Прибор для измерения течений Советский патент 1979 года по МПК G01P5/06 

t

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к гидрометрическим приборам.

Известен судовой дистанционный самописец течений, который содержит руль, защищенный кoльцoм, лопастной винт, приводящий посредством механического привода и магнитной муфты во вращение контактную систему, содержащую компасное устройство, установленное в герметичном корпусе 1.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является прибор для измерения течений, содержащий компасное устройство, два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и защищенных кольцами лопастных винта, один из которых реверсивен, и контактное устройство, установленное в герметичном корпусе 2.

Недостатки известного устройства; сложность конструкции, малая глубина погружения и низкая точность измерений.

Целью изобретения является упрощение конструкции, увеличение глубины погружения и повышение точности измерений,

Поставленная цель достигается тем, что в прибор для измерения течений,

содержащий компасное устройство, два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и защищенных кольцами лопастных винта, один из которых реверсивен, к контактное устройстпо, дополни тельно введены руль., образованный пластинами, с которыми скреплено защитное кольцо. Осевое cev;e;;He руля совпадает с осью передерсивнего

0 лопастного винта. В приборе имеется так.же регистратор, два диска, кинематически связанные с нереверсивным лопастным, винтом, вдоль диаметров .которых установлены оси. На эти оси

5 насажены два дополните.пьных диска, кинематически связанные с реверсмввым лопастным винтом, установленньл в передней части руля, и связанные посредством двух механических дифференциалов с первыми дисками. Выходные оси дифференциалов при контактных устройств связаны с рег-нстратором, а компасное устройство установлено в исследуемом потоке. .

5 диски, связанные с реверсивным лопастным винтом, надеты ободы, вокруг которыхвращаются трубки, нес.м-глцакмци-еся вдоль них.

На фиг.-1 схематически нзображ прибор д.пя измерения течения, лил сверху; на фиг, 2 - то же,вид сбоку; на фиг. 3 - датчик оборотов. Прибор для измерения течений содержит лопастной винт 1, установленный на оси 2, кинематически связанной с дисками 3 и 4, с которыми фрикционно связаны диски 5 и 6, имеющие вырез в центре, например, квадратный 8него входят вдоль диаметров дисков ,3 и 4 направляющие оси 7 и 8. Штифты 9и 10 рычагов 11 и 12, установленных с противоположных сторон шестерни 13, связанной кинематически со вторым лопастным винтом 14, максимально удаленным от точки подвеса прибора и установленным перпендикулярно осевому сечению лопастного вин та 1, входят в пазы обойм 15 и 16 дисков 5 и 6. Лопастной винт 14 установлен в са мой узкой части еащитного раструба 17, поперечные сечения которого представляют собой эллипсы с эксцент риситетами,.изменяющимися в узкой части раструба до нуля, и малыми осями, равными диаметру узкой части, раструба. Диски 5 и б соединены с ди ками 3 и 4 посредством двух механических дифференциалов 18 и 19, выход ные оси которых и диск 3 (или 4) при помощи контактных устройств 20 связа ны с регистратором, содержащим храпо вые механизмы и суммирующие реверсив ные устройства, С осевым сечением ло пастного винта 1 совпадает осевое сечение руля, образованное пластинами 21 и 22, образующими в горизонтал ной плоскости угол, вершина которого обращена навстречу измеряемому потоку, и являющимися рамой прибора. Лопастной винт 1кинематически связан с модулятором 23 света компас ного устройства, формирующего электрические импульсы посредством модулятора света, направляющего отраженный от осветителя 24, установленного внутри герметичного прозрачного корпуса 25, свет на находящийся в этом же корпусе фотоприемник 26, с помощью двух неподвижных отражателей 27 и 28, расположенных на прозрачной крышке 29 компасного устройства, и отверстия 30 в скрепленном с магнитной стрелкой 31 непрозрачном диске 32 компасного устройства, под которьам также находится отражатель 33, являющийся дном корпуса компасного устройства, на котором установлена игла 34 магнитной стрелки 31, В цилиндрическом корпусе компасного устройства имеется отверстие 35 Для уменьшения трения, возникающего при поступательном движении вдоль диаметров дисков 3 и 4, диски 5 и 6 имеют обод, на котором вращаются короткие, не смещающиеся вдоль него, трубки. Скорости вращения дис ков 5 и б алгебраически суммируются со скоростями вращения дисков 3 и 4, например, посредством механических дифференциалов. Выходные оси двух дифференциалов 18 и 19 и ось лопастного винта 1 снабжена контактными устройствами 20, например ртутньми контактронами, жестко скрепленными с маятниками 36, i шарнирно укрепленными на раме прибора и замыкающими ртутью при их отклонении от положения равновесия контакты 37. Последние установлены внутри герметичных корпусов 38, свободная полость KOTOpbtx для защиты от избыточного давления заполнена трансформаторным маслом. Герметичные корпуса ртутных контактронов 20 изготовлены в форме тороида из эластичного материала. Маятники 36 входят в зацепление со спицами 39 осей, формирующих соответствующие электрические импульсы (ось лопастного винта 1, а также,оси 7 и 8). Прибор работает следующим образом. При повороте прибора вокруг точки подвеса лопастной винт 14 начинает вращаться, приводя во вращение свя-ванную с ним кинематически шестерню 13, Максимальное удаление, лопастного винта 14 от точки подвеса и размещение его в суженном сечении раструба 17 заметно повышает его чувствительность. При этом штифты 9 и 10 перемещают вдоль осей 7 и 8 диски 5 и 6, что приводит к изменению скорости их вращения пропорционально синусу для одного и косинусу для другого угла поворота руля вокруг точки подвеса прибора даже при неизменной скорости вращения лопастного винта 1. По мере приближения к центрам дисков 3 и 4 скорость вращения дисков 5 и б уменьшается, становясь в центре равной нулю, а после прохождения центра увеличивается, но направление меняется на обратное. Ртутные контактроны формируют три последовательности импульсов, функционально связанных с V, V t- V созоСи V f V sino6, где V - скорость, а сСугол развррота прибора от исходного направления, передаваемых в регистратор, В регистраторе эти последовательности импульсов фиксируются посредством храповых механизмов. Посредством механических дифференциалов вычисляются V созоСи V sin об, т.е. продольная и поперечная составляющий течение относительно исходного направления. Если вначале установить прибор по направлению О и вращением лопастного винта 14 установить диск, фиксирующий продольную составляющую (например 5), на максимальное удаление от центра диска, кинематически связанного с лопастным винтом 1 (например 3), то диск 6 переместится в центр диска 4, Затем, опустив прибор в воду и рлсстопорив лопастной винт 14, фиксируют составляющие течения на меридиан и параллель. Поток, воздействуя на лопастной винт, приводит во вращение его и ки нематически связанные с ним диски 3 и 4. Диски 5 и б, фрикционно свяэанные с ними, тоже придут во враще ние. Если поток направлен по исходн му направлению, то диск 5 максималь но удален от центра диска и имеет равную с ним скорость вращения, а диск 6 находится в центре и неподви жен. При повороте лопастного винта 14 диск 5 переместится ближе к цент ру и при неизменной скорости потока уменьшит скорость своего вращения, а диск 6 сместится от центра и приде во вращение. Таким образом, диски -3-6 являютс пересчетными схемами и блоками осре нения, позволяющими разложить векто на составляющие и осреднить их за некоторый отрезок времени. Для устр нения реверсивности вращения осей, управляющих работой контактных устройств, суммируют модуль вектора с его составляющими. Если исходное направление (нача ло слежения за поворотом прибора ло пастного винта 14) не равно О , оно должно быть просуммировано q получа мыми направлениями вектора. Посколь отклонения прибора от осредненного направления течения на данном горизонте в обе стороны равновероятны и при осреднении взаимно компенсируются, погрешность измерения направления, в основном, определяется углом поворота прибора относительно исходного направления. Компасное устройство позволяет контролировать в фиксированные моменты направление течения по взаимно му расположению импульсов, сформированным модулятором 23 света в моменты прохождения диаметральной плос кости прибора и магнитного меридиана Поскольку пересчетные схемы и блоки осреднения позволяют выделить отсчет компасного устройства, когда прибор не совершал колебаний или совершал незначительные колебания, достовернос этих отсчетов повышаетея.Эти схемы и блоки позволяют также определить периоды, в которые наступают ре- зонансные явления компасного устройства и необходимо перейти на определение направлений не по компасному устройству, а по вели чинам составляющих вектора течения. Отсутствие реверсивных счетчиков следящей системы компасного устройст ва, реверсивного двигателя, магнитной муфты и многолопастного винта существенно упрощает конструкцию прибора, заметно уменьшает объем и вес его и позволяет увеличить глубину погружения прибора. Непрерывная регистрация осредненного направления течения с помощью пересчетных схем и блоков осреднения, дополненная наличием опорных точек, фиксируемых компасным устройством в сочетании с лучшим слежением за направлением потока посредством рулевого устройства и отсутствием возму щений, вызванных воздействием потока на защитные кольца реверсивных датчиков, позволяет существенно повысить точность определения направления. Формула изобретения 1. Прибор для измерения течений, содержащий компасное устройство, два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и защищенных кольцами лопастных винта, один из которых реверсивен, и контактное устройство, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции увеличения глубины погружения и повышения точности измерений, в него дополнительно введены руль, образованный пластинами, с которыми скреплено защитное кольцо, осевое сечение руля совпадает с осью нереверсивного лопастного винта, регистратор, два диска, кинематически связанные с нереверсивным лопастным винтом, вдоль диаметров которых установлены оси, на которые насажены два дополнительных диска, кинематически связанные с реверсивным лопастным винтом, установленным в передней части руля, и связанные посредством двух механических дифференциалов с первыми дисками, при этом выходные оси дифференциалов при помощи контактных устройств связаны с регистратором, а компасное устройство установлено в исследуемом потоке. 2. Прибор по п.1, отличающий с я тем, что, с целью уменьшения трения, на диски, связанные с реверсивным лопастным винтом, надеты ободы, вокруг которых вращаются трубки, несмещающиеся вдоль них. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Судовой дистанционный самописец течений Г.М - 45. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Л., Гидрометеоиздат, 1977 с. 528-530. 2.Авторское свидетельство СССР №267102, кл. С 01 С 13/00, 1967. S V

I .« . n ут Jimym iTii H.T.i« ь j .1 .1k

13 tr /ffSg Giftsa tsferf J ti

n

fat.Z ,