Способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления

Авторы патента:

G01M10/00 - Гидродинамические испытания; устройства, связанные с гидроканалами или испытательными бассейнами для судов (вопросы строительства - раздел E; исследование свойств материалов G01N)

G01B17/02 - для измерения толщины

B63B9/02 - с использованием буксировки моделей в опытных бассейнах

Владельцы патента RU 2548641:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к экспериментальной гидромеханике судов и морских инженерных сооружений, работающих в ледовых условиях, касается методов и оборудования для проведения ледовых модельных исследований в ледовом опытовом бассейне. Предложен способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, заключающийся в зондировании ледового поля ультразвуковыми импульсами с последующим преобразованием отраженных импульсов в напряжение на электронном устройстве и регистрацией результатов измерения, при этом под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке подводят плоский жесткий экран, прижимая его к нижней поверхности ледового поля, отражающий зондирующие ледовое поле ультразвуковые импульсы. Предложено также устройство для осуществления данного способа. Технический результат заключается в повышении достоверности и точности результатов эксперимента по определению толщины ледового поля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к экспериментальной гидромеханике судов и морских инженерных сооружений, работающих в ледовых условиях, и касается методов и оборудования для проведения модельных ледовых исследований в ледовом опытовом бассейне.

В процессе проведения ледовых модельных исследований морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне осуществляется определение физико-механических характеристик моделированного льда и, в частности, измеряется толщина ледового поля.

Известны способ определения толщины ледового поля, включающий использование зондирующих ультразвуковых импульсов, с последующим анализом времени их отражения от поверхности льда и устройство для его осуществления (В.В. Богородский, В.П. Гаврило, "Лед", Ленинград, Гидрометиоиздат, 1980 год, раздел 8.4.2. "Акустический метод исследования физики образования и таяния льда", стр.310-311), принятые за прототип.

Недостатком известных способа и устройства при измерении толщины моделированного льда в ледовом опытовом бассейне являются большие погрешности результатов из-за структурных особенностей моделированного льда. Моделированный лед состоит из мелких кристаллов льда, пространство между которыми (межкристаллические прослойки) заполнено рассолом (раствором соли NaCl). Если верхняя поверхность льда, граничащая с холодным воздухом, смерзается достаточно и приобретает хорошую отражательную способность, то нижняя поверхность льда представляет собой смесь кристаллов льда с повышенным содержанием рассола, стекающего из верхних слоев льда, поэтому имеет рыхлую структуру с плохой способностью отражать ультразвуковые импульсы.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение достоверности и точности результатов определения толщины льда при проведении модельных исследований морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне путем повышения отражающей способности нижней поверхности моделированного льда зондирующих лед импульсов.

Для этого в способе определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, заключающемся в зондировании ледового поля ультразвуковыми импульсами с последующим преобразованием отраженных импульсов в напряжение на электронном устройстве и регистрацией результатов измерения, по изобретению под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке подводят плоский жесткий экран, прижимая его к нижней поверхности ледового поля, отражающий зондирующие ледовое поле ультразвуковые импульсы.

В устройстве для определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, включающем электронный излучатель с приемником ультразвуковых импульсов и связанные с ними электронный преобразователь импульсов в напряжение и регистратор, по изобретению в него введен плоский жесткий экран для отражения зондирующих ледовое поле ультразвуковых импульсов, размещенный под нижней поверхностью ледового поля и прижатый к ней.

Кроме того, плоский жесткий экран выполнен из материала с положительной плавучестью.

Помещение плоского жесткого экрана под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке приводит к тому, что плоская поверхность экрана, образуя четкую границу между льдом и водой, обеспечивает одинаковую степень отражения зондирующих ультразвуковых импульсов во всех точках своей площади и благодаря этому - улучшение качества отраженных ультразвуковых импульсов, фиксируемых приемником, и, как следствие, - получение достоверных результатов измерения толщины льда с повышенной точностью.

Предлагаемый способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне осуществляется с помощью предлагаемого устройства, приведенного на рисунке и изображенного схематично.

Устройство для определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне включает электронный излучатель ультразвуковых импульсов 1, зондирующих ледовое поле 2, содержащий приемник отраженных импульсов 3 и связанные с ними электронный преобразователь отраженных импульсов в напряжение 4 и регистратор 5. В состав устройства введен плоский жесткий экран 6, располагаемый под нижней поверхностью 7 ледового поля 2 и прижатый к ней, для отражения зондирующих ледовое поле ультразвуковых импульсов.

Плоский жесткий экран выполнен из материала с положительной плавучестью.

Предварительно над исследуемым участком ледового поля 2 устанавливают излучатель ультразвуковых импульсов 1 и вместе с приемником отраженных импульсов 3 соединяют с электронным преобразователем отраженных импульсов в напряжение 4 и с регистратором 5. Под ледовое поле 2 со стороны воды 8 подводят плоский жесткий экран 6, прижимая его к нижней поверхности льда 7, который образует четкую границу между нижней поверхностью льда 7 и водой 8.

Затем включают излучатель ультразвуковых импульсов 1, который зондирует ледовое поле 2. Ультразвуковые импульсы, отражаясь от плоского жесткого экрана 6, улавливаются приемником отраженных импульсов 3, после которого импульсы в электронном преобразователе отраженных импульсов 4 преобразуются в напряжение и записываются в регистраторе 5 в виде толщины льда в измеряемой точке ледового поля 2.

Предлагаемые способ и устройство определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне обеспечивают получение достоверных результатов указанных измерений с повышенной точностью, что их выгодно отличает от прототипов.

1. Способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, заключающийся в зондировании ледового поля ультразвуковыми импульсами с последующим преобразованием отраженных импульсов в напряжение на электронном устройстве и регистрацией результатов измерения, отличающийся тем, что под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке подводят плоский жесткий экран, прижимая его к нижней поверхности ледового поля, отражающий зондирующие ледовое поле ультразвуковые импульсы.

2. Устройство для определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, включающее электронный излучатель ультразвуковых импульсов, приемник отраженных сигналов и связанные с ними электронный преобразователь импульсов в напряжение и регистратор, отличающееся тем, что в него введен плоский жесткий экран для отражения зондирующих ледовое поле ультразвуковых импульсов, размещенный под нижней поверхностью ледового поля и прижатый к ней.

3. Устройство для определения толщины ледового поля по п.2, отличающееся тем, что плоский жесткий экран выполнен из материала с положительной плавучестью.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при экспериментальной отработке заборных устройств, установленных в топливных баках ракет, для экспериментального определения гидравлических остатков незабора топлива в динамических условиях.

Способ и стенд для определения гидравлических остатков незабора топлива в баке ракеты // 2543702

Устройство для проведения гидродинамических испытаний в опытовом бассейне моделей быстроходных судов с воздушной каверной // 2535384

Изобретение относится к области судостроения, более конкретно - к экспериментальной гидромеханике, и касается вопросов проведения экспериментальных исследований в опытовых бассейнах моделей быстроходных судов с воздушными кавернами на днище.

Способ определения в опытовом бассейне в прямом движении аэродинамических характеристик горизонтального оперения экраноплана // 2531783

Изобретение относится к судостроению и касается проектирования экранопланов. При определении аэродинамических характеристик горизонтального оперения экраноплана с установленными на нем работающими маршевыми двигателями изготавливают геометрически подобную модель горизонтального оперения и двигателей силовой установки.

Гидродинамический стенд с системой поддержания давления // 2520736

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для опытного определения динамических характеристик пусковых устройств подводных аппаратов.

Устройство для измерения инерционных характеристик моделей плавучих инженерных объектов, оборудованных якорной системой удержания, и способ их определения // 2509998

Изобретения относятся к области судостроения, в частности к экспериментальным методам испытания моделей в опытовых и ледовых бассейнах при проведении испытаний заякоренных объектов, и могут быть использованы для непосредственных измерений инерционных характеристик изучаемой модели.

Способ гидроабразивных испытаний погружных насосов и стенд для его осуществления // 2494363

Группа изобретений относится к области гидродинамики, в частности к стендовому оборудованию для моделирования гидроабразивного износа насосов. Способ гидроабразивных испытаний погружных насосов, при котором насос с электродвигателем размещают в подвешенном состоянии, абразивный материал подают с рабочей жидкостью из узла подвода во вращающийся насос.

Устройство для измерения характеристик нестационарных сил, возникающих на модели движительного комплекса типа "винт-насадка" // 2487814

Изобретение относится к области судостроения, касается вопроса экспериментального определения характеристик нестационарных сил, возникающих на элементах судовых движителей.

Многофункциональная тележка ледового опытового бассейна // 2467910

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики морского транспорта. .

Опытовый бассейн (варианты) // 2460666

Изобретение относится к области экспериментальной техники для исследований гидродинамики и динамики судов и касается создания опытовых бассейнов с возможностями моделирования в них волнения.

Способ и устройство для измерения толщины и плотности гололедных отложений // 2542622

Изобретение относится к области измерения и регистрации гололедных отложений на длинномерных конструкциях типа морских буровых установок, линий электропередач и т.п.

Способ контроля за динамикой изменения толщины стенки контролируемого объекта // 2540942

Заявленное изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля промышленных объектов и используется для контроля за динамикой изменения минимального значения толщины стенки тонкостенных и листовых изделий, а также других изделий, в которых могут распространяться волны Лэмба, например трубопроводов, резервуаров, сосудов, цистерн.

Способ и устройство для измерения толщины любого отложения материала на внутренней стенке конструкции // 2521149

Использование: для измерения толщины отложения материала на внутренней стенке конструкции. Сущность изобретения заключается в том, что a) нагревают участок конструкции; b) детектируют колебания на нагретом участке; c) детектируют колебания на ненагретом участке конструкции; d) определяют резонансную частоту или частоты конструкции на основании колебаний, детектированных на этапе c); и e) определяют толщину отложения материала на внутренней стенке конструкции на упомянутом ненагретом участке с использованием определенной резонансной частоты или частот, на этом этапе используют колебания, детектированные на этапе b), в качестве калибровочных данных.

Способ мониторинга внутренних коррозийных изменений магистрального трубопровода и устройство для его осуществления // 2514822

Изобретение относится к области диагностики линейной части трубопроводных систем и может быть использовано для диагностики технического состояния внутренней стенки магистральных трубопроводов.

Способ измерения толщины льда с подводного носителя // 2510608

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в навигационных приборах обнаружения льда и измерения его характеристик. Сущность: в способе автоматического измерения толщины льда с подводного носителя измеряют глубину погружения Н носителя, формируют и излучают низкочастотный сигнал длительностью Т<2Н/С, где Н - глубина погружения носителя, С - скорость звука, и частотой не выше F<1000 Гц, формируют и излучают высокочастотный сигнал с частотой F<1200 Гц/d(м), где d толщина молодого льда в метрах, длительностью М=10/f, причем высокочастотный сигнал излучается в точках, соответствующих равенству нулю амплитуды низкочастотного сигнала, раздельно принимают сигналы, измеряют время равенству нулю амплитуды низкочастотного сигнала ti, где i - порядковый номер измерения, измеряют время прихода переднего фронта высокочастотного сигнала Qi и при совпадении порядковых номеров измерений вычисляют разности времен Qi-ti, определяют фазы задержки низкочастотного сигнала по формуле θ=(Qi-ti)180°/M.

Способ дистанционного определения осадки, толщины и высоты льда // 2500985

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для дистанционных акустических измерений морфометрических характеристик плавучих льдов из-под воды.

Способ измерения высоты детали // 2485442

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения высоты (толщины) металлических деталей или их износа. .

Способ определения толщины и плотности отложений в теплообменном оборудовании // 2449208

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для определения толщины и плотности отложений в оборудовании химических, нефтехимических предприятий, а также тепловых, геотермальных, атомных энергоустановок.

Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов // 2449207

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения толщины отложений на внутренних поверхностях трубопроводов. .

Ультразвуковой способ измерения толщины изделия // 2442106

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и неразрушающего контроля, а именно к методам измерения толщины, определения текстурной анизотропии и напряженно-деформированного состояния конструкций и проката из черных и цветных металлов и сплавов в широком диапазоне толщин при одностороннем доступе, дефектоскопии и структуроскопии различных материалов и изделий, и предназначено для применения в металлургии, машиностроении, в авиастроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

Способ и устройство для моделирования ледяного покрова в ледовом опытовом бассейне // 2535398

Способ моделирования ледяного покрова с заданными прочностными характеристиками в ледовом опытном бассейне включает понижение температуры воздуха до -10 градусов Цельсия, чашу бассейна с переохлажденной соленой водой засеивают ядрами кристаллизации льда путем распыления пресной воды из мелкодисперсной форсунки в количестве около 0,1 кг на квадратный метр поверхности с равномерно движущейся тележки в течение 1-2 минут, после чего выжидают некоторое время до образования сплошного слоя тонкого льда и далее по определенному графику регулируют температуру воздуха в бассейне в сторону понижения или повышения в зависимости от требуемой толщины и прочности ледяного покрова.