RU84579U1

RU84579U1 - UNDERWATER DEPTH METER

Info

Publication number: RU84579U1
Application number: RU2009104083/22U
Authority: RU
Inventors: Борис Александрович Осюхин; Наталья Олеговна Тхоржевская; Юрий Поликарпович Фомин; Александр Юрьевич Мордвинцев
Original assignee: Борис Александрович Осюхин; Наталья Олеговна Тхоржевская; Юрий Поликарпович Фомин; Александр Юрьевич Мордвинцев
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2009-07-10

Abstract

Подводный измеритель глубины водоема, содержащий размещенные в герметичном корпусе со стойкой эхолот, две антенны которого установлены на известном расстоянии на противоположных сторонах герметичного корпуса, и средство выдачи информации, первый вход которого подключен к выходу эхолота, отличающийся тем, что в состав измерителя включен датчик гидростатического давления, установленный на известном расстоянии от нижней антенны эхолота, выход которого подключен ко второму входу средства выдачи информации.An underwater pond depth gauge containing echo sounder placed in a sealed enclosure with a stand, two antennas installed at a known distance on opposite sides of the sealed enclosure, and an information output means, the first input of which is connected to the echo sounder output, characterized in that the hydrostatic sensor is included in the meter pressure installed at a known distance from the lower antenna of the echo sounder, the output of which is connected to the second input of the means for issuing information.

Description

Полезная модель относится к области морского приборостроения и предназначена, преимущественно, для измерения глубины под и над антеннами эхолота, установленного в придонном слое водоема, а также глубины водоема в месте установки самого измерителя.The utility model relates to the field of marine instrumentation and is intended primarily for measuring the depth below and above the antennas of the echo sounder installed in the bottom layer of the reservoir, as well as the depth of the reservoir at the installation site of the meter itself.

Известны измерители глубины (эхолоты) [1], содержащие установленные на судне антенну, приемопередающее устройство, устройства управления и отображения информации, например, эхолот НЭЛ-20К [2]. Подобные эхолоты обеспечивают измерение глубины под килем судна, как расстояния от антенны до дна моря.Known depth meters (echo sounders) [1] containing an antenna mounted on the vessel, a transceiver, control and information display devices, for example, an NEL-20K echo sounder [2]. Such echo sounders provide a measurement of the depth under the keel of the vessel, as the distance from the antenna to the bottom of the sea.

Однако подобные эхолоты не могут быть использованы в качестве подводного измерителя глубины, т.е. расстояния от антенны до поверхности воды.However, such echo sounders cannot be used as an underwater depth gauge, i.e. the distance from the antenna to the surface of the water.

Известны также измерители глубины (гидроакустические волнографы) [3], предназначенные для измерения параметров волнения морской поверхности при установке под водой (на дне моря или на подводном объекте).Depth meters (hydroacoustic waveographs) [3] are also known for measuring the parameters of sea surface waves when installed under water (at the bottom of the sea or on an underwater object).

Известен также измеритель глубины (гидроакустический волнограф), являющийся наиболее близким к заявленной модели аналогом [4].A depth gauge (hydroacoustic waveograph) is also known, which is the closest analogue to the claimed model [4].

Указанный измеритель представляет собой размещенный в герметичном корпусе эхолот, установленный на дне водоема таким образом, чтобы ось характеристики направленности его антенны была ориентирована вертикально вверх в сторону поверхности моря.The specified meter is an echo sounder located in a sealed enclosure, mounted on the bottom of the reservoir in such a way that the axis of the directivity of its antenna is oriented vertically upward towards the sea surface.

Излучаемые эхолотом зондирующие импульсы отражаются от границы раздела вода-воздух, принимаются антенной эхолота и по времени их распространения определяется расстояние от антенны до поверхности моря, которая может колебаться под действием волнения.Probing pulses emitted by the sounder are reflected from the water-air interface, received by the sounder antenna and the distance from the antenna to the sea surface, which can fluctuate under the influence of waves, is determined by the time of their propagation.

С помощью этого прибора можно регистрировать профиль волнения во времени и осредненное расстояние от антенны до поверхности моря (уровень воды над антенной), т.е. глубину ее погружения, значения которых поступают в средство выдачи информации, например, запоминающий регистр и далее к ЭВМ.Using this device, it is possible to record the wave profile over time and the averaged distance from the antenna to the sea surface (water level above the antenna), i.e. the depth of its immersion, the values of which enter the means of issuing information, for example, a memory register and then to the computer.

Известен также измеритель глубины водоема [5], взятый авторами за прототип, содержащий размещенный в герметичном корпусе эхолот, одна антенна которого установлена на одной из поверхностей герметичного корпуса, вторая антенна размещена на противоположной по отношению к первой антенне на поверхности герметичного корпуса на известном по вертикали расстоянии от первой антенны. В состав указанного измерителя также включено средство выдачи информации, вход которого связан с выходом эхолота. Герметичный корпус снабжен устройством для закрепления на подвижном или стационарном подводном объекте.Also known is a depth meter of a reservoir [5], taken by the authors as a prototype, containing an echo sounder located in a sealed enclosure, one antenna of which is mounted on one of the surfaces of the sealed enclosure, the second antenna is placed on the vertical, which is opposite to the first antenna, on the surface of the sealed enclosure distance from the first antenna. The composition of the specified meter also includes a means of issuing information, the input of which is connected with the output of the echo sounder. The sealed enclosure is equipped with a device for fixing on a movable or stationary underwater object.

Рассматриваемый измеритель обеспечивает возможность измерения глубины водоема, как суммы расстояний от герметичного контейнера до поверхности воды и до дна водоема.The considered meter provides the ability to measure the depth of the reservoir, as the sum of the distances from the sealed container to the surface of the water and to the bottom of the reservoir.

Однако, в зимних условиях указанный измеритель обеспечивает измерение расстояния от дна водоема только до нижней кромки льда, от которой отразился сигнал верхней антенны, не обеспечивает измерение глубины и толщины ледового покрова.However, in winter conditions, this meter provides a measurement of the distance from the bottom of the reservoir only to the lower edge of the ice, from which the signal of the upper antenna is reflected, does not provide a measure of the depth and thickness of the ice cover.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - обеспечение возможности определения глубины и толщины ледового покрова водоема в зимних условияхThe task to which the claimed utility model is directed is to provide the ability to determine the depth and thickness of the ice cover of a reservoir in winter conditions.

Технический результат заключается во включении датчика гидростатического давления в состав известного измерителя глубины водоема.The technical result consists in the inclusion of a hydrostatic pressure sensor in the composition of the known meter of the depth of the reservoir.

Сущность заявляемой полезной модели выражается совокупностью ее следующих признаков.The essence of the claimed utility model is expressed by the combination of its following features.

В состав измерителя глубины, содержащего размещенный в герметичном корпусе эхолот, антенны которого установлены на известном расстоянии на противоположных поверхностях герметичного корпуса дополнительно введен датчик гидростатического давления, причем выходы эхолота и датчика гидростатического давления связаны с входами средства выдачи информации. Герметичный корпус снабжен устройством для закрепления на подвижном или стационарном подводном объекте.The depth gauge contains an echo sounder located in a sealed enclosure, the antennas of which are mounted at a known distance on opposite surfaces of the sealed enclosure, an additional hydrostatic pressure sensor is added, and the echo sounder and hydrostatic pressure sensor outputs are connected to the inputs of the information output means. The sealed enclosure is equipped with a device for fixing on a movable or stationary underwater object.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, представленным на фиг.1, где приведена структурная схема подводного измерителя глубины и вариант его установки на дне водоема.The inventive utility model is illustrated by the drawing shown in figure 1, which shows a structural diagram of an underwater depth gauge and a variant of its installation at the bottom of the reservoir.

Подводный измеритель глубины содержит эхолот 1, размещенный в герметичном корпусе 2, первая антенна 3 эхолота 1 установлена на поверхности герметичного корпуса 2, обращенной в сторону поверхности водоема 4 и льда 11, вторая антенна 5 эхолота 1 установлена на противоположной поверхности герметичного корпуса 2, обращенной в сторону дна 6 водоема и электрически связана с эхолотом 1.The underwater depth gauge contains an echo sounder 1 located in a sealed enclosure 2, the first antenna 3 of the echo sounder 1 is mounted on the surface of the sealed enclosure 2, facing the surface of the reservoir 4 and ice 11, the second antenna 5 of the echo sounder 1 is mounted on the opposite surface of the sealed enclosure 2, facing side of the bottom 6 of the reservoir and is electrically connected to the echo sounder 1.

Выход эхолота 1 связан со средством выдачи информации?. Сам герметичный корпус 2 с помощью, например, консоли 8 закреплен на подвижном, например глубоководном аппарате (на чертеже не показан) или стационарном подводном объекте 9, например, свае.The output of the echo sounder 1 is associated with a means of issuing information ?. The sealed casing 2 itself, using, for example, a console 8, is mounted on a movable, for example, deep-sea apparatus (not shown in the drawing) or a stationary underwater object 9, for example, a pile.

Электрическое питание может осуществляться от автономных источников, размещенных в герметичном корпусе 2, или по кабелю от внешних источников (на чертеже не указаны).Electrical power can be supplied from autonomous sources located in a sealed enclosure 2, or by cable from external sources (not shown in the drawing).

В состав измерителя дополнительно введен датчик гидростатического давления 10, выход которого соединен со вторым входом средства выдачи информации 7.The hydrostatic pressure sensor 10 is additionally introduced into the meter, the output of which is connected to the second input of the information output means 7.

Перечисленные конструктивные элементы, их взаимное расположение и связи между ними обеспечивают получение указанного технического результата.The listed structural elements, their relative position and the relationship between them provide the specified technical result.

Подводный измеритель глубины работает следующим образом. Эхолот 1 измеряет интервалы времени распространения излученных и принятых отраженных акустических сигналов антеннами 3 и 5 (τ₁ и τ₂ соответственно).Underwater depth meter works as follows. The sounder 1 measures the propagation time intervals of the radiated and received reflected acoustic signals by antennas 3 and 5 (τ ₁ and τ _2, respectively).

Эхолот 1 может быть выполнен двухканальным, работающим на две антенны, или с помощью коммутатора поочередно подключаться к антеннам 3 и 5 соответственно. Конкретное исполнение эхолота 1 не относится к предмету заявленной полезной модели.The sounder 1 can be made dual-channel, working on two antennas, or using a switch to alternately connect to antennas 3 and 5, respectively. The specific implementation of the echo sounder 1 does not apply to the subject of the claimed utility model.

По измеренным интервалам времени τ₁ и τ₂ и известной средней по вертикали скорости звука определяют расстояния от антенн 3 и 5 до нижней кромки льда h_t и дна водоема h₂ соответственно:From the measured time intervals τ ₁ and τ ₂ and the known vertical average sound velocity determine the distance from the antennas 3 and 5 to the lower edge of the ice h _t and the bottom of the reservoir h _2, respectively:

С помощью датчика гидростатического давления 10 определяют глубину его погружения h₃, косвенно связанную с высотой льда:Using the hydrostatic pressure sensor 10 determine the depth of its immersion h ₃ indirectly associated with the height of the ice:

Где: Р_Г - абсолютное (полное) гидростатическое давление;Where: R _G - absolute (full) hydrostatic pressure;

P_a - атмосферное давление;P _a - atmospheric pressure;

ρ - средняя по вертикали плотность воды;ρ is the vertical average water density;

g - ускорение силы тяжестиg - acceleration of gravity

Толщину ледового покрова Н определяют как разность ΔH=h₃-h₁ (если антенна 7 и датчик 10 размещены на одном уровне):The thickness of the ice cover N is determined as the difference ΔH = h ₃ -h ₁ (if antenna 7 and sensor 10 are placed at the same level):

Параметры Р_a, ρ и g вводятся оператором и учитываются при вычислениях.Parameters P _a , ρ and g are entered by the operator and taken into account in the calculations.

С учетом известного расстояния l между антенной 5 и датчиком 10 глубину моря Н в месте установки измерителя определяют как: H=h₂+h₃+lGiven the known distance l between the antenna 5 and the sensor 10, the sea depth H at the installation location of the meter is determined as: H = h ₂ + h ₃ + l

Выходные параметры эхолота 1 поступают в средство 7 выдачи информации внешним потребителям. Средство 7 может быть выполнено в виде накопителя информации, выдающего информацию внешним потребителям после подъема измерителя из воды, либо в виде канала связи (гидроакустического, кабельного) с плавучим радиобуем, судном обеспечения или береговым постом.The output parameters of the echo sounder 1 enter the means 7 for issuing information to external consumers. The tool 7 can be made in the form of an information storage device issuing information to external consumers after the meter is lifted out of the water, or in the form of a communication channel (hydroacoustic, cable) with a floating beacon, a supply vessel or a coastal post.

Предложенный подводный измеритель обеспечивает измерение глубины и толщины льда в зимних условиях даже в том случае, если подводный объект со временем заглубляется в морское дно (ил, песок), может контролировать динамику наносов.The proposed underwater meter provides a measure of the depth and thickness of ice in winter conditions, even if the underwater object eventually sinks into the seabed (silt, sand), and can control the dynamics of sediment.

Таким образом, решена поставленная задача и обеспечена возможность измерения глубины водоема с учетом толщины ледяного покрова в месте установки измерителя.Thus, the problem has been solved and the ability to measure the depth of the reservoir taking into account the thickness of the ice cover at the installation site of the meter is provided.

Использованные источники:Used sources:

1. Хребтов А.А. и др. Судовые эхолоты. Л.: «Судостроение», 19821. Khrebtov A.A. and other marine echo sounders. L .: "Shipbuilding", 1982

2. Морская навигационная техника. Справочник. СПб.: «Элмор», 2002. С.1842. Marine navigation technology. Directory. St. Petersburg: "Elmore", 2002. P.184

3. Гидроакустическая техника исследования океана. Под. ред. В.В.Богородского, Л.: Гидрометеоиздат, 1984. С.903. Hydroacoustic ocean exploration technique. Under. ed. V.V. Bogorodsky, L .: Gidrometeoizdat, 1984. P.90

4. Простаков А.Л. Электронный ключ к океану. Изд-во. «Судостроение» Л., 1978. С.1264. Prostakov A.L. Electronic key to the ocean. Publishing House “Shipbuilding” L., 1978. P.126

5. Осюхин Б.А., Тхоржевская И.О. Подводный измеритель глубины водоема. Патент РФ на полезную модель №53455 // Бюллетень Изобретения. Полезные модели от 10.05.20065. Osyukhin B.A., Tkhorzhevskaya I.O. Underwater water depth gauge. RF patent for utility model No. 53455 // Bulletin of the Invention. Utility models from 05/10/2006

Claims

An underwater pond depth gauge containing echo sounder placed in a sealed enclosure with a stand, two antennas installed at a known distance on opposite sides of the sealed enclosure, and an information output means, the first input of which is connected to the echo sounder output, characterized in that the hydrostatic sensor is included in the meter pressure installed at a known distance from the bottom antenna of the echo sounder, the output of which is connected to the second input of the means for issuing information.