Pierwszenstwo: Opublikowano: 28.11.1970 (P 139 102) 65868 KI. 42o, 9 MKP GOlp 5/02 10.X.1972 Wspóltwórcy wynalazku: Zbigniew Ziembo, Krystyn Kolodziejski, He¬ nryk Borucki, Wladyslaw Trella Wlasciciel patentu: Morski Instytut Rybacki, Gdynia (Polska) Sposób pomiaru predkosci podwodnego elementu zestawu tralo¬ wego wzgledem wody i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru predkosci podwodnego elementu zestawu tralowe¬ go wzgledem wody i urzadzenie do stosowania te¬ go sposobu.Znany sposób pomiaru szybkosci elementu po¬ ruszajacego sie w wodzte oparty jest na zasadzie pomiaru oporu kuli pomiarowej, holowanej w wo¬ dzie. Stosuje sie w tym celu brazowe kule o sred¬ nicy 100 mm, polerowane i wewnatrz prózne. Mie¬ rzy sie opór i z tego pomiaru okresla sie w zna¬ ny sposób predkosc wzgledna kuli w osrodku wodnym. Pomiary sily przeprowadza sie sposobem dynamometrycznym, stosujac konwencjonalne ukla¬ dy. Znany przyrzad realizujacy opisana zasade ma zakres pomiarowy od 0,3. do 2,0 m/sek. i wazy w wodzie okolo 415 g.Glówna wada przyrzadu, poza jego oznaczona masa, jest okolicznosc wystepowania turbulentnych zaburzen przy ruchu kuli pomiarowej w wodzie.Tak wiec sam czujnik pomiarowy wprowadza za¬ klócenia pomiaru to jest. stanowi on zródlo tak zwanych szumów wlasnych. Te zaklócenia sa mie¬ rzone przez dynamometryczny uklad pomiarowy typu dzwigniowo-sprezynowego. Odpowiednio urza¬ dzenie pomiarowe jest wyposazone w membrane, polaczona ze wspomnianym ukladem sprezynowo- -dzwigniowym, której odksztalcenia sa mierzone i rejestrowane.Wystepujace cisnienie hydrostatyczne jest kom¬ pensowane przez wypelnienie wnetrza znanego lo- 10 15 20 25 30 gu podwodnego olejem silikonowym, co jest zród¬ lem dalszych znacznych trudnosci i klopotów. Ele¬ mentem rejestrujacym wyniki pomiarowe jest w znanym logu typowy rejestrator o przesuwanej tas¬ mie. Szybkosc przesuwu wynosi 1 mm/min., a wy¬ sokosc tasmy 25 mm.Istotna wada elementu rejestrujacego, opisane¬ go typu, jest dlugi okres od pomiaru do odczytu.Odczyt moze nastapic dopiero po okolo siedmiu godzinach od chwili wyjecia rejestratora z wody, bowiem tasma musi byc poddana zabiegom prepa- racyjnym, nastepnik fotografowana, uzyskane zdje¬ cia wywoluje sie i na koniec rzutuje je, odczytu¬ jac wyniki rzutowane. Oczywiscie stosowanie in¬ nego rejestratora jest mozliwe, lecz wtedy pod¬ wodny log musialby byc nieporównywalnie ciez¬ szy.Tak wiec znany sposób i wspólczesne znane urzadzenie wykazuja ilstotne wady i sa klopotli¬ we w uzyciu.Celem wynalazku jest zaprojektowanie prostego, niezawodnego i szybkiego sposobu pomiaru i re¬ jestracji szybkosci ruchu elementu podwodnego zestawu tralowego, dokonywanego w sposób cia¬ gly i bezposrednio rejestrowanego w urzadzeniu podwodnym. Celem wynalazku jest takze urzadze¬ nie do stosowania tego sposobu, to jest podwodny log samorejestrujacy, o malej masie i duzej pew¬ nosci dzialania. Wreszcie celem wynalazku jest wyeliminowanie wad i slabosci opisanego znanego 6586865868 sposobu i znanego urzadzenia, bez obnizania ja¬ kosci i dokladnosci .pomiaru, a takze bez wpro¬ wadzania innych komplikacji.(Postawione cele zostaly zrealizowane przez wy¬ korzystanie znanej zasady dynamometrycznego po¬ miaru oporu hydrodynamicznego, stawianego przez cialo strudze oplywajacej je wody. Dokonuje sie pomiaru sily naciagu linki, laczacej czujnik po¬ miarowy z cialem pomiarowym, przy czym istot¬ nym jest, iz realizuje sie ten pomiar za pomoca odksztalcania zespolu dwóch sprezyn dzialajacych przeciwsobnie. Przeciwzwite sprezyny srubowe sa wstepnie naprezone, to jest pracuja w zakresie w którym wystepuje prawie scisle liniowa zalez¬ nosc^ odksztalcen sprezyn od zmian naprezen oraz prawie idealna odtwarzalnosc tych odksztalcen.Sprezyny sa usytuowane scisle wspólosiowo z osia glówna przyrzadu i kierunkiem naciagu linki pomiarowej. Istotnym jest, iz odksztalcenia, to jest ruchy sprezyn, sa przekazywane bezposrednio na pisak rejestratora, polaczony bezposrednio z zesta¬ wem pomiarowych sprezyn. Istotnym jest dalej, iz ii sprezyny i pisak pracuja bezposrednio w wo¬ dzie, a wiec zbedne sa jakiekolwiek uszczelnienia, zadlawienia i inne podobne rozwiazania, stano¬ wiace zródla tarcia dla ruchu rejestrujacego po¬ miar pisaka. Uklad rejestratora, poza napedem, pracuje w wodzie, oo czyni zbednym kompensowa¬ nie cisnienia hydrostatycznego, jako ze nie wyste¬ puja zadne róznice cisnienia otoczenia, wnetrza ukladu pomiarowego i rejestratora.Odpowiednio istota urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wynalazku jest dwusprezynowy uklad pomiarowy, w którym jedna sprezyna dzia¬ la przeciw naciagowi drugiej sprezyny. Przeciwsob- ne i przeciwzwite sprezyny srubowe sa usytuowa¬ ne wspólosiowo wzgledem osi glównej przyrzadu i osi naciagu pomiarowej linki, naciaganej sila oporu ciala pomiarowego. Z ukladem sprezyn po¬ miarowych jest polaczony bezposrednio pisak, za¬ mocowany suwliwie na prowadnicach, równoleg¬ lych do wspomnianej osi.Uklad sprezyn pomiarowych, stanowiacych wlas¬ ciwy czujnik pomiarowy, oraz rejestrator z pisa¬ kiem, sa usytuowane we wspólnej obudowie och¬ ronnej, napelnionej woda otoczenia, znajdujaca sie pod cisnieniem otoczenia. Naped rejestratora jest zamkniety w szczelnej obudowie, stanowiacej prze¬ dluzenie obudowy ochronnej przyrzadu. Cialem oporowym jest bryla obrotowa, wewnatrz prózna i otwarta, stanowiaca cialo oplywowe, nie dajace zaburzen turbulentnych w zakresie szybkosci wzglednych do 5 kn, to jest do okolo 2,5 m/sek.To cialo oporowe, wykonane z tworzywa sztucz¬ nego, jest polaczone z czujnikiem pomiarowym, to jest z ukladem sprezyn pomiarowych, linka pomia¬ rowa w postaci struny o srednicy okolo 0,3 mm.Korzystnie plywalnosc rejestratora w wodzie jest zerowa, a srodek wyporu znajduje sie w plaszczyznie poprzecznej ze srodkiem ciezkosci, mozliwie blisko siebie. Najkorzystniej oba te punk¬ ty pokrywaja sie ze soba. Podobnie pomiarowe cialo oporowe ma plywalnosc zerowa i srodek ciezkosci polozony w srodku wyporu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony sche¬ matycznie w przykladowym wykonaniu na ry¬ sunku, na którym uwidoczniono urzadzenie w prze¬ kroju plaszczyzna poprowadzona wzdluz jego 5 glównej osi.Urzadzenie sklada sie z oporowego ciala 1 z dolaczona don naciagowa linka 2 i ukladu pomia- rowo-rejestracyjnego. Pomiarowy uklad stanowia dwie sprezyny 3 i 4, a elementem rejestrujacym 10 jest bezposrednio z nimi polaczony pisak 5 reje- jestratora. W sklad mechanizmu rejestratora wcho¬ dzi znany naped, nie uwidoczniony, dla jasnosci rysunku, i nie bedacy przedmiotem wynalazku.Oporowe cialo 1 ma ksztalt bryly obrotowej, we- 15 wnatrz próznej, z tylu otwartej, majac z tylu otwór 6. Cialo 1 jest wykonane z tworzywa sztucz¬ nego, odpornego na uderzenia i odpornego na ko¬ rozje wody morskiej.Cialo 1 jest polaczone linka 2 ze struny o sred- 20 nicy 0,3 mm z ukladem sprezyn 3 i 4. Ten uklad stanowia dwie sprezyny 3, 4 srubowe, przeciw¬ zwite i usytuowane przeciwsobnie, wspólosiowo wzgledem osi glównej przyrzadu, zgodnie z kie¬ runkiem naciagu linki 2. Sprezyny 3 i 4 sa za- 25 mocowane ze wstepnym naciagiem, wynoszacym nieco ponad próg liniowej czesci charakterystyki odksztalcenia sprezyn 3, 4.Uklad sprezyn 3 i 4 jest polaczony bezposred¬ nio z pisakiem 5, usytuowanym przesuwnie na 30 prowadnicach 7 i 8, równoleglych do osi sprezyn 3 i 4. Polaczenie suwliwe jest wykonane jako nisko- oporowe, zapewniajac pisakowi 5 mala histereze rzedu ±t),8°/o.Pod pisakiem 5 i równolegle do osi glównej 35 przyrzadu, a wiec i osi sprezyn 3, 4 oraz kierunku prowadnic 7, 8, usytuowane sa walki 9, 10 i 11 tasmy 12 rejestratora.Opisany uklad pomiarowo-rejestrujacy to jest sprezyny 3, 4, pisak 5 oraz rejestrator to jest pro- 40 wadnice 7, 8, walki 9, 10 i 11 z tasma 12 sa obu¬ dowane ochronna oslona 13. Oslona 13 nie jest wo¬ doszczelna tak, ze opisane elementy znajduja sie w srodowisku wodnym, pod cisnieniem otoczenia.Druga czesc urzadzenia stanowi wodoszczelna obudowa 14, w której usytuowane sa elementy napedu rejestratora jak silnik, przekladnie, ogniwa napedowe, nie uwidocznione na rysunku. Ta obu¬ dowa 14 jest polaczona i usytuowana wspólosiowo do oslony 13, stanowiac Jej przedluzenie. Wodosz¬ czelne przejscie walka 15 napedu z obudowy 14 do oslony 13 ma oporowe lozysko 16, wsparte na czaszy oraz, szlifowany element 17, wodoszczelny^ zaopatrzony w labiryntowe uszczelnienie typu uszczelnien walów turbin, nie uwidocznione na ry¬ sunku, zapelnione olejem silikonowym i zaopatrzo¬ ne w wylotowa uszczelke.Sposób pomiaru predkosci podwodnego elementu zestawu tralowego wedlug wynalazku jest naste- 60 pujacy. Urzadzenie, to jest podwodny log, mocuje sie na zestawie tralowym w punkcie pomiaru.Podczas tralowania opór wody powoduje naciag linki 2, zamocowanej do oporowego ciala 1. Drugi koniec tej linki 2, zamocowany do zestawu spre- 65 zyn 3, 4, wstepnie naprezonych, powoduje ich od- 45 50 5565868 ksztalcenie, to jest zmiane polozenia punktu tego zestawu, w którym, bezposrednio do niego, zamo¬ cowany jest pisak 5. Pisak 5 zostaje przesuwany po prowadnicach 7 i 8, kreslac na tasmie 12 re¬ jestratora linie, której wychylenie od poziomu ze¬ rowego jest miara sily naciagu linki 2, a wiec opo¬ ru stawianego przez cialo 1, czyli predkosci wzgled¬ nej ciala 1 w wodzie.Zaleznosc predkosci od oporu hydrodynamiczne¬ go okresla znany wzór R = v2 • p w którym R oznacza opór hydrodynamiczny (G), V — predkosc (m/sek), q — gestosc wody (kG«m4'sek2), a k — wspólczynnik oporu.Parametry logu podwodnego, opisanego w przy¬ kladzie, sa nastepujace. Przyrzad jest stosunkowo niewielki, majac tylko 375 mm dlugosci i wazacy w powietrzu 1160 g, a w wodzie tylko 235 g. Za¬ kres pomiarowy wynosi od 1 do 5 kn, to jest od 0,5 do 2,5 m/sek. Zakres ten moze byc odpowiednio zmieniany, a zwlaszcza rozszerzany, przez wymia¬ ne sprezyn 3, 4 i/lub pomiarowego ciala 1.Przyrzad moze pracowac na glebokosciach do 200 m, przy czym jest praktycznie nieczuly na zmiany glebokosci, co go wyróznia szczególnie od znanych logów podwodnych. Naped elektryczny umozliwia nieprzerwana prace przez okolo 7 go¬ dzin przy zapisie na tasmie z predkoscia przesuwu 1 cm/min. Stosuje sie tasme z folii do pracy w wo¬ dzie, o wysokosci zapisu 50 mm. Blad pomiarowy jest szczególnie maly, wynosi bowiem tylko ± 1% dla prototypowego logu podwodnego w wykonaniu laboratoryjnym, a okolo ± 2% dla logów typo¬ wych, wykonywanych seryjnie.Przyrzad nie rejestruje jakichkolwiek szumów wlasnych, bowiem ich poziom jest nizszy od czu¬ losci przyrzadu.Odczyt wyników jest prosty i latwy, nastepuje bezposrednio po wydobyciu logu z wody, wprost z tasmy 12. Majac skale szybkosci dla danego ze¬ stawu sprezyn 3, 4 i ciala 1, odczytuje sie bezpo¬ srednio szybkosci v z tasmy 12 dla dowolnego punktu pomiaru, to jest dla dowolnej chwili. PL