Приемное устройство индукционного лага


 


Владельцы патента RU 2407020:

Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и предназначено для использования в индукционных лагах быстроходных судов. Приемное устройство содержит стержень, в нижней части которого закреплен наконечник из изоляционного материала с размещенной внутри него электромагнитной системой возбуждения и измерительными электродами, установленными на плоских боковых сторонах наконечника, сходящихся под острым углом друг к другу к его носовой части и стыкующихся с кормовой частью, имеющей закругленный профиль. Кромки стыка плоских боковых сторон наконечника с его кормовой частью расположены вне проекций на эти стороны магнитопровода электромагнитной системы возбуждения, измерительные электроды расположены внутри этих проекций, а носовая часть наконечника имеет закругленный профиль. Технический результат - повышение крутизны выходного сигнала приемного устройства, что позволяет повышать точность измерения индукционным лагом скорости быстроходных судов. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в индукционных лагах быстроходных судов.

Известно приемное устройство индукционного лага, описанное в книге авторов Итенберг С.Н. и др. «Курс кораблевождения» (кн. 3 «Лаги и автосчислители» стр.108-115) изд. Управление гидрографической службы ВМФ, 1964 г. Устройство содержит металлический стержень, в нижней части которого закреплен наконечник из изоляционного материала с размещенной внутри электромагнитной системой возбуждения и установленными на его боковых сторонах измерительными электродами. Поперечное сечение наконечника имеет обтекаемый «каплевидный» профиль. Устройство имеет низкий предел измеряемых скоростей и не может использоваться на быстроходных судах, т.к. при скоростях хода свыше 16-18 м/с на боковых сторонах наконечника в непосредственной близости от измерительных электродов возникает кавитация обтекающего наконечник потока воды, что нарушает процесс измерения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, его прототипом, является приемное устройство индукционного лага, описанное в авторском свидетельстве SU №1136082 А.

Устройство-прототип содержит металлический стержень, в нижней части которого закреплен наконечник из изоляционного материала с размещенной внутри него электромагнитной системой возбуждения и установленными на его боковых сторонах измерительными электродами. Боковые стороны наконечника выполнены в виде двух плоскостей, расположенных симметрично его продольной оси под углом 40°≤β≤70°, образующих острую переднюю кромку и стыкующихся с кормовой частью, имеющей криволинейный профиль, причем электроды размещены на расстоянии ℓ от передней кромки, выбираемом из условия 0,05≤ℓ/L≤0.,10, где L - длина прямолинейного участка поверхности наконечника в поперечном сечении.

Устройство имеет высокий предел измеряемых скоростей и может использоваться для измерения скорости быстроходных судов.

Недостатком устройства является низкая крутизна выходного сигнала, что вызвано расположением его электродов вблизи носовой части наконечника, где напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитной системой возбуждения, мала. Кроме того, низкая крутизна выходного сигнала устройства вызвана наличием острой передней кромки у его наконечника, что при ограниченных габаритных размерах наконечника приводит к уменьшению площади поперечного сечения электромагнитной системы возбуждения и соответственно уменьшению напряженности создаваемого ей магнитного поля.

Задачей изобретения является повышение точности измерения скорости быстроходных судов путем увеличения крутизны выходного сигнала приемного устройства индукционного лага.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем стержень, в нижней части которого закреплены наконечник из изоляционного материала с размещенной внутри него электромагнитной системой возбуждения и измерительными электродами, установленными на плоских боковых сторонах наконечника, сходящихся под острым углом друг к другу к его носовой части и стыкующихся с кормовой частью, имеющей закругленный профиль, кромки стыка плоских боковых сторон наконечника с его кормовой частью расположены вне проекций на эти стороны магнитопровода электромагнитной системы возбуждения, измерительные электроды расположены внутри этих проекций, а носовая часть наконечника имеет закругленный профиль.

Благодаря размещению кромок стыка плоских боковых сторон наконечника с его кормовой частью вне проекций на эти стороны магнитопровода электромагнитной системы возбуждения, т.е. в местах, где напряженность магнитного поля мала, возникающая на этих кромках при больших скоростях хода кавитация обтекающего наконечник потока воды не создает больших электрических помех, что позволяет без нарушения процесса измерения расположить измерительные электроды внутри проекций магнитопровода электромагнитной системы возбуждения на плоские боковые стороны наконечника, где напряженность магнитного поля высока и соответственно высока крутизна снимаемого с измерительных электродов выходного сигнала. Кроме того, удаление измерительных электродов от носовой части наконечника позволяет придать ей закругленный профиль и благодаря этому увеличить площадь поперечного сечения электромагнитной системы возбуждения при сохранении габаритных размеров наконечника, что ведет к увеличению напряженности магнитного поля и соответственно к увеличению крутизны выходного сигнала устройства.

На чертеже изображено поперечное сечение наконечника предлагаемого устройства.

Поперечное сечение наконечника образуется двумя плоскими боковыми сторонами 1, сходящимися под острым углом друг другу к его носовой части 2, имеющей закругленный профиль, и стыкующимися с кормовой частью 3, также имеющей закругленный профиль. Внутри наконечника располагается электромагнитная система возбуждения 4 с магнитопроводом 5, имеющим проекции 6 на боковые стороны 1.

На боковых сторонах 1 внутри проекций 6 находятся измерительные электроды 7, а вне этих проекций - кромки 8 стыка плоских боковых сторон 1 с кормовой частью 3.

Габаритные размеры поперечного сечения наконечника ограничены окружностью O, соответствующей проходному отверстию клин-кета, через которое устройство выдвигается за днище судна.

Пунктирные линии A показывают расположение плоских боковых сторон 1 в случае отсутствия у носовой части 2 закругленного профиля и сохранения при этом габаритных размеров наконечника в пределах окружности O. Сравнение положения плоских боковых сторон 1 и пунктирных линий A показывает, что наличие у носовой части 2 закругленного профиля существенно увеличивает площадь поперечного сечения наконечника при сохранении его габаритных размеров и соответственно увеличивает площадь поперечного сечения электромагнитной системы возбуждения 4.

Устройство работает следующим образом.

Стержень устройства выдвигается за днище судна на такую глубину, при которой находящийся в его нижней части наконечник оказывается за пределами пограничного слоя воды.

На электромагнитную систему возбуждения 4 подается напряжение питания, в результате чего в магнитопроводе 5 возникает магнитное поле, которое, проходя через обтекающий наконечник поток воды, индуцирует в нем электродвижущую силу (эдс), пропорциональную напряженности магнитного поля и скорости потока воды; эдс снимается измерительными электродами 7 и в качестве выходного сигнала устройства подается в измерительную схему индукционного лага.

При высоких скоростях хода судна в потоке воды, обтекающем наконечник устройства, на кромках 8 возникает кавитация, создающая помехи в индуцируемом электрическом поле. Однако благодаря расположению кромок 8 в местах с низкой напряженностью магнитного поля, уровень этих помех мал и не оказывает существенного влияния на эдс, снимаемую измерительными электродами 7.

Благодаря расположению измерительных электродов 7 в зоне высокой напряженности магнитного поля, а также повышению напряженности магнитного поля за счет увеличения площади поперечного сечения электромагнитной системы возбуждения 4, выходной сигнал устройства имеет высокую крутизну, что обеспечивает повышение точности измерения скорости индукционным лагом.

Применение предлагаемого устройства позволяет выполнить поставленную задачу - повысить точность измерения скорости быстроходных судов.

Предлагаемое устройство опробовано при морских испытаниях индукционных лагов типа ЛЭМ2.

Проведенные испытания показали высокую точность измерения скорости быстроходных судов в диапазоне от 0 до 50 уз.

Приемное устройство индукционного лага, содержащее стержень, в нижней части которого закреплен наконечник из изоляционного материала с размещенной внутри него электромагнитной системой возбуждения и измерительными электродами, установленными на плоских боковых сторонах наконечника, сходящихся под острым углом друг к другу к его носовой части и стыкующихся с кормовой частью, имеющей закругленный профиль, отличающееся тем, что кромки стыка плоских боковых сторон наконечника с его кормовой частью расположены вне проекций на эти стороны магнитопровода электромагнитной системы возбуждения, измерительные электроды расположены внутри этих проекций, а носовая часть наконечника имеет закругленный профиль.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к электромагнитным устройствам для измерения скорости электропроводящей жидкости, и может быть использовано для измерения скорости, например, судов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения скорости потока электропроводящей жидкости, например морской воды. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения скорости потока электропроводящей жидкости, например морской воды. .

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к навигации, в частности к средствам управления движением морских и речных судов. .

Изобретение относится к области исследования гидрофизических полей и может быть использовано при проведении экологических исследований, в океанологии и других областях техники, где требуется вести контроль параметров турбулентных пульсаций скорости в морской среде.

Изобретение относится к области исследования гидрофизических полей и может быть использовано при проведении экологических исследований, в океанологии и других областях техники.

Изобретение относится к области исследования гидрофизических полей и может быть использовано при проведении экологических исследований, в экспериментальной гидродинамике, океанологии и других областях техники, где требуется вести контроль параметров турбулентной среды.

Изобретение относится к области исследования гидрофизических полей

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения пульсаций скорости потока электропроводящей жидкости, и может быть применено для измерения компонент вектора скорости течения с низким уровнем собственных шумов и, следовательно, с высокой разрешающей способностью, при исследованиях мелкомасштабной турбулентности в лабораторных и натурных условиях

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами

Изобретение относится к области измерений параметров движения, предназначено для исследования движения жидких сред и может быть использовано для измерения составляющих пульсаций вектора скорости потока жидкости, в частности пресной и морской воды при проведении гидрологических исследований

Изобретение относится к области средств измерения скорости перемещения твердых тел относительно жидких сред и может быть использовано в навигационном приборостроении, а именно - при конструировании и изготовлении индукционных лагов судов. Электромагнитный лаг-дрейфомер содержит клинкет, в котором размещен датчик скорости, выполненный с возможностью поворота относительно оси клинкета, проходящей через плоскость симметрии датчика, на датчике установлены излучатель электромагнитного поля, а также два боковых относительно направления осевой линии судна электрода, и один электрод управления в передней части датчика, боковые электроды подключены к входам первичного преобразователя скорости, выход которого подключен к центральному прибору, управляющий электрод попарно соединен с двумя боковыми электродами через блок сравнения и управления, соединенный с синхронно-следящим приводом, при этом лаг-дрейфомер дополнительно содержит датчик угловых скоростей, к выходу которого подключен блок радиуса циркуляции, при этом все указанные приборы подключены к источнику питания. Технический результат изобретения - расширение номенклатуры навигационных приборов. 1 ил.

Группа изобретений относится к измерительной технике, представляет собой устройство и способ измерения скорости электропроводящей среды и может быть использована при добыче и транспортировке нефти. Устройство содержит полый корпус с проводником внутри, расположенным вдоль направления движения среды, датчик электродвижущей силы с двумя электродами, соединенными с усилителем и детектором, трансформатор тока возбуждения, вторичную обмотку которого образуют проводник и корпус, выполненные в виде объемного короткозамкнутого витка. Центральный электрод датчика ЭДС расположен на внешней поверхности проводника, периферийный - на внутренней поверхности корпуса. По проводнику вдоль направления движения среды пропускают переменный ток с частотой f для создания коаксиального магнитного поля и детектируют ЭДС, наведенную между корпусом и проводником. В выделенной ЭДС исключают постоянную электрохимическую составляющую и составляющие с частотами, отличными от f. Скорость движения среды находят по формуле: V=2πE/(μμ0I), где V - скорость среды E - ЭДС, μ - магнитная проницаемость среды, μ0 - магнитная проницаемость вакуума, μ0=4π10-7 Гн/м, I - ток. Техническим результатом является повышение точности и расширение диапазона измерения скорости движения проводящей среды. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к электромагнитным устройствам для измерения скорости потока электропроводной жидкости и основывается на явлении электромагнитной индукции: при движении проводника в магнитном поле в нем индуцируется электродвижущая сила Е, пропорциональная магнитной индукции В и скорости V проводника, которая действует в направлении, перпендикулярном к движению жидкости и магнитному полю. Изобретение может быть использовано для измерения пульсаций трех ортогональных составляющих вектора скорости течения, сильно изменяющегося по направлению и скорости, при проведении гидрофизических и гидродинамических исследований. Технические результаты изобретения - уменьшение погрешности при измерении малых пульсаций вектора скорости потока и увеличение пространственной разрешающей способности устройства за счет создания концентрации магнитного поля в зонах расположения измерительных электродов, а также за счет устранения в' зонах контакта измерительных электродов с исследуемой жидкостью эффекта "отсутствия движения" этой жидкости. Сущность: устройство для измерения пульсаций скорости потока электропроводной жидкости содержит первичный преобразователь со сферическим обтекателем (8) из электроизоляционного материала, в котором вмонтирована магнитная система. Магнитная система содержит четыре постоянных магнита (2) прямоугольного сечения, у которых поверхности полюсов сопряжены с поверхностями полюсных наконечников (3). Магниты (2) установлены попарно в вертикальных ортогональных плоскостях симметрично относительно вертикальной оси сферического обтекателя (8), одноименными полюсами друг к другу. Электродная система содержит восемь измерительных электродов (5), установленных в двух вертикальных ортогональных плоскостях в заполненных электроизоляционным материалом зазорах (4) магнитной системы под углом 45° к ее горизонтальной плоскости. Электроды (5) подключены попарно к входам вычитающих усилителей измерительного блока устройства. При этом магниты (2) закреплены на вертикальной немагнитной стойке (1), проходящей через центр сферического обтекателя (8), полюсные наконечники (3) выполнены плоскими, установлены на полюсах магнитов (2) и имеют выступы, образующие восемь отдельных зазоров (4), в которых установлены измерительные электроды (5) в виде стержней, у которых один торец выходит на поверхность сферического обтекателя (8), на которой соосно электродам (5) закреплены восемь шайб (9) с заданными размерами из электроизоляционного материала. 4 ил.

Группа изобретений относится к области измерений параметров движения, предназначена для исследования движения жидких сред и может быть использована для измерения составляющих пульсаций вектора скорости потока жидкости, в частности пресной и морской воды при проведении гидрологических исследований. В первом варианте исполнения устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости содержит металлический корпус, заполненный диэлектриком, в котором установлена магнитная система, по крайней мере, из четырех магнитов с чередующимися полюсами. Магниты, образующие магнитную систему, установлены попарно вплотную друг к другу с зазором между парами, и попарно подключены к измерительному электронному блоку. Вся поверхность устройства вне металлического корпуса покрыта диэлектриком. Во втором варианте исполнения устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости имеет обтекаемую форму, содержит металлический корпус, близкий по форме к усеченному конусу, установленную на его вершине или частично утопленную в корпусе, отделенную от корпуса слоем диэлектрика магнитную систему, выполненную, по крайней мере, из четырех магнитов, попарно установленных вплотную друг к другу с зазором между парами и подключенных к измерительному электронному блоку, при этом, вся поверхность устройства вне металлического корпуса покрыта диэлектриком. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение и повышение чувствительности устройства для измерения параметров турбулентного потока жидкости. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения скорости потока электропроводящей жидкости, например морской воды. Способ повышения чувствительности электромагнитных датчиков пульсаций скорости преобразователей гидрофизических полей согласно изобретению включает нанесение платиновой черни на торцевые поверхности платиновых электродов, установленных в зазорах магнитной системы датчика, заподлицо с их внешней поверхностью, при этом перед нанесением платиновой черни электроизоляционный материал датчика покрывают дополнительным слоем электроизолирующего материала, инертного к соляной, азотной и платинохлористоводородной кислотам, при этом толщину дополнительного слоя выбирают исходя из возможности обеспечения блокировки диффузии примесей из компаунда в процессе платинирования электродов. Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение электрического сопротивления между электродом и водной средой и, соответственно, уменьшения электрохимических шумов, возникающих из-за химических примесей, диффундирующих в осаждающуюся на электроды платиновую чернь, что обеспечивает повышение чувствительности электромагнитного датчика пульсаций скорости. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензометрическим средствам измерения. Технический результат: расширение динамического диапазона преобразования напряженно-деформированных состояний сенсорной консоли вследствие воздействия на ее поверхность скоростного напора (динамического давления) газовых или жидкостных потоков. Сущность: тензорезистивный преобразователь содержит сенсорную консоль, работающую на изгиб, выполненную из упругой подложки тонкопленочного эластичного полимера, двух фольговых тензорезисторов, планарно расположенных на противоположных сторонах подложки, продольные оси которых параллельны между собой, или четырех фольговых тензорезисторов, планарно и попарно расположенных на противоположных сторонах подложки, продольные оси которых симметричны относительно ее продольной оси и параллельны между собой. Тензорезисторы включены в смежные плечи полу- или полномостовую схему измерительного моста. Сенсорная консоль ориентирована ортогонально вектору приложенной силы. В преобразователь введены кольцевой сегмент с кривизной поверхности, соответствующей максимально возможному упругому изгибу сенсорной консоли, хонейкомб, и флюгерный элемент. Кольцевой сегмент выполнен с проницаемой поверхностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх