Устройство для определения направления течения

 

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и может быть использовано при определении характеристик течений на автономных стационарных пунктах наблюдений. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет определения статистических характеристик течения в условиях агрессивной среды и повышение точности. С помощью флюгарки 2 устройство ориентируется по течению, отслеживая изменчивость этого течения во времени. При этом гамма-излучение источника 8 обеспечивает формирование засветки рентгеночувствит.ельной ленты в световодонепроницаемой оболочке 12, которая в виде кольца уложена в цилиндрическом корпусе . Засветка пленки в результате наличия пульсаций направления выглядит в виде пятна с неоднородной оптической плотностью. При обработке результатов измерений проводят фотометрирование пленки, плотность почернения которой дает информацию о статистическом распределении характеристик течения во времени. 3 ил. г (Л а

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

МЭЭ

РЕСПУБЛИК (g))g С Gi P 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕЕНИЯМ И ОТНРытИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4665121/! 0 . (22) 20.03,89 (46) 07.05.92. Бюл. В 17 (71) Ленинградский гидрометеорологический институт (72) А.И.Степанюк (53) 532 ° 574 (088 ° 8) (56) Рейфер А.Е. и др. Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам.. — Л.: Гидрометеоиздат, 1971, с. 151-152.

Остроухов А.В. и др. Иорская гидЪ рометрия. — Л.: Гидрометеоиздат, 1981, с. 199-203. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и может быть использовано при определении характеристик течений на .автономных стационарных пунктах наблюдений..,Я0,, 1732282 А 1

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей за счет определения статистических характеристик течения в условиях агрессивной среды и повышение точности. С помощью

Флюгарки 2 устройство ориентируется по течению, отслеживая изменчивость этого течения во времени. При этбм гамма-.излучение источника 8 обеспечивает формирование засветки рентгеночувствительной ленты в световодонепроницаемой оболочке 12, которая в виде кольца уложена в цилиндрическом корпусе. Засветка пленки в результате наличйя пульсаций направления выглядит в виде пятна с неоднородной оптической плотностью. При обработке результатов измерений проводят фотометрирование пленки, плотность почернения которой дает информацию о статистическом распределении характеристик течения во времени. 3 ил.

32282 410

30

40

50. (фиг.2), обеспечивающими ориентацию катушки по магнитному меридиану. Ка. тушка 4 содержит узкий вырез 7, расположенный на ее северном конце и заполненный радиоактивным источником 8, у например С (период полураспада

5,26 лет) в свинцовой оболочке 9, . снабженной выходным отверстием 10.

Такое расположение источника гаммаиэлучения обеспечивает центробежную

17

Изобретение относится к области гидрометеорологического приборостроения и может быть использовано при оп-ределеиии характеристик течений при проведении научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ с установкой на автономных стационарных пунктах наблюдений.

Известно устройство для определения характеристик течений, в том числе — направлений течения, содержащее узел ориентации по течению, выполненный в виде рулевого оперения с обтекателем (флюгарки) и жестко скрепленный с металлическим немагнитным корпусом, внутри которого. Расположен магнитный компас, связанный с узлом регистрации. Корпус устройства выполнен герметичным, а магнитный компас, выполненный в форме оцифрованного по окружности диска с закрепленными на нем магнитами, дополнительно связан с механизмом управления. Механизм управления обеспечивает механическое включение компаса s рабочий режим через фиксированные промежутки времени.

Известное устройство имеет усложненную конструкцию кинематических узлов .. Недостатками является необходимость обязательной герметизации корпуса, а также отсутствие возможностей производства непрерывных измерений направления течения и.его изменчивости во времени. Из-за последнего недостатка статистические характеристики течения; в том числе — направление течения, получают путем обработки дискретных данных при весьма ,ограниченном количестве отсчетов, что

:обуславливает низкую достоверность, оценок этих статистических характеристик (преимущественно- первых четырех моментов РаспРеделения). 4

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения характеристик течения, в том численаправления течения, содержащее иемагнитный корпус, скрепленный с ним

I узел ориентации по течению, выполненный в виде флюгарки, а также - магнитный компас, находящийся .внутри корпуса и узел регистрации. Корпус устройства выполнен герметичным, магнитный компас выполнен в виде стрелки, наклонной по отношению к горизон ту и снабженный канавкой на северном конце,а узел регистрации выполнен в виде набора Разделенных перегородка-ми секторов и линии подачи фиксирующих шариков. При проведении измерений фиксирующие шарики из линии подачи соскальзывают с заданной периодичностью по канавке магнитной стрелки в соответствующий сектор узла регистрации. Зарегистрированное распределение шариков по секторам характеризует направление течения.

Известное устройство имеет упрощенную конструкцию, может длительно (c ограничением по запасу шариков) использоваться в автономном режиме, не требует обязательной герметизации корпуса. Однако данные измерений здесь дискретизированы как по времени, так и по измеряемому параметру (каждый из секторов соответствует

16 направления). В результате этого получаемые путем обработки зарегистрированных данных статистические характеристики направления течения обладают низкой точностью.

Цель изобретения — повышение точности и расширение эксплуатационных воэможностей за счет определения статистических характеристик течения в условиях агрессивной среды.

На фиг. 1 показана общая конструкция устройства; на фиг.2 - конструкция в горизонтальном сечении; на фиг.3 — - пример регистрации данных на рентгеночувствительной ленте.

Устройство содержит немагнитный цилиндрический корпус 1 (фиг.1), скрепленный с ним узел ориентации по течению, выполненный. в виде однолопастной флюгарки 2 со стабилизаторами 3, обеспечивающими поддержание горизонтального расположения устройства при подвеске на гибком тросе. Кроме того, устройство содержит магнитный коипас, выполненный в виде катушки 4, установленной с возможностью свободного вращения на игольчатой опоре 5 и снабженной двумя магнитами 6

5

17322 направленность потока этого излучения.

Узел регистрации устройства выполнен в виде рентгеночувствительной ленты 11 в .водосветонепроницаемой оболочке 12. Лента 11 в hopMe кольца наложена на корпус 1 с закреплением посредством зажимов 13 и 14. При использовании в устройстве с негерметичным корпусом светонепроницаемая оболочка 12 одновременно является и водонепроницаемой.

Рентгеночувствительная лента 11 ориентирована относительно флюгарки

2. Эта ориентация обеспечивается тем, что начало ленты снабжено дополни- тельной контрольной отметкой, например вырезами (фиг.3). Такой отметкой (вырезами) снабжена оболочка 12. При 20 наложении на корпус 1 лента 11 в оболочке 12 закрепляется своим началом в зажиме 13 (фиг.2-, сечение, вид сверху), а своим концом (300 ) в зажиме

14. То есть лля вида сверху лента, 25 должна охватывать корпус, располагаясь против часовой стрелки, Устройство работает следующим образом.

Перед производством измерений в, вырез 7 катушки 4 (фиг.2) помещают . источник постоянного гамма-излучения

8 в оболочке 9. Интенсивность излуче-.

„ния устанавливают путем использования 5 дополнительных свинцовых вкладьппей в:,: оболочку 9 с учетом требуемой дли тельности автономных измерений и технических данных рентгеночувствительной ленты. На корпусе 1 закрепляют в 40 зажимах 13 и 14 рентгеночувствительную ленту 11 в свето- и водонепроницаемой оболочке 12, располагая ее против часовой стрелки при виде сверху. Стыковку начала (О ) с концом 45 (360 ) обеспечивают строго по линии крепления флюгарки 2 к корпусу 1.

Опускают устройство на исследуемый горизонт, например, посредством гибкого троса, скрепленного со стан- .50 .дартной буйковой станцией.

С помощью флюгарки 2 устройство ориентируется по течению, отслуживая изменчивость этого течения, при этом гамма-излучение источника 8 обеспечи- 55 вает формирование засветки 16(фиг.3) соответствующего участка ленты. В результате наличия пульсаций направления засветка 15 выглядит на

82 6 ленте как пятно с неоднородной опти.-. ческой плотностью. При производстве

1 ,измерений в приповерхностных слоях

1 моря при наличии волнения устройство

I может испытывать колебания относительно горизонтальной плоскости, изза чего пятно засветки 15 имеет поперечные размеры.

По окончании измерений ленту снимают, проявляют, а затем обрабатыва- ют, например, с помощью микрофотометра. Обработка производится следующим образом. Устанавливают начало и конец участка ленты. с оптической плотностью, превышающей оптическую плотность вуали. Этот участок разбивают по оси

Х (вдоль ленты) íà п шагов и на каждом шаге (Х,, Х,..., Х;, Х;+,...) определяют суммарную оптическую плотность по формуле:

>М д; = J f(Y)dY, (1)

Ч( где .1 — суммарная оптическая плот4 ность на i-м шаге;

f (Y) — функция распределения оптической плотности засветки пО оси у (поперек ленты) на

i"ì шаг

Y HY - ординаты начала и конца заМ светки по оси Y íà i-м шаге °

Для практических расчетов уместна замена интеграла дискретной суммой вида:

J; = f(y )дУ. (2)

j=(Полученные численные значения J для всех шагов о г Х до Х„ отображают

E функцию плотности распределения направления течения за период времени измерений,.

С учетом исходной ориентации ленты на корпусе устройства шагам Х;,..., Х приводят в соответствие численные зйачения направления течения в градусах относительно магнитного меридиана.

Путем аналогичной обработки в,поперечном сечении получают функцию плотности распределения параметров пачки, что повьппает объем получаемой информации, а соответственно — функциональные возможности устройства.

По полученным функциям плотности распределения известными в математической статистике приемами получают значения требуемых моментов распреде ления. При этом необходимо учитывать также нелинейность взаимосвязи оптической плотности и длительности облуФормула и э о б р е т е н и я

1 Х1+1

Риг. 3

Составитель Ю.Власов

Редактор В.Бугренкова Техред N.Моргентал Корректор С.ыекмар

Заказ 1580 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101

7 17322 чеййл участка ленты, которая определяется по известным правилам путем предварительных сенситометрических испытаний.

Устройство для огределения направления течения, содержащее цилинд- 10 рический корпус, выполненный из немагнитного материала, флюгарку, соединенную с корпусом, магнитный. компас, расположенный внутри корпуса, и узел регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я 15

82 8 тем, что, с целью повышения точности и расширения эксплуатационных возможностей эа счет определения статистических характеристик течения в условиях агрессивной среды, дополнительно содержит радиально ориентированный источник гамма-излучения, а узел регистрации выполнен в виде кольца иэ рентгеночувствительной ленты в водосветонепроницаемой оболочке, закрепленной на внутренней боковой поверхности цилиндрического корпуса, при этом место стыковки концов ленты расположено напротив флюгарки.