SU767517A1 - Регистратор волн на поверхности водоемов - Google Patents

Description

(54) РЕГИСТРАТОР ВОЛН НА ПОВЕРХНОСТИ

вoдoE wв

Изобретение относитс  к устройст- . вам дл  измерени  параметров поверхностного волнени  в и может быть преимущественно использовано 5 при проведении океанологических исследований .

Известны регистраторы волн на поверхности водоемов, содержащие поплавок , к которому на гибком токопрово- tO д щемкабеле подвешен концевой груз и измерительный преобразователь вертикальных перемещений поплавка, например вертушечного (турбинного) типа .

Действие таких волнографов, получивших название буйковых, основано на регистрации вертикальных колебаний поплавка на взволнованной водной поверхности с помощью измерительного 20 преобразовател  вертикальных перемещений , подвешенного вместе с концевым грузом на гибком ,токопровод щем кабеле на глубинб, куда не проникамт волновьае возмущени . При этом 25 предполагаетс , что буй повтор ет все волновые колебани  уровн , кабельна  лини  вертикальна, нераст жима и не изгибаетс  под воздействием волновых .нагрузок и теченийС27. зО

Однако буйковые волнографы в результате колебательных движений буйка относительно ватерлинии непрерывно измен ют свое заглубление. Требованйе вертикальности кабельной линии обуславливает применение значительных по весу концевых грузов, что требует увеличени  размеров поплавка , и, соответственно, уменьшает чувствительность волнографа к короткопериодным составл ющим спектра морского волнени . Кабельна  лини  может изгибатьс  и раст гиватьс  под воздействием динамических нагрузок. Все это приводит к возникновению дополните 1ь.ных погрешностей измерений .

Известны также регистраторы волн, в которых в качестве датчика верти;кальных перемещений применимы измерительные преобразователи гидростатического давлени , например устройство дл  регистрации волнени  которое  вл етс  прототипом изобретени . Регистраторы параметров волнени  указанного типа получили широкое распространение и содержат заглубленный измерительный преобразователь гидростатического давлени , св занный

гибким токопровод щим кабелем со свободно плавающим на воднойповерхности поплавком, концевой груз и линию св зи с самописцем. Это устройство , отличающеес  простотой и надежностью , вместе с тем имеет некоторые недостатки. В частности, йолнограф чувствителен к кратковременным колебани м атмосферного давлени  и к вертикальным колебани м бу  относительно его ватерлинии, которые не могут быть учтены при обработке врлнограмм. Волны в короткопериодной области спектра в значительной степени демп4 )ирук)тс  поплавком, так как он рассчитан на прослеживание волнового профил  и имеет значительные габариты и плохо обтекаемую дл  волн форму. Искривление гибкой кабельной линии и отклонение ее от вертикали приводит к несоответствию движений поплавка на поверхности и изменений заглублени  измерительного преобразовател  давлени .

Целью изобретени   вл етс  повышёнйе точности регистрации параметров волнени  путем учета изменений атмосферного давлени  и вертикальных движений поплавка относительно его ватерлинии.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регистраторе волн на поверхности водоемов, содержащем заглубленный измерительный преобразователь гидростатического давлени , св занный гибким токопровод щим кабелем со

свободно плавающим по водной поверхности поплавком, концевой груз, линию св зи и самописец, в подводной части поплавка вблизи водной поверхности установлен однотипный с основным

ополнительный измерительный преобразователь гидростатического давлени , йЭмерит«льна  цепь которого подключе на к цепи основного преобразовател  дифференциально.

Регистратор волн на поверхности водоемов схематично показан на чертеже .

Описываемое устройство состойт из свободно плавающего на водной поверхности цилиндрического поплавка 1, к которому на гибком токопровод щем кабеле 2 подвешен.мембранный измерительный преобразователь 5 гйдрост атического давлени , например, потенциометрического или тензометрического типа. Выбор конструкции первичного измерительного преббразовател  гидростатического давлени  не

 вл етс  пpинципиaльныIvI, Дп  предани  вертикальности кабельной линий и поплавку преобразователь 3 соединен с концевым грузом 4, В нижней части поплавка 1 дополнительный измерительный преобразователь 5 давлени . Заглубление дополнительного измерйтельного преобразоватёЙй пЪДбираетс  таким образом, чтобы он

посто нно находилс  в подводном положении при небольшом заглублении относительно подошвы волны (например, на 1м). Электрические измерительные цепи преобразователей -3 и 5 давлени  включены дифференциально, напри мер, по мостовой схеме, позвол ющей получить на входе разность показаний преобразователей. Кабельна  лини  2 цепью уменьшени  изгибов и раст жений помещена в цилиндрическую трубу б, жестко соединенную с поплавком 1 и концевым грузом 4, С целью, уменьшлй  вертикальных колебаний конструкции на концевом грузе 4, установлены демпфирующие диски 7, Длину кабельной линии подбирают таким образом, чтобы она превышала половину длины волны.

Регистратор волн работает следующим образом.

. Его ,опускают в воду с такимрасчетом , чтобы поплавок 1 выходил на поверхность , дополнительный измерительный преобразователь 5 был посто нно заглублен, а основной измерительный преобразователь 3 давлени  был расположен на глубине, где волновые давлени  водной массы незначительны. При волновых колебани х уровн  поплавок 1 вместе с измерительными преобразовател ми 3 и 5 срвергаает вертикальные колебани . Амплитуда колебаний благодар  цилиндрической форме поплавка 1 и наличию демпфирующих диско 7 значительно меньше амплитуды волн. Движени  прибора относительно средней волновой линии учитываютс  основным измерительным преобразователем 3 на который не вли ют волновые колебани  гидростатического давлени . Дополнительный измерительный преобразователь давлени  5 при этом воспринимает как вертикальные движени  прибора, так и волновые колебани давлени , пропорциональные высоте проход щих волн. Основной и дополнительный преобра ователи давлени  воспринимают также и величину атмосферного давлени . Вычита  электрическим путем, например посредством включени  цепей потенциометрических преобразователей в мостовую схему, показани  основного и дополнительного преобразователей, на выходе получают сигнал, пропорциональный . только высоте волн. Ошибки за счет движений поплавка относительно его ватерлинии и кратковременных коле баний атмосферного давлени  из показаний исключаютс  автоматически. Выходной сигнал .по линии св зи подаетс  на самописец и регистрируетс . Благодар  цилиндрической форме поплака и отсутствию необходимости прослеживать водную поверхность, т,е. незначительной плавучести, поплавок не демпфирует короткопериодные ватровые волны и незначительно искажает поле волнени . Благодар  жестко трубе б кабельна  лини  и гибаетс  незначительно.

Устройство позволит повысить точность регистрации параметров волнени  ориентировочно на 10-20% (по расчетам).

Claims (2)

1.Руководство по тарировке и поверке морских гидрологических при5 боров, Л., Гидрометеоиздат, 1959,

с. 92.

2.Патент США 3449950, кл. 73 - 170, 1969 (прототип).

/