Устройство для измерения высоты надводного борта судна

 

Изобретение относится к судостроению и предназначено для точного определения высоты надводного борта судна при проведении грузовых операций. Устройство содержит цилиндрический корпус с утяжеляющим грузом на шланге и подвесом с мерной лентой, размещенные в корпусе линейку с индикаторным покрытием и дроссельный элемент для сглаживания пульсаций потока. В верхней части корпуса установлена заглушка, в которой выполнен П-образный сквозной канал с выходом из полости корпуса, предотвращающий неконтролируемое попадание воды в корпус сверху, в заглушке закреплен один конец линейки, а на другом ее конце укреплен ограничитель горизонтальных перемещений с зазором относительно корпуса, при этом утяжеляющий груз выполнен с Г-образным сквозным каналом, соединенным по потоку с дроссельным элементом, что позволяет исключить попадание в устройство снега или льда с поверхности воды и дополнительно демпфировать флуктуации уровня воды. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик за счет повышения точности и надежности измерений в разных условиях, а также расширение арсенала средств измерения осадки судна. 9 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к судостроению, а именно к средствам для определения осадки судна на воде.

Необходимость определения величины осадки судна возникает, как правило, при проведении грузовых операций, а соответствующие средства измерения искомой величины необходимы, в частности, при отсутствии грузовых марок по миделю судна, в условиях качки и сильного волнения, на спокойной воде при большой высоте надводного борта судна, при наличии льдов на поверхности воды, а также при опытном креновании судов всех типов для определения водоизмещения.

Известно обтекаемое устройство для измерения высоты надводного борта (EP, N 0362586, B 63 B 39/12, опубл. 11.04.90), которое содержит мерительную линейку, установленную в плоском удлиненном корпусе, имеющем элементы для доступа воды, установленные по меньшей мере частично внутри корпуса, а также обтекатели, надежно прикрепленные к корпусу, для придания обтекаемой формы устройству с целью уменьшения сопротивления корпуса обтекающему его потоку воды.

Недостатком известного устройства можно считать невысокую точность и надежность измерений, поскольку сквозной канал, в котором размещается мерительная линейка, не защищен от попадания, в частности, льда или снега, что влияет на результаты измерений в различных внешних условиях. Кроме того, существенное влияние на результаты измерений оказывает качка судна и устройства вместе с ним на волне, что приводит к изменению глубины погружения мерительной линейки и условного горизонта, служащему источником погрешности.

Известно устройство для измерения высоты надводного борта судна (Польша, патент N 73488, B 63 B 39/12, опубл. 10.02.75), содержащее цилиндрический корпус с вырезом по всей длине и линейкой, который имеет подвес в виде мерной ленты. Внутри корпуса размещена стеклянная трубка, соединенная с длинным шлангом, через который она заполняется водой и который гасит короткопериодные волновые колебания. В нижней части корпуса между трубкой и шлангом установлен чашеобразный запорный клапан. Опущенное в воду устройство заполняется ею до определенного уровня, при этом высота столба жидкости соответствует некоторой усредненной величине. При вытаскивании устройства столб воды в трубке над клапаном закрывает его своим весом. Высоту надводного борта определяют суммированием длин от уровня палубы до верхнего уровня столба воды в трубке по мерной ленте. Известное устройство не может обеспечить достаточной надежности и точности измерений, прежде всего, из-за колебаний наклона корпуса с трубкой и перемещения шланга, по которому поступает вода, при качке судна. Надежность измерений еще более снижается при неблагоприятных погодных условиях.

Известно устройство для измерения высоты надводного борта судна (США, патент N 4712305, B 63 B 39/12, опубл. 15.12.87), содержащее утяжеленный грузом цилиндрический корпус, подвешенный на мерной ленте с палубы судна, и размещенную в корпусе жесткую мерительную линейку, на которую нанесено покрытие-индикатор, изменяющее свой цвет при контакте с водой, а также дроссельный элемент, размещенный в нижней части цилиндрического корпуса, для сглаживания пульсаций поступающей жидкости. Измерения высоты надводного борта судна производятся путем опускания части трубы в воду, измерения длины части мерительной линейки, не изменившей свой цвет под действием воды, и вычисления суммы длины мерной ленты от уровня палубы до начала линейки и длины неокрашенной части линейки.

Недостатками известного устройства являются ограниченные эксплуатационные характеристики, а именно неконтролируемое увеличение погрешности измерений, связанное со следующими факторами: - возможностью попадания воды внутрь трубы сверху в условиях сильного волнения поверхности воды из-за открытой верхней части трубы и ее контакта с индикаторным слоем мерительной линейки; - возможностью перемещения линейки вдоль оси трубы при ударах волн, приводящего к смачиванию дополнительной части ее поверхности; - возможностью изменения глубины погружения трубы с линейкой при качке судна; - отсутствием универсальности в узле крепления трубы и линейки к мерной ленте и необходимости индивидуальной подгонки расстояний между ними при изготовлении; - малой прочностью узла соединения мерной ленты с трубой и возможностью разрыва узла под воздействием циклических и динамических нагрузок в условиях сильного волнения поверхности воды и сильном ветре.

Известное устройство для измерения высоты надводного борта судна, включающее цилиндрический корпус с утяжеляющим грузом и подвесом с мерной лентой, размещенные в корпусе линейку с индикаторным покрытием и дроссельный элемент, выбрано в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.

Задача изобретения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик измерительного устройства, а также в расширении арсенала средств измерения величины осадки судна.

Задача решена тем, что в известном устройстве для измерения высоты надводного борта судна, содержащем цилиндрический корпус с утяжеляющим грузом и подвесом с мерной лентой, размещенные в корпусе линейку с индикаторным покрытием и дроссельный элемент, в соответствии с изобретением, корпус снабжен заглушкой, установленной в его верхней части и имеющий П-образный сквозной канал с выходом из полости корпуса наружу, линейка снабжена ограничителем горизонтальных перемещений, который укреплен на одном ее конце с образованием зазора со стенками корпуса, а другой конец линейки укреплен в заглушке, при этом утяжеляющий груз образован по крайней мере одним элементом, в котором выполнен Г-образный сквозной канал, выход которого связан по потоку с дроссельным элементом.

Кроме того, устройство снабжено гибким шлангом для присоединения утяжеляющего груза к корпусу.

Кроме того, устройство снабжено трубкой, размещенной на выходе П-образного сквозного канала.

Кроме того, устройство снабжено страховочным фалом.

Кроме того, устройство снабжено узлом закрепления страховочного фала, размещенным на заглушке.

Кроме того, заглушка соединена с корпусом и подвесом посредством резьбовых соединений.

Кроме того, заглушка выполнена с торцом, диаметр которого превышает диаметр корпуса.

Кроме того, дроссельный элемент выполнен в виде ниппеля.

Кроме того, ограничитель горизонтальных перемещений выполнен в виде цилиндра.

Кроме того, индикаторное покрытие выполнено из вещества с цветовой индикацией смачивания.

Технический результат изобретения состоит в исключении неконтролируемого попадания воды внутрь устройства сверху, а снега и льда - с поверхности моря, ограничении осевого перемещения линейки в корпусе, и усилении демпфирования устройства в целом к колебаниям среды, что приводит к повышению точности и надежности измерений. Присоединение утяжеляющего груза на гибком шланге позволяет опустить его достаточно глубоко, демпфировать колебания положения корпуса с линейкой в условии качки и поддерживать его на некотором постоянном уровне, причем наличие Г-образного сквозного канала в элементе утяжеляющего груза, связанного по потоку воды с корпусом, и П-образного канала в заглушке, в котором за счет трубки на выходе исключается попадание воды внутрь и обеспечивается сохранение атмосферного давления на объем воды в корпусе, позволяет поддерживать постоянство условного горизонта и равновесие устройства.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлена конструкция заявляемого устройства (в разрезе), на фиг. 2 - схема проведения измерения высоты надводного борта судна.

Устройство (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1, к нижней части которого подвешен утяжеляющий груз 2, а к верхней части прикреплен подвес 3, на котором опускают устройство в воду в ходе измерений. В корпусе 1 размещена линейка 4, имеющая индикаторное покрытие 5 для определения длины смоченного водой участка линейки 4, а в нижней части корпуса 1 установлен дроссельный элемент 6 с проходным сечением, много меньшим сечения корпуса, тормозящий внешние короткопериодные волновые воздействия на установление уровня воды в корпусе 1.

В верхней части корпуса 1 установлена заглушка 7, в которой выполнен сквозной П-образный канал 8 с выходом из полости корпуса 1 одним концом и в наружную среду - другим концом. На этом конце установлена трубка 13. Наличие П-образного канала 8 и трубки 13 позволяет поддерживать атмосферное давление внутри корпуса 1 и препятствует проникновению воды в корпус 1 сверху. Торец заглушки 7 выступает за края корпуса 1, что препятствует повреждению корпуса 1 и трубки 13 при ударе устройства о корпус судна. Линейка 4 одним концом закреплена в заглушке 7, а другим концом соединена с ограничителем горизонтальных перемещений 9 цилиндрической формы, который установлен с образованием зазора 10 со стенками корпуса 1.

Утяжеляющий груз 2 образован хотя бы одним элементом, в котором выполнен сквозной Г-образный канал 11, имеющий выход в дроссельный элемент 6 через гибкий шланг 14, которым утяжеляющий груз 2 присоединен к корпусу 1, а другой конец канала 11 открывается в воду.

Наличие Г-образного сквозного канала 11, имеющего горизонтальный участок, обеспечивает не только заполнение корпуса 1 водой, но и позволяет уменьшить вероятность попадания в дроссельный элемент 6 и корпус 1 льда или снега при проведении измерений в соответствующих условиях.

Заглушка 7 соединена с корпусом 1 и подвесом 3 посредством резьбовых соединений. К заглушке 7 сверху, к узлу закрепления, присоединен в качестве дополнительного подвеса страховочный фал 12.

При конкретном выполнении устройства целесообразно изготовить корпус 1 в виде трубы из нержавеющей стали с внутренним диаметром около 30-36 мм и длиной около 900-1000 мм. Применение труб и деталей из алюминия нецелесообразно ввиду их коррозии в водной среде с образованием окислов, приводящих к сильному механическому сцеплению подвижных деталей друг с другом.

Заглушка 7 выполняется из бронзы или латуни, выдерживающих частые нагрузки на резьбовые соединения, в отличие от прочных пластмасс, использование же нержавеющей стали для заглушки усложняет изготовление устройства в целом.

Линейка 4 представляет собой стержень из нержавеющей стали круглого сечения, диаметром 10-12 мм и длиной около 800-850 мм. Линейка 4 закреплена в нижней части заглушки 7 по ее оси на резьбе, при этом на стержне нанесена разметка в виде круговых рисок, в частности, через каждый сантиметр, начиная от нижнего торца заглушки. Через определенные интервалы, например 5 см, на стержне нанесена цифровая маркировка, соответствующая длине от торца заглушки.

Индикаторное покрытие 5 выполнено из вещества с цветовой индикацией смачивания, например, из специальной пасты или мела, и размещено по длине линейки 4, имеющей разметку. Пасту или мел наносят на линейку каждый раз перед выполнением замеров.

Укрепленный на конце линейки 4 ограничитель горизонтальных перемещений 9, предотвращающий заметные поперечные к оси колебания линейки 4, выполнен из любого нержавеющего материала и имеет диаметр, примерно на 2 мм меньший внутреннего диаметра корпуса 1, что обеспечивает зазор 10 для движения воды вдоль линейки 4.

Дроссельный элемент 6 выполнен в виде фланца 15 из нержавеющей стали, бронзы или латуни с отверстием по оси, к нижней части которого соосно на резьбе прикреплен дроссельный ниппель 16 с малым проходным сечением. К нижней части ниппеля 16 посредством накидной гайки 17, ниппеля 18 и хомута 19 прикреплен синтетически армированный гибкий пластмассовый шланг 14, имеющий внутренний диаметр около 4 мм и длину не менее 3 м.

К нижней части гибкого шланга 14 посредством ниппеля 20 и резьбового соединения прикреплен утяжеляющий груз 2, который образован по крайней мере одним элементом, в котором выполнен сквозной Г-образный канал 11, открывающийся в шланг 14. В нижней части элемента груза 2 выполнено сверлением отверстие с резьбой для присоединения, при необходимости, дополнительных элементов утяжеляющего груза 2.

Подвес 3 с мерной лентой прикреплен к корпусу 1 посредством узла крепления 21, соединенного с заглушкой 7 через штуцер 22 и накидную гайку 23. Сама мерная лента прикреплена к узлу крепления 21 посредством четырех фиксирующих винтов 24.

На торце заглушки 7 также укреплено устройство для закрепления страховочного фала, представляющее собой кронштейн 25 с кольцом 26 для присоединения карабина 27 страховочного фала 12.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы заглушку 7 в сборе с линейкой 4 выворачивают из корпуса 1 и наносят индикаторное покрытие 5 на линейку 4 по всей длине (при сильном волнении моря) или только на ее нижнюю часть (при небольшом волнении). Заглушку 7, вставляют в корпус 1 и завинчивают соединение до упора. К нижнему фланцу 15 корпуса 1 посредством накидной гайки 17 прикручивают шланг 14 с грузом 2 на конце. Затем к заглушке 7 посредством накидной гайки 23 прикручивают узел крепления 21 с мерной лентой. С помощью страховочного фала 12 в процессе раскручивания мерной ленты подвеса 3 корпус 1 с борта судна опускают в воду (фиг. 2).

Устройство имеет отрицательную плавучесть и поэтому легко и быстро погружается в воду. При сильном волнении корпус 1 погружают до 0,5 - 0,75 его длины от предполагаемого уровня воды в спокойном состоянии, что повышает устойчивость корпуса в вертикальном положении к ударам волн и порывам ветра. После погружения корпуса 1 в воду до заданного уровня фал 12 жестко закрепляют на борту или конструкциях судна, причем обеспечивают небольшую слабину полотна мерной ленты подвеса 3, так как при большой ее слабине проявляется эффект парусности на сильном ветру и корпус 1 может наклоняться по направлению ветра. Помимо этого, при большой слабине полотна мерной ленты и при сильном ветре возникают значительные по амплитуде колебания полотна, что может привести к повреждениям его в месте крепления в узле 21.

При погружении устройства в воду утяжеляющий груз 2 на гибком шланге 14 погружается на глубину, минимально возмущенную поверхностным волнением. Вода через Г-образный сквозной канал 11 поступает внутрь шланга 14 и по нему через дроссельный элемент 6 в корпус 1 до уровня, соответствующего спокойному состоянию поверхности воды. Заполнение корпуса 1 водой и установление равновесного положения жидкости в нем за счет сглаживания пульсаций занимают 4-5 минут после опускания корпуса 1 в воду. Затем мерную ленту подвеса 3 натягивают так, чтобы не вызвать слабины фала 12, и снимают показания с ленты, соответствующие уровню палубы судна, а затем поднимают устройство из воды при помощи фала 12. Откручивают накидную гайку 23, отсоединяют ленту 3 от заглушки 7, затем выкручивают заглушку 7 в сборе с линейкой 4. Измеряют длину неокрашенной под действием воды части линейки 4 и по сумме измеренных длин по ленте подвеса 3 и по линейке 4 определяют высоту надводного борта судна. При необходимости замер повторяют в указанной последовательности.

Мерная лента подвеса 3 и линейка 4 могут быть размечены таким образом, что шкала линейки 4 будет служить продолжением шкалы мерной ленты подвеса 3, т.е. с учетом линейных размеров соответствующих элементов устройства.

Испытания устройства показали, что расхождения в измерениях высоты надводного борта судна, проведенных в спокойных и штормовых условиях при высоте волны 1,5-2 м, могут составлять около 1 см.

Заявляемое устройство позволяет проводить надежные и точные измерения высоты надводного борта судна в любых погодных условиях, включая штормовые, а также расширяет арсенал средств измерений, применяемых при оценке грузовых характеристик судов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения высоты надводного борта судна, включающее цилиндрический корпус с утяжеляющим грузом и подвесом с мерной лентой, размещенные в корпусе линейку с индикаторным покрытием и дроссельный элемент, отличающееся тем, что корпус снабжен заглушкой, установленной в его верхней части и имеющей П-образный сквозной канал с выходом из внутренней полости корпуса наружу, линейка снабжена ограничителем горизонтальных перемещений, который укреплен на одном ее конце с образованием зазора со стенками корпуса, а другой конец линейки укреплен в заглушке, при этом утяжеляющий груз образован, по крайней мере, одним элементом, в котором выполнен Г-образный сквозной канал, выход которого связан по потоку с дроссельным элементом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено гибким шлангом для присоединения утяжеляющего груза.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено трубкой, размещенной на выходе П-образного сквозного канала.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено страховочным фалом.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено узлом закрепления страховочного фала, размещенным на заглушке.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заглушка соединена с корпусом и подвесом посредством резьбовых соединений.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заглушка выполнена с торцом, диаметр которого превышает диаметр корпуса.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дроссельный элемент выполнен в виде ниппеля.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель горизонтальных перемещений выполнен в виде цилиндра.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индикаторное покрытие выполнено из вещества с цветовой индикацией смачивания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2