ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО ЛАГА
RECEIVING DEVICE OF ELECTROMAGNETIC LOG

Предлагаемое изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в индукционных лагах быстроходных судов.
Известно приемное устройство индукционного лага, описанное в книге авторов Итенберг С.Н. и др. «Курс кораблевождения» (кн. 3 «Лаги и автосчислители» стр.108-115) изд. Управление гидрографической службы ВМФ, 1964 г. Устройство содержит металлический стержень, в нижней части которого закреплен наконечник из изоляционного материала с размещенной внутри электромагнитной системой возбуждения и установленными на его боковых сторонах измерительными электродами. Поперечное сечение наконечника имеет обтекаемый «каплевидный» профиль. Устройство имеет низкий предел измеряемых скоростей и не может использоваться на быстроходных судах, т.к. при скоростях хода свыше 16-18 м/с на боковых сторонах наконечника в непосредственной близости от измерительных электродов возникает кавитация обтекающего наконечник потока воды, что нарушает процесс измерения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, его прототипом, является приемное устройство индукционного лага, описанное в авторском свидетельстве SU №1136082 А.
Устройство-прототип содержит металлический стержень, в нижней части которого закреплен наконечник из изоляционного материала с размещенной внутри него электромагнитной системой возбуждения и установленными на его боковых сторонах измерительными электродами. Боковые стороны наконечника выполнены в виде двух плоскостей, расположенных симметрично его продольной оси под углом 40°≤β≤70°, образующих острую переднюю кромку и стыкующихся с кормовой частью, имеющей криволинейный профиль, причем электроды размещены на расстоянии ℓ от передней кромки, выбираемом из условия 0,05≤ℓ/L≤0.,10, где L - длина прямолинейного участка поверхности наконечника в поперечном сечении.
Устройство имеет высокий предел измеряемых скоростей и может использоваться для измерения скорости быстроходных судов.
Недостатком устройства является низкая крутизна выходного сигнала, что вызвано расположением его электродов вблизи носовой части наконечника, где напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитной системой возбуждения, мала. Кроме того, низкая крутизна выходного сигнала устройства вызвана наличием острой передней кромки у его наконечника, что при ограниченных габаритных размерах наконечника приводит к уменьшению площади поперечного сечения электромагнитной системы возбуждения и соответственно уменьшению напряженности создаваемого ей магнитного поля.
Задачей изобретения является повышение точности измерения скорости быстроходных судов путем увеличения крутизны выходного сигнала приемного устройства индукционного лага.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем стержень, в нижней части которого закреплены наконечник из изоляционного материала с размещенной внутри него электромагнитной системой возбуждения и измерительными электродами, установленными на плоских боковых сторонах наконечника, сходящихся под острым углом друг к другу к его носовой части и стыкующихся с кормовой частью, имеющей закругленный профиль, кромки стыка плоских боковых сторон наконечника с его кормовой частью расположены вне проекций на эти стороны магнитопровода электромагнитной системы возбуждения, измерительные электроды расположены внутри этих проекций, а носовая часть наконечника имеет закругленный профиль.
Благодаря размещению кромок стыка плоских боковых сторон наконечника с его кормовой частью вне проекций на эти стороны магнитопровода электромагнитной системы возбуждения, т.е. в местах, где напряженность магнитного поля мала, возникающая на этих кромках при больших скоростях хода кавитация обтекающего наконечник потока воды не создает больших электрических помех, что позволяет без нарушения процесса измерения расположить измерительные электроды внутри проекций магнитопровода электромагнитной системы возбуждения на плоские боковые стороны наконечника, где напряженность магнитного поля высока и соответственно высока крутизна снимаемого с измерительных электродов выходного сигнала. Кроме того, удаление измерительных электродов от носовой части наконечника позволяет придать ей закругленный профиль и благодаря этому увеличить площадь поперечного сечения электромагнитной системы возбуждения при сохранении габаритных размеров наконечника, что ведет к увеличению напряженности магнитного поля и соответственно к увеличению крутизны выходного сигнала устройства.
На чертеже изображено поперечное сечение наконечника предлагаемого устройства.
Поперечное сечение наконечника образуется двумя плоскими боковыми сторонами 1, сходящимися под острым углом друг другу к его носовой части 2, имеющей закругленный профиль, и стыкующимися с кормовой частью 3, также имеющей закругленный профиль. Внутри наконечника располагается электромагнитная система возбуждения 4 с магнитопроводом 5, имеющим проекции 6 на боковые стороны 1.
На боковых сторонах 1 внутри проекций 6 находятся измерительные электроды 7, а вне этих проекций - кромки 8 стыка плоских боковых сторон 1 с кормовой частью 3.
Габаритные размеры поперечного сечения наконечника ограничены окружностью O, соответствующей проходному отверстию клин-кета, через которое устройство выдвигается за днище судна.
Пунктирные линии A показывают расположение плоских боковых сторон 1 в случае отсутствия у носовой части 2 закругленного профиля и сохранения при этом габаритных размеров наконечника в пределах окружности O. Сравнение положения плоских боковых сторон 1 и пунктирных линий A показывает, что наличие у носовой части 2 закругленного профиля существенно увеличивает площадь поперечного сечения наконечника при сохранении его габаритных размеров и соответственно увеличивает площадь поперечного сечения электромагнитной системы возбуждения 4.
Устройство работает следующим образом.
Стержень устройства выдвигается за днище судна на такую глубину, при которой находящийся в его нижней части наконечник оказывается за пределами пограничного слоя воды.
На электромагнитную систему возбуждения 4 подается напряжение питания, в результате чего в магнитопроводе 5 возникает магнитное поле, которое, проходя через обтекающий наконечник поток воды, индуцирует в нем электродвижущую силу (эдс), пропорциональную напряженности магнитного поля и скорости потока воды; эдс снимается измерительными электродами 7 и в качестве выходного сигнала устройства подается в измерительную схему индукционного лага.
При высоких скоростях хода судна в потоке воды, обтекающем наконечник устройства, на кромках 8 возникает кавитация, создающая помехи в индуцируемом электрическом поле. Однако благодаря расположению кромок 8 в местах с низкой напряженностью магнитного поля, уровень этих помех мал и не оказывает существенного влияния на эдс, снимаемую измерительными электродами 7.
Благодаря расположению измерительных электродов 7 в зоне высокой напряженности магнитного поля, а также повышению напряженности магнитного поля за счет увеличения площади поперечного сечения электромагнитной системы возбуждения 4, выходной сигнал устройства имеет высокую крутизну, что обеспечивает повышение точности измерения скорости индукционным лагом.
Применение предлагаемого устройства позволяет выполнить поставленную задачу - повысить точность измерения скорости быстроходных судов.
Предлагаемое устройство опробовано при морских испытаниях индукционных лагов типа ЛЭМ2.
Проведенные испытания показали высокую точность измерения скорости быстроходных судов в диапазоне от 0 до 50 уз.