ПОДВОДНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ГЛУБИНЫ ВОДОЕМА

Полезная модель относится к области морского приборостроения и предназначена, преимущественно, для измерения глубины под и над антеннами эхолота, установленного в придонном слое водоема, а также глубины водоема в месте установки самого измерителя независимо от ориентации консоли крепления.
Известны измерители глубины (гидроакустические волнографы) [1], предназначенные для измерения параметров волнения морской поверхности при установке под водой (на дне моря или на подводном объекте). Известен также измеритель глубины (гидроакустический волнограф), [2]. Указанный измеритель представляет собой размещенный в герметичном корпусе эхолот, установленный на дне водоема таким образом, чтобы ось характеристики направленности его антенны была ориентирована вертикально вверх в сторону поверхности моря.
Известен также измеритель глубины водоема [3], содержащий размещенные в герметичном корпусе со стойкой эхолот, две антенны которого установлены на известном расстоянии на противоположных сторонах герметичного корпуса, и средство выдачи информации, первый вход которого подключен к выходу эхолота, датчик гидростатического давления, установленный на известном расстоянии от нижней антенны эхолота, выход которого подключен ко второму входу средства выдачи информации, причем герметичный корпус с помощью, например, консоли закреплен на подвижном или стационарном подводном объекте, например, свае. Рассматриваемый измеритель обеспечивает возможность измерения глубины водоема, как суммы расстояний от герметичного контейнера до поверхности воды и до дна водоема только при вертикальном направлении луча излучателя.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - обеспечение большей точности определения глубины и толщины ледяного покрова водоема.
Технический результат заключается в поддержании постоянной точности измерения, путем включения в состав конструкции устройства, обеспечивающего постоянную вертикальность ориентации лучей антенн.
Указанный результат достигается путем закрепления герметичного корпуса внутри карданного подвеса, закрепленного на консоли выше центра тяжести корпуса.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, представленным на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 приведена структурная схема подводного измерителя глубины а на фиг. 2 - схема обеспечения постоянной ориентации лучей антенн.
Подводный измеритель глубины содержит эхолот 1, размещенный в герметичном корпусе 2, первая антенна 3 эхолота установлена на верхней поверхности герметичного корпуса 2, обращенной в сторону поверхности водоема 4 и льда 11, вторая антенна 5 эхолота 1 установлена на нижней поверхности герметичного корпуса 2, обращенной в сторону дна 6 водоема и электрически связана с эхолотом 1, средство 7 выдачи информации внешним потребителям и датчиком гидростатического давления 10 а также консоль 8 с закрепленным на ней карданным подвесом 9, в котором установлен корпус, закрепленный с карданным подвесом в месте, расположенным выше центра тяжести герметичного корпуса. Консоль 8 закреплена на подвижном, например глубоководном аппарате (на чертеже не показан) или неподвижной объекте - свае.
Устройство установки вертикального направления лучей от антенн (3) и (5) достигается с помощью карданной подвески (фиг. 2), где обозначено: кольцо (12) с внутренними штифтами (14) подвижно соединенное с корпусом (2) в точках, выше центра тяжести корпуса и внешними штифтами (13), подвижно закрепленными с консолью карданного подвеса (9) закрепленной, например, на свае 8.
Перечисленные конструктивные элементы, их взаимное расположение и связи между ними обеспечивают получение указанного технического результата.
1
2
Система работает следующим образом. Эхолот 1 измеряет интервалы времени распространения излученных и принятых отраженных акустических сигналов антеннами 3 и 5 (τ и τ соответственно).
Эхолот 1 может быть выполнен двухканальным, работающим на две антенны, или с помощью коммутатора поочередно подключаться к антеннам 3 и 5 соответственно. Конкретное исполнение эхолота 1 не относится к предмету заявленной полезной модели.
1
2
1
2
По измеренным интервалам времени τ и τ и известной средней по вертикали скорости звука  определяют расстояния от антенн 3 и 5 до нижней кромки льда h и дна водоема h соответственно:
3
С помощью датчика гидростатического давления 10 определяют глубину его погружения h, косвенно связанную с высотой льда:
Г
где Р - абсолютное (полное) гидростатическое давление;
а
Р - атмосферное давление;
ρ - средняя по вертикали плотность воды;
g - ускорение силы тяжести
3
1
Толщину ледового покрова Н определяют как разность ΔH=h-h (если антенна 7 и датчик 10 размещены на одном уровне):
а
Параметры Р, ρ и g вводятся оператором и учитываются при вычислениях.
2
3
С учетом известного расстояния 1 между антенной 5 и датчиком 10 глубину моря Н в месте установки измерителя определяют как: Н=h+h+1
Выходные параметры эхолота 1 поступают в средство 7 выдачи информации внешним потребителям. Средство 7 может быть выполнено в виде накопителя информации, выдающего информацию внешним потребителям после подъема измерителя из воды, либо в виде канала связи (гидроакустического, кабельного) с плавучим радиобуем, судном обеспечения или береговым постом.
Вертикальное направление лучей от антенн (3) и (5) достигается когда штифт 14 и центр тяжести (ЦТ) корпуса располагается на одной прямой, направленной к центру Земли (фиг. 2б). Если свая (8) наклонена то вектор веса корпуса (Р) и направление к центру Земли в узлах расположения штифта не будут совпадать, и возникнет сила, приложенная к корпусу, которая разворачивает его до совпадения расположения ЦТ и места крепления штифта.
Предложенный подводный измеритель обеспечивает не только измерение глубины и толщины льда в зимних условиях, но и обеспечивает сохранение точности измерения независимо от изменения положения консоли крепления.
Таким образом, решена поставленная задача и обеспечена возможность измерения глубины водоема в месте установки измерителя.
Использованные источники информации:
1. Гидроакустическая техника исследования океана. Под. ред. В.В. Богородского, Л.: Гидрометеоиздат, 1984. С. 90.
2. Простаков А.Л. Электронный ключ к океану. Изд-во. «Судостроение» Л., 1978. С. 126.
3. Патент РФ №84579.