Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.XII.1972 KI. 42o,9 MKP G01p5/00 CZYTELNIA Twórca wynalazku: Adam Kazimierz Dering Wlasciciel patentu: Gdanskie Zaklady Elektroniczne UNIMOR, Gdansk (Polska) Sposób pomiaru predkosci statku i uklad logu do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru wzglednej predkosci statku oraz uklad logu do stosowania tego sposobu.Znana jest metoda pomiaru predkosci statków, za pomoca ultradzwieków. Miara predkosci wedlug tej metody jest wywolana ruchem statku zmiana czasu przejscia impulsu ultradzwiekowego miedzy przetwornikami nadawczym a odbiorczym, umiesz¬ czonymi pod kadlubem na dziobie i rufie statku.Wada tej metody jest stosowanie sygnalu ultra¬ dzwiekowego w formie impulsów, co pociaga ko¬ niecznosc uzywania wzmacniacza o szerokim pas¬ mie przepuszczania, a wiec pracujacego przy wy¬ sokim poziomie szumów i zaklócen, co z kolei uniemozliwia zmniejszenie mocy przesylanych im¬ pulsów. Silne impulsy ultradzwiekowe wywoluja zaklócenia w wiekszym otoczeniu, co ulatwia hyd- rolokacje statku.Celem wynalazku jest zmniejszenie podanych niedogodnosci. Sposób pomiaru predkosci statku polega wedlug wynalazku na tym, ze od przetwor¬ nika nadawczego do odbiorczego przesyla sie po¬ przez wode podczas ruchu statku ultradzwiekowa fale harmoniczna i mierzy zmiane przesuniecia fazowego miedzy drganiami tych przetworników.W ukladzie logu do stosowania tego sposobu po¬ miaru predkosci statku wyjscie generatora ultra¬ dzwiekowej fali harmonicznej jest polaczone z przetwornikiem nadawczym i z pierwszym wejs¬ ciem fazomierza, którego drugie wejscie jest po- 2 laczone z przetwornikiem odbiorczym poprzez przesuwnik fazowy i wzmacniacz. Wyjscie fazo¬ mierza jest polaczone z drukarka bezposrednio i przez uklad calkujacy. 5 Sygnal z generatora ultradzwiekowej fali har¬ monicznej jest podawany na przetwornik nadaw¬ czy, a z niego poprzez wode na przetwornik od¬ biorczy i dalej poprzez wzmacniacz i przesuwnik fazowy na pierwsze wejscie fazomierza, na które- io go drugie wejscie jest doprowadzony bezposrednio sygnal z generatora fali harmonicznej. Przetwor¬ niki sa zamontowane na dziobie i rufie statku. Na pierwszym wyjsciu fazomierza jest zalaczona dru¬ karka, na drugim uklad calkujacy, do zliczania !5 drogi przebytej przez statek, która jest rejestrowa¬ na przez te sama drukarke.W odmianie ukladu logu pierwsze wejscie fazo¬ mierza jest polaczone z pierwszym przetwornikiem odbiorczym poprzez przesuwnik fazowy i wzmac- 20 niacz, a drugie wejscie tegoz fazomierza jest pola¬ czone z drugim przetwornikiem odbiorczymi. Wyjs¬ cie fazomierza jest polaczone z drukarka bezpos¬ rednio i przez uklad calkujacy. Niezaleznie gene¬ rator ultradzwiekowej fali harnioniclanej jest po- 25 laczony z przetwornikiem nadawczym.Sygnal z generatora ultradzwiekowej fali har¬ monicznej jest podawany na umieszczony w czesci srodkowej statku przetwornik nadawczy, a z niego poprzez wode jednoczesnie na dwa przetworniki 30 odbiorcze, z których jeden jest umieszczony na 65 84365 3 dziobie, a drugi na rufie statku. Z jednego z przet¬ worników odbiorczych sygnal jest doprowadzany poprzez wzmacniacz i przesuwnik fazowy na fazo- mierz, do którego poprzez drugi wzmacniacz jest przykladany równiez sygnal z drugiego przetwor¬ nika odbiorczego.Pomiar wzglednej predkosci statku za pomoca pomiaru fazy pozwala na zastosowanie ultradzwie¬ kowej fali harmonicznej. Umozliwia to zwezenie wstegi przepuszczania wzmacniaczy odbiorczych, a tym samym obnizenie poziomu szumów i zak¬ lócen oraz zmniejszenie mocy sygnalu wysylanego przez przetwornik nadawczy. Zmniejszenie mocy ulatwia jej generacje i jest wazne ze wzgledu na utrudnienie hydrolokacji statku. Przy mierzeniu fazy stosuje sie usrednianie wyników przez wiele cykli drgan harmonicznych, co zapewnia duza dok¬ ladnosc wlasciwa cyfrowej metodzie pomiaru.Przeflmiot wynalazku jest blizej wyjasniony na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu do pomiaru wzglednej predkosci statku przy uzyciu jednego przetwornika nadawczego i jednego przetwornika odbiorczego, a fig. 2 — schemat blokowy urzadzenia do po¬ miaru wzglednej predkosci statku przy uzyciu jed¬ nego przetwornika nadawczego i dwóch przetwor¬ ników odbiorczych.W ukladzie logu wedlug wynalazku przedsta¬ wionym na fig. 1 na wejscia fazomierza 1 sa poda¬ wane napiecia z generatora 2 ultradzwiekowej fali harmonicznej bezposrednio i z wzmacniacza 3 po¬ przez przesuwnik fazowy 4. Z wyjscia fazomierza 1 sygnal jest podawany na uklad calkujacy 5 i dalej na drukarke 6, sterowana równiez bezposrednio z fazomierza 1. Elektromechaniczny przetwornik nadawczy 7, wzbudzany przez generator 2, wytwa¬ rza w wodzie ultradzwiekowa fale harmoniczna pobudzajaca do drgan elektromechaniczny przet¬ wornik odbiorczy 8, który jest polaczony z wejs¬ ciem wzmacniacza 3.Fazomierz 1 sluzy do wyznaczania predkosci statku przez pomiar metoda cyfrowa zmiany prze¬ suniecia fazowego miedzy drganiami harmonicz¬ nymi przetworników elektromechanicznych 7 i 8.Zmiana przesuniecia fazowego jest proporcjonalna do predkosci statku. Fazomierz cyfrowy ma tak dobrana czestotliwosc impulsów zliczanych w cza¬ sie otwarcia bramki, ze wynik przedstawia pred¬ kosc statku w postaci cyfrowej w wezlach i dzie¬ siatych czesciach wezla.Generator 2 wytwarza ustalone drgania harmo¬ niczne o ustalonej czestotliwosci i amplitudzie i sluzy do wzbudzania przetwornika elektromecha¬ nicznego nadawczego 7. Wzmacniacz 3 jest wzmac¬ niaczem selektywnym sluzacym do wzmacniania sygnalu pochodzacego z przetwornika odbiorczego 8. Czestotliwosc srodkowa wzmacniacza równa jest czestotliwosci drgan wytwarzanych przez generator 2.Przesuwnik fazowy 4 ustawiony w torze sygnalu odbieranego sluzy do wyzerowania wskazan mier¬ nika, gdy predkosc statku równa jest zeru. Czyn¬ nosc te wystarczy wykonac przy zainstalowaniu urzadzenia. 843 4 Uklad calkujacy 5 zlicza droge przebyta przez statek; Wynik przedstawiony jest w postaci cyfro¬ wej i dziesiatych czesciach mili. Drukarka 6 jest ukladem elektromechanicznym. Sluzy ona do reje- 5 stracji na tasmie papierowej wyników pomiarów predkosci i drogi statku.Ultradzwiekowy przetwornik elektromechaniczny nadawczy 7 sluzy do przetwarzania drgan elekt¬ rycznych generowanych przez generator 2 na drga- 10 nia mechaniczne i wytwarzania w wodzie fali ultradzwiekowej. Kierunkowa charakterystyka pro¬ mieniowania przetwornika jest skierowana w stro¬ ne przetwornika odbiorczego 8.Ultradzwiekowy przetwornik elektromechaniczny 15 odbiorczy 8 sluzy do przetwarzania drgan mecha¬ nicznych, -wywolanych przez .promieniowana przez przetwornik nadawczy 7 fale ultradzwiekowa, na drgania elektryczne wzmacniane przez wzmac¬ niacz 3. 20 Kierunkowa charakterystyka przetwornika jest skierowana w strone przetwornika nadawczego 7.Obydwa przetworniki sa przytwierdzone do dna statku, od zewnetrznej jego strony, na linii rów¬ noleglej do osi statku, w odleglosci równej wielok¬ rotnosci dlugosci fali ultradzwiekowej w wodzie.Taka odleglosc miedzy przetwornikami powoduje, ze przy predkosci statku równej zeru przesuniecia fazowe miedzy sygnalem nadawanym i odbiera¬ nym, mierzone przez fazomierz, równe jest zeru, a wiec i szybkosc wykazywana przez miernik rów¬ na jest zeru.Przesuwnik fazowy 4 sluzy do skompensowania dodatkowych przesuniec fazowych wystepujacych OB czy to na drodze sygnalów elektrycznych miedzy 35 przetwornikami elektromechanicznymi a fazomie- rzem, czy tez wywolanym przez niedokladne za¬ chowanie odleglosci miedzy przetwornikami rów¬ nej wielokrotnosci dlugosci fali. 40 Odmiana ukladu wedlug wynalazku przedstawio¬ na na fig. 2 sklada sie z nastepujacych czlonów: fazomierza 1, generatora 2, wzmacniacza 3, prze- suwnika fazowego 4, ukladu calkujacego 5, dru¬ karki 6, dwóch przetworników elektromechanicz- 45 nych odbiorczych 8 i 9, przetwornika elektromecha¬ nicznego nadawczego 10 i wzmacniacza 11.Fazomierz 1 sluzy do wyznaczania predkosci stat¬ ku przez pomiar metoda cyfrowa zmiany przesu¬ niecia fazowego miedzy drganiami harmoniczny- 50 mi przetworników elektromechanicznych 8 i 9.Zmiana przesuniecia fazowego jest proporcjonalna do predkosci statku. Fazomierz cyfrowy ma tak dobrana czestotliwosc impulsów zliczanych w cza¬ sie otwarcia bramki, ze wynik przedstawia pred- 55 kosc w postaci cyfrowej w wezlach i dziesiatych czesciach wezla.Generator 2 wytwarza ustalone drganie harmo¬ niczne o ustalonej czestotliwosci i amplitudzie i sluzy do wzbudzania przetwornika elektromecha- 60 nicznego nadawczego 10.Wzmacniacz 3 jest wzmacniaczem selektywnym sluzacym do wzmacniania sygnalu pochodzacego z przetwornika odbiorczego 8. Czestotliwosc srod¬ kowa wzmacniacza równa jest czestotliwosci drgan 65 wytwarzanych przez generator 2. Taki sam jest65 843 wzmacniacz 11, który sluzy do wzmacniania syg¬ nalu pochodzacego z przetwornika odbiorczego 9.Przesuwnik fazowy 4 ustawiony w torze syg¬ nalu odbieranego sluzy do wyzerowania wskazan miernika, gdy predkosc równa jest zeru. Czynnosc, te wystarczy wykonac przy zainstalowaniu urza¬ dzenia. Uklad calkujacy 5 zlicza droge przebyta przezstatek. ; Wynik przedstawiony jest w postaci cyfrowej w milach i dziesiatych czesciach mili. Drukarka 6 jest ukladem elektromechanicznym. Sluzy ona do rejestracji na tasmie papierowej wyników-pomia¬ rów predkosci i drogi statku.Ultradzwiekowy przetwornik elektromechaniczny nadawczy 10 sluzy do przetwarzania drgan elek¬ trycznych generowanych przez generator 2 na drga¬ nia mechaniczne i wytwarzania w wodzie fali ult¬ radzwiekowej. Przetwornik 10 umieszczony jest w srodku miedzy przetwornikami odbiorczymi 8 i 9 i promieniuje w obu kierunkach do obu przet¬ worników odbiorczych. Wszystkie trzy przetworniki 8, 9 i 10 sa przytwierdzone do dna statku, od jego zewnetrznej strony, na linii równoleglej do osi stat¬ ku.Przetworniki elektromechaniczne odbiorcze, 8 i 9 sa identyczne i sluza do przetwarzania drgan mechanicznych wywolanych przez promieniowana przez przetwornik nadawczy 10 fale ultradzwieko¬ wa na drgania elektryczne wzmacniane przez wzmacniacze 3 i 11.Charakterystyki kierunkowe obu przetworników odbiorczych sa skierowane w strone przetwornika nadawczego 10. Ustawienie ich w jednakowej od¬ leglosci od przetwornika nadawczego 10 powoduje to, ze przy predkosci statku równej zeru przesu¬ niecie fazowe miedzy sygnalami przez nie odbiera¬ nymi, mierzone przez fazomierz, równe jest zeru.Przesuniecie fazowe miedzy dwoma sygnalami od¬ bieranymi przez oba przetworniki odbiorcze 8 i 9 jest miara predkosci statku.Przesuwnik fazowy 4 sluzy do skompensowania .-nierównosci przesuniec fazowych wystepujacych, czy*to na drodze sygnalów elektrycznych miedzy ' przetwornikami elektromechanicznymi odbiorczy- 5 mi a fazomierzem, czy tez na drodze fali ultra¬ dzwiekowej na skutek niedokladnego wyrównania ¦¦.. - odleglosci obu przetworników odbiorczych od przetwornika nadawczego. 10 PL