Устройство для измерения характеристик двумерного вектора течения

 

Использование: гидрометероологическое приборостроение, предназначено для получения статистических характеристик морских течений и может использоваться как лабораторное оборудование. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, соединенный гибкой связью с якорем. В полости корпуса.расположены источник излучения и фотопластина, соединенная с магнитной стрелкой, свободно вращающейся вокруг своей оси, причем источник и фотопластина размещены в кардановых подвесках , что позволяет им свободно ориентироваться при волнении водной поверхности . 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ni)s G 01 С 13/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 3

О

О

СО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4804619/10 (22) 25.01.90 (46) 30.01.93. Бюл. М 4 (71) Ленинградский гидрометеорологический институт (72) Ю.Н.Орлов (56) Патент СССР

N. 13790 кл. G 01 P 5/04, 1929. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХА. РАКТЕРИСТИК ДВУМЕРНОГО ВЕКТОРА .ТЕЧЕНИЯ (57) Использование: гидрометероологическое приборостроение, предназначено для

Изобретение относится к области гидрометеорологии, в частности к процессам измерений характеристик течений с помощью приборов, и может быть использовано для получения данных характеристик течения при проведении океанологических и гидрологических исследований.

Наиболее близким к предложенному яв.ляется устройство для измерения характеристик двумерного вектора течения, содержащее корпус, соединенный с гибкой связью, магнитную стрелку, узел крепления фотопластинки и подвес с источником излучения.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и низкая точность, обусловленная большим количеством конструктивных элементов и механических связей между ними.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение конструкции.. БЦ,„1791708 А1 получения статистических характеристик морских течений и может использоваться как лабораторное оборудование. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, соединенный гибкой связью с якорем. В полости корпуса. расположены источник излучения и фотопластина, соединенная с магнитной стрелкой, свободно вращающейся вокруг своей оси, причем источник и фотопластина размещены в кардановых подвесках, что позволяет им свободно ориентироваться при волнении водной поверхности. 4 ил.

На фиг.1 показано устройство. общий вид; на фиг.2 и 3 показаны виды по сечениям

А-А и Б — Б на фиг,1. где раскрыты детали данного устройства, на фиг,4 — устройство при его использовании.

Устройство для осуществления способа содержит корпус 1, соединенный гибкой связью (тросом 2 с якорем 3. B корпусе 1 размещен источник излучения 4, установленный в кардановом подвесе 5, при этом

его узконаправленный луч ориентирован вертикально вверх к фотопластине 6, соединенной с магнитной стрелкой 7, свободно вращающейся вокруг своей оси 8, закрепленной в стенках корпуса посредством внутри расположенного кожуха 9. установленного в кардановом подвесе 10 для свободного ориентирования при водных колебаниях.

Работа устройства при обтекании его потоком воды, когда корпус 1 отклоняется от вертикали на угол а заключается в ори1791708 ентировании источника излучения 4 постоянно в вертикальное положение за счет по- ворота в кардановом подвесе 5 (в двух взаимно перпендикулярных плоскостях подвеса), при этом кожух 9 также ориенти руется в вертикальное положение за счет работы карданового подвеса 10, луч от ис точника 4 попадает не в центр фотопла стинки 6, а в точку, смещенную отклонением : на ра т6яние у, т. к. пластина 6 непрерыв"„но.вовдействуется источником 4, то точки от луча образуют пятно засветки с разной оптической плотностью, что и позволяет реализовать способ по далее описанной последовательности, Работа начинается с установки на дне якоря 3 с гибкой связью 2 и всем устройством в корпусе l, В период измерений выполняется непрерывное преобразование скорости течения в угол отклонения от. вертикали и непрерывной регистрации этого угла экспозицией фотопластины 6 от источника 4, Распределение оптической плотности засветки отражает распределение углов отклонения от вертикали, следовательно, и функцию распределения вектора скорости течения. По окончании измерений устройство поднимают, например, на борт судна и проявляют фотопластину 6, на которой выявляют участок засветки L, и определяют распределение оптической плотности засветки P (y, p ) в пределах этого участка, например, микрофотометром типа МФ-4 (в формуле: y — расстояние до центра; угол между радиус-вектором у и направлением на меридиан, т.е. координаты точек и пятна засветки на пластине 6), Функция распределения вектора скорости течения связана с оптической плотностью соотношением:

f=P k, где f — функция распределения вектора течения;

Р— оптическая плотность засветки; ъ к — коэффициент, определяемый из соотношения:

J f (vp) ds

Р где V — модуль вектора скорости течения;

S — площадь засветки на пластине 6; т.к. s f(V, p ) ds = 1, то (4) при этом искомая оптическая плотность, определяемая с помощью прибора МФ-4 при использовании источника 4 излучения, на10 пример, пластины свинца, содержащего радиоактивный материал, например Сч с узким выходным каналом для точной. (микрометренной) засветки пластины 6. В качестве фотопластины выбирают

15 рентгеночувствительную пленку РФХ-1, покрытую для предохранения возможной влаги полиэтиленовой герметизированной пленкой (толщина фотопластины около 0,24 мм), диаметр фотопластины выбирают для

20 данного устройства около 0,25 м, Далее при реализации способа модуль вектора скорости течения и радиус векторточки на засветке связаны следующим соотношением:

30 пуса 1 устройства.

40

55 где знаменатель есть не что иное, как интегральная оптическая плотность засветки, определяемая из соотношения:

Ss P (V, P ) ds = S Ь, где d — расстояние между центрами вращения источника„4 и фотопластины 6;

С вЂ” постоянный коэффициент, зависящий от плавучести, размеров и формы корРеализация способ основана на том, что каждой выбранной точке засветки с плотностью P (V, р ) находится значение функции распределения вектора течения f (V, cp ).

Пример. Измерение характеристик двумерного вектора течения осуществляют в открытой морской акватории, в прибрежной шельфоновой его зоне. Для этого с помощью плавсредства (судна) и его лебедки на дно спускают якорь 3 с корпусом 1 на гибкой связи 2.

Корпус изготовлен (в экспериментальной модели заявителя) из пластмассы (прессованного полиэтилена с упрочняющими резольнофенолформальдегидными вставками для осей вращения карданов), высота корпуса 0,5 м, диаметр 0,4 м, связь 2 длиной

1,0 м, диаметром 0,5 см, вес всего устройства (без якоря и связи) 20 кг.

В корпусе источник 4 из свинцовой пластины, имеющей полость с радиоактивным веществом ceriy Cr ", от которого- отходит узкий канал диаметром 0,1-0,2 мм, формирующий узконаправленный строго ориентированный пучок света — луч. В качестве фотопластины 6 использована рентгегочувствительная фотопластина РФХ-1 с харак1791708 теристиками (по ее паспорту): чувствительность S = 900 Р; коэффициент контрастно-1. сти у = 1,8; оптическая плотность вуали не более 0,18, при максимальной оптической плотности 3,0, Пленку 6 герметизируют покрытием ее полиэтиленом для предупреждения возможного воздействия влагой.

Диаметр фотопластины 6 выбран 0,25 м при толщине 0,25 мм. Выполняют тарировочную предварительную оцен ку требуемой мощности экспозиционной дозы иэ соображений полученйя Средней оптической плотности на фотойластине 6 порядка 1,1 — 1,5.

Для средних условий это значейие-составляет 20-30 MP/ч.

Для фактических условий эксплуатации осуществляют светометрйческие испытания используемой плвнки, прйдерживаясь методики и правИл ГОСТа 10691.0 — 84 — ГОСТа 10691.4 — 84. По результатам испытаний определяют параметры характеристической кривой используемой пленки в фактических условиях ее использования и определяют интегральную оптическую плотность засветки за известное время экспози ции:

Ри=1,45; Л 1 = 10 суток =864 х 10 с, тогда

К = 1/Ри = 0.69

После проявления фотопластины 6 с помощью МФ вЂ” 4 определяют распределение оптических плотностей

Р (Ч р ) в пределах эасветки.Каждому значению P (V p ) находятся по формулам (1...4) значения f (V, p ) функции распределения вектора скорости течения.

Так, после нахождения указанное время устройства в водной среде. поврежденной перемещениям водных масс (течения, колебания), подняв на борт устройство и про5 явив фотопластину 6, определяют конкретные характеристики двумерного вектора течения:

r = 100 мм, (р = 135О, P (V, p ) = 0 95

f = кР = 0 65, С = 0.1. d = 150 мм

V = ус19 (arc sin г

10 после засветки с оптической плотностью P

= 0,95 и указанными координатами 100 мм и

15 135 определяют функцию распределения вектора скорости течения = 0,65 для скорости = 29 см/с и угла = 135О. Этих данных достаточно для измерения характеристик двумерного вектора скорости течения, т.е.

20 для полной и точной реализации данного способа при использовании разработанного для него устройства.

Формула изобретения

УстройСтво для измерения характери25 стик двумерного вектора течения, содержащее корпус, соединенный с гибкой связью. магнитную стрелку, узел крепления фотопластинки и подвес с источником излуче- ния, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

30 повышения точности при одновременном упрощении конструкции, оно снабжено узлом подвеса магнитной стрелки, жестко связанной с узлом крепления фотопластинки, при этом подвес магнитной стрелки и под35 вес источника излучения выполнены в виде кардановых подвесов, установленных на оси, совмещенной с вертикальной осью корпуса, 1791708

®03. 2.

Фиг Л

b-b

Фиг. Ф

Соста вител ь С. Маше в

Техред M.Ìoðãåíòýë

Корректор .М. Керецман

Редактор Н,Купрякова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 147 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5