Механический регистратор волновых колебаний уровня водной поверхности Советский патент 1980 года по МПК G01C13/00 G01D9/10 

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для длительной автоматической регистрации водн с целью определения их высот и Среднего периода.

Как цравило, для этой цели используются регистрирующие устройства в сочетании с чувствительными элементами, реагирующими на контролируемый пара.метр.

Известен лентопротяжный механизм для регистрирующих приборов, содержащий катушку с .носителем записи, барабан, протягивающий носитель записи, два держателя с регист1рирующими органами, каретку со щтоком, две муфты свободного хода и толкатель 1.

Недостатком известного устройства является его сложность, необходимость значительных усилий для обеспечения его работоспособности. К тому же, известный механизм предназначен для |регистра1ции колебаний контролируемого параметра порядка нескольких сантиметров, чего недостаточно для регистрации колебаний уро.вня открытой водной поверхности, которая достигает 1-3 м.

Известен механический регистратор волновых колебаний уровня водной поверхности, содержащий поплавок, соединенный с пишущим элементом посредством передаточного механизма, носитель записи в

виде ленты, намотанной на приемную и передающую .катушки, при этом передаточный механизм содержнт два храповика, кинематически связанные с поплавком, и

S два храмовых колеса, соответственно установленные € возмож.ностью вращения при движении поплавка в двух направлениях. Одно из храповых колес установлено на валу привода носителя, а на перфорированную поверхность другого колеса опирается колесо рычага, на котором укреплен пищущий элемент . Запись волн в известном устройстве осуществляется на бумажной ленте в виде щтрихов; расстояние мел-еду

15 каждой соседней парой щтрихов в масштабе записи принимается равным превыщению вершины волны над подошвой, а . частное от деления общей длины волнограммы на число записанных волн - рав..20 ным средней высоте волны. Ло известной продолжительности .записи и числу зарегистрированных волн определяют также средний период волн.

Недостатком дадного механического регистратора волновых .колебаний уровня водной поверхности являются малая информативность и недостаточная точность записи волнения, связанные с отсутствием на волнограмме формы-Профиля -волновых

30 колебаний, а также с возможностью появления -ошибочных засечек на ленте в условиях, когда на волнах основной системы имеются вторичные волновые о бразования; ограниченность времени регистрация волн, практически «е превышающего I-2 ч; невозможность определения величины изменения статического уровня.

Целью изобретения является повышение точности при непрерывной и периодической регистрации и возможность последующего апределенля характеристик волновых колебаний за промежутки времени 1между очередными периодами регистрации, что в устройство введены расположенная на валу пвредаточного механиз(ма обгонная муфта, суммирующий механизм в виде редуктора и кольцевой преобразователь вращательных движений оси в. поступательные перемещения лищущего элемента, а также автоматический и ручной выклк чатель лентопротяжного .механизма, соединенный с ПОМОЩЬЮ рычага с валом Првмиж.ного ролика, фрикционно связанного с приемной катущкой леяточнОГО носителя записи, а внешняя обойма обгонной муфты жестко соединена с шестерней редуктора.

В результате того, что усилие от исследуемого параметра (колебаний уровня) прикладывается по «ормали к оси с муфтой обгона, для обеспечения работы лентопротяжного механизма требуется минимальное усилие, в результате чего повышается точность регистрации даже при колебаниях уровня порядка 1-.3 м.

Введение в конструкцию устройства суммирующего механизма и автоматического вьтключателя протяжки носителя записи позволило во много раз увеличить продолжительность автоном.ной работы устройства :без перезарядок лентопротяжного механизма. Наряду с этим, в связи с известной величиной редукции сум1мирующего механизма, поя-вилась возможность определять характеристики колебаний контролируемого параметра не только за периоды регистрации, но и. за -промежутки времени между ачередным.и периодами регистрации.

На чертеже схематически изображено предложенное устройство.

Поплавок 1 соединен со штокам 2, с помощью которого можно менять возвышение .шатуна 3 над поплавком ,/. Шатун 3 состоит из нескольких сочленяемых между собой звеньев, одно из которых жестко соединено с.:валр.м 4. На вал 4 насажена обгонная .муфта с ведущей звездочкой 5 и внешней обоймой 6, а также клиновидное полукольцо 7 и ведущая шестерня 8 редуктора механизма автоматическо го включения и выключения записи. Шестерня 8 свободно вращается на валу 4, но жестко соединена € внешней обоймой обгонной муфты, благодаря чему она имеет возможность вращения .в одном направлении. В систему

редуктора входят также шестерли 9, 10 и //, последняя из которых жестко насажена на вал 12 с .кулачками 13 и 14. Прижимной ролик 15 лентопротяжного механизма

5 установлен на подпружиненном валу 16, который входит в соприкосновение с кулачками J3 и iM, и кроме того, может .приводиться в рабочее положение рычагом рукоятки 17. Лента М записи волновых колебаний уровня размещается на подающей катушке 19, .п.роходит между внешней обоймой 6 муфты обгона и прижимным роликом 15 и далее .следует на приемную катушку 20, которая сообщается фри.к.ционно 5 с валом J6 прижвмного ролика ,/5. Мехапнзм регистрации состоит из клино1видно,го полукольца 7, жестко соединенного с валим 4, и подпружиненного толкателя 2/, опирающегося на наклонную плоскость

0 КЛИНО.ВИДНОГО полукольца 7 и удерживающего пишущий элемент 22.

Детали соединений, в частности, между внешяей обоймой обгонной муфты и шестерней «5 редуктора, а также между валом

5 и прижимной катушкой 20 на чертеже по.казаны схематически в связи с воз1мол лостью их исполнения многими известными .способами.

Механизм прибора заключен в Корпус.

0 На корпусе имеется гнездо для установки прибора на свае или .мачте и хомуты для крепления его к штанге в случае опускания с жесткого основания типа эстакады, пирса или вышки.

5 (Прибор работает следующим о-бразом.

Поплавок / поднимается (вверх под действием повышающего уровня водной поверхности и через посредство штока 2 и шатуна 3 поворачивает вал прибора 4

0 вместе с насаженной на нее ведущей звездочкой 5 обгонной муфты и клинавид- ным полукольцам 7. Одновременно с этим ведущая звездочка 5 поворачивает внешнюю обойму 6 и соединенную с ней жестко

5 шестерню 8 редуктора, осушествляя протяжку ленты ./8, прижатую к внешней обойме 6, прижимным роликом 15, и поворачивает на некоторый угол приемную катушку 20, которая сообщается фрикционной связью с валом 16 прижимного ролика 15. Величина протяжки ленты при этом пропорциональна повышению вершины данной волны над предыдущей ей подошвой волны, что фиксируется на ленте.

5 Клиновидное полукольцо 7 своей наклонной .к вертикали .рабочей плоскостью пере-, мещает толкатель 2J, а пишущий элемент 22 прочерчивает на ленте пла)вную или ломаную кривую, соответствующую форме

0 волнового склона и равную по высоте .величине превышения вершины волны пад предшествуюшей .подошвой. В случае, если в момент подъема поплавка / пр.ижимной ролик 15 не прижат к внеш.ней обойме 6,

что возможно цр.и .положении кулачков 13

и ,14 и -рычага i/7 в нерабочем состоянии, лента не протягивается и записи колебаний уровня на -ней не производится, но через посредство шестерен 8, 9, .10 и /,/ осуществляется поворот на некоторый очень малый угол кулачков /|5 и 14.

При, движении поплавка / вниз осуществляется поворот клиновидного полукольца 7 и ведущей звездоч.ки 5 обгонной муфты в обратном направлении, -но внеш-няя обойма 6, прижимной ролик 15, лента 18 и приемная катушка 30 остаются в прежнем положении, а пи/шущий элемент 22 -прочерчивает на ленте П|рямую линию п-о нап-равлению от одной к другой кромке, равную по величине (.в .масштабе наклона ра.бочей плоскости клиновидного полукольца) превышению вершины водны над ее последующей подошвой. Цикл работы прибора повторяется при смене фазы волнового колебания. В случае изменения величины статического уров-ня происходит поворот полукольца 7 и перемещение пишущего элемента 22 толкателем 21, -что фиксируется на ленте /8 изменением средней волновой линии.

Кулачки 13 и 14 цредусмотрены таки(ми, чтобы регист|радия волновых колебаний высотой около 0,6 м, осуществлялась в течение мин, а время .между очередными включениями записи составляло бь1 160-200 мин. С увел.ичением высот волн эти промежутки времени 1будут сокращаться, а с уменьшением высот волн - увеличиваться. Ори наличии ленты длиной 40 м регистрадия волн высотой около 0,5 м в масштабе 1 :30 будет продолжаться с периодическим.и включениями-выключениями в течение 2,0-2,6 сут, а при высоте волнн около 0,25 м - в течение 4,0-5,0 сут.

Механический регистратор волновых колебаний уровия водной поверхности предназначен для записи ветровых волн, волн зыби и корабельных волн, а также плавных из1менений у(ровня во внутренних водоемах, реках или каналах.

По данным регистра.ции можно определять иаменения .статического уровня, осуществлять статическую обработку высот волн, волновых клонов или величин превышений вершин и подошв волн над средней волновой линией, а при наличии засечек времени также и средний период волн. На

777428

лентах хорошо видна и поддается расшифровке форма профиля одного из волновых склонов.

Црибор .можно использовать для производства регулярных стационарных наблюдений на постах и станциях, а также при экспедиционных изысканиях, особенно в районах, удаленных -от источников энергопитания. На участках водоемов и водотоков, где имеются пирсы, эстакады, выщки или другие жесткие и плавучие основания, при1бор позволит полностью отказаться от визуальных и полуинструментальных волномериых наблюдений, не обеспечивающих

требуемой точности И31мерений и не поддающихся контролю.

Формула изобретения

(Механический регистратор волновых колебаний уровня водной поверхности, содержащий паплайок, соединенный с пишущим элементом посредством передаточного механизма, лентопротяжный механизм,

включающий прижимной ролик, приемную и подающую катушки ленточного носителя записи, отличающийся тем, что с целью повышения точности при непрерыв,ной и периодической регистрации и возможности последующего определения характеристик волновых колебаний за промежутки времени между очередными периодатии регист|ра1ции, в него введены расположе-нная на валу передаточного механиз-ма

обгонная 1муфта, суммирующий механизм в виде редуктора и кольцевой преобразователь вращательных движений оси в поступательные перемещения пишущего элемента, а также автомати ческий и ручной выключатель лентопротяжного механизма, соединенный с п-омощью рычага с вал-ом прижимного ролика, фрикционно связанного с приемной катушкой ленточного носителя записи, а внешняя обойма обгонной

.муфты жестко соединена с шестерней редуктора.

Источники информа.ции, цринятыё во вни1мание при эксп-ертизе:

. Авторское свидетельство СССР № 13811841, кл. G Q1 D 9/110, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 527692, кл. G01 С 13/00, 1976 (прототип).