Аналоговое устройство для моделирования движения руслового потока Советский патент 1980 года по МПК G06G7/57 

1

Изобретение относится к аналоговым вычислительным машинам и предназначено для расчета расходов и уровней воды в руслах рек с естественным и зарегулированным режимом.

Устройство может быть использовано в управлениях Гидрометслужбы и других учреждениях, занимающихся расчетами движения дождевых паводков, расчетами движения волн попусков в нижний бьеф ГЭС, расчетами расходов воды заданной обеспеченности.

Известно устройство для моделирования расходов и уровней воды в руслах рек и каналов, состоящее из блока задания гидрографа во входном створе, блока управления, блока мо,делирования гидравлических характе- . ристик речного русла, блока задания масштаба записи результатов расчетов, регистрирующего блока и блока отсчета машинных единиц времени 1).

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не позволяет производить расчеты движения во.цы в реках на подъеме и спаде волны при разных и взаимно независимых параметрах.

Наиболее близким к предлагаемому / техническому решению является моделируюцее устройство для расчета расходов и уровней воды, которое состоит из узлов ввода исходных данных решающего узла, узла выбора масштаба записи результатов расчетов, узла отсчета машинных единиц времени и регистрирующего устройства. Каждый контур узла выполнен из нескольких прецизионных магазинов, входы

10 которых запараллелены, а выходы соединены с конденсатором через контактные группы реле пороговых устройств. Конденсатор каждого контура подключен к входу развязывающей ячейки,

15 выход котороп соединен с входом аналогичного контура и с входами дополнительных развязывающих ячеек. К их выходу подключен вход вышеуказанных пороговых устройств с реле, через

20 контакты которых соединяются выходы прецизионных магазинов контура со своим конденсатором 2.

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет

25 получить взаимно независимые скорости прохождения лобовой и тыльной части волны при моделировании движения руслового потока, так как включение и отклонение резистора производится при одних и тех же напряже

ииях RC-эвена независимо от того, какая из частей волн проходит (лобовая или тыльная). При этом в каждом диапазоне расходов води независимо от того, какая из частот волн проходит, сопротивление RC-звена ока,эывается одинаковым как при подъеме волны, так и при ее спаде..

Известно, что при движении волны в руслах рек скорость прохождения лобовой части больше, чем скорость прохождения ее тыльной части. Это соотношение для различных рек может быть самым различным.

Цель изобретения - увеличение точности расчетов расходов и уровней воды в руслах рек.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем узел ввода исходных данных, решающий узел, узел выбора масштаба записи результатов расчета, выход которого подключен к первому входу узла записи результатов расчетов, второй вход которого подключен к выходу узла отсчета машинных единиц времени, вход которого соединен со вторым выходом узла ввода исходных данных, решающий узел выполнен в виде последовательно соединенных , каждая из которых состоит из двух развязывающих элементов, группы развязывающих элементов, накопительного конденсатора,группы реле и труппы нелинейных элементов, каждый нелинейный элемент выполнен в виде двух параллельно включенных цепочек,, первая цепочка состоит из двух последовательно включенных переменных резисторов, вторая цепочка состоит из двух встречно-последовательно включенных диодов, общие выводы диодов и общие выводы резисторов каждого нелинейного элемента объединены, вход первого развязывающего элемента первой ячейки подключен к первому выходу узла ввода исходных данных, выходы первых развязывающих элементов всех ячеек соединены со входг1ми всех нелинейных элементов своей ячейки, выходы первых нелинейных элементов всех ячеек через последовательно соединенные переключающие контакты реле подключены к первым обкладкам накопительных конденсаторов своих ячеек и ко входам вторых развязывающих элементов данной ячейки, выходы всех (кроме первого) нелинейных элементов каждой ячейки оединены с переключающими контакта- . и соответствующих реле, вторая обладка накопительного конденсатора аждой ячейки подключена к шине нуевого поте.нциала, входы развязыващих элементов группы каждой ячейки оединены с выходом второго развяывающего элемента и являются выходом данной ячейки, а выходы развяывающих элементов группы подключены к соответствующим обмоткам реле, выход последней ячейки соединен с входом узла выбора масштаба записи результатов расчетов.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для моделирования движения руслового потока; на фиг.2 - схема одной ячейки решающего узла.

Устройстве для моделирования движения руслового потока содержит узел

0 1 ввода исходных данных, соединенный с входом решающего узла 2.

Выход решающего vялa 2 подключен к входу узла 3 выбора масштаба записи результатов расчетов, соединенного с узлом 4 записи результатов расчетов. К этому узлу подключен узел 5 отсчета .машинных единиц времени, которым управляет узел 1 ввода исходных данных.

Представленная на фиг.2 схема од« ной ячейки решающего узла 2 содержит развязывающий элемент 6, соединенный с входами параллельно соединенных прецизионных цепочек. В качестве развязывающей ячейки используется усилитель с катодной нагрузкой.

Каждая цепочка состоит из двух последовательно соединенных переменных резисторов 7-8, 9-10, 11-12, 13-14, шунтированных соответственно

0 диодами 15-16, 17-18, 19-20,21-22. Включение диодов шунтирующих резисторы, производится таким образом, чтобы направление прямого тока диода 15 шунтирующего резистор 7 не совс Падало с направлением прямого тока диода 16, шунтирующего резистор 8. Включение диодов в последующих цепочках производится аналогичным образом.

Выходы переменных резисторов

0 8,10,12,14 каждого контура соединены с конденсатором 23 через контактные группы 24, 25 и 26 реле пороговых устройств 27-29 и с входом развязывающего элемента 30. К его выхо5 ДУ подключен вход аналогичного контура 31 и входы трех дополнительных развязывающих элементов 32-34 группы. Выход дополнительных развязывающих ячеек соединен с входами пороговых устройств 27-29 с реле.

ВКачестве порогового устройства с реле используется триггер с эмиттерной связью (триггер Ыитта), у , которого в коллекторную цепь выходного транзистора включена обмотка

5 реле и светодиод, индицирующий состояние реле.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии к конденсаQ тору 23 (фиг.2) подключен через нормально замкнутые контакты группы 24-26 выход переменных резисторов 7, 8. Выходы остальных переменных резисторов отключены от этого конденсатора.

Пороговым устройствам 27-29 задаются соответствующие уровни напряжений срабатывания. С помощью узла 1 ввода исходных данных входная функция подается к входу развязывающего элемента 6 решающего узла 2. Так как переменный резистор 8 шунтирован диодом 16, то при зарядке конденсатора переменный резистор 8 оказывается включенным, и цепь зарядки конденсатора 23 проходит через переменныр резистор 7. Напряжение с конденсатора 23 подается к входу развязывающего элемента 30.

С выхода этого развязывающего элемента напряжение поступает на вход аналогичного контура 31 и на входы дополнительных развязывающих элементов 32-34. -При достижении на выходе развязывающего элемента 32 напряжения, равного порогу срабатывания порогового устройства 27, это устройство срабатывает. Нормально разомкнутые контакты группы 24 замыкаются. При этом от конденсатора 23 отключается выход первой цепочки переменных резисторов 7, 8 и подключается выход второй цепочки переменных резисторов 9, 10. Так как переменный резистор 10 шунтирован диодом 18, то цепь зарядки конденсатора 23 теперь проходит через резистор 9. При срабатывании пороговых устройств 28 и 29 к конденсатору 23 подключается сначала переменный резистор 11, затем переменный резистор 1 3.

Если переменный резистор 13 был включен при зарядке конденсатора 23, то при его разрядке он окажется выключен и разрядка конденсатора производится через переменный резистор 14, у которого набрано другое сопротивление. Теперь начало спада волны проходит по другой кривой.

При прохождении тыльной части волны (ее спад) напряжение на конденсаторе 23 уменьшается. При напряжении на входе порогового устройства 29 меньшем,чем порог его срабатывания, пороговое устройство 29 возвращается в исходное состояние, При этом замыкаются нормальнс5 зам кнутые контакты 26 и от конденсатора 23 отключается выход переменного резистора 14, а в цепь разрядки этого конденсатора включается .переменный резистор 12 (так как переменный резистор 11 оказывается зашунтирован диодом 19i Аналогично включены переменные резисторы 10 и 8.

Поскольку решающий узел состоит из последовательно соединенных ячеек, то изменение напряжения на конденсаторе предыдущей ячейки подается на вход следующей ячейки и т.д. С выхода решающего узла 2 напряжение подается к выходу узла 3 выбора масштаба записи результатов pacчeтoв

позволяющего выбрать требуемый масштаб записи. С выхода этого узла напряжение подается к входу устройства, регистрирующего результаты расчетов. При этом на кривой полученных результатов узел 5 отсчета 5 машинных единиц времени наносит отметки времени, соответствующие каждрму расчетному интервалу времени.

Такое решение дает возможность подобрать кривые спада и подъема волны для каждого русла просто и с высокой точностью, а это позволяет получить качественно новые результаты расчетов.

15

Формула изобретения

Аналоговое устройство для моделирования движения руслового потока,

0 содержа1иее узел ввода исходных данных, решающий узел, узел выбора масштаба записи результатов расчета, выход которого подключен к первому входу узла записи результатов расчетов , второй вход которого подклю5чен к выходу узла отсчета машинных единиц времени, вход которого соединен со вторым выходом узла ввода исход HEJX данных, отличаю щ е е с я тем, что, с целью повыше0ния точности, решающий узел выполнен в виде последовательно соединенных ячеек, каждая из которых состоит из двух развязывающих элементов, группы развязывающих элементов, накопи5тельного конденсатора, группы реле и группы нелинейных элементов, каждый нелинейный элемент выполнен в виде двух параллельно включенных цепочек , первая цепочка состоит из двух последовательно включенных, пе0ременных резисторов, вторая цепочка состоит из двух встречно-последовательно включенных диодов, общие выводы диодов и общие выводы резисторов каждого нелинейного элемента

5 объединены, вход первого развязывающего элемента первой ячейки подключен к nepBor iy выходу узла ввода исходных данных, выходы первых развязывающих элементов всех ячеек соеди0нены со входами всех нелинейных элементов своей ячейки, выходы первых нелинейных элементов всех ячеек последовательно соединенные переключающие контакты реле подключены к пер5вым обкладкам накопительных конденсаторов своих ячеек и ко входам вторых развязывающих элементов данной ячейки, выходы всех (кроме первого) нелинейных элементов каждой ячейки .соединены с переключающими контакта0ми соответствующих реле, вторая об)кладка накопительного конденсатора каждой ячейки подключена к шине ну;левого потени-иала, входы развязывающих элементов группы ячейки

соединены с выходом второго развязывающего элемента и являются выходом данной ячейки, а выходы развязывающих злементов группы подключены к соответствующим обмоткам реле, выход последней ячейки соединен с

входом узла выСора масштаба записи

результатов расчетов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 446079, кл. G 06 G 7/57, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

286359, кл. G 06 G 7/57, 1970 (прототип) .