Устройство для измерения параметров волнения Советский патент 1982 года по МПК G01C13/00 

Изобретение относится к для измерения паргшетров волнения и может быть использовано на исследовательских судах и станциях. Известны устройства для измерения параметров волн, в которых предусмот рено разме,щение на поплавке заглубленного гидростатического датчика, подключенного к индикатору через электропреобразователь н вычислитель ную схему li и 21. Однако такие устройства не обеспе чивают получения- фактических текущих значений параметров волнения за исключением высоты волны. Известны также устройства для измерения параметров волн, в которых предусмотрено размещение на поплавке не только заглубленного датчика высоты волны, но и датчика угла наклона водной поверхности, подклк Ч(енных к индикатору параметров волнения через вычислительную схему з . Однако даже такое совместное размещение нескольких датчиков не позволяет вследствие особенностей регистрации получать текущие значейия скорости распространения и длины волны в реальном масштабе времени. Цепь изобретения - непрерывная регистрация текущих значений скорости распространения и длины волны. Указанная цель достигается путем подключення датчика высоты волны через преобразователь к неподвижной записываквдей головке аппарата магнитной записи, оборудованного двумя головками воспроизведения, установленными с возможностью перемещения с обеих сторон неподвижной головки ворпроизведения и управляющнмн перемещением ползуна реостатного прТеобразователя, выход которогб подключен к входу вычислительной схемы, к которой подключен также счетчик вра- мени, управляемый от вспомогательных неподвижных контактов, замыкаемах при движении ползуна. На фиг. 1 предстсшлена схема, иллюстрирующая принцип получения текущего фактического значения скорости распространения волны с помсяцью предлагаемого устройстваj нгс фиг. 2 упрощенная блок- схема устройства; на фиг. 3 - Электромеханическая схема регтистрации текущих значений. На поплавке в форме диска (не показан) размещен датчик 1 углов наклона водной поверхности н датчик 2 гидростатического давления, показывающий изменение высоты волны. Через электропреобразователь 3 датчик 1 подключен к вычислительной схеме 4, к которой подключен также датчик 2 через преобразователь 5 и блок 6/ называемый блоком определения наклона на кривой регистрирует ординат или высот волн. Принцип ;работы этого блока представлен на фиг. 1. Действительная волна изображена кривой а. . Волна а условно изобргикена кривой Ь в масштабе уровней записи на магнитной ленте. Высота волны а на кривой с показана в масштабе, записи высоты волны на кривой Ь. Касательные, проведенные к кривы а, Ь и с в точках А, А2 и Aj, опре деляют фактический угол. наклона волнового .уклона, угол наклона кривой регистрируемых текущих ордин волны на магнитной ленте 7 в точке Agf соотве -ствующей точке А на поверхности волны а, и уголо -вр наплон кривой с в точке Ад, соответствующе точке А на поверхности волны а. Так как где К - масштабный коэффициент для высоты волны а при perHCTjJa ции ее-ординат на магнитной ленте 7 для представления в виде кривой Ь, Поскольку -скорость движения магнитной ленты; -скорость перемещения волны а; -время.отсчета, К tgo{.л- Упр tg йСер Блок 6 имеет усилитель 8, вход которого подключен к преобразовател 5, а выход - к неподвижной записывшощей головке 9 аппарата магнитной записи. Вдоль направления перемещения ленты 7 расположены на некотором расстоянии друг от друга неподвижная головка 10 воспроизведения и подвижные на направляющих 11 головки 12 и 13 воспроизведения записи, которые с помощью направляющих 14 и подвижных муфт 15 связаны с рычагами 16 и 17, имеющими соответственно одинаковые размеры по длине. Р1лчаги 16 подвижно связаны с осью 18 неподвижной муфты 19. На оси 18 расположена подвижна г.уфта 20, именлцая контактный ползунок 21, связанный через контакты 22 и 23 с выходным реостатным преобразователем 24 и направлянвдей с контактом 25. Реостат 24, контакты 22, 23 и 25 подключены к вычислительной схеме 4. Подвижная муфта 20 через направляющую 26, шток 27 с муфтой 28 подвижно связана с рычагами 17. Воспроизводящие головки 10, 12 и 13 через усилители 29-31 подключены к обмоткам 32-34 исполнительных силовых органов 35 и 36, якоря 37которых с помощью направляющих 38связаны с муфтами 15, Обмотки 32 и 33, 35, 32 и 34 устройства включены соответственно встречно. Блок б в соответствии с уровнем сигналов на головках 12 и 13 относительно уровня сигнала на головке 10 отслеживает кривую регистрируемых орйинат волны и перемещает ползунок 21, который обеспечивает выработку на реостате 24 сигнала, характеризующего уголо д . При (X д 0 замыкаются контакты 23 и 25, чтоявляется признаком прохождения гребня (или впадины) кривой волны. Сигнал от реостатного преобразователя 24, соответствующий углу об д наклона кривой регистрируемых ординат волны, поступает в вычислительную схему 4. В процессе прохождения волны ползунок 21 перемещается, отслеживая угол наклона кривой регистрируемых ординат волны. При замыкании контактов 23 и 25 в вычислительную схему 4 поступает сигнал, запускающий счетчик времени. При следующем замыкании контактов происходит остановка счетчика времени. При этом время работы счетчика соответствует половине периода t волны (время между гребнем и впадиной волны). Таким образом, в вычислительной схеме 4 появляются сигналы, характеризующие угол обф наклона поверхности морской волны а, ее высоту, угол обд наклона кривой регистрируемых ординат волны и период волны, по которым осуществляется вычисление искомых величин и выдача полученной информации в индикаторное устройство 39. При этом скорость V распространения волны определяется по приведенной выше формуле (2), а длина волны 11 определяется по формуле Л t V g Высота волны с учетом масштабноrq коэффициента К определяется по разности сигналов, характеризующих Ьрдинаты гребня и впадины волны. Предлагаемое устройство для измерения параметров волнения может быть выполнено с помосцью известных измерителей гидростатического давления, регистраторов я хфугих устройст Для упрсщеяия конструкции в качестве датчика углов наклона поплавка может быть использован термический датчик с проволочным нагревателем. При этом достаточно использ,овать одну трубку с проволочным нагревателем установив ее перпендикулярно-ПЛОСКОСП1 диска поплавка. В аппарате магнитной записи удобно применять биметаллическую ленту, пере14е1цаемую с зазором относительно магнитных головок. Помй МО кабельной связи между поплавкошлм устройством и судном может использован радиоканал с .соответствующими радиотехническими средств ами. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что оно, обеспечивая определение фактических значений все ;основных параметров воли (высоту, длина, период, скорость рас1ЩО11 ааения, крутизна), практически не требуя расиифровки информации, может ущественно повысить эффективность абот в морях и океанах. Формула изобретения Устройство для измерения параметров волнения, содержащее поплавок , на котором установлены датчик угла наклона водной поверхности и заглубленный датчик высоты волны, подключенные к индикатору параметровГ волнения через, вычислительную схему , отличающееся тем, что, с целью непрерывной регистрации текущих значений сксфости. распространения и длины волны, датчик высоты . волны через преобразователь подкгаочей к неподвижной записывакяцей головке аппарата магнитной записи, оборудовгшного двумя головкгши восщ ойзведения, установленньвш с возможностью перШ4ев|ения с обеих стсфон неподвиж-; ной головки воспроизведения и управлй пцнми перемещением ползуна реостат- ного преобразователя, выход которого: подключен к входу вычислительной схемл, к которой подключен также счетчик времени, управляемый от вспомогатель ных неподвижных контактов замыкаё- ; мых при дви кении ползуна. : Источники информации, принятые во внимание при экспертизе : 1.Автсфское свидетельство СССР I 416563, кй. G 01 С 13/00, 1972. i 2.Авторское свидетельство СССР 549683, кл. G 01 С 13/00, 1974. 3.Патент США 9 4220044, кл. 73/170 А, 1980 (гфототип).

LIJ

putt

е

(риг.З

fff/M3f

g