Зондирующий комплекс профиля скоростей течения

 

Союз Соаетсиик

Социалистические

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИД1 .ТЕЛЬСТВУ (iii 792144 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.03.79 (2l ) 2744025/l8-l0 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Ь

Опубликовано 30. 2.80. Бюллетень Ле 48

Дата опубликования описання03.01.81 (51) М. Кл.

Q Ol P 5/00

Гооудерстеенный комитет

СССР

II0 делам изобретений и открытий (53) УДК532. . 574 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. М. Кушнир и K). Н. Колтаков

-г — (t.:". И

Морской гидрофизический институт AH Украинской CCP (7I ) Заявитель (54) ЗОНДИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС ПРОФИЛЯ

СКОРОСТЕИ ТЕЧЕНИЯ

Изобретение относится к технике из- мерения скорости текучих сред и может быть использовано для измерения параметров вертикального распределения горизонтальной скорости течения в океане.

Известен измерительный комплекс для получения данных о распределениях скорости течений в океане (lj .

В этом измерителе используются акустические или электромагнитные измерители скорости течения с применением

1О нескольких измерительных баз.

Недостатком, при измере их вертикального распределения скорости океанических течений является невысокая точность

15 из-зв отсутствия измерительного канала глубины и контроля положения измерителя в потоке.

Известен также измерительный зондирующий комплекс для получения денных

20 о вертикальных распределениях горизонтальной скорости течения в океане, например двухкоординатный измеритель скорости воды (21, B этих приборах используется вращение чувствительных элементов вокруг своей продольной оси для модуляции сигналов геомагнитным полем или полем,течения и последуютпее выделение компонент вектора скорости. При этом не устраняется влияние сноса прибора течениями,имеет место сильная зависимость чувствительности измерителей от географической широты или величины скорости., Сами по себе приборы сложны и обладаютт низкой над ежи ос тью.

Наиболее близким по технической сущности является зондирутощий комплекс профиля скоростей течения, содержащий корпус, измеритель гидроствтического давления, выход которого соединен с выходом коммутатора каналов, два акустических измерителя скорости течения, измерительные базы которых ориентированы перпендикулярно продольной оси корпуса, а их парные выходы соединены соответственно со входами коммутатора каналов, измеритель угла азимута, под1О

35

4О

5О

55 ипоченный х входу коммутатора, выход которого через. преобразователь уголвременной интервал соединен с входом коммутатора каналов, два выхода которого подключены к первым входам двух счетчиков, хо вторым вентильным входам которых подключен генератор опорной частоты, а выходы счетчиков через преобразователь кода и модулятор связи соединены кабельтросовой линией с бортовой аппаратурой, выход которой через приемник-демодулятор подключен х входу магнитного регистратора и к выходу коммутатора бортовых измерителей, причем один из его входов соединен с блокэм управления, подключенным х выходу приемника-демодулятора, а другой вход коммутатора бортовых измерителей соединен с выходом измерителя изменения координат судна по данной радионавигационной системы $3) .

Иедостатком измерительного комплексса является его невысокая точность из=8 погрешностей. вызванных Отклонением продольной оси зонда от вертикали под дей твием течений и сносом зонда от борта судна при погружении.

Белью изобретения является повышение точности измерения., 1с ав,-;."=нн-= дель постигается тем, В ЗОНДУт У ШИй хОМПЛЕъС ПРЯОИЛЯ Cl(O. ростей течения дополнительно введены два измерителя —. лов отклонения продольной оси корпуса от вертикали, третий акустический измеритель скорости течения, база истер го ориентирована по и зодопьно l о- I корпуса, измеритель курса судна, измевитель интервалов времени, измеритель длины сматйваемого кабель-троса, измеритель угла отклонения кабель-троса от поперечной плоскос ти судна, причем и=мерители углов отклонения продольно оси зонда от вертикали через коммутатор, и преобразователь угол-временной интервал и парные выходы третьего акустического измерителя скорости подключены ко входам коммутатора каналов, а выходы измерителя курса судна, измеритеж интервалов времени, измерителя длины сматываемого кабель-троса, измерителя угла отклонения кабель-троса от поперечной плоскости судна соединены с входами коммутатора бортовых измерителей, выход которого соединен с магнитным регистратором.

На чертеже изображена схема предлагаемого ком лехса, Он содержит измеритель 1 гидросгатического давления, выходным параметром которого является временной интервал, пропорциональный периоду импульсов первичного преобразователя давления, гидроскопический измеритель 2 угла азимута и измерители 3 и 4 углов отклонения продольной оси зонда от вертикали. Выходы измерителей 2 3 и 4 соединеныы со вход ами комм ута тор а 5, в ы ход которого через преобразователь 6 уголвременной интервал совместно с выходом измерителя 1 гидростатичесхого давления подключен к первому и второму входам коммутатора 7 каналов соответственно.

Третий и четвертый, пятый и шестой, седьмой и восьмой входы коммутатора 7 каналов соединены соответственно с парными выходами трех взаимно перпендикулярных акустических измерителей 8-10 скорости течения, причем измерительные базы акустических измерителей 8 и 9 ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных поперечных осей корпуса, а измерительная база ахустического измерителя 30 — по продольной оси корпуса.

Первый и второй выходы коммутатора 7 каналов соединены соответственно с первыми входами вентилей счетчиков 11 и

12 вторые входы которых подключены генератору 1 3 опорчой частоты B выходы счетчиков соединены с входами преобразователя 14 параллельного кода в последовательный, выход которого через модулятор 15 связи подключен к входу кабельтросовой линии связи между погружной и бортовой аппаратурой 3 6.

Выход кабельтросовой линии .связи через приемник-демодулятор 17 соединен с входом магнитного регистратора l8. К этому же входу подключен выход коммутатора 10 бортовых измерителей, к первому- пятому входам которого подключены соответственно выходы бортовых измерителей: курса судна 20, изменения координат судна по данным радионавигационной системы 21, интервалов времени 22, длины сма тыва емога каб ель-трос а 23 и угла отклонения кабель-троса от поперечной плоскости судна 24. В состав зондируюшего комплекса входит также блок 25 управления, вход которого соединен с выходом приемника-демодулятора 17, а выход подхлючен к шестому входу коммутатора 19 бортовых измерений.

Работа зондируюшего комплекса профиля скорости течения осуществляется следуюшим образом.

792l44 и„,е, U = — V м а

30

При погружении его на выходе измерителя 1. гидростятического давления формируются временные интервалы, пропорциональные периоду импульсов первичного преобразователя давления (глубины погружения), сигнал на выходе измерителя 2 угла азимута пропорционелен отклонению и змерительной базы, акустического измерителя 8 скорости от плоскости магнитного меридиана, Сигналы на выходах измерителей 3 и 4 углов отклонения продольной оси корпуса от вертикали пропорциональны отклонению продольной оси корпуса зонда от вертикали в плоскостях, совпадающих с измерительными базами акустических измерителей 8и 9 соответственно. Коммутатор 5 последовательно подключает выходы измер««телей 2-4 к преобразователю 6, на выходе которого формируются 20 разнесенные интервалы времени, пропорциональные перечисленным выше измеряе-мым величинам. Одновременно с парных выходов акустических измерителей 8-10 скорости течения снимаются временные интервалы, соответствующие составляющим вектора скорости течения вдоль продольной и двух поперечных осей корпусе. Коммутатор 7 каналов последовательно подключает выходы измерителей

1-4 и 8-l0 к входам счетчиков 1 1 и

12. При этом в течение схформировенных на выходах коммутатора 7 каналов временных интервалов на входы счетчиков поступают импульсы генератора 13 опор- 35 ной частоты и в счетчиках зеписыввются в виде двоичного кода числя, процорциональные всем перечисленным выше нзмеряемь«м величинам. Эти числа преобразуются в последовательный двоичный код преобразователем l4 и через модулятор

l5 канала связи поступают в кабельтросовую линию связи с бортовой аппаратурой 16. Сигняль1 Hr выходе кабель-тросе формируются приемником-демодулятором 17 "5 и в виде слов в последовательном двоичном коде подаются hB магнитный регистратор 18. Одцовроменно ня выходе бортовых измерителей 20-24 v, виде слов в последовятельнок« двоичном коде формируются числя, пропорциональные соответственно курсовому углу судна, изменению

Koopj1HHRT судне вргменнь«м интервалам, длине смятываемого кабель-spica, углу отклонения кабель-тросе от поперечной плоскости судна, Лаузя между словами в двоичном коде, поступеюшем по кабельтросовой линии связи, выделяется блоком 25 управления, причем во время этой паузы формируются импульсы управ4 ления коммутатором бортовых измерителей 1,9, подключающим указанные выше измерительные каналы к «ходу магнитного регистретора таким образом, чтобы во .время паузы на магнитной ленте производилась запись информации измерителей 20-24.

3арегистрированные величины перечисленных выше параметров позволяют после обработки на ЭЦВМ вычислить вертикальное распределение вектора скорости течения с учетом поправок, учитывеюших такие факторы, кек дрейф судна, снос прибора от борта судна, отклонение профильной оси зонда от вертикали по слудеющим соотношениям.

l. Составляюшие вектора скорости дрейфа судна на меридиан и параллель: где ЬЯ „А Я вЂ” изменение координат судна в меридиональном и широтном наравлениях (измеритель

2l) за время Ь1 (изм ери тель 2 2) .

2. Скорость скоса приборе от борта судна: где Ь 8 — изменение длины сматываемого кабель-троса за, время (измерители 22 и ?3); д «1 — изменение глубинь«погруже° ния прибора (измеритель «.) .

Угол ориентации вектора скорости сноса прибора определяется по углу ( отклонения кабель-троса от поперечной плоскости судна (измеритель 24).

3. Фактическая величина горизонтальной скорости течения по одной из измерительных осей:

Ч„=", coapl л ql

"а cos2(p о ca& 2rp где К, « — измерительные скорости к„ по горизонтальной и верт«гкельной осям, няприм ер измерители 8 и 1 0; (P — угол отклонения продоль-" ной оси прибора от вертикали (измеритсль 2), 40

P???JIM негро?????сы ;т?? Ii". i? с ?)(1??ия ?3ep тикального рас;)Ip(;f?i ..t? ?", с?с рос-тп течения с учетам ногрешцос.? и ис?марс-.??ия всех перечисле??ных нерамс трон г?о?сс?сзап, что предлагаемый ко??ш?с.?сс может обеспечить измерение с абсолютной погрешностью порядка 1=3 c??/с.

Использование зондирующего комплекса позволяет существенно повысить точность измерения вертикального распределения скорости тече??ия в океане. Это достигается за счет измерения отклонения продольной оси прибора от вертикальной составляющей скорости потока по продольной оси, длины сматываемого кабел -троса и угла его отклонения от поперечной плоскости судна интервалов времени, что позволяет:получить поправки и учесть "" акие дестабилизирующие факторы, кек скорость сноса прибора и отклонение поперечных измерительных осей от горизонтали при ьаклонах прибора.

Ф о р м у л а и э о б-р е т е н и я

Зондирующий ком?ц екс профиля ростей течения, содержащий корпус, измеритель гидростатическаго давления., выход которого соединен с входом коммутаторе каналов, два акустических измерителя скорости течения, измерительные базы которых ориентированы перпендикулярно продольной оси корпусе, а парные выходы соединены соответственно со входами коммутатора каналов измеритель угла азимута, подключенный к входу коммутатора, выход которого через преобразователь уголвременной интервал =оединен со входом коммутатора каналов, две выходе которого подключены к первым входам двух счетчиков, ко вторым вентильным входам которых подключен генератор опорной частоты, е выходы счетчиков через преобразователь кода и модулятор связи соединены кабельтросовой линией с бор10

Т5

З5 товой аппаратурой, выход которой через приемник-демодулятор подключен к входу магнитного регистратора и к выходу коммутатора бортовых измерителей, причем один иэ его входов соединен с блоком управления, подключенным к выходу приемника-демодулятора, а другой вход коммутетора бортовых измерителей соединен с выходом измерителя изменения координат судна по данным радионавигационной системы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены два измерителя углов отклонения продольной оси корпуса от вертикали, третий акустический измеритель, база которого ориентирована по продольной оси корпуса, измеритель курса судна, измеритель интервалов времени, измеритель длины сматываемого кабель-троса, измеритель угла отклонения кабель-rpoca от поперечной плоскости судна, причем иэмерйтели углов отклонения продольной оси корпуса от вертикали через коммутатор, и преобразователь угол-временной интервал и парные выходы третьего акустического измерителя скорости подключены ко вхо?19 коммутатора каналов, а выходы измерителей курса судна, интервалов времени, длины сматываемого кабельтроса, угла отклонения кабель-троса от поперечной плоскости судна соединены с входами коммутатора бортовых измерителей, выход которого соединен с магнитным регистратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции.М 2271578, кл. Cj О1 P 5/ОО, 1976.

2. Патент Японии М. 52-55180, кл. ?."?"? A- 1, 1977.

3. Шевцов В. П. и др. 0 методике исследовения вертикальной структуры морских течений с борта судна. Океанология, т, X!II, вып. 6, 1973, с.11081113 (пртотип).

Составитель В. Назарова

Редактор Т. Горячева Техред И.Асталош Корректор М. немчик

Заказ 3. 01 43/43 Тираж 10 19 . Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

". 13035, Уюсква, Ж-35, Раушская, наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4