Устройство для измерения осадки плавучего средства в условиях качки

 

Изобретение относится к судостроению и касается создания осадкомеров плавсредств с целью измерения осадки при качке, на спокойной воде и в аварийных ситуациях. Устройство имеет два преобразователя давления, выполненных в виде дифференциальных датчиков давления с электрическим выходом. Преобразователи установлены по одной нормали к основной плоскости плавсредства и находятся на фиксированном расстоянии друг от друга вдоль этой нормали. Устройство имеет электронный преобразователь и дополнено трубой, размещенной на плавсредстве над преобразователями давления. Один выход каждого из последних сообщен с нижней частью трубы. Другой вход каждого из этих преобразователей давления сообщен с атмосферой. Нижняя часть трубы расположена вблизи уровня минимальной статической осадки плавсредства и имеет отдельное сообщение через дроссель с забортной водой. Верхняя часть трубы размещена вблизи уровня максимальной статической осадки плавсредства и сообщена с атмосферой. В пределах трубы устройство может быть снабжено стационарной или съемной прозрачной вставкой и шкалой. Технический результат реализации изобретения состоит в повышении точности результатов измерения осадки плавсредств и достоверности этих результатов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания технических средств измерения осадки плавсредств как в условиях волнения и качки, так и на спокойной воде, включая аварийные ситуации.

Известно устройство для измерения осадки плавучего средства на волнении (см. изобретение по патенту РФ N 2111889), принятое в качестве прототипа, содержащее два преобразователя давления с электрическим выходом, установленных по одной нормали к основной плоскости плавсредства ниже его минимальной осадки, отстоящие один от другого и от основной плоскости на фиксированных расстояниях, сообщенные трубопроводом с забортной водой через приемное отверстие, и электронный преобразователь.

Однако указанное устройство, предназначенное в первую очередь для измерения текущих значений осадки плавсредства, при использовании для измерения средних по времени значений осадки будет иметь повышенную погрешность, обусловленную вертикальной качкой и высотой волны, так как для правильной работы осадкомера диапазоны его преобразователей давления должны охватывать не только давления от изменения средних по времени значений осадки, но и от максимально возможных значений вертикальных перемещений плавсредства и высоты волн, что потребует увеличения диапазонов измерения преобразователей давления. Увеличение диапазонов измерения в свою очередь увеличит абсолютную погрешность измерения средних по времени значений осадки, а с ростом интенсивности качки и волнения возрастет и динамическая ошибка указанных измерений. Также будет иметь место погрешность, обусловленная изменением атмосферного давления. При таких измерениях сложно убеждаться в достоверности их результатов.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении точности измерения средних по времени значений осадки плавсредства путем ее определения без увеличения диапазонов измерения преобразователей давления, уменьшения динамической ошибки, обусловленных воздействием вертикальных перемещений плавсредства и высотой волн, устранением влияния изменения атмосферного давления, а также направлено на повышение достоверности указанных измерений.

Для этого устройство для измерения осадки плавучего средства в условиях качки, содержащее два преобразователя давления с электрическим выходом, установленных по одной нормали (вдоль которой измеряется осадка) к основной плоскости плавучего средства, отстоящими один от другого вдоль этой нормали на фиксированном расстоянии, и электронный преобразователь, дополнено трубой, размещенной на плавучем средстве над преобразователями давления, оба из которых выполнены в виде дифференциальных датчиков давления, причем вход каждого из них сообщен с нижней частью трубы, а другой вход каждого из этих датчиков сообщен с атмосферой, при этом нижняя часть трубы, расположенная вблизи уровня минимальной статической осадки плавучего средства, имеет отдельное от преобразователей давления сообщение через дроссель с забортной водой, а верхняя часть трубы, расположенная вблизи уровня максимальной статической осадки плавучего средства, сообщена с атмосферой. При этом труба в ее пределах оборудована стационарной или съемной прозрачной вставкой и шкалой.

Наличие трубы, сообщенной в нижней части отдельным входом через дроссель с забортной водой и также сообщенной с преобразователями давления, позволяет свести к минимуму влияние волнения и вертикальных перемещений плавсредства на качке при измерении средних по времени значений осадки плавсредства. При этом практически не потребуется увеличивать диапазоны измерения преобразователей давления, так как перемещение уровня демпфированного водяного столба в трубе мало зависит от волнения и качки, а зависит в основном от среднего по времени значения осадки. Кроме того, преобразователи давления будут находиться под воздействием гидростатических столбов, обусловленных в основном уровнем воды в трубе, а не уровнем забортной воды. Ось трубы осадкомера может не совпадать с вышеуказанной нормалью к основной плоскости плавсредства (положение преобразователей давления при этом остается неизменным), причем эта труба не обязательно должна быть прямой и это практически не скажется на точности определения осадки плавсредства. Это может быть существенным при определении места расположения и монтаже осадкомера на реальном плавсредстве, а также при его эксплуатации.

Использование дифференциальных датчиков давления позволяет устранить влияние изменения атмосферного давления на точность измерения средних по времени значений осадки плавсредства.

Оборудование в пределах трубы стационарной или съемной прозрачной вставки со шкалой позволяет повысить достоверность измерений осадки плавсредства путем обеспечения возможности как точной калибровки электрического канала измерения осадки, так и ее непосредственного визуального отсчета, в том числе и при отсутствии электропитания, что может иметь место при аварийных ситуациях.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема размещения преобразователей давления и трубы относительно корпуса плавсредства, а на фиг. 2 - блок-схема устройства.

Устройство для измерения осадки плавучего средства в условиях качки содержит преобразователи давления 1 и 2, выполненные в виде дифференциальных датчиков давления, установленные по одной нормали к основной плоскости плавсредства, отстоящие один от другого и от основной плоскости на фиксированных расстояниях, трубу 3, размещенную на плавсредстве над преобразователями давления 1 и 2, причем один вход каждого из них сообщен трубопроводом 4 с нижней частью трубы 3, а другой вход каждого из преобразователей 1 и 2 сообщен трубопроводом 5 с атмосферой. При этом нижняя часть трубы 3 отдельно сообщена через дроссель 6 трубопроводом 7 с забортной водой, а верхняя часть трубы 3 сообщена с атмосферой. Причем труба 3 в ее пределах может быть оборудована стационарной или съемной прозрачной вставкой и шкалой. При этом преобразователи давления 1 и 2 электрически соединены с электронным преобразователем 8 (фиг 2). Пунктиром на фиг.1 показана возможность размещения трубы 3 с отклонением от нормали к основной плоскости плавсредства, на которой размещены преобразователи давления 1 и 2, не приводящая к изменению результата измерения осадки плавсредства по электрическому каналу осадкомера.

Устройство работает следующим образом. Труба 3 сообщается через дроссель 6 и трубопровод 7 с забортной водой. При этом уровень воды в трубе на спокойной воде находится в плоскости действующей ватерлинии, а преобразователи давления 1 и 2, сообщенные одним из своих входов с нижней частью трубы 3, а другими из своих входов с атмосферой, измеряют значения давления водяного столба над этими преобразователями.

Для определения осадки плавсредства используется формула где P₁, P₂ - значения давлений, обусловленных уровнем воды в трубе 3, измеряемых преобразователями давления 1 и 2, Z₁, Z₂ - аппликаты точек расположения чувствительных элементов преобразователей давления 1 и 2 соответственно.

При этом электрические сигналы с преобразователей давления 1 и 2 подаются на электронный преобразователь 8. Благодаря тому, что колебания уровня жидкости в трубе демпфированы для величины электрического сигнала на выходе электронного преобразователя 8, подобного электронному преобразователю прототипа, и выполняющего математические операции по формуле (1), справедливо общее выражение для средней по времени величины осадки , измеряемой вдоль нормали, на которой размещены преобразователи разности давлений где t₂ - t₁ - временной интервал, за который осредняется текущее значение осадки плавсредства, T(t) - текущее значение осадки плавсредства.

При этом электронный преобразователь 8 может включать в себя дополнительно один и более сглаживающих фильтров для уменьшения динамической ошибки при определении средней по времени осадки плавсредства.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения осадки плавучего средства в условиях качки, содержащее два преобразователя давления с электрическим выходом, установленных по одной нормали к основной плоскости плавучего средства, отстоящих один от другого вдоль этой нормали на фиксированном расстоянии, и электронный преобразователь, отличающееся тем, что устройство дополнено трубой, размещенной на плавучем средстве над преобразователями давления, оба из которых выполнены в виде дифференциальных датчиков давления, причем один вход каждого из них сообщен с нижней частью трубы, а другой вход каждого из этих датчиков сообщен с атмосферой, при этом нижняя часть трубы, расположенная вблизи уровня минимальной статической осадки плавучего средства, имеет отдельное сообщение через дроссель с забортной водой, а верхняя часть трубы, расположенная вблизи уровня максимальной статической осадки плавучего средства, сообщена с атмосферой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что труба в ее пределах оборудована стационарной или съемной прозрачной вставкой и шкалой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2