Устройство для измерения осадки,крена и дифферента судна Советский патент 1983 года по МПК B63B39/12 B63B39/14 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения погрешности, обусловленной изменениями атмосферного давления, первая из камер измерительного прибора дополнительно снабжена приспособлением в виде двух закрытых емкостей, расположенных выше и ниже указанной камеры, причем нижняя емкость частично заполнена рабочей жидкостью и сообщена с помош,ью патрубка с краном, .нижний конец которого расположен внутри емкости, над которой расположена камера, а верхняя емкость также снабжена патрубками и кранами для сообш.ения с камерой или атмосферой.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСАДКИ, КРЕНА И ДИФФЕРЕНТА СУДНА, содержащее приемный и передающий узлы, измерительный прибор и датчики давлений, расположенные симметрично диаметральной плоскости судна в его носовой, кормовой и средней частях, которые подключены с помощью дополнительных трубопроводов к общему приемному трубопроводу, находящемуся в средней части судна. отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства и улучшения условий его эксплуатации, датчики давлений выполнены в виде полых герметичных камер, имеющих форму усеченных конусов, обращенных друг к другу своими основаниями и сообщенных с измерительным прибором с помощью воздуховодов с вертикально расположенными участками, а измерительный прибор выполнен в виде двух герметичных камер, связанных между собой через регулируемый дроссельный клапан, причем она из камер снабжена дифференциальным нуль-индиКатором разности давлений, который связан электрически с блоком управления и индикации, представляющим собою реле времени, а другая камера снабжена средством для поддержания в ней постоянного заданного по величине повыS щенного давления воздуха, подаваемого в (Л нее от источника- воздущного давления. 2S гз 4;: 4; 7 JY 7 -/nf- - , - - - 1 7 S5 fu.1

Изобретение относрГгся к судостроению, а именно к устройствам, предназначенным для автоматизации процесса измерения осадки крена и дифферента судна и может быть использовано для точного измерения указанных параметров в любой момент времени как на стоянке, так и на ходу судна. Известно устройство для измерения осадки, крена и дифферента судна, содержащее приемный и передаюш,ий узлы, измерительный прибор и датчики давлений, расположенные симметрично диаметральной плоскости судна в его носовой, кормовой и средней частях, которые подключены с помощью дополнительных трубопроводов к общему приемному трубопроводу, находящемуся в средней части судна 1. Недостатками известного устройства являются повышенная сложность конструкции и большие весогабаритные характеристики его центрального пульта управления и индикации. Цель-изобретения - упрощение конструкции устройства и улучшение условий его эксплуатации. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения осадки, крена и дифферента судна, содержащем приемный и передающий узлы, измерительный прибор и датчики давлений, расположенные симметрично диаметральной плоскости судна в его носовой, кормовой и средней частях, которые подключены с помощью дополнительных трубопроводов к общему приемному трубопроводу, находящемуся в средней части судна, датчики давлений выполнены в виде полых герметичных камер, имеющих форму усеченных конусов, обращенных друг к другу своими основаниями и сообщенных с измерительным прибором с помощью воздуховодов с вертикально расположенными участками, а измерительный прибор выполнен в виде двух герметичных камер, связанных между собой через регулируемый дроссельный клапан, причем одна из камер снабжена дифференциальным нуль-индикатором разности давлений, который связан электрически с блоком управления и индикации-. представляющим собою реле времени, а дру гая камера снабжена средством для поддержания в ней постоянного заданного по величине повыщенного давления воздуха, подаваемого в нее от источника воздушного давления. Первая из камер центрального измерительного прибора дополнительно снабжена приспособлением в виде двух закрытых емкостей, расположенных выще и ниже указанной камеры, причем нижняя емкость частично заполнена рабочей жидкостью и сообщена с помощью патрубка с краном, нижний конец которого расположен внутри емкости, над которой расположена камера, а верхняя емкость также снабжена патрубками и кранами для сообщения с камерой или с атмосферой. На фиг. 1 изображена общая схема предлагаемого устройства и его размещение на судне; на фиг. 2 и 3 - элементы конструктивного исполнения его отдельных элементов. Устройство (фиг. 1) состоит из центрального измерительного прибора 1, кранового распределителя 2 и приборов-датчиков 3 давления, которые установлены в носовой, средней и кормовой частях судна. С помощью воздуховодов 4 приборы-датчики 3 давления сообщаются через крановый распределитель 2 с центральным измерительным прибором 1, а с помощью трубопроводов 5 присоединены к общему приемному отверстию 6, выполненному в виде клинкета с запорным краном 7, который расположен в средней части судна в месте с наименьшими искажениями потока, обтекающего судно при его движении. Центральный прибор 1 состоит из двух герметичных камер 8 и 9, сообщающихся между собой патрубком 10 с установленным на нем регулируемым дросселем 11. Камера 8 снабжена дифференциальным нуль-индикатором 12 разности давлений в его полостях 13 и 14, сообщающихся через дросселирующее отверстие 15, а камера 9 снабжена регулятором 16 давления, например, шарикового типа, обеспечивающего поддержание в ней постоянного повышенного давления.

Нуль-индикатор 12, в качестве которого берут, например, мембранный индикатор стрелочного типа с упругим чувствительным элементом в виде мембраны 17, кинематически связанной со стрелкой-контактом 18, которая замыкает при отклонениях иеподвижные контакты 19; электрически связан с блоком 20 управления и индикации показаний, выполненным в виде реле времени.

Приборы-датчики 3 давлений,представляют собой герметичные полые камеры (фиг. 2), имеющие форму усеченных конусов 21 и 22, обращенных друг к другу своими основаниями.

С целью повышения точности измерений центральный измерительный прибор 1 предлцгаемого устройства может быть дополнительно снабжен приспособлением/23 в виде двух закрытых сосудов 24 и 25, расположенных выше и ниже камеры 8. Нижний сосуд 24 (фиг. 3) частично заполнен жидкостью, например, дистиллированной водой, и сообщен с помощью патрубка 26 с запор-ным краном 27 с камерой 8, причем нижний конец 28 патрубка 26 выступает внутрь сосуда 24 на такую глубину, что всегда погружен в рабочую жидкость.

Верхний сосуд 25 также сообщен с камерой 8 с помощью патрубка 29 с краном 30.

Трехходовой кран 31 с угловым проходным отверстием 32 обеспечивает возможность сообщения камеры 8 или сосуда 25 с атмосферой, а запорный кран 33, установленный на патрубке 34, сообщающем камеру 8 с патрубком 10 регулируемого дросселя 11, обеспечивает возможность отсекания камеры 8 от источника воздушного давления.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух от источника воздушного давления (не показан) поступает в камеру 9 центрального измерительного прибора 1 и создает в ней повышенное рабочее давление, величина Ppaff которого устанавливается и поддерживается на заданном уровне с помощью регулятора 16 давления.

Поток сжатого воздуха из камеры 9 через регулируемый дроссель 11 попадает в камеру 8 и в дифференциальный нуль-индикатор 12.

Одновременно поток воздуха (в зависимости от полбжения кранового распределителя 2) подается по соответствующему воздуховоду 4 к одному из приборов-датчиков 3 давления, например, носовому, как показано на фиг. 1. Под действием избыточного давления воздуха забортная вода, заполняющая воздуховод 4 до уровня, соответствующего глубине HI погружения носового датчика 3 под уровнем моря (по принципу сообщающихся сосудов) вытесняется из него с определенной скоростью.

зависящей от глубины погружения судна и величины проходного отверстия регулируе мого дросселя 11.

., При этом в полостях 13 и 14 нуль-индикатора 12 благодаря наличию дросселирующего отверстия 15 с малым проходным сечением создается разность давлений, под действием которой упругий чувствительный элемент (мембрана 17) прогибается и перемещает стрелку-контакт 18, которая, вхоo дя в соприкосновение с одним из неподвижных контактов 19, замыкает цепь реле времени в блоке 20 управления и индикации, чем определяется начало отсчета времени измерения.

Вода из носового воздуховода 4 вытесняется до тех поо, пока ее уровень не опустится до верхнего конуса камеры датчика 3 давления. Скорость дальнейщего понижения уровня воды резко уменьшается, ввиду большой разности площадей поперечного сечения воздуховода и камеры датчика давлений.

/При этом перепад давлений в полостях 13 и 14 нуль-индикатора 12 также уменьшается и контакты 18 и 19 размыкаются, разрывая цепь реле времени в блоке 20.

Момент размыкания контактов 18 и 19 индицируемый, например, на световом или звуковом табло, служит сигналом для снятия отсчета осадки по шкале прибора.

После этого трехходовой кран 31 поворачивается (вручную или автоматически) в положение, при котором камера 8 сообщается с атмосферой и избыточное давление в воздушной магистрали падает до атмосферного, а уровень жидкости в воздуховоде 4 возвращается в исходное положение, равное уровню поверхности воды. На этом цикл одного измерения осадки заканчивается.

Промежуток времени между замыканием и размыканием контактов 18 и 19 нульиндикатора 12 характеризует в определенном масштабе глубину И i погружения камеры прибора-датчика 3 давлений под уровнем поверхности воды в соответствии с формулой

U.- РР Уер-5др-1 /,

где р„ - расчетное значение давления ат.мосферного воздуха; U - суммарный начальный объем воздушной полости одного из воздухопроводов, полостей нуль-индикатора 12 и камеры 8 центрального прибора 1;

Vcp - - . средняя скорость поступления

воздуха через регулируемый 5дроссель 11 внутрь камеры 8,

причем Vi и YI начальная и ко,кечная скорости воздушного потока;5др - площадь поперечного сечения проходного отверстия в регулируемом дросселе 11; время, в течение которого производится одно измерение осад ки; площадь поперечного сечения воздухопровода 4 на вертикаль ном участке от прибора-датчи |ка давлений до палубы судна; « - удельный вес забортной воды. Измерив глубину Н, погружения камер датчиков 3 давлений как функцию времени и зная высоту Н, их установки над днищем судна, определяют осадку судна как сумму этих величин (), а по разности показаний осадки судна носом и кормой или его левого и правого бортов находят величину дифферента (крена) судна. С целью повышения точности измерений осадки с помощью предлагаемого осадкомера за счет исключения влияния на точность измерений отклонений фактического значения давления атмосферного воздуха от его расчетного значения Р в предлагаемом осадкомере предусмотрена возможность ввода соответствующей корректуры в его показания с помощью приспособления 23, изображенного на фиг. 3. Действие этого приспособления основано на автоматическом вводе поправки в показания осадкомера путем изменения начального суммарного объема Uo его воздущных полостей на величину д U, пропорциональную отклонению фактического значения РО атмосферного давления от его расчетного значения. С этой целью устанавливают трехходовой кран 31, в положение, при котором камера 8 и сосуд 25 отсекаются от атмосферы, запорный кран 33 и краны кранового распределителя 2 закрываются, а краны 27 и 30, наоборот открываются. При этом сжа тый воздух в сосуде 24, находящийся под рабочим давлением Ррэб, превышающем на небольшую (заданную) величину значение давления воздуха в камере 8 при максимальной осадке Р Ниах (Рраб Ро + + If Hjjjjy) вытесняет часть жидкости из этого сосуда в камеру 8, сжимая находящийся в ней и в сосуде 25 воздух до тех пор. пока его давление не уравновешивает рабочее давление Рраб. После этого краны 27 и 30 снова закрываются, трехходовой кран 31 устанавливается в положение, при котором камера 8 сообщается с атмосферой, а запорный кран 33 открывается. Поскольку количество рабочей жидкости, вытесненной в камеру 8 из сосуда 24 находится в строго определенной зависимости от фактического атмосферного давления Ра воздуха, то конечный объем камеры 8, а значит и суммарный объем UQ также зависит от величины этого давления. Таким образом, соответствующим выбором параметров сосудов 24 и 25 в зависимости от начального суммарного объема Uo воздушных полостей устройства нетрудно добиться почти полной компенсации влияния на точность измерений отклонений фактического атмосферного давления от его расчетного значения Н -R--V-Sap-t - Р -Уср-5др-1/0) р,У(ИдМ1Г)- Т t Н (R+uP)() где (й-приращение давления воздуха -Pa-Jfih внутри камеры 8 и сосуда 25 при вводе корректуры, причем h - разность уровней рабочей жидкости в сосуде 24 и камере 8, , - удельный вес рабочей жидкости; Ра фактическое значение атмосферного давления (неизвестная величина); UOK - начальный объем камеры 8, сосуда 25 и соединительного патрубка 29. Остальные обозначения те же, что в формуле (1). Ввод корректуры на отклонение фактичесйого значения атмосферного давления от его расчетного значения необходим, как показывают расчеты, только при значениях изменений осадки более 2 м. Предлагаемое устройство позволяет упростить его конструкцию и улучшить условия эксплуатации, также повысить точность измерения за счет исключения погрешности, обусловленной изменениями атмосферного давления.

21

22