Термозонд одноразового действия с акустическим каналом связи для измерения распределения температуры воды с глубиной на ходу судна



Термозонд одноразового действия с акустическим каналом связи для измерения распределения температуры воды с глубиной на ходу судна
Термозонд одноразового действия с акустическим каналом связи для измерения распределения температуры воды с глубиной на ходу судна

 


Владельцы патента RU 2592723:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") (RU)

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температурного профиля по глубине как на ходу судна, так и в дрейфе. Предложен термозонд, содержащий корпус, головную часть с грузом и измерительно-передающий блок, связанный с приемным блоком с помощью гидроакустического канала связи. Приемно-передающий блок выполнен в виде гидродинамического свистка с колебательным элементом в виде термочувствительной многослойной пластины. Термочувствительная многослойная пластина выполнена биметаллической с нечетным количеством двух чередующихся металлов и жестко закреплена с помощью штифтов в узлах изгибных колебаний термочувствительной многослойной пластины, размещенных только со стороны щелевидного сопла конического водозаборника, обращенного основанием в сторону головной части термозонда,. При этом штифты, установленные в других узлах изгибных колебаний пластины, расположены с возможностью продольного скольжения вдоль направляющих. Наружная поверхность корпуса снабжена наклонными направляющими. Технический результат - увеличение точности измерения температуры воды. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам измерения температуры, а более конкретно - к устройствам измерения температурного профиля воды по глубине как на ходу судна, так и в дрейфе.

Известен одноразовый океанографический зонд для глубоководных исследований [1], включающий корпус, имеющий груз в носовой части и хвостовое оперение для стабилизации, содержащий катушку с намотанной проволокой, выходящей через хвостовое отверстие, расположенное между стабилизаторами и соединенное с системой сбора данных. Зонд также включает в себя датчики свойств морской воды и для передачи сигнала измерения по проводу на систему сбора данных. Среди датчиков имеется датчик давления для определения глубины погружения зонда.

Недостатком устройства является наличие кабельной связи, что исключает его использование при движении судна.

Известен также одноразовый батитермограф, представляющий собой устройство для записи профиля температуры водоема (например, океана) с глубиной [2].

Недостатком является необходимость иметь промежуточный приемник акустического сигнала.

Известен также взятый за прототип термозонд одноразового действия для измерения вертикального распределения температуры воды по глубине, содержащий корпус, головную часть с грузом и измерительно-передающий блок, связанный с приемным блоком с помощью гидроакустического канала связи, а приемно-передающий блок выполнен в виде гидродинамического свистка с колебательным элементом в виде термочувствительной многослойной пластины из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения, закрепленной в узлах изгибных колебаний и установленной за щелевым соплом конического водозаборника, обращенного основанием в сторону головной части термозонда, а наружная поверхность корпуса снабжена наклонными направляющими [3].

Излучение акустической энергии пластиной осуществляется за счет ее колебания в направлении, перпендикулярном ее плоскости [4].

Недостатком устройства является внесение погрешности измерения температуры, вызванное жестким закреплением пластины в узлах изгибных колебаний, вызывающим изменение частоты колебания пластины вследствие температурного изменения жесткости той части пластины, которая располагается между узлами изгибных колебаний.

Техническим результатом является увеличение точности измерения температуры воды.

Указанный результат достигается тем, что термочувствительная многослойная пластина выполнена биметаллической с нечетным количеством чередующихся слоев и жестко закрепляется с помощью штифтов в узлах изгибных колебаний, размещенных только со стороны щелевидного сопла конического водозаборника. Штифты, установленные в других узлах, установлены с возможностью перемещения (скольжения).

На чертеже представлена конструкция устройства.

Термозонд содержит жесткий корпус 1, на наружной поверхности которого расположены наклонные направляющие 2, предназначенные для придания вращения зонду вокруг оси, совпадающей с направлением перемещения зонда. С одной стороны корпуса 1 размещена термочувствительная пластина 3, выполненная многослойной из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения.

Термочувствительная пластина 3 жестко закреплена с помощью штифтов 4 и 5 в узлах изгибных колебаний и установлена за щелевидным соплом 6 конического водозаборника 7, обращенного основанием в сторону головной части термозонда, снабженной грузом 8 для достижения необходимой скорости погружения. Кроме того, термочувствительная пластина 3, с одной стороны, обладает определенной тепловой инерцией, а с другой, для более точного измерения температуры необходима как можно меньшая скорость погружения. Для устранения этого противоречия между термочувствительной пластиной 3 и грузом 8 устанавливается конический водозаборник 7, обращенный основанием в сторону головной части корпуса. Он выполняет роль стабилизатора скорости погружения (тормоза) и увеличивает скорость натекания потока из сопла 6 на термочувствительную пластину 3.

Термочувствительная пластина 3 как излучатель обладает направленной диаграммой излучения, максимум которой расположен перпендикулярно к плоскости пластины. Вращение термозонда вокруг продольной оси обеспечивает сканирование диаграммой направленности в плоскости, перпендикулярной направлению погружения, чем осуществляется возможность периодического приема сигнала, поскольку частота вращения намного меньше частоты излучения. Измерением числа сканирований в приемном блоке 9 определяется глубина погружения термозонда.

Устройство работает следующим образом.

Под действием груза 8 и наклонных направляющих 2 термозонд, вращаясь вокруг продольной оси, перемещается вниз с постоянной скоростью. Движущийся относительно термозонда поток воды, проходя через конический водозаборник 7, увеличивает скорость истечения воды из сопла 6 и натекает на термочувствительную пластину 3, колеблющуюся под действием потока.

При постоянной скорости набегающего на пластину потока частота ее колебаний будет зависеть от температуры тех участков воды, через которые проходит погружающееся устройство, поскольку жесткость пластины будет зависеть от температуры среды. Это обусловлено тем, что в отличие от классической биметаллической пластины, имеющей только два металла с различным коэффициентом температурного расширения и изгибающейся при изменении температуры в одну сторону, биметаллическая пластина, сделанная из нечетного количества слоев двух металлов (например, четного одного металла 11 и нечетного другого металла 12), при изменении температуры будет изменять свою жесткость, а не будет отклоняться в одну сторону.

При изменении температуры воды будет изменяться размер пластины, в результате чего подвижный узел изгибных колебаний будет перемещаться по направляющей 10, в результате чего влияние сокращения не будет сказываться на изменение жесткости пластины, вызванной ее напряжением между узлами изгибных колебаний и, как следствие, на изменение частоты колебания пластины из-за изменения ее размеров. Количество сканирований диаграммой излучения будет определять глубину погружения.

Источники информации

1. Mark Е. Whalen, Randall Н. Elgin, Michael J. Depth sensing expendable oceanographic probes. US 5555518 А. Заявка от 5.12.1994 №US 08/349,607. Дата публикации 10/09/1996.

2. Massa Frank Expendable bathythermograph US 3561268 А. Дата приоритета 14 янв 1969. Первоначальный патентообладатель Dynamics Corp Massa Div.

3. Лебедев B.B., Степанов В.В. Термозонд одноразового действия для измерения вертикального распределения температуры воды по глубине. АС 1205656.

4. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой. - М.: Советская энциклопедия, 1979.

Термозонд одноразового действия с акустическим каналом связи для измерения распределения температуры воды с глубиной на ходу судна, содержащий корпус, снабженный наклонными направляющими, головную часть с грузом и измерительно-передающий блок, связанный с приемным блоком с помощью гидроакустического канала связи, а измерительно-передающий блок выполнен в виде гидродинамического свистка с колебательным элементом в виде термочувствительной многослойной пластины, выполненной из материалов с разными температурными коэффициентами линейного расширения, закрепленной штифтами в узлах изгибных колебаний и установленной за щелевым соплом конического водозаборника, обращенного основанием в сторону головной части корпуса термозонда с грузом, отличающийся тем, что термочувствительная многослойная пластина выполнена биметаллической с нечетным количеством двух чередующихся металлов и жестко закрепленной с помощью штифтов в узлах изгибных колебаний термочувствительной многослойной пластины, размещенных только со стороны щелевидного сопла конического водозаборника, при этом штифты, установленные в других узлах изгибных колебаний пластины, расположены с возможностью продольного скольжения вдоль направляющих.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для измерения температуры бурового раствора в процессе бурения. Техническим результатом является повышение надежности устройства и усовершенствование его конструкции.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно к контактному термодатчику, устанавливаемому снаружи для контроля температуры на ответственных элементах подвижного состава железнодорожного транспорта, к примеру на буксовых узлах вагонов и локомотивов, различных редукторах и других устройствах, особенно на скоростных подвижных составах.

Изобретение относится к приборам автомобильного и тракторного электрооборудования, в частности к изготовлению датчиков, служащих приборами контроля и регулирования температуры.

Изобретение относится к измерениям характеристик окружающей среды и может быть использовано в составе цифровых системы сбора метеорологической информации или систем управления технологическими процессами, характер протекания которых зависит от температуры воздуха.

Изобретение относится к термометрии окружающей среды и может быть использовано в составе цифровых систем сбора метеорологической информации или систем управления технологическими процессами для измерения температуры воздуха.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в составе цифровых систем сбора метеорологической информации для измерения температуры окружающей среды или систем управления технологическими процессами, характер протекания которых зависит от температуры воздуха.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для исследования взаимодействия судна или его модели с водной средой, стратифицированной по глубине слоями разной температуры.

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных эксплуатационных скважин и может быть использовано при определении содержания углеводородов (далее - УВ) С5+в в пластовом газе непосредственно при проведении исследовательских работ газоконденсатных эксплуатационных скважин.

Изобретение относится к области измерения теплофизических характеристик физических сред и может быть использовано в морской биологии и химии для расчета температурных условий существования биологических объектов и течения химических реакций в верхнем слое донных осадков в условиях изменяющейся температуры водного слоя.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении температуры расплавленных металлов. Удерживаемый посредством фиксирующего и движущего устройства (11) в области (12) фиксации контактный штырь (10) должен вставляться в имеющий продольную ось (4), открытый с торцевой стороны (5) металлургический зонд (3).

Изобретение относится к области радиотермометрии и может быть использовано для измерения глубинных температур объектов по их собственному радиоизлучению. Радиометр содержит антенну, последовательно соединенные направленный ответвитель, циркулятор, приемник, синхронный низкочастотный фильтр, фильтр высоких частот, компаратор, второй вход которого соединен с общей шиной радиометра, а второй вход циркулятора подключен к первой согласованной нагрузке, переключатель, первый и второй выходы которого соединены с одноименными входами направленного ответвителя, а первый, второй и третий входы подключены ко второй, третьей согласованным нагрузкам и к выходу последовательно соединенных источнику тока и генератору шума.

Изобретение относится к области измерения температур и может быть использовано измерении температуры при точении. Заявлено устройство для измерения температуры, содержащее заготовку, резец, к задней поверхности режущей пластины которого прикреплен проводник, взаимодействующий с измерительным прибором.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для тестирования жидкости, используемой как восстановитель, в связи с очисткой выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проведении термометрических измерений. Заявлены термоэлектрическая система, способ гашения колебаний термоэлектрической системы и компрессор, содержащий указанную термоэлектрическую систему.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для обнаружения контакта между устройством обнаружения контакта и объектом. Настоящее изобретение относится к устройству обнаружения контакта для обнаружения контакта между устройством обнаружения контакта и объектом, к способу работы устройства обнаружения контакта для обнаружения контакта между устройством обнаружения контакта и объектом и диагностическому устройству.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при дистанционном мониторинге состояния строительных конструкций. Заявлена система мониторинга формообразования монолитного объекта, содержащая цепочку датчиков, размещаемую в формообразующей конструкции перед процессом твердения, и линию связи, расположенную вдоль оси цепочки между ее первым и вторым концами.
Наверх