|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Методы проведения натурных измерений
Если средства точной привязки корабля к измерительным датчикам отсутствуют, то используют не менее 5 донных датчиков (рис. 7.4) и одного компенсационного. Для кораблей водоизмещением до 2000 т может применяться система измерения электромагнитных полей на стопе (рис.7.5), которая состоит из специальной немагнитной и непроводящей рамы 2, которая содержит набор датчиков (не менее 3-х) магнитного или электрического типа, и опускается вручную с бортов измеряемого корабля 1 с помощью канатов 3.
Рис.7.5 В процессе измерений оба каната 3 одновременно перемещаются вдоль бортов измеряемого корабля с остановками у палубных указателей шпангоутов. В случае измерения потенциала постоянного электрического поля корабля в схеме рис.7.5 присутствует также дополнительный «нулевой» датчик, относительно которого и определяется распределение потенциала, создаваемого кораблем. «Нулевой» датчик располагается на значительном удалении от измерительных датчиков. Аналогичная картина наблюдается и в некоторых методах измерения магнитного поля корабля, когда для компенсации магнитного поля Земли используется дополнительный датчик, который располагается на значительном удалении от измерительных датчиков (на рис.7.4 не показан). На современных измерительных полигонах магнитное поле Земли компенсируется электронным образом. Для этого перед началом измерений в отсутствии объекта измерительные датчики измеряют магнитное поле Земли. Полученные значения запоминаются и вычитаются из показаний соответствующих датчиков. Другой разновидностью контрольно измерительных станций является совмещение датчиков различных полей на одном полигоне. Измерительная линия, перпендикулярно которой проходит измеряемое судно, содержит датчики для измерения постоянных и переменных магнитных и электрических полей, акустические датчики и датчики давления. При этом датчики разного типа могут устанавливаться независимо друг от друга или в одном контейнере. Примером контрольно измерительного морского стенда с размещением датчиков разного типа в одном контейнере является датчик английской фирмы Ultra Electronics (рис.7.6). Информация с комбинированного датчика поступает в соединительный бокс, где выполняется предварительное усиление измеренных данных и преобразования их из аналоговой в цифровую форму с последующей передачей на береговой пункт регистрации. На рис.7.7. представлен общий вид комбинированного датчика.
Рис.7.6 Типы первичных преобразователей, которые содержаться в комбинированном датчике представлены в табл.7.1. Таблица 7.1
Другим примером комбинированного датчика для измерения физполей кораблей и других параметров воды является датчик немецкой фирмы ЕММS (рис.7.9). Параметры датчиков физполей, входящих в одно устройство представлены в табл. 7.2.
Рис.7.7
Другим примером может служить комбинированный датчик EMMS немецкой фирмы STL (рис.7.8). Датчик содержит набор первичных преобразователей не только для измерения физполей кораблей, но и для стандартного контроля параметров окружающей среды.
Рис.7.8
Таблица 7.2 Комбинированный датчик EMMS немецкой фирмы STL
Пример выполнения измерений электрического потенциала без дополнительного «нулевого» электрода приведен на рис.7.9 [22], где 1-5 контейнеры, содержащие трехкомпонентный датчик магнитной индукции и датчик (в верхней части контейнера) электрического потенциала, 6 – соединительный кабель, 7 преобразовательный блок, содержащий 5 малошумных дифференциальных усилителя, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор, 8 – береговая станция сбора и обработки информации. На выходе блока 8 сформированы сигналы, пропорциональные
Рис.7.9. Измерительная система без дополнительного компенсационного датчика
7.3. Практический пример. Магнитный полигон немецкой фирмы SAM Electronics В Германии еще со времен второй мировой войны для электромагнитной обработки кораблей используются донные петлевые системы. Эти традиции сохранились и в настоящее время. Примером может служить комбинированный магнитный полигон для выполнения магнитных измерений, настройки обмоток размагничивания и проведения электромагнитной обработки немецкой фирмы SAM Electronics.
Рис.7.10. Схема расположения магнитного полигона и средств электромагнитной обработки Общий план полигона (район Гамбурга) показан на рис.7.10, где 1-устройство для измерения в движении и электромагнитной обработки; 2-стационарное устройство для выполнения измерений, 3- береговая измерительная и энергетическая станция, 4-опорный датчик магнитного поля Земли, 5-причальная дамба на сваях со швартовыми устройствами, 6- линии измерительных датчиков, 7 –объект измерений и электромагнитной обработки. Схема соединений донного и берегового оборудования показана на рис.7.11.
Рис.7.11. Основные компоненты измерительной системы и средств электромагнитной обработки. Средства измерения и электромагнитной обработки судов состоят из донных датчиков и системы обмоток. На практике наибольшую эффективность доказали две конфигурации: Полигон для измерения и обработки судов на ходу. Стационарные полигоны. Тип судна и характер защитных мер определяет выбор одного или другого средства. Полигоны для измерения и обработки судов на ходу в основном используются для обслуживания ферромагнитных судов и подводных лодок. В максимальной конфигурации, они состоят из набора датчиков, расположенных в линию вдоль магнитных курсов N-S и O-W. Такое расположение является оптимальным для задачи разделения намагничивания судна на постоянную и индуцированную составляющие. Судно, которое будет исследовано, движется с постоянной скоростью на данных курсах. Все проходы судна, совершаются равномерно так, чтобы получить полный набор на заданной сетке измерений. Полный набор измерений включает, данные на двух установленных курсах и в двух встречных направлениях. Состав флота может требовать двух отдельных глубин измерений, один малых, а второй для больших ферромагнитных судов. Стандарт Германии, предусматривает соответственно глубину 9м и 18м. На полигоне для измерения и обработки судов на ходу могут быть выполнены следующие типовые задачи. Для ферромагнитных судов, оборудованных корабельными обмотками размагничивания: 1. Измерение исходных уровней магнитных полей, чтобы оценить фактический уровень минной опасности. 2. Калибровка постоянных и индуцированных каналов обмоток размагничивания на основе данных, полученных в процессе измерений. 3. Контрольные измерения, чтобы подтвердить улучшения, полученные в результирующем магнитном поле судна после настройки обмоток размагничивания. Для ферромагнитных судов, не оснащенных штатными обмотками размагничивания: 1. Контроль уровней полей до и после электромагнитной обработки, чтобы подтвердить сделанные улучшения. Полигон для измерения и обработки судов на ходу не используется контроля и калибровки малых ферромагнитных судов, а также немагнитных судов и подводных лодок. Стационарные магнитные измерительные полигоны используются главным образом для измерения и настройки немагнитных тральщиков. Они также ориентируются по основным магнитным курсам. Типичные задачи стационарных полигонов включают: 1. Контроль исходного поля. 2. Калибровка постоянных и индуцированных каналов и, если необходимо, также канала компенсации вихревых токов корабельных обмоток размагничивания. 3. Измерение магнитных полей рассеяния. 4. Контрольные измерения, чтобы подтвердить усовершенствования, сделанные калибровкой системы размагничивания тральщика. В отличие от метода измерений на ходу судна, стационарные измерения выполняются, пока судно пришвартовано к дамбе, смонтированной на сваях. Измерения выполняются по продольной и поперечной оси судна. Стандартная глубина измерений для контроля немагнитных судов - 9.0 м. Существенная особенность постоянного магнитного расположения - возможность измерить магнитные поля судна, вызванные вихревыми токами. Так как этот эффект происходит только у катящегося в движении на волнении судна, современные полигоны для немагнитных судов позволяют моделировать колебания при помощи вертикальных и горизонтальных магнитных полей, произведенных системой обмоток, установленной на морском дне. Другая важная особенность стационарного полигона для тральщиков это возможность непосредственно измерять и оценивать поля рассеяния. Хотя это маленький источник по сравнению с другими источниками магнетизма судов, эти поля, вызванные токами в электрических установках судна, требуют внимания для тральщиков, так как у них существенно снижено магнитное поле, обусловленной корпусом. Фирма SAM Electronics располагает также береговым измерительным магнитным стендом для контроля и размагничивания корабельного оборудования. Береговой стенд решает следующие задачи: 1. Измерения исходных магнитных полей, чтобы подтверждать, что магнитные параметры поля не превышают требуемых значений. 2. Выполнение электромагнитной обработки корабельного оборудования 3. Измерения и последующие процедуры по компенсации полей посредством постоянных магнитов или калибровкой обмоток размагничивания, если таковые имеются. 5. Выполнение измерения результирующих полей, чтобы подтвердить результаты электромагнитной обработки или калибровки. Береговой стенд включает следующие основные компоненты: 1. Набор магнитных датчиков. 2. Немагнитные рельсы с перемещающейся тележкой. 3. Cистему сбора и обработки данных. 4. Приобретение Данных и оборудование оценки. Оборудование, для которого необходимо выполнить измерения устанавливают на тележку, которая перемещена над сеткой магнитных датчиков. Полученные данные о магнитном поле поступают в компьютерную систему, которая также выполняет необходимые вычисления и показывает результаты. Система обмоток позволяет разделить постоянное и индуцированное намагничивания оборудования. Тот же самый метод, которая используется для тральщиков, моделирует измерения на качке. Движение в условиях качки моделируются искусственными магнитными полями, создаваемыми системой обмоток. Контроль этого процесса также выполняется компьютерной системой. Электромагнитная обработка имеет различные модификации и широко используется, поскольку улучшает защиту от мин ферромагнитных военно-морских судов, оборудованных штатными обмотками размагничивания. Так как при этом снижаются уровни магнитных полей, обусловленных постоянным намагничиванием. Для всех других судов, не оборудованных корабельными обмотками размагничивания, электромагнитная обработка обеспечивает единственную возможность улучшить их защиту против морских мин. При электромагнитной обработке судно подвергается воздействию знакопеременным магнитным полям, пульсирующим с низкой частотой. Магнитные поля производятся системой размагничивающих обмоток. Вторая система обмоток обеспечивает компенсацию магнитного поля Земли, и создания дополнительного заданного постоянного поля, которое требуется в некоторых методах электромагнитной обработки. В общем случае электромагнитная обработка выполняется двумя основными медами: 1. Временная обмотка накладывается вокруг пришвартованного судна. Из-за длительности прокладки обмоток этот метод требует значительного времени и используется только для небольших судов. Данный метод часто называют " Безобмоточное размагничивание судна". 2. Метод контроля и обработки на ходу судна, который предлагает фирма SAM Electronics представляет систему, установленную на морском дне, над которой перемещается судно с низкой скоростью на заданных курсах. Во время движения каждая секция судна подвергается размагничивающему полю. Достигая максимума в секции над обмоткой, размагничивающее поле снижается до нулевого значения при движении судна. Это секционированное размагничивание обеспечивает эффективную электромагнитную обработку за значительно более короткое время, чем методе «безобмоточного размагничивания» Схема секционной электромагнитной обработки показана на рис.7.12, где 1 – зона размагничивания знакопеременным магнитным полем, 2 - обработанная зона, 3 – необработанная зона, 4 – огибающая переменного поля, генерируемого системой стационарных донных обмоток.
Рис.7.2. Метод секционной электромагнитной обработки Этот метод также предусматривает использование совместно с системой обмоток и средства магнитных измерений. Для ферромагнитных судов, не оборудованных корабельными обмотками размагничивания электромагнитная обработка является основным средством снижения исходного магнитного поля. Хотя электромагнитная обработка не затрагивает индуцированную компоненты суммарного магнитного поля судна, возможна частичная компенсация вертикальной составляющей индуцированного магнитного поля путем увлечения постоянного намагничивания судна в обратном направлении. Магнитная система измерения поля в ее наиболее простой конфигурации включает однокомпонентные датчики. На практике для измерения больших судов используются набор одно, двух и трехкомпонентных феррозондовых магнитометров. Магнитный траектограф Наиболее известная французская фирма, занимающаяся морскими измерениями Thomson CSF разработала магнитный траектограф (устройство для точного определения местоположения корабля относительно измерительных датчиков магнитного поля) [23]. Устройство состоит из калиброванного источника низкочастотного переменного магнитного поля 1, установленного под кораблем 2, которое представляет собой стабилизированный в пространстве вертикальный магнитный диполь 1. Корабль находится в плоскости x0y. Измерительные первичные преобразователи 3 – трехкомпонентные с ориентацией компонент по осям 0х, 0y и 0z, и жестко зафиксированы на дне моря в точках А и С по направлению 0х на расстоянии между датчиками D.
Рис.7.10 Учитывая, что
а координаты
Величина z определяется в соответствии с глубиной установки датчиков 3 и излучателя переменного магнитного поля 1. Таким образом, определяются координаты расположения магнетометров относительно корабля 2. При этом данные Если измерения проводятся для погруженной подводной лодки, то глубину
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-17; Просмотров: 1105; Нарушение авторского права страницы
Рис.7.4
, 
, 
, 
и 
.
; 
; 
; 
; 
; 
, 
и 
точек 
и 
равны, получим: 
; 
; 
.
и 
не использовались.
.