Способ измерения вихревой компоненты

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ощ667462

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлеио16.1 276 (21) 2433737/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25,1278.Бюллетень № 47 (45) Дата опубликования описания 26.1278 (51) М. Кл.

q О1 С 13/ОО

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 532.517.4 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. Б. Шауб (73) Заявитель

Тихоокеанский океанологический институт (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ BHXPEBOA КОМПОНЕНТЫ

СКОРОСТИ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ

Изобретение относится к области океанографической измерительной техники и может быть использовано для регистрации различных вихревых возмущений в жидкой среде, в частности для измерения вихревой компоненты скорости морских течений.

Раньше делались попытки определять вихревую компоненту ro4 V путем отДельных измеРений V> и1?В в несколь- IO ких точках (с последующим вычисле8V а нием vot V- =— —, но это не а„ а„ ) является непосредственным измерениIS ем га Г.

Известны способы измерения скорости потока, основанные на излучении в исследуемый поток ультразвуковых колебаний по HPçà ëêíóòûì линиям в двух противоположных направляющих туда и обратно и измерении разности времени или фаз этих колебаний, которая является мерой скорости потока жидкости (lj .

Однако все эти способы позволяют .определять лишь некоторую компоненту скорости V; . В силу того, что в известных способах реализуется принцип посылки сигналов туда и обратно по незамкнутым линиям, с их помощью невозможно непосредственно измерить вихревую компоненту скорости о которая непременно должна содержать в себе информацию о процессах на исследуемой площади потока.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения скорости течения реки, согласно которому течение измеряют при помощи трех ультразвуковых преобразователей, второй из которых расположен на одном берегу реки, а первйй и третий — на другом берегу. Ультразвуковые колебания посылают от первого и третьего преобразователей на второй, и в обратном направлении — соответственно на третий или на .первый преобразователь. Предусмотрено дополнительное возбуждение первого и третьего преобразователей, так чтобы они становились соответственно излучателями или приемниками колебаний.

При этом измеряют сумму и разность времени прохождения ультразвуковых колебаний от,первого до третьего преобразователя и времени прохождения сигнала от третьего до первого. По сумме и разности этого времени определяют скорость течения реки (2» .

607462

Формула изобретения

Указанный способ хотя и не исключает крупномасштабных измерений, но в силу использования принципа линейных измерений не позволяет определить непосредственно вихревую компоненту скорости потока.

Цель изобретения — обеспечение воэможности крупномасштабных непосредственных измерений вихревой компоненты скорости течений.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу ультразвуковые колебания направляют по замкнутому контуруi охватывающему исследуемую область потока, Сущность предлагаемого способа поясняется приведенным чертежом.

В точке А (0,0), с которой совмещено начало прямоугольных координат, на поверхности морской среды располагают ненаправленный источник ультразвуковых колебаний. На заданном расстоянии E в точке 3 (R,0) устанавливают ретранслятор, который принимает поступившие из точки А колебания и тут же излучает их снова, например, на другой частоте или с некоторой известной задержкой, которая может быть учтена. Аналогичные ретрансляторы, принимающие и излучающие колебания, устанавливают в точках С (E, В } к

3 (Q С ) . Б точке А располагается также измерительное устройство, с помощью которого определяют время которое потребуется акустическому сигналу для прохождения по замк- . нутому контуру АGCDA . После этого ретрансляторы начинают работать в обратном порядке: из точки Д излучаются ультразвуковые колебания, которые принимаются и воспроизводятся ретранслятором 2 затем — ретранслятором С, потом — ретранслятором З.

В этом случае измерительное устройство в точке А определяет время которое необходимо акустическому сигналу для обхода того же контура, но в обратном направлении, т.е. по пути

AOCSA . На чертеже прямое и обратное направления распространения колебаний по контуру обозначены соответственно сплошными и пунктирными стрелками.

Разность измеренных времен о1 t,-1, является мерой средней вихревой ком 4 1 поненты скорости течений V ()r,11) на площади Q данного контура 4ЗС13Д охватывающегЬ исследуемую область потока, а именно, средняя интенсив5 ность вихоевой компоненты 1о1 Ч ссор, и где о4 — известный коэФФициент, который является постоянным и определяется размерами контура Г и средней скоростью звука Уо.

Результаты измерений будут тем !

О точнее, чем большим многоугольником (по числу сторон) представлен контур, охватывающий исследуемую область потока, т.е. чем больше число ретрансляторов.

Практически описанный способ измерений может быть осуществлен, например, при установке в море четырех и более заякоренных буев с источником и ретранс,яяторами ультразвуковых колебаний. Механические колебания самих буев не играют существенной роли, так как расстояния К достаточно велики, а время каждого цикла измерений мало, причем, в случае необходимости возможно и последующее усреднение полученных отсчетов за время, большее периода колебаний буев.

Способ измерения вихревой компоненты скорости морских течений путем излучения в исследуемый поток ультразвуковых колебаний в двух противопо35 ложных направлениях и измерения разности времени распространения этих колебаний, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности крупномасштабных непосредствен40 ных измерений вихревой компоненты скорости „ультразвуковые колебания направляют по замкнутому контуру, охватыв ающему исследуемую область потока.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе:

45 1 . Авторское свидетельство, СССР

Ф 252746, кл. 4 01 Р 5/00, 22.09.69.

2. Патент Японии. Р 45-40356, кл. 111 А 1, 11.1?.70.

ЦНИИПИ Заказ 7319/49

Тираж 830 Подписное

Филиал П1Щ Патент, ..Ужгород, ул.Проектная,4