Регистратор волн на поверхности водоемов

сес:оюьн;сяффтфнтие техн исклбами Союз Советских Социалистических Реслублик.свид-ву 2628724/18-1 о вки 0 Государственный комите СССР по делам изобретений и открытий.Усен инградский гидромет 1) Заявител А ПОВЕРХНОСТИ обретение ля измерен ого волнен преимущест ове ении вам нос быт по- опла- оворуэ верна-тносится к устройст" я параметров поверхя в водоемах и может енно использовано кеанологических иссле при пр д одований.Известны регистраторы волн наверхности водоемов, содержащие п вок, к которому на гибком токопр дящемкабеле подвешен концевой г и измерительный преобразователь тикальных перемещений поплавка, пример вертушечного (турбинного) типа 1.Действие таких волнографов, получивших название буйковых, основано на регистрации вертикальных колебаний поплавка на взволнованной водной поверхности с помощью измерительного преобразователя вертикальных перемещений, подвешенного вместе с концевым грузом на гибком токопроводящем кабеле на глубине, куда не проника" ют волновые возмущения. При этом предполагается, что буй повторяет все волновые колебания уровня, кабельная линия вертикальна, нерастяжима и не изгибается под воздейст" вием волновых нагрузок и теченийР 3. ологический институт Однако буйковые волнографы в результате колебателЬных движений буйка относительно ватерлинии непрерывно изменяют свое заглубление. Требованйе вертикальности кабельной линии обуславливает применение значительных по весу концевых грузов, что требует увеличения размеров поп-лавка, и, соответственно, уменьшает чувствительность волнографа к короткопериодным составляющим спектра морского волнения. Кабельная линия может изгибаться и растягиваться под воздействием динамических нагрузок. Все это приводит к возникновению дополнительных погрешностей измерений.Известны также регистраторы волн, в которых в качестве датчика вертикальных перемещений применимы измерительные преобразователи гидростатического давления, например устройство для регистрации волнения которое является прототипом изобретения. Регистраторы параметров волнения укаэанного типа получили широкое распространение и содержат заглубленный измерительный преобразователь гид рбстатического давления, связанный5 10 15 20 25 30 35 40 ка и отсутствию необходимости прослеживать водную поверхность, т.е. незначительной плавучести, поплавок65 не демпфирует короткоперибдные ветгибким токопроводящим кабелем сосвободно плавающим на водной поверхности поплавком, концевой груз и линию связи с самописцем, Это устройство, отличающееся простотой и надежностью, вместе с тем имеет некоторыенедостатки. В частности, Волнографчувствителен к кратковременным колебаниям атмосферного давления и к вертикальным колебаниям буя относительно его ватерлинии, которые не могутбыть учтены при обработке волнограмм.Волны в короткопериодной областиспектра в значительной степени демп 4 ируются поплавком, так как он рассчитан на прослеживание волновогопрофиля и имеет значительные габариты и плохо обтекаемую для волн форму,Искривление гибкой кабельной линиии отклонение ее от вертикали приводит к несоответствию движений поплавка на поверхности и изменений заглубления измерительного преобразователядавления.Целью изобретенияявляется повы," "шение точности реГистрации параметровволнения путем учета изменений атмосферного давления и вертикальных движений поплавка относительно еговатерлинии.Поставленная цель достигается тем,что в регистраторе волн на поверхности водоемов, содержащем заглубленный измерительный преобразователь гидростатического давления, связанныйгибким токопроводящим кабелем сосвободно плавающим по водной поверхности поплавком, концевой груз, линиюсвязи и самописец, в подводной частипоплавка вблизи водной поверхностиустановлен однотипный с основным,.дополйительный измерительный преобра" зователь гидростатического давления,иэмерительная цепь которого подключена к цепи основного преобразователядиФФеренциально.Регистратор волн на поверхности; водоемов схематично показан на чертеже,Описываемое устройство состоит изсвободно плавающего на водной поверхности цилиндрического поплавка 1,к которому на гибком токопроводящемкабеле 2 подвешен мембранный измерительный преобразователь 3 гйдростатического давления, например, потенциометрического или тензометрического типа. Выбор конструкциипервичного измерительного преббразо.вателя гидростатического давления неявляется принципиальным, Для предания вертикальности кабельной линии ипоплавку преобразователь 3 соединен сконцевым грузом 4. В нижней частипоплавка 1 укреплен дополнительныйизмерительный йреобразователь 5 давления, Заглубление дополнительногоизмерительного преобразователя подбирается таким образом, чтобы он постоянно находился в подводном положении при небольшом заглублении от- .носительно подошвы волны (например,на 1 м) . Электрические измерительныецепи преобразователей 3 и 5 давления включены дифференциально, например, по мостовой схеме, позволяющейполучить на входе разность показанийпреобразователей. Кабельная линия 2 сцепью уменьшения изгибов и растяжений помещена в цилиндрическую трубуб, жестко соединенную с поплавком 1 и концевым грузом 4. С целью. уменьше,ния вертикальных колебаний конструк" ции на концевом грузе 4 установлены демпфирующие диски 7. длину кабельной линии подбирают таким образом, чтобы она превышала половину длины волны.Регистратор волн работает следующим образом. Его опускают в воду с таким расчетом, чтобы поплавок 1 выходил на поверхность, дополнительный измерительный преобразователь 5 был постоянно заглублен, а основной измерительный преобразователь 3 давления был расположен на глубине, где волновые давле" ния водной массы незначительны. При волновых колебаниях уровня поплавок 1 вместе с измерительными преобразователями 3 и 5 совершает вертикальные колебания. Амплитуда колебаний благодаря цилиндрической форме поплавка 1 и наличию демпфирующих дисков 7 значительно меньше амплитуды волн. Движения прибора относительно средней волновой линии учитываются основным измерительным преобразователем 3, на который не влияют волновые колебания гидростатического давления. Дополнительный измерительный преобразователь давления 5 при этом воспринимает как вертикальные двйжения прибора, так и волновые колебания давления, пропорциональные высоте 45 прохОДЯщих Волн ОсновнОЙ и Дополнительный преобра"ователи давления воспринимают также и величину атмосферного давления. Вычитая электрическим путем, например посредством включения цепей потенциометрических преобразователей в мостовую схему, показания основного и дополнительного преобразователей, на выходе получают сигнал, пропорциональный только высоте воли. Ошибки за счет 55 движений поплавка относительно его.ватерлинии и кратковременных колебаний атмосферного давления из показаний исключаются автоматически.Выходной сигнал по линии связи пода- Я ется на самописец и регистрируется. Благодаря цилиндрической форме поплав767517 Формула изобретения Составитель В. Лыковрякова Техред Н.Граб ван екто едакто е Подпета СССРрытийнаб., д. 4/ Тираж 801 сударственного ам изобретений ква, К, Рауш Заказ 722 ко ВНИИПИ по 113035, а щЧ фПатент",1ровые волны и незначительно искажает поле волнения. Благодаря жесткой трубе 6 кабельная линия и.".гибается незначительно.Устройство позволит повысить точность регистрации параметров волнения ориентировочно на 10-20 (по расчетам),Регистратор волн на поверхности водоемов, содержащий эаглубленный измерительный преобразователь гидро- статического давления, связанный гибким токопроводящим кабелем со свободно плавающим на водной поверх ности поплавком, концевой груз, линию связи и самописец, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности регистрации параметровволнения путем учета изменений атмосферного давления и вертикальныхдвижений поплавка относительно еговатерлинии, в подводной части поплавка вблизи водной поверхностиустановлен однотипный с основным дополнительный измерительный преобразо.ватель гидростатического давления, .измерительная цепь которого подключена к цепи основного преобразователя дифференциально.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Руководство по тарировке иповерке морских гидрологических приборов, Л., Гидрометеоиздат, 1959,с. 92.2. Патент США 9 3449950,кл, 73 - 170, 1969 (прототип),ород, ул. проектная, 4