Устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении
Владельцы патента RU 2277057:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова" (RU)
Изобретение относится к судостроению и касается создания устройств для измерения угла крена или дифферента плавучих средств при всех эксплуатационных ситуациях. Устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении имеет сообщенные между собой сосуды, выполненные в виде участков трубчатого кольцевого канала, образованного вращением контура плоской фигуры вокруг оси, лежащей в плоскости этой фигуры и не пересекающей ее, которые герметично сообщены в своих верхних и нижних частях. Сосуды частично заполнены электропроводной жидкостью, находящейся в районе уровня горизонтальной плоскости, совпадающей с осью, вокруг которой образован кольцевой канал. Сосуды имеют по длине постоянное поперечное сечение и симметричную форму контура плоской фигуры этого сечения относительно осей симметрии, например круга. Устройство снабжено дросселем, датчиком угла, электронным преобразователем и шкалой. Датчик угла образован участками трубчатого кольцевого канала, выполненными из электропроводящего материала, внутренняя поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком, и электропроводной жидкостью с находящейся над ней, несмешиваемой с последней, диэлектрической жидкостью, которой полностью заполнено герметичное пространство над электропроводной жидкостью. Участки трубчатого кольцевого канала в своей верхней части сообщены между собой через дроссель, а электронный преобразователь электрически соединен порознь с каждым из электрически разделенных между собой электропроводящих участков трубчатого кольцевого канала и с электропроводной жидкостью. Технический результат реализации изобретения состоит в повышении эксплуатационных характеристик описываемого измерительного устройства. 3 ил.
Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам измерения крена или дифферента плавучих средств как в условиях волнения и качки, так и на спокойной воде, включая аварийные ситуации.
Известно устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении (см. изобретение по патенту РФ №2114758), принятое в качестве прототипа, содержащее сосуды, частично заполненные жидкостью и сообщенные между собой в их нижней части через дроссель, выполненные в виде участков трубчатого кольцевого канала, образованного вращением контура плоской фигуры вокруг оси, лежащей в плоскости этой фигуры и не пересекающей ее, датчик угла и шкалу. При этом датчик угла состоит из частично погруженных в сосуды с жидкостью проводников, имеющих дугообразную форму, поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком, например фторопластом, причем проводники размещены в сосудах так, что продольные оси указанных проводников совмещены с круговой осью кольцевого канала, а в сосуды залита электропроводная жидкость, находящаяся в районе уровня горизонтальной плоскости, совпадающей с осью, вокруг которой образован кольцевой канал, при этом сосуды и дугообразные проводники, имеющие по длине постоянное поперечное сечение, имеют симметричную форму контура плоских геометрических фигур этих сечений относительно их осей симметрии, например круга, причем сосуды в своей верхней части сообщены между собой. При этом устройство также снабжено электронным преобразователем, электрически соединенным порознь с каждым из дугообразных проводников и электропроводной жидкостью.
Однако размещение внутри сосудов указанного устройства проводников, равномерно покрытых диэлектриком, имеющих дугообразную форму, размещенных так, чтобы продольные оси этих проводников были совмещены с круговой осью кольцевого канала, усложняет конструкцию устройства, а в ходе аварии, при ударах и вибрации пространственное положение этих проводников относительно сосудов может измениться, что может снизить надежность и точность его работы.
В установленном на плавсредстве устройстве при необходимости замены, ремонте или проверке работы дросселя, установленного в его нижней части, при демонтаже дросселя потребуется сливать проводящую жидкость с последующим ее заполнением после монтажа дросселя. При этом проводящая жидкость может испаряться и не всегда положительно воздействовать на окружающую среду и обслуживающий персонал.
Наличие свободного от жидкости пространства в сосудах снижает порог их деформации при аварийном наружном высоком постоянном или импульсном давлениях.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении надежности и точности работы устройства в аварийных условиях, включая воздействия высоких статических и динамических давлений, повышении ударной и вибрационной стойкости, упрощении его конструкции и ремонтопригодности, включая улучшение условий выполнения ремонтных и профилактических работ.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве датчик угла образован участками трубчатого кольцевого канала, выполненными из электропроводящего материала, внутренняя поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком, и электропроводной жидкостью с находящейся над ней, несмешиваемой с последней, диэлектрической жидкостью, которой полностью заполнено герметичное пространство над электропроводной жидкостью, причем участки трубчатого кольцевого канала в своей верхней части сообщены между собой через дроссель, при этом электронный преобразователь электрически соединен порознь с каждым из электрически разделенных между собой электропроводящих участков трубчатого кольцевого канала и с электропроводной жидкостью.
Выполнение в таком виде датчика угла позволяет сохранить линейную зависимость изменения электрического сигнала от изменения угла наклонения и широкий диапазон измерения этих углов, существенно повысить надежность и точность работы устройства в аварийных ситуациях - при ударах, вибрации, высоком внешнем давлении, включая импульсное, при этом исключение дугообразных проводников из сосудов также позволяет упростить конструкцию устройства, а расположение дросселя, сообщающего сосуды в верхней части устройства, упростить его ремонтопригодность и обслуживание.
Участки трубчатого кольцевого канала, выполненные из электропроводящего материала с диэлектрическим покрытием, совместно с электропроводной и диэлектрической жидкостями образуют конденсаторы переменной емкости, емкость которых изменяется от измеряемого угла наклонения.
Предлагаемый датчик угла в устройстве также позволяет свести к минимуму влияние углов дифферента и качки при измерении углов крена, а также свести к минимуму влияние углов крена и качки при измерении углов дифферента.
Электронный преобразователь, электрически соединенный порознь с каждым из электрически разделенных между собой электропроводящих участков трубчатого кольцевого канала и с электропроводной жидкостью, обеспечивает преобразование разности емкостей указанных конденсаторов в линейный электрический сигнал.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении, а на фиг.2, 3 - поперечное сечение сосуда из электропроводящего материала, внутренняя поверхность которого равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком.
Устройство состоит из герметично сообщающихся в верхней части через дроссель 1 сосудов 2 и 3, выполненных из электропроводящего материала, внутренняя поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком 4 (например, фторопластом), которые также герметично сообщены между собой в своей нижней части и разделены между собой электрически в своих верхних и нижних частях. В сосуды 2 и 3 частично залита электропроводная жидкость 5 с находящейся над ней, несмешиваемой с последней, диэлектрической жидкостью 6, которой полностью заполнено герметичное пространство над электропроводной жидкостью 5. При этом электропроводная жидкость 5 имеет больший удельный вес по сравнению с диэлектрической жидкостью 6, а сосуды 2 и 3 имеют по длине постоянное поперечное сечение и симметричную форму контура плоской фигуры этого сечения относительно его осей симметрии, например круга, квадрата. Электронный преобразователь 7 электрически соединен порознь с каждым из электрически разделенных (с помощью изоляторов 8, 9) между собой сосудов 2 и 3, выполненных из электропроводящего материала и с электропроводной жидкостью 5.
Устройство работает следующим образом. При изменении угла крена (дифферента) плавучего средства электропроводная жидкость 5 и диэлектрическая жидкость 6 в сосудах 2, 3 будут перемещаться по дуговой траектории. При этом конденсаторы, образованные сосудами 2 и 3, выполненными из электропроводящего материала, с нанесенным на их внутреннюю поверхность диэлектриком 4, электропроводной жидкостью 5 и диэлектрической жидкостью 6, изменяют свою емкость по линейной зависимости пропорционально перемещению поверхностей раздела, образованных электропроводной жидкостью 5 и диэлектрической жидкостью 6, в сосудах 2, 3 относительно продольных осей этих сосудов.
При этом емкость одного такого конденсатора увеличивается, а в то же время емкость другого конденсатора уменьшается. При изменении направления перемещения поверхностей раздела электропроводной жидкости 5 и диэлектрической жидкости 6 в сосудах 2, 3 относительно продольных осей этих сосудов емкости указанных конденсаторов изменяются в обратном порядке. В электронном преобразователе 7 осуществляется преобразование разности емкостей указанных конденсаторов в линейный электрический сигнал, который также пропорционален текущему значению или среднему значению угла крена или дифферента плавучего средства.
Указанный электрический сигнал может быть дистанционно передан для индикации, регистрации или последующей его обработке, например, в ЭВМ.
Устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении, содержащее сообщенные между собой сосуды, выполненные в виде участков трубчатого кольцевого канала, образованного вращением контура плоской фигуры вокруг оси, лежащей в плоскости этой фигуры и не пересекающей ее, которые герметично сообщены в своих верхних и нижних частях, при этом сосуды частично заполнены электропроводной жидкостью, находящейся в районе уровня горизонтальной плоскости, совпадающей с осью, вокруг которой образован кольцевой канал, причем сосуды, имеющие по длине постоянное поперечное сечение, имеют симметричную форму контура плоской фигуры этого сечения относительно осей симметрии, например, круга, дроссель, датчик угла, электронный преобразователь и шкалу, отличающееся тем, что датчик угла образован участками трубчатого кольцевого канала, выполненного из электропроводящего материала, внутренняя поверхность которых равномерно покрыта несмачиваемым диэлектриком и электропроводной жидкостью с находящейся над ней, не смешиваемой с последней диэлектрической жидкостью, которой полностью заполнено герметичное пространство над электропроводной жидкостью, причем участки трубчатого кольцевого канала в своей верхней части сообщены между собой через дроссель, при этом электронный преобразователь электрически соединен порознь с каждым из электрически разделенных между собой электропроводящих участков трубчатого кольцевого канала и с электропроводной жидкостью.
