Устройство для измерения параметров ориентации троса геофизического прибора

(5) 4 С 01 С 9/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЗМЕРЕНСА ГЕ ПАРАИЧЕСКОСО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Морской гидрофизический институтАН УССР и Специальное конструкторско технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР(56) Руководство по гидрологическимработам в океанах и морях. - Л.; Гидрометеоиздат, 1977, с, 85-86.Кушнир В,М., Ремчуков В,И, Колебания самописцев в течении на автономных буйковых станциях и их влияниена измерение параметров течений, -Океанология, 1982, т. 22, вып, 2,с, 329-335.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И ИЯМЕТРОВ ОРИЕНТАЦИИ ТРО ОФИЗГО ПРИБОРА(57) Изобретение относится к геофизике и м.б. использовано в океанографии, Цель изобретения - повышениеточности измерений параметров. Вустр-ве на кран-балке 1 установленшкив 6 со щеками, связанными черезшарнир и водило 13 с кареткой. Навнутреннем кольце первого карданногоподвеса размещен первичный преобразователь 9 угла крена блока, Первичныйпреобразователь 11 угла отклоненияпродольной оси троса от вертикали установлен на внутреннем кольце второго карданового подвеса, внешнеекольцо которого жестко связано с вращающимися направляющими роликами 12,охватывающими трос. 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике в области геофизики,в частности океанографии, и может использоваться на научно-исследовательских судах в комплексах аппаратуры5зондирования гидрологических, гидрооптических, гидрохимических, гидробиологических элементов, а также течений с целью определения пространственного положения погружаемого устройства в воде,Целью изобретения является повышение точности измеренияНа фиг.1 показаны углы ориентациитроса гидрофизического прибора относительно судовой системы координатОХ У 2и географической системы координат ОИЕ 2; на фиг.2 - схема устройства для измерения параметров ориентации троса; на фиг.3 - взаимноеположение измеряемых углов в измерителе, на фиг.4 - системы координат,используемые в измерителе,Для определения параметров пространственной ориентации коренного конца троса наряду с измерением его угла.отклонения от вертикали 6 необходимаинформация об азимутальном его положении относительно некоторой системыкоординат, связанной с Землей.На фиг.1 показаны углы Я, О, подлежащие измерению, а также географическая система координат ОИЕ 2 - правая декартова система, у которой плоскость КОЕ горизонтальна, направление35ос.и 02 совпадает с направлением силытяжести, ось ОИ направлена на Север,ОЕ - на Восток, Р - угол между вертикалью места и продольной осью троса, Ф - угол между горизонтальнойпродольной оси троса и направлениемна Север. Принятые положительные направления углов О,отмечены стрелками.45Схема предлагаемого измерителяпредставлена на фиг.2. Он подвешенк кран-балке 1, жестко связанной ссудном, посредством трех кинематичес"ки связанных осей 2-4, установленныхв соответствующих опорах, Ось 2 крепления подвеса к кран-балке перпендикулярна условно вертикальной оси 3подвеса, а последняя, в свою очередь,перпендикулярна оси 4, которая параллельна оси 5 вращения грузонесущегошкива Ь. Такой подвес обеспечиваеттри угловых степени свободы грузойесущего шкива относительно кран-балки(судна). На оси 3 укреплен первичный преобразователь 7 угла поворота блока грузонесущего шкива 6 относительно его условно вертикальной оси,Параллельно оси 5 вращения грузо- несущего шкива Ь установлена ось 8 внешнего кольца первого карданова подвеса, на внутреннем кольце которого размещен первичный преобразователь 9 угла крена блока. Физический. маятник в первом кардановом подвесе вместе с первичным преобразователем 9 составляет измеритель угла крена блока.Ось ,0 внешнего кольца второго карданового подвеса параллельна продольной оси груэонесушего троса. На внутреннем кольце второго карданового подвеса установлен первичный преобразователь 11 угла отклонения продольной оси троса от вертикали. Физический маятник, заключенный в кардановый подвес, вместе с первичным преобразователем 11 образуют измеритель угла отклонения продольной оси троса от вертикали. Внешнее кольцо карданова подвеса измерителя угла отклонения продольной оси троса от вертикали жестко связано с четырьмя вращающимися в соответствующих осях направляющими роликами 12, охватывающими трос, чем обеспечивается параллельность внешней оси 10 карданового подвеса продольной оси троса, Карданов поднес с направляющими роликами посредством водила 13, имеющего шарниры 14 и 15, крепится к условно вертикальной оси подвеса блока 3,Трос, к которому крепится гидро- физический прибор и угловая ориентация которого измеряется, в рабочем положении проходит через направляющие ролики 12, шкив 6 грузонесущего блока, дополнительный шкив 16 и подается на барабан гидрофизической лебедки (не показана).Измеритель 7 угла разворота грузо- несущего шкива относительно условно вертикальной оси выполнен на основе прецизионного потенциометра, движок которого жестко соединен с условно вертикальной осью 3, а потенциометр с боковыми поверхностями блока, на которых установлена ось 5 груэонесущего шкива 6.Измерители угловых отклонений представляют собой физические маятники, укрепленные в кардановых под 1435940весах, причем чувствительные элементы измерителей, например, на основе датчиков Холла, индукционных преобразователей или прецизионных потенциометров располагаются в опорах5 внутреннего и внешнего кольца карданового подвеса. Резонансная частота колебаний маятников значительно отличается от периода качки судна, благо О даря чему последняя практически не влияет на показания измерителя.Для пояснения принципа работы устройства введем следующие системы координат. 5ОХсУс 2 С связанная с судном правая декартова система координат, у которой плоскость Х ОУ. параллельна плоскости ватерлинии судна Х О 2 - диаметральная плоскость судна. Продольная ось ОХ направлена от кормы судна к носу, ОУ. - от диаметральной плоскости к правому борту судна , (фиг.1) .ОХ У 2 - связанная с кран-балкой правая декартова система координат, у которой плоскость ХОУО параллельна плоскости ватерлинии судна, ось ОХ параллельна оси 2 крепления подвеса блока к кран-балке (фиг,2) и направ 30 лена влево, если смотреть от основания кран-балки в сторону ее вылета. Ось 07,С, направлена условно вниз.ОХ У 2- связанная с блоком правая декартова система координат, у которой плоскость Х 02 Б параллельна ,плоскости шкива блока, ось ОХр в рабочем режиме направлена в сторону крепления погружаемого устройства к тросу, 02 лежит на линии сбединения оси 4 подвеса блока и оси 5 вращения 40 грузонесущего шкива 6 (фиг.2) и направлена от подвеса блока в сторону грузонедущего шкива 6.ОХ,У, 2, - связанная с осями 2 и 3 .подвеся блока правая декартова систе 45 ма координат, у которой ось ОХ, совпадает с осью ОХ, а ось 02 направлена вдоль оси 3 подвеса в сторону от оси 2 к грузонесущему шкиву 6 (фиг.2). 50ОХ У 2 - связанная с измерителем 7 угла поворота грузонесущего шкива относительно его условно вертикальной оси подвеса правая декартова система координат, у которой плоскость изме рения упомянутого угла ХОУ перпендикулярна условно вертикальной оси 3 подвеса, ось ОУ коллинеарна оси ОУ,1 а ось 02 совпадает с осью 07(фиг.2).ОХ У 2- связанная с горизонтальной площадкой измерителя угла кренаблока правая декартова система координат, начало которой расположено вточке пересечения осей карданова подвеса, плоскость Х ОУ горизонтальна,ось ОХ совпадает с осью внутреннегокольца карданова подвеса и в отсутствии крена и дифферента блока и судна ее направление совпадает с направлением оси ОХО. Направление оси 02совпадает с направлением силы тяжести.Введем необходимые обозначенияуглов: 6 - угол отклонения коренногоконца троса от вертикали - угол междувертикалью места и продольной осьютроса, измеренной на участке от грузонесущего шкива 6 блока до точкивхода троса в воду, К - курс судна -угол между горизонтальной проекциейпродольной оси ОХ.судна и направлением на Север ОИ;р - угол крена блока - угол между вертикалью места иплоскостью Х 07.О системы координат,связанной с блоком, % - начальныйугол установки кран-балки, 1 относительно судна - угол между проекциейоси ОХ, на плоскость Х ЙУ и осьюсОХ, К - угол отклонения условновертикальной оси 3 подвеса блока(оси 02) от оси 02 ;- угол поворота блока вокруг условно вертикальной оси 3 (02) подвеса - угол междуосями ОХ, и ОХ систем ОХ,У 2, иОХ У 2соответственно,- угопмежду проекцией оси ОХ на плоскостьХОУ и осью ОХ,- угол междупроекцией оси ОХэ на плоскость ХОХи проекцией продольной оси троса назту же плоскость,Взаимное расположение описанныхсистем координат показано на фиг.3.Примем положительные направлениявращений блока и кран-балки 1 относительно судна, а также судна относительно географической системы координат, отмеченные на фиг.1-3 стрелками,При выполнении зондирований гидрофизическим прибором, прикрепленным кгрузонесущему Тросу, дрейф судна именяющиеся по глубине течения воздействуют на трос, имеющий конечное гидродинамическое сопротивление, В результате трос отклоняется от вертикали и движется в определенном нап5 1435940равлении относительно судна, котороесоответствует равнодействующей всехсил, В реальных условиях угол наклонатроса 8 может изменяться (Фиг.1) отнуля до ЬО и 70 , а угол 9 от -(70580) .до +(7080)Таким образом, при опускании гидрофизического прибора трос занимаетв пространстве положение некоторойлинии, параметры ориентации которой ротносительно судовой системы координат характеризуется углами 9 и йсотак как плоскость кран-балки 1 занимает определенное и жестко зафикси Порованное положение относительной что досей ОХ У,Х . Вследствие натяжениякоренного конца троса под действием,веса гидрофизического прибора и отрезка троса, находящегося в воде,плоскость грузонесущего шкива 6 ориентируется таким образом, что онасовпадает с плоскостью ОХ 5 Е 5, в которой лежат участки троса от точки егопогружения в воду до грузонесущего гшкива 6 и от шкива 16 промежуточногоблока до шкива 6. При этом происходитсоответствующий разворот измерителей7, 9 и 11 углов и регистрируются соответственно углы 9, р икоторые ЗО Ь = ( в )3%используются в вычислителе при определении угла Ъ . Величина угла Ф,предварительно измеряется и вводитсяхв вычислитель на судне, к которому +д 1 +подключается также указатель курсасудна К, связанный с судовым гироком 35 совапасом (не показано) .Искомый угол определяют по формун при(1), (3), (5),искомый угол %Пр, 9 измеряются сДон Ь 1 н дйн Ьгрешность опре данные измерениио соотношениями (8) определяетсять углы К,огрешностягда суммария угла%=- КЕсли полож кран-балки и фиг.3 и 4. ( 0 уголможе э,+ , +,.ние троса относиудна соответствуО, -7/2Г/Рбыть найден пов 8 иш:гсвп(СВр/г 89)соотношение, учть отрицательных вестно,= 0,5 Тогда п Ь Ъ буде яет зна Пример. И0,3, да = 1),данным г п измерении угл Более обще в нению, национная поостиг ать точности по сркомпасом, девикоторых можетрадусов. ышени м тыв зна шнос т возможно десятко че т = агсв Ы(с 8 р/гав)при 9)йип=1 пн, (3)и обр ет и о р мул а Устройство в ориентации деп 090.При 8 араметеского для измерения троса геофизжащее шкив со направлениене опре" равление коренного конца ает с направлением силы щекам и ка прибора, содерустановленныйданный подвесворота шкива,тем, что, с цеоно дополнител енно на кран-балк о троса со тяжести) л еле из тлича Ввиду описанного ранее взаимнорасположения систем координат угоможет быть вычислен по соотношения оти,й лью повышениьно снабжен точно аре143594чс опорными роликами, связ аннои со щеками шкива через шарнир и водило, продольная ось которого перпендикулярна оси вращения шкива, первым измерителем угла наклона, установленным на каретке, и вторым измерителемугла наклона, связанным со щекамишкива.1435940 Уу оставитель И.Власовехред Л. Сердюкова Корректор Э.Лончаков Редакто карь аказ 5 Ь 34 Ти Го НИИП по/5 130 ая н скв водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,ж ЬВОударственном изобретена, Н(-35, Ра Подписноекомитета СССР и открытий