Регистратор волн на поверхности водоемов

 

сес:оюьн;,я; теитие техн

Флбри .

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1206,78 (21} 2628724/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 300980. Бюллетень М© 36

Дата опубликования описаиия 300980

G 01 С 13/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 528. 541 (088.8) (72) Автор изобретения

М.И.Усенков (71) Заявитель

Ленинградский гидрометеорологический институт (54) РЕГИСТРАТОР ВОЛН НА ПОВЕРХНОСТИ

ВОДОЕИОВ

Изобретение относится к устройствам для измерения параметров поверх= ностного волнения в водоемах и может быть преимущественно использовано при проведении океанологических исследований.

Известны регистраторы волн на поверхности водоемов, содержащие поплавок, к которому на гибком токопроводящем кабеле подвешен концевой груз и измерительный преобразователь вертикальных перемещений поплавка, на- пример вертушечного (турбинного) типа $1) .

Действие таких волнографов, получивших название буйковых, основано на регистрации вертикальных колебаний поплавка на взволнованной водной поверхности с помощью измерительного преобразователя вертикальных перемещений, подвешенного вместе с концевым грузом на гибком токопроводящем кабеле на глубине, куда не проника" тот волновые возмущения. При этом предполагается, что буй повторяет все волновые колебания уровня, кабельная линия вертикальна, нерастяжима и не изгибается под воздействием волновых нагрузок и течений РЗ.

Однако буйковые волнографы в результате колебателЬных движений буйка относительно ватерлинии непрерывно изменяют свое заглубление. Требова нйе вертикальности кабельной линии обуславливает применение значительных по весу концевых грузов, что требует увеличения размеров поп- лавка, и, соответственно, уменьшает чувствительность волнографа к короткопериодным составляющим спектра морского волнения. Кабельная линия может изгибаться и растягиваться под воздействием динамических нагрузок.

Все это приводит к возникновению дополнительных погрешностей измерений.

Известны также регистраторы волн, в которых в качестве датчика вертикальных перемещений применимы измерительные преобразователи гидростатического давления, например устройство для регистрации волнения которое является прототипом изобретения. Регистраторы параметров волнения укаэанного типа получили широкое распространение и содержат заглубленный измерительный преобразователь гидрбстатического давления, связанный

767517

40 ка и отсутствию необходимости прослеживать водную поверхность, т.е. незначительной плавучести, поплавок

g5 не демпфирует короткоперибдные ветгибким токопроводящим кабелем со свободно плавающим на водной поверхности поплавком, концевой груз и лик о связи с самописцем, Это устройство, отличающееся простотой и надежностью, вместе с тем имеет некоторые недостатки. В частности, Волнограф чувствителен к кратковременным колебаниям атмосферного давления и к вертикальным колебаниям буя относитель но его ватерлинии, которые не могут быть учтены при обработке волнограмм.

Волны в короткопериодной области спектра в значительной степени демпфируются поплавком, так как он рассчитан на прослеживание волнового профиля и имеет значительные габариты и плохо обтекаемую для волн форму, Искривление гибкой кабельной линии и отклонение ее от вертикали приводит к несоответствию движений поплавка на поверхности и изменений заглубления измерительного преобразователя давления.

Целью изобретения является повышение точности регистрации параметров волнения путем учета изменений атмосферного давления и вертикальных движений поплавка относительно его ватерлинии.

Поставленная цель достигается тем, что в регистраторе волн на поверхности водоемов, содержащем заглубленный измерительный преобразователь гидростатического давления, связанный гибким токопроводящим кабелем со ,,свободно плавающим по водной поверхности поплавком, концевой груз, линию связи и самописец, в подводной части поплавка вблизи водной поверхности установлен однотипный с основным ,.дополйительный измерительный преобразователь гидростатического давления, иэмерительная цепь которого подключе-на к цейи основного преобразователя диФФеренциально.

Регистратор волн на поверхности водоемов схематично показан на чертеже..

Описываемое устройство состоит из свободно плавающего на водной поверхности цилиндрического поплавка 1, к которому на гибком токопроводящем кабеле 2 подвешен мембранный измерительный преобразователь 3 гйдростатичедкого давления, например, потенциометрического или тензометрического типа. Выбор конструкции первичного измерительного преббразо.вателя гидростатического давления не является принципиальным. Для предания вертикальности кабельной линии и поплавку преобразователь 3 соединен с концевым грузом 4. В нижней части поплавка 1 укреплен дополнительный измерительный йреобразователь 5 давления. Заглубление дополнительного измерительного преобразователя подбирается таким образом, чтобы он постоянно находился в подводном положении при небольшом заглублении от- . носительно подошвы волны (например, на 1 м) . Электрические измерительные цепи преобразователей 3 и 5 давления включены дифференциально, например, по мостовой схеме, позволяющей получить на входе разность показаний преобразователей. Кабельная линия 2 с цепью уменьшения изгибов и растяжений помещена в цилиндрическую трубу

6, жестко соединенную с поплавком 1 и концевым грузом 4. С целью. уменьше,ния вертикальных колебаний конструкции на концевом грузе 4. установлены демпфирующие диски 7. длину кабельной линии подбирают таким образом, чтобы она превышала половину длины волны.

Регистратор волн работает следующим образом.

Его опускают в воду с таким расче» том, чтобы поплавок 1 выходил на поверхность, дополнительный измерительный преобразователь 5 был постоянно заглублен, а основной измерительный преобразователь 3 давления был расположен на глубине, где волновые давления водной массы незначительны. При волновых колебаниях уровня поплавок

1 вместе с измерительными преобразователями 3 и 5 совершает вертикальные колебания. Амплитуда колебаний благодаря цилиндрической форме поплавка 1 и наличию демпфирующих дисков

7 значительно меньше амплитуды волн.

Движения прибора относительно среднйй волновой линии учитываются основным измерительным преобразователем 3, на который не влияют волновые колебания гидростатического давления. Дополнительный измерительный преобразователь давления 5 при этом воспринимает как вертикальные двйжения прибора, так и волновые колебания давления, пропорциональные высоте

45 прОхОдящих ВОлн ° ОснОВнОЙ и ДОПОл нительный преобра"ователи давления воспринимают также и величину атмо- сферного давления. Вычитая электрическим путем, например посредством включения цепей потенциометрических преобразователей в мостовую схему, показания основного и дополнительного преобразователей, на выходе получают сигнал, пропорциональный только высоте воли. Ошибки за счет

55 движений поплавка относительно его . ватерлинии и кратковременных колебаний атмосферного давления из показаний исключаются автоматически.

Выходной сигнал по линии связи подается на самописец и регистрируется.

Благодаря цилиндрической форме поплав«

767517

Формула изобретения

Составитель R. Лыков

Редактор A. Купрякова Техред Н.Граб Корректор Л. Иван

Заказ 7227/54 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?К-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ЛПП "Патент", r. Ужгород, ул. проектная, 4

1 ровые волны и незначительно искажает поле волнения. Благодаря жесткой трубе 6 кабельная линия и."-гибается незначительно.

Устройство позволит повысить точность регистрации параметров волнения ориентировочно на 10-20% (по расчетам).

Регистратор волн на поверхности водоемов, содержащий эаглубленный измерительный преобразователь гидростатического давления, связанный гибким токопроводящим кабелем со свободно плавающим на водной поверх- 15 ности поплавком, концевой груз, линию связи и самописец, о т л и ч а юm и и о я тем, что, с целью повышения точности регистрации параметров волнения путем учета изменений атмосферного давления и вертикальных движений поплавка относительно его ватерлинии, в подводной части поплавка вблизи водной поверхности установлен однотипный с основным дополнительный измерительный преобразователь гидростатического давления,измерительная цепь которого подключена к цепи основного преобразователя дифференциально.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Руководство по тарировке и поверке морских гидрологических приборов, Л., Гидрометеоиздат, 1959, с. 92.

2. Патент CtQA 9 3449950, кл. 73 - 170, 1969 (прототип).