Батитермограф Советский патент 1983 года по МПК G01K13/00 G01W1/00 

Изобретение относится к океанографическим измерительным приборам, в частности к батитермографам со свободно погружающимися датчиками разового действия.

Известны батитермографы разового действия, используемые в океанографических исследованиях, содержащие корпус обтекаемой формл, состоящий из хвостовика и носовой части, с отрицательной плавучестью, чувствительный элемент, катушку с проводом, один конец которого соединен с чувствительным элементом, а второй с измерительным прибором 13

К недостаткам известных датчиков батитермографов с отрицательной плавучестью, используеклх в океанографических исследованиях, следует отнести переменную скорость погружения, которая зависит от условий запуска i.высоты сбрасывания), потери веса при сматывании провода с катушки находящейся на датчике изменения вязкости среды с изменением температуры, а также от неточности изготовления форм корпуса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является батитермогр&ф, содержащий носовую часть, хвостовик и чувствительный элемент, соединенный с измерительным прибором проводом, намотанным на катушку.

Когда датчик погружается, провод разма1ывается с внешней поверхности катушки, уменьшая площадь поперечного сечения датчика, т.е. лобовое сопротивление.

10

Уменьшение лобового сопротивления компенсирует изменение скорости погружения датчика, вызываемое изменением плавучести при разматывании провода.

15

Таким образом, компенсируется погрешность определения глубины, вызванная сматыванием провода, равная ±1,2% глубины, при изменении веса датчика на 8% 2.

20

Однако указанный датчик не обеспечивает уменьшения определения погрешности глубины, вызванной условиями запуска, а также различным значением кинематической вязкости слоев

25

воды.

Целью изобретения является повышение точности определения гидрологических параметров по глубине за счет уменьшения нестабильности ско30рости погружения батитермографа, вызываемой условиями запуска, изменением кинематической вязкости водь с глубиной, неточностью при изготовлении. Поставленная цель достигается тем, что батитермограф, содержащий носовую часть,хвостовик, чувствительный элемент и катушку с намотан ным на нее проводом для соединения с измерительным прибором, снабжен расположенным между носовой частью и хвостовиком водозаборником с наружной боковой поверхностью в виде усеченного конуса, обращенного боль шим основанием к хвостовику, и внут ренней боковой поверхностью в виде цилиндра, сопряженного с коническим поверхностями на входе и выходе, и расположенным со стороны хвостовика основанием в виде вогнутой сферы с центральной трубчатой осью, на которой между двумя тарированными пру жинами установлен с возможностью ос вого перемещения обращенный выпукло стороной к носовой части полусферический колпак, жестко связанный с закрылками, концы которых установле ны с возможностью свободного переме щения в продольных прорезях, выполненных симметрично в боковой стенке водозаборника. 1 На чертеже схематически показан предложенный батитермограф со стабилизированной скоростью погружения общий вид. Датчик батитермографа имеет голов -ку 1, выполненную в виде сферическог тела с отрицательной плавучестью, измерительную схему 2, чувствительный элемент 3, хвостовик 4 с катушкой 5, водозаборник 6, выполненный в виде усеченного полого конуса, обращенного большим основанием к хвостов ку. Наружная боковая поверхность водозаборника имеет симметрично расположенные прорези 7. Внутренняя боковая поверхность водозаборника выполнена в виде профилированных коническо-цилиндрических направляющих 8, а основание водозаборника имеет форм вогнутой сферы 8, через центр которой проходит трубчатая ось 10. На оси 10 смонтирован подвижный полусферический, колпак 11, жестко связанный с закрылками 12, входящими концами в прорези 7, подпружиненнЙй с двух сторон тарированными пружина ми 13 и 14, Полусферический колпак 11 установлен на оси 10 выпуклой стороной навстречу набегающему потоку. В закрылках 12 имеются прорези для свободного протекания жидкости. Датчик батитермографа со стабилизированной скоростью погружения рабо тает следующим образом. При погружении датчика встречный поток попадает в водозаборник 6. Часть потока, направляемая профилированной внутренней поверхностью 8, воздействует на наружную выпуклую поверхность подвижного полусферического колпака 11, а остальная часть Ьотока, отражаясь от вогнутой поверхности сферы 9, воздействует на внутреннюю вогнутую поверхность полусферического колпака- 11. Под действием гидродинамического давления потока полусферический колпак 11 стремится переместиться по оси 10, так как сила давления, создаваемая набегающим потоком на его наружной поверхности, отлична от силы давления, создаваемой отраженным от сферы 9 потоком на вогнутой стороне. Давление на выпуклой стороне в виду ее хорошей обтекаемости значительно меньше, чем на вогнутой стороне, которая обращена к сфере 9. Поэтому со стороны сферы 9 на полусферический колпак действует большая сила, чем со стороны потока. Сила давления, которую от потока испытывает полусферический колпак 11 своей выпуклой стороной, равна V где С - коэффициент, зависящий от формы выпуклой поверхности колпака 11; р - плотность воды; S - площадь колпака; W - скорость потока. Сила давления, которую от отраженного сферой 9 потока испытывает полусферический колпак 11 своей вогнутой стороной, равна р где С - коэффициент, зависящий от форк« вогнутой поверхности колпака. Разность давлений на вогнутой и выпуклой поверхностях полусферического колпака 11 можно представить как АР Р р SW . ( С ) (3) Из выражения (3) следует, что полусферический колпак 11 под действием силы ДР стремится переместиться навстречу потоку до тех пор, пока Л Р не станет равной нулю, что соответствует заданной скорости. Совместно с полусферическим.колпаком il в прорезях 7 конического кЬрпуса водозаборника б перемещаются закрылки 12, жестко связанные с колпаком. Местоположение полусферического колпака 11 и закрылок 12, при котором обеспечивается равенство Р . О и W const, определяется экспериментальным путем, например, при продувке в аэродинамической трубе,

и фиксируется тарированными пружинами 13 и 14.

Известно, что изменяя условия обтекания тела потоком жидкости, можно изменять сопротивление формы tena, а тем сакым изменять и полное гидродинамическое сопротивление, испытываемое движущимся телом.

Данное свойство использовано для стабилизации скорости погружения, датчика батитермографа.

В случае изменения скорости погружения датчика наблншается следующее: nojit действием врзникшей разности давлений u.f на выпуклой и вогнутой поверхностях полусферического колпака 11 и усилия пружин 13 или 14.полусферический колпак 11 передвигает закрылки 12 в прорезях 7, которые благодаря конической форме водоэаборника 6 выдвигаются над поверхностью водозаборника ( или уходит заподлицо) и тем самом изменяют условия обтекания хвостовой части датчика батитермографа. Перераспределение давлений в хвостовой части обусловливает-изменение сопротивления формы, а также изменение скорост погружения датчика.

Использование датчика со стабилизированной скоростью погружения повьйпает достоверность определения гидрологических параметров по глубине, особенно в наиболее изменчивом приповерхностном слое.

Датчик батитермохрафа надежен, прост по конструкции и технологии изготовления. Использование данного датчика может существенно повысить эффективность океанографических работ..

Формула изобретения

Батитермограф, содержащий носовую часть, хвостовик, чувствительный элемент и катушку с намотанным на нее проводом для соединения с измерительным прибором, отличающий с, я тем, что, с целью повышения точности определения гидрологических параметров по глубине, он снаб- жен расположенным между носовой частью и хвостовиком водозаборником с наружной боковой поверхностью в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к хвостовику, и внутренней боковой поверхностью в виде цилиндра, сопряженного с коническими поверхностями на входе и выходе, и расположенным со стороны хвостовика основанием в виде вогнутой сферы с

центральной трубчатой осью, на которой между двумя тарированными пружинами установлен с возможностью осевого перемещения обращенный выпуклой стороной к носовой части полусферический колпак, жестко связанный с зак шлками, концы которых установлены ,с возможностью свободного перемещения в продольных прорезях, выполненных симметрично в боковой стенке

водозаборника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3221556, кл. 73-362, опублик. 07.12.65.

2. Патент США № 3511092, кл. 73-544, опублик. 12.05.70 (прототип) {