УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОРСКОЙ ВОДЫ

Полезная модель относится к области исследования гидрофизических параметров морской воды и может быть использована в составе специализированных комплексов или систем, устанавливаемых на подвижных носителях, для измерения гидрофизических параметров морской воды, таких как удельная электрическая проводимость, температура, скорость, а также косвенных измерений таких параметров как соленость морской воды, скорость распространения звука в морской воде, плотность морской воды и т.д.
Практика современных океанологических исследований показывает, что при решении ряда задач необходимы прецизионные измерения и оперативная обработка различной гидрофизической информации в реальном масштабе времени на борту носителя аппаратуры при длительной эксплуатации. Основной целью подобных исследований является построение информационных карт гидрофизических полей, изучение их временной и пространственной изменчивости, тонкой структуры, выявление аномальных гидрофизических зон и др.
Эффективность океанологических исследований определяется техническими характеристиками используемой измерительной техники - диапазоном измерений гидрофизических параметров, чувствительностью, погрешностью измерений, а также надежностью измерительных средств и состоянием их метрологического обеспечения.
Известны различные системы, предназначенные для анализа состояния морской среды [1-10], содержащие преобразователи гидрохимико-физических параметров водной среды и регистрирующую аппаратуру. Аппаратура обеспечивает сбор и обработку данных с преобразователей гидрофизических параметров и регистрацию результатов обработки.
Одним из устройств для измерения гидрофизических параметров морской воды является система измерительная химико-физических параметров водной среды [11]. Это устройство содержит контактный преобразователь удельной электрической проводимости водной среды, преобразователь температуры, преобразователь водородного показателя, преобразователь значения окислительно-восстановительного потенциала, электрод сравнения, преобразователь массовой концентрации растворенного кислорода, преобразователь глубины, автономный двуполярный источник напряжения питания, запитывающий повторители напряжения, входящие в состав преобразователя водородного показателя, преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала и электрода сравнения, и аналого-цифровой преобразователь с контроллером интерфейса RS-485 на выходе, при этом первичные измерительные преобразователи контактного преобразователя удельной электрической проводимости водной среды, преобразователя температуры, преобразователя водородного показателя, преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала, преобразователя массовой концентрации растворенного кислорода и преобразователя глубины, а также электрод сравнения, общий для преобразователя водородного показателя и преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала, установлены в передней части герметичного цилиндрического корпуса преобразователя гидрохимико-физических параметров водной среды.
Известно также устройство для измерения гидрофизических параметров морской воды, являющееся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому [12]. Устройство содержит измерительный блок, включающий в себя преобразователь удельной электрической проводимости (УЭП) морской воды, включающий в себя первичный измерительный преобразователь преобразователя УЭП морской воды, преобразователь температуры морской воды, включающий в себя первичный измерительный преобразователь преобразователя температуры морской воды, преобразователь давления. Устройство содержит также кожух, наружная поверхность которого со стороны набегающего потока имеет форму цилиндра обтекаемой формы. Первичные измерительные преобразователи установлены в отверстиях, выполненных в кожухе.
Недостатками устройства [12], как и устройства [11], является ограниченные возможности применения для измерения гидрофизических параметров морской воды в подвижных условиях из-за недостаточной точности измерения параметров вследствие искажений, вносимых возмущенностью потока жидкости вблизи преобразователя.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение точности измерений гидрофизических параметров морской воды в подвижных условиях путем уменьшения возмущения потока морской воды вблизи чувствительных зон преобразователей гидрофизических параметров морской воды.
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-1
1,962
0,43
-1
1,962
0,43
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для измерения гидрофизических параметров морской воды, содержащем измерительный блок, включающий преобразователи гидрофизических параметров морской воды с первичными измерительными преобразователями, измерительный блок размещен внутри кожуха, наружная поверхность которого со стороны набегающего потока имеет обтекаемую форму тела вращения, наружная поверхность которого образована вращением вокруг оси симметрии линии, которая описывается математической зависимостью R(х)=R(1-(1-x(1,96R))) при значениях x в пределах от нуля до 1,96R и математической зависимостью R(x)=Rпри значениях x в пределах от 1,96R до L, где R(x) - текущий поперечный радиус поверхности тела вращения, x - продольная осевая координата тела вращения, R - максимальный радиус поверхности тела вращения, L - длина тела вращения, а наружная рабочая поверхность первичного измерительного преобразователя каждого преобразователя гидрофизических параметров морской воды сопряжена с наружной поверхностью кожуха, образованной вращением вокруг оси симметрии линии, которая описывается математической зависимостью R(x)=R(1-(1-х(1,96R))).
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
на фиг.1 - конструкция устройства для измерения гидрофизических параметров морской воды (вид сбоку);
на фиг.2 - конструкция устройства для измерения гидрофизических параметров морской воды (вид спереди);
на фиг.3 - чертеж, иллюстрирующий образование поверхности кожуха.
На чертежах обозначены:
1 - измерительный блок;
2,…, 5 - преобразователи гидрофизических параметров морской воды;
6 - кожух;
7 - наружная поверхность кожуха;
8,…, 11 - наружные рабочие поверхности первичных измерительных преобразователей 2,…, 5, соответственно;
0
0
-1
1,962
0,43
R(x)=R(1-(1-x(1,96R))) - математическая зависимость;
R(x) - текущий поперечный радиус поверхности тела вращения;
x - продольная осевая координата тела вращения;
0
R - максимальный радиус поверхности тела вращения;
0
L - длина тела вращения.
Предлагаемое устройство для измерения гидрофизических параметров морской воды содержит измерительный блок 1, включающий преобразователи 2,…, 5 гидрофизических параметров морской воды (см. фиг.1-3). В качестве преобразователей 2,…, 5 гидрофизических параметров морской воды могут быть использованы, например, измерительные преобразователи температуры с пленочными чувствительными элементами, многоэлектродные преобразователи удельной электрической проводимости, преобразователи пульсаций скорости морской воды с магнитогидродинамическими и термоанемометрическими первичными измерительными преобразователями и другие известные преобразователи. Состав и количество преобразователей 2,…, 5 гидрофизических параметров морской воды, принципы их действия и способы преобразования сигналов в измерительном блоке 1 могут быть различными, что не влияет на сущность предлагаемой полезной модели.
0
0
0
0
0
0
-1
1,962
0,43
Измерительный блок 1 размещен внутри кожуха 6, наружная поверхность 7 которого со стороны набегающего потока имеет обтекаемую форму тела вращения, поверхность которого образована вращением вокруг оси симметрии линии, которая описывается математической зависимостью R(x)=R(1-(1-x(1,96R))) при значениях x в пределах от нуля до 1,96R и математической зависимостью R(x)=R при значениях x в пределах от 1,96Rдо L.
где:
R(x) - текущий поперечный радиус поверхности тела вращения;
x - продольная осевая координата тела вращения;
0
R - максимальный радиус поверхности тела вращения;
0
L - длина тела вращения,
0
0
-1
1,962
0,43
Наружные рабочие поверхности 8,…, 11 первичных измерительных преобразователей соответственно преобразователей 2,…, 5 гидрофизических параметров морской воды сопряжены с наружной поверхностью 7 кожуха 6, образованной вращением вокруг оси симметрии линии, которая описывается математической зависимостью R(x)=R(1-(1-x(1,96R))).
Предлагаемое устройство для измерения гидрофизических параметров морской воды работает следующим образом.
При измерениях гидрофизических параметров морской воды устройство перемещается в морской воде. Направление набегающего потока морской воды на фиг.1 показано стрелкой. Устройство устанавливают так, что бы ось симметрии кожуха 6 совпадала с направлением набегающего потока.
Благодаря новой форме кожуха 6 и сопряжению наружных рабочих поверхностей первичных измерительных преобразователей с наружной поверхностью кожуха поток набегающей морской воды претерпевает минимальные искажения структуры, что повышает точность измерения гидрофизических параметров морской воды.
Сигналы преобразователей 2,…, 5 обрабатываются в измерительном блоке 1. Измеренные значения гидрофизических параметров морской воды могут в дальнейшем храниться в измерительном блоке или передаваться для дальнейшего анализа.
Таким образом, в результате использования полезной модели достигается технический результат, который заключается в повышении точности измерения гидрофизических параметров морской воды за счет снижения возмущения потока воды.
Представленные чертежи и описание позволяют изготовить предлагаемое устройство промышленным способом и использовать его в составе специализированных комплексов или систем для измерения гидрофизических параметров морской воды, таких как удельная электрическая проводимость, температура, скорость, что характеризует полезную модель как промышленно применимую.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. В.П.Буторин и др. Аппаратура сбора и обработки информации для автоматических контрольно-замерных станций систем контроля окружающей среды типа "АНКОС" / Сб. докл. Семинар Автоматизация контроля загрязнения окружающей Среды. - М.: МДНТП. - 1988.
2. Система мониторинга качества воды /Нихон мусэн тихо// GRE Rev. - 1988, №26. - С.14-20.
3. Система для мониторинга приповерхностных вод/ Fukuchi Mitsuo, Hottori Hitoshi. - Proc. NIPR Symp.Polar Biol. - 1987, 1. - С.47-55.
4. Burr P. An instrumented underwater towed vehicle. Oceanology Internationale 69. Conf. technical sessions, day 1. - Brighton. - 1969 (Англия).
5. Analysis of Exploration of Mining Technology for Manganese Nodyles / Seabed Minerals Sessions. - Vol.2. - United Ocean Economics and Technology Branch (Published in cooperation with the United Nations by Graham & Trotman Ltd.). - 1984. - P.20, fig.3.
6. Патент РФ №2030747 на изобретение, МПК G01N 33/18, 1990 г.
7. Свидет. РФ №301 на полезную модель, МПК В63В 38/00, 1993 г.
8. Свидет. РФ №2797 на полезную модель, МПК В63В 35/00, 1996 г.
9. Свидет. РФ №3041 на полезную модель, МПК G01N 27/00, 1996 г.
10. Авт. свидет. СССР №1029063 на изобретение, МПК G01N 27/02, 1981 г.
11. Свидет. РФ №29376 на полезную модель, МПК G01N 27/00, 2003 г.
12. Патент РФ №2334223 на изобретение, МПК G01N 27/06, G01K 7/02, G01L 9/02, 2008 г. (прототип).