SU1673833A1 - Инерциальный волнограф - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  параметров волнени  водной поверхности. С целью повышени  точности узел демпфировани  выполнен в виде штанги 5, груза 6 и пластин 7, 8, расположенных в верхней и нижней част х штанги. При этом площадь верхних пластин 8 меньше площади нижних пластин 7. Совокупное действие пластин 7, 8 позвол ет уменьшить вли ние наклона поплавка 1 на датчик 2 вертикальных ускорений. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам дл  измерени  параметров волнени  водной поверхности - высоты и периода волны. Волнограф может быть использован дл  океанографических, метеорологических или гидрологических исследований на морской или речной акватории.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

Нафиг.1 показанасхема волнографа; на фиг.2 - вид А.

Волнограф содержит поплавок 1, датчик 2 вертикальных ускорений, схему 3 обработки , регистратор 4, штангу 5, груз 6, нижние пластины 7 демгтфера, верхние пластины 8 демпфера.

Датчик 2 вертикальных ускорений жестко укреплен внутри поплавка 1 в центральной его части. С нижней стороны к поплавку 1 крепитс  штанга 5, на втором конце которой укреплен груз 6. На штанге, соответственно ближе к поплавку и к грузу,

расположены верхний 8 и нижний 7 демпферы . Демпферы симметричны относительно оси штанги и выполнены в виде вертикальных пластин, например четырех, взаимно перпендикул рных между собой. При этом площадь пластин верхнего демпфера меньше площади пластин нижнего демпфера. Выход датчика 2 ускорений св зан со схемой 3 обработки, котора  подключена к регистратору 4.

Устройство работает следующим образом .

Поплавок 1 на поверхности воды со штангой 5 и грузом 6 образует физический ма тник, который ориентируетс  по вертикали места. Вследствие этого при волнении на поверхности воды поплавок 1 совершает вертикальные колебани , сохран   неизменным положение оси в пространстве. Таким образом, датчик 2 ускоренный преобразует в электрический сигнал верти- кальныеускорени  поплавка. После двойного интегрировани  его в схеме 3 обработки

ё

з

СО

со со со

на регистратор 4 поступает сигнал, пропорциональный текущему возвышению водной поверхности в зоне поплавка, или, а зависимости от решаемой задачи, - значение высоты и периода волны.

Стабильность положени  поплавка 1 в плоскости измерени  (вертикальна  плоскость , параллельна  фронту волны) обеспечиваетс  за счет нижнего 7 и верхнего 8 демпферов, которые, не преп тству  вертикальному движению волнографа, создают момент силы, противодействующий его угловому повороту и горизонтальному смещению . Нижний демпфер 7 располагаетс  в сло х воды, практически неподвижных, и поэтому сводит до минимума посто нный горизонтальный дрейф волнографа и создает как бы опорную поверхность, обеспечивающую работу верхнего демпфера 8. Верхний демпфер 8 обеспечивает противодействие основному возмущающему фактору , обуславливающему горизонтальные и угловые колебани  поплавка 1, - импульсу силы, который возникает при взаимодействии поплавка с гребневым высокоподвижным слоем воды.

При ударе гребн  волны о боковую поверхность поплавка 1 поплавок начинает смещатьс  по направлению распространени  волны. Волнограф при этом стремитс  развернутьс  вокруг средней линии нижнего демпфера 7. При этом возникает демпфирующа  сила, приложенна  к пластинам верхнего демпфера 8 и преп тствующа  движению, Эта сила действует практически с тем же плечом относительно средней линии нижнего демпфера, что и возмущающа  сила. В итоге действие верхнего демпфера 8 оказываетс  эффективным и существенно уменьшает горизонтальные и угловые колебани  волнографа,св занные с гребневым ударом.

Таким образом, совокупность ма тникового подвеса поплавка на поверхности воды с разнесенными по штанге демпферами обеспечивает стабильность выдержива- ни  оси поплавка в пространстве и позвол ет достичь высокой точности измерени  в широком диапазоне высот и длин волн.

Поплавок волнографа желательно выполн ть в виде диска или цилиндра малой высоты, что обеспечивает снижение возмущающей силы во врем  удара гребнем волны . Размеры цилиндра выбираютс  исход  из заданного рабочего диапазона высот

волн, а также массы измерительной или регистрирующей аппаратуры. Отношение диаметра цилиндра к высоте рекомендуетс  устанавливать пор дка 4...5/1. Увеличение

высоты поплавка относительно этого соотношени  приводит к возрастанию гребнево го удара. Диаметр нар ду с массой волнографа определ ет верхнюю границу частотного диапазона измерени . Отношение массы груза к массе поплавка желательно выбирать в диапазоне 1,5 ..2/1, что св зано с эффективной работой ма тника и балансировкой устройства на волне.

Рациональна  длина штанги определ етс  в соответствии с верхним диапазоном высот волн с учетом их минимально возможной длины, при этом также учитываетс  требуема  точность измерени . Как правило, длина штанги должна бь ть не менее двух

высот максимальной волны. Чрезмерное увеличение длины штанги не только осложн ет эксплуатацию прибора, но уменьшает также собственную частоту ма тника, что может привести к дополнительной погрешности .

Демпферы могут быть выполнены в виде четырех пластин, образующих две взаимно перпендикул рные плоскости. Така  конструкци  обеспечивает эффективное демпфирование при любом положении их относительно направлени  распространени  волны. Нижний демпфер устанавливаетс  непосредственно у груза, т.е. с максимальным заглублением. Верхний демпфер рекомендуетс  устанавливать у поплавка, отступив на З...10% по длине штанги. Размеры демпфера и их точное положение определ етс  в зависимости от диапазона измерени  волн, условий эксплуатации, размеров и формы поплавка.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Инерциальный волнограф, содержащий поплавок с нижней частью, датчик вертикальных ускорений, схему обработки, регистратор и узел демпфировани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, узел демпфировани  выполнен в виде штанги с грузом на одном конце и

   размещенным симметрично относительно оси штанги в верхней и нижней ее части пластинами, плоскости которых проход т через ось штанги, а площадь верхних пластин меньше площади нижних, при этом

   другой конец штанги жестко прикреплен к нижней части поплавка.

   Фие.1

   Вид А

   Фиг. 2