книги из ГПНТБ / Меклер, А. Г. Электрооборудование машин непрерывного транспорта

передачу подзаводит приставной часовой ход 13. Таким образом, со­ общая приставному ходу от электродвигателя времени импульсный момент, заводная пружина 2 приводит диск 1 со следящим контактом 3 во вращение с постоянной угловой скоростью. При номинальной ско­ рости электродвигателя времени оба диска 4 к 1 вращаются с одина­ ковой скоростью, следящий контакт 3 приставного часового хода 13 остается в нейтральном положении и по управляющей обмотке электро­ двигателя проходит номинальный ток.

При увеличении или уменьшении скорости вращения электродвига­ теля времени соответственно увеличивается или уменьшается и скорость вращения контактного диска 4, что вызовет его перемещение относи­ тельно диска 1. При этом следящий контакт 3, перемещаясь по контакт­ ным ламелям 7, включит или шунтирует сопротивление в управляющей обмотке электродвигателя времени, вследствие чего число оборотов будет поддерживаться постоянным, равным числу оборотов диска 1. Постоянство числа оборотов диска 1 поддерживается часовым меха­ низмом.

Предупреждение поломки часового хода в случае его остановки или неправильного подключения электродвигателя времени обеспечивается собачкой 11, ограничительным упором 8 храпового колеса и пальцем 9 собачки 11.

При остановке часового хода упор 8 при помощи пальца 9 подни­ мет собачку 11 и выведет ее из зацепления с храповым колесом 10.

При неправильном подключении электродвигателя ( при вращении его в обратную сторону) собачка //скользит по зубцам колеса 10. В обо­ их случаях следящий контакт 3 замкнет контактную ламель 5 и вклю­ чит в цепь красную сигнальную лампу, предупреждающую о ненор­

фрикционного механизма, осуществляет синхронную передачу величи­ ны пройденного расстояния на репитерные приборы.

Периферийные приборы

Станция лага предназначена для управления работой лага и слу­ жит для подачи напряжения на электродвигатели узлов скорости и пройденного расстояния центрального прибора, на сельсины-прием­ ники периферийных приборов, а также в схемы сигнализации и осве­ щения шкал. В станции смонтированы:

двухполюсный выключатель «Двигатели» с выведенной наружу рукояткой для включения и выключения электродвигателей скорости и пройденного расстояния центрального прибора;

двухполюсный выключатель «Репитеры» — для включения и вы­ ключения синхронных передач на репитеры.

220

В станции лага расположены также конденсаторы, сопротивления, понижающий трансформатор и клеммные платы для подключения приборов.

Разветвительная коробка служит для подключения к сельсинамдатчикам центрального прибора указателей скорости и пройденного расстояния. Она устанавливается вблизи центрального прибора лага. Внутри коробки размещены клеммные платы и предохранители, за­ щищающие линии синхронных передач.

Рис. 140. Указатель скорости

Указатель скорости является прибором-повторителем и служит для дистанционной передачи показаний центрального прибора в различные помещения судна. В корпусе указателя скорости (рис. 140) находятся принимающий бесконтактный сельсин 1, подключенный к сельсинудатчику скорости центрального прибора. На оси сельсина укреплена шкала скорости 2 с ценой деления 0,5 узла. Отсчет снимается по не­ подвижному индексу. Шкала освещается лампочкой, накал которой можно регулировать реостатом. Ручка 3 реостата выведена наружу прибора.

Указатель скорости и пройденного расстояния представляет собой комбинированный прибор, дублирующий показания скорости и прой­ денного расстояния, выработанные центральным прибором лага.

Кроме сельсина-приемника скорости, в нем имеется сельсин-прием­ ник пройденного расстояния, механически связанный со счетчиком пройденного расстояния.

Показания счетчика снимаются через застекленное окно в крышке пр ибора. Освещение шкал такое же, как и в указателе скорости.

Агрегат питания АМГ-3 входит в комплект лага при работе его от судовой сети постоянного тока. Агрегат предназначен для преобразо­ вания постоянного тока судовой сети напряжением 220 В в однофазный переменный ток напряжением 110 В и частотой 50 Гц.

221

Глава XX

ЭХОЛОТЫ

§ 94. ПРИНЦИП ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИН

Эхолоты предназначены для измерения глубин с помощью звуко­

t — время прохождения прямой и отраженной звуковой волны пути S.

Измеряемая глубина Я от уровня установки вибраторов опреде­ ляется соотношениями:

Так как на больших глубинах Я > Е , то величиной (j) можно пренебречь, тогда Я « ct

При регулировке эхолота скорость звука с принимают постоянной таким образом, как видно из формулы, определение глубины с помощью эхолота практически сводится к измерению весьма малого промежутка времени t.

Если требуется знать глубину от поверхности воды, то к измерен­ ной глубине Я надо прибавить величину углубления вибраторов h.

222

§ 95. АКУСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

Навигационные эхолоты являются эхолотами ультразвуковыми. Это означает, что вибратор-излучатель эхолота посылает, а вибраторприемник принимает акустические колебания ультразвуковых частот. Применение ультразвука для измерения глубин обусловливается: повышением точности фиксирования точки промера при измерении глубин эхолотом; более эффективным использованием излучаемой вибратором мощности; уменьшением базы и тем самым повышением точности измерения малых глубин; снижением чувствительности эхо­ лота к посторонним акустическим помехам.

Эти особенности и определяют эксплуатационные преимущества ультразвуковых эхолотов по сравнению со звуковыми.

Природа звуковых и ультразвуковых колебаний. Звуковые и уль­ тразвуковые колебания представляют собой механические колебания частиц среды, обладающей упругостью (вода, воздух, металлы). Под ультразвуковыми колебаниями понимаются упругие колебания, частота которых лежит за верхним пределом слышимости человече-' ского уха,-т. е. выше 16 кГц.

В подводной акустике используют следующий способ образования акустических волн. В упругую среду (воду) помещают источник этих волн, представляющий собой колеблющееся тело. Это тело, непосред­ ственно соприкасаясь своей колеблющейся поверхностью с частицами среды, создает в последней смещение частиц, что, в свою очередь, изме­ няет давление в этой среде.

Изменение состояния среды — сжатие или разрежение — переда­ ется в силу упругих свойств среды последовательно от частицы к ча­ стице. Тем самым создается процесс распространения акустических волн, исходящих от источника (вибратора-излучателя).

Если в области, где обнаруживается действие источника ультра­ звуковых колебаний, поместить другое тело, способное совершать колебания под действием изменения внешнего давления, то тело это будет повторять движение, созданное излучателем, т. е. принимать акустические колебания.

В воде, так же, как и в воздухе, практически могут возникать только продольные акустические волны, в которых колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны.

Скорость распространения акустических колебаний. Частицы всякой упругой среды обладают массой, которая и определяет их инер­ ционные свойства. В силу инерции частиц среды распространение ко­ лебательного движения в ней будет происходить с определенной для данной среды скоростью. Эта скорость зависит от физических свойств среды (например, для воды от плотности, солености и температуры) и не зависит от частоты колебаний. Это означает, что ультразвуковые колебания будут распространяться в данной среде с одинаковой ско­ ростью. Теоретически величина скорости распространения акусти­ ческой волны в среде определяется по формуле

2 23

где с скорость распространения акустических колебаний, м/с;

Если граничащие среды имеют одинаковые удельные акустические сопротивления рхсх = р2с2, то акустическая энергия целиком пере­ ходит во вторую среду, т. е. отражение отсутствует.

Если удельные акустические сопротивления граничащих сред резко

Удельное акустическое сопротивление воды равно 1500 кгс-м-2-с-1

в воздух или из воздуха в воду не проходит и полностью отражается от границы раздела этих сред.

§ 96. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

Современные способы получения ультразвука, применяемого в на­ вигационных эхолотах, основаны на принципах магнитострикционного и пьезоэлектрического эффектов.

Магнитострикционный эффект. Многие ферромагнитные материа­ лы (например, никель, кобальт и их сплавы) обладают следующим

224

свойством: если стержень из такого материала намагнитить так, что­ бы магнитные силовые линии были направлены вдоль стержня, длина стержня либо увеличится, либо уменьшится. Это явление деформа­ ции ферромагнитного материала при его намагничивании называется п р я м ы м м а г н и т о с т р и к ц и о н н ы м э ф ф е к т о м .

Особенностью прямого магнитострикционного эффекта является то, что знак деформации (сжатие или растяжение) не зависит от на­ правления поля, намагничивающего материал, а определяется только физическими и химическими свойствами ферромагнитного материала (способом его обработки и температурой). Величина деформации за­ висит от величины (напряженности) магнитного поля. Деформации эти сравнительно малы. Так, длина стержня при намагничивании изменяет свои линейные размеры (увеличивается или уменьшается) лишь на одну миллионную часть своей первоначальной длины. После прекращения намагничивания уменьшение или увеличение размеров стержня происходит за счет сил собственной упругости.

Намагничивание стержня достигается пропусканием тока через обмотку, намотанную на него. При пропускании по обмотке перемен­ ного или пульсирующего тока стержень будет совершать периоди­ ческие колебания (сжатия и растяжения) в среде, окружающей его.

т о м называется явление изменения степени намагничивания ферро­ магнитного материала под воздействием на него механических усилий.

Если на предварительно намагниченный стержень падает аку­ стическая волна, то под действием переменного акустического давле­ ния будет изменяться степень намагничивания стержня. При нали­ чии обмотки на стержне переменное магнитное поле наведет в ней переменную э. д. с. Таким образом, намагниченный стержень будет преобразовывать падающую на него акустическую энергию в эле­ ктрическую.

Вибраторы, колебательная система (стержни) которого предвари­ тельно намагничена, называются поляризованными. К таким вибрато­ рам относятся вибраторы-приемники.

Вибраторы-излучатели могут работать как с поляризацией, так

ибез поляризации.

Внеполяризованных вибраторах частота механических колебаний

вдва раза больше частоты электрического тока, пропускаемого по об­ мотке вибратора, так как за один период колебаний стержень вибра­ тора намагничивается дважды.

Вполяризованных вибраторах частота механических колебаний равна частоте электрических колебаний, так как магнитное поле на­ магниченного вибратора будет изменяться только по величине, сохра­ няя свое направление. Это происходит потому, что переменное маг­ нитное поле возбуждения накладывается на постоянное поле поляри­ зации.

Пьезоэлектрический эффект. Некоторые кристаллы, например кварц, титанат бария и др., при воздействии на них механического напряжения (сжатия) образуют электрическое поле, и на их поверх­ ностях появляются электрические заряды. Кристаллы, обладающие этим свойством, называются п ь е з о э л е к т р и к а м и .

Если из таких кристаллов вырезать пластинку и поместить ее между двумя электродами, а затем сжимать, то на электродах поя­ вятся электрические заряды. Если пластинку подвергнуть растяже­ нию, то заряды на электродах изменяют свою полярность.

'/////////////у/,'А—

+ + + + + + +

П йх

Если к такой же кристаллической пластине подключить источник электрического напряжения, то при замыкании цепи пластина дефор­ мируется (изменяет свои линейные размеры). Деформация пластины будет тем больше, чем больше приложенное напряжение. При измене­ нии знака подаваемого напряжения изменяется и знак деформа­ ции, т. е. вместо сжатия пластина будет растягиваться.

Явление деформации кристаллической пластины под воздействием

Эти явления используются в вибраторах эхолотов.

В настоящее время пьезоэлектрические вибраторы изготовляются из титаната бария, который представляет собой кристаллическую керамику, получаемую обжигом смеси карбоната бария и двуокиси гитана при температуре 1400° С. Достоинством титаната бария явля­ ется то, что он обладает большой механической прочностью (по сравне­ нию с естественными кристаллами), не растворяется в морской воде, имеет малое внутреннее сопротивление и прост в изготовлении. Кроме этого, пластины из титаната бария могут изготовляться необходимой формы и размеров.

§ 97. ЭХОЛОТ «НЭЛ-5»

Технические характеристики и комплектация эхолота

Навигационный эхолот «НЭЛ-5» позволяет измерять глубины от 1 до 2000 м. Отчеты глубин снимаются по шкале указателя глубин во время вспышки неоновой лампы или определяется по записи за­ фиксированной на сухой электротермической бумаге самописца.

226

вызывают упругие ультразвуковые колебания воды. Колебания, распространяясь в воде со скоростью в среднем 1500 м/с, достигают дна и, отразившись от него, возвращаются к вибратору-приемнику ВП, пластины пакета которого имеют остаточную намагниченность.

нала, прием и его усиление происходят так же, как и при работе с ука­ зателем глубин. На выход усилителя 8 включен трансформатор Тр,

впервичную обмотку которого поступает импульс переменного тока

вмомент прихода отраженного сигнала на пакетник вибратора-прием­ ника ВП.

Один конец вторичной обмотки трансформатора подсоединен к корпусу, а второй — к ножу 5 пишущей линейки 4. Пишущая ли­ нейка прижимает сухую электротермическую бумагу к барабану 6, на поверхности которого наложена струна, образующая выпуклую винтовую линию (спираль) с шагом 200 мм, равным рабочей ширине бумаги.

Барабан 6 получает вращение от электродвигателя 1 с постоянной скоростью через коробку скоростей 7. При любом положении бараба-

228