Прибор для измерения течений

О и И СА"1 Н-И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Сов Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 29,11.77 (21) 2549697/18-23с присоединением заявки Ио(23) ПриоритетОпубликовано 1511.79 Бюллетень М 42Дата опубликования описания 15.11.79 С 01 Р 5/06 Государственный комитет СССР по дедам изобретеииИ и открытиИ(54) ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕЧЕНИЙ Изобретение относится к измерительной технике, в частности к гидрометрическим приборам,Известен судовой дистанционныйсамописец течений, который содержитруль, защищенный кольцом, лопастнойвинт, приводящий посредством механического привода и магнитной муфты вовращение контактную систему, содержащую компасное устройство, установленное в герметичном корпусе 1).Наиболее близким техническим решением к изобретению является прибордля измерения течений, содержащийкомпасное устройство, два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и защищенных кольцами лопастных винта, один из которых реверсивен, и контактное устройство, установленное н герметичном корпусе 2).Недостатки известного устройства:сложность конструкции, малая глубина погружения и низкая точность измерений.Целью изобретения является упрощение конструкции, увеличение глубиныпогружения и повышение точностиизмерений.Поставленная цель достигается тем,что в прибор для измерения течений,содержащий компасное устройстно лнарасположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и защищенных копьцами лопастных винта, один иэ которых5ренерсивен, и контактное устройстводополнительно внедены руль, образованный пластинами, с которыми скреплено защитное кольцо, Осевое еч.пи-.руля совпадает с осью неренерсивноголопастного винта. В приборе имеетсятакже регистратор, два диска, кинематически связанные с неренерсивнымлопастным винтом, вдоль диаметров ко-.торых установлены оси, На эти оси15 насажены два дополнительных диска,кинематически связанные с реверсив-.ным лопастным винтом, устанонленнкгмв передней части руля, и свяэанпыппосредством двух механических диф 20 ференциалов с первыми дисками, Выходные оси дифференциалов при пмощиконтактных устройств связаны с ревнивстратором, а компасное устройствоустановлено в исследуемом потоке,25 диски, связанные с реверсивным лопастным винтом, надеты ободы, вокругкоторых вращаются трубки, несмсщающп -еся ндоль них,На фиг, 1 схематически иэо(раж .иприбор для измерения течения, нялсверху; на фиг 2 - то же,вид сбоку;на фиг, 3 - датчик оборотов.Прибор для измерения течений содержит лопастной винт 1, установлен -ный на оси 2, кинематически связанной с дисками 3 и 4, с которыми фрикционно связаны диски 5 и 6, имеющиевырез н центре, например, квадратный,В него входят вдоль диаметров дисков3 и 4 направляющие оси 7 и 8. Штифты9 и 10 рычагов 11 и 12, установленных с противоположных сторон шестерни 13, связанной кинематически совторым лопастным винтом 14, максимально удаленным от точки подвесаприбора и установленным перпендикулярно осевому сечению лопастного винта 1, входят в пазы обойм 15 и 16дисков 5 и 6,Лопастной винт 14 установлен н самой узкой части еашитного раструба17, поперечные сечения которого 20представляют собой эллипсы с эксцентриситетами, изменяющимися в узкойчасти раструба до нуля, и малымиосями, равными диаметру узкой частираструба. Диски 5 и б соединены с дис 25ками 3 и 4 посредством двух механических дифференциалов 18 и 19, выходные оси которых и диск 3 (или 4) припомощи контактных устройств 20 связаны с регистратором, содержащим храповые механизмы и суммирующие реверсивные устройства, С осевым сечением лопастного винта 1 совпадает осевоесечение руля, образованное пластинами 21 и 22, образующими в горизонталь ной плоскости угол, вершина которогообращена навстречу измеряемому потоку, и являющимися рамой прибора.Лопастной винт 1 кинематическисвязан с модулятором 23 света компасного устройства, формирующего электрические импульсы посредством модулятора света, напранляюшего отраженный от осветителя 24, установленноговнутри герметичного прозрачногокорпуса 25, свет на находящийся в 45этом же корпусе фотоприемник 26, спомощью двух неподвижных отражателей27 и 28., расположенных на прозрачнойкрышке 29 компасного устройства, иотверстия 30 в скрепленном с магнитной стрелкой 31 непрозрачном диске32 компасного устройства, под которым также находится отражатель 33,являющийся дном корпуса компасногоустройства, на котором установлена 55игла 34 магнитной стрелки 31,В цилиндрическом корпусе компасного устройства имеется отверстие 35Для уменьшения трения, нозникающего при поступательном движении 60 вдоль диаметров дисков 3 и 4, диски 5 и б имеют обод, на котором вращаются короткие, не смещающиеся вдоль него, трубки. Скорости вращения дис-ков 5 и б алгебраически суммируются со скоростями нрашения дисков 3 и 4,например, посредством механическихдифференциалон,Выходные оси днух дифференциалов18 и 19 и ось лопастного винта 1снабжена контактными устройствами 20,например ртутными контактронами, жестко скрепленными с маятниками 36,шарнирно укрепленными на раме прибора и замыкающими ртутью при их отклонении от положения равновесия контакты 37. Последние установленывнутри герметичных корпусов 38, свободная полость которь 1 х для защитыот избыточного давления заполненатрансформаторным маслом, Герметичныекорпуса ртутных контактронов 20 изготовлены в форме тороида из эластичного материала, Маятники Зб входятн зацепление со спицами 39 осей, формирующих соответствующие электрические импульсы (ось лопастного винта 1,а также,оси 7 и 8).Прибор работает следующим образом.При повороте прибора нокруг точкиподвеса лопастной винт 14 начинаетвращаться, приводя но вращение связанную с ним кинематически шестерню13, Максимальное удаление лопастноговинта 14 от точки подвеса и размещение его в суженном сечении раструба17 заметно повышает его чувствительность. При этом штифты 9 и 10 перемещают ндоль осей 7 и 8 диски 5 и б,что приводит к изменению скоростиих вращения пропорционально синусудля одного и косинусу для другогоугла поворота руля вокруг точки подвеса прибора даже при неизменной скорости вращения лопастного винта 1.По мере приближения к центрам дисков 3 и 4 скорость вращения дискон5 и б уменьшается, становясь в центре равной нулю, а после прохожденияцентра увеличивается, но направление меняется на обратное.Ртутные контактроны формируют трипоследовательности импульсов, функционально связанных с Ч, ЧЧ созовиЧЧ в 1 пс( где Ч - скорость, а с(,угол разворота прибора от исходногонаправления, передаваемых в регистратор. В регистраторе эти последовательности импульсов фиксируются посредством храповых механизмов.Посредством механических дифференциалов вычисляются Ч созо(.и Ч з 1 пЫт.е. продольная и поперечная состанляюшия течение относительно исходногонаправления. Если вначале установитьприбор по направлению Оф и вращениемлопастного винта 14 установить диск,фиксирующий продольную составляющую(например 5), на максимальное удаление от центра диска, кинематическисвязанного с лопастным винтом 1 (например 3), то диск б переместитсяв центр диска 4. Затем, опустив при10 формула изобретения бор в воду и р." стопорив лопастнойвинт 14, Фиксируют составляющие течения на меридиан и параллель.Поток, воздействуя на лопастнойвинт, приводит вс вращение его и кинематически связанные с ним диски 53 и 4. Диски 5 и б, Фрикционно свя-.занные с ними, тоже придут во вращение. Если поток направлен по исходному направлению, то диск 5 максимально удален от центра диска и имеетравную с ним скорость вращения, адиск б находится в центре и неподвижен. При повороте лопастного винта14 диск 5 переместится ближе к центру и при неизменной скорости потокауменьшит скорость своего вращения,а диск б сместится от центра и придетво вращение,Таким образом, диски 3-6 являютсяпересчетными схемами и блоками осреднения, позволяющими разложить вектор 2 Она составляющие и осреднить их эанекоторый отрезок времени, Для устранения реверсивности вращения осейуправляющих работой контактных устройств, суммируют модуль вектора с 25его составляющими,Если исходное направление (нача,ло слежения эа поворотом прибора ло"пастного винта 14) не равно 0, онодолжно быть просуммировано с получаемыми направлениями вектора, Посколькуотклонения прибора от осредненногонаправления течения на данном горизонте в обе стороны равновероятныи при осреднении взаимно компенсируются, погрешность измерения направления, в основном, определяется углом поворота прибора относительноисходного направления.Компасное устройство позволяетконтролировать в фиксированные моменты направление течения по взаимному расположению импульсов, сформированньм модулятором 23 света в моменты прохождения диаметральной плос кости прибора и магнитногс меридиана.Поскольку пересчетные схемы и блокиосреднения позволяют выделить отсчетыкомпасного устройства, когда приборне совершал колебаний или совершалнезначительные колебания, достоверностьэтих отсчетов повышается.Эти схемыи блоки позволяют также определитьпериоды, в которые наступают ре=зонансные явления компасногоустройства и необходимо перейти на определение направлений непо компасному устройству, а по величинам составляющих вектора течения. Отсутствие реверсивных счетчиков, следящей системы компасного устройства, реверсивного двигателя, магнитной муфты и многолопастного винта существенно упрощает конструкцию прибора, заметно уменьшает объем и вес его и позволяет увеличить глуби" ну погружения прибора.Непрерывная регистрация осреднен" ного направления течения с помощью пересчетных схем и блоков осреднения, дополненная наличием опорных точек, фиксируемых компасным устройством в сочетании с лучшим слежением за направлением потока посредством рулевого устройства и отсутствием возму" щений, вызванных воздействием потока на защитные кольца реверсивных датчиков, позволяет существенно повысить точность определения направления. 1. Прибор для измерения течений,содержащий компасное устройство,два расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и защищенныхкольцами лопастных винта, один изкоторых реверсивен, и контактное устройство, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения конструкции,увеличения глубины погружения и повышения точности измерений, в него дополнительно введены руль, образованный пластинами, с которыми скреплено защитное кольцо, осевое сечениеРуля совпадает с осью нереверсивноголопастного винта, регистратор, двадиска, кинематически связанные снереверсивным лопастным винтом, вдольдиаметров которых установлены оси,на которые насажены два дополнительных диска, кинематически связанныес реверсивным лопастным винтом, установленным в передней части руля, исвязанные посредством двух механических дифференциалов с первыми дисками, при этом выходные оси дифференциалов при помощи контактных устройств связаны с регистратором, акомпасное устройство установленов исследуемом потоке.2. Прибор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения трения, на диски, связанные среверсивным лопастным винтом, надетыободы, вокруг которых вращаются трубки, несмещаюшиеся вдоль них.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Судовой дистанционный самописец течений Г,И - 45, Руководствопо гидрологическим работам в океанахи морях. Л Гидрометеоиздат 1977с, 528-530.2. Авторское свидетельство СССР9267102, кл, С 01 С 13/00, 1967.б 97933 ваму ФФВ. 2 ЦНИИПИ Заказ 7 5 Тираж 1073 Подп оное Филиал ППППатент , г, Ужгород, ул . Проектна