96. Princip konstrukce a provozu hydrodynamických logaritmů

Činnost hydrodynamického zpoždění (obr. 134) je založena na měření rychlosti a tlaku přitékajícího proudu.

Přijímací zařízení loga, které vnímá hydrodynamický tlak, je přijímací trubice, spuštěná na dno nádoby nebo stonkového zařízení. Když se nádoba pohybuje, hladina v trubici stoupá do určité výšky, která souvisí s tlakem následujícím vztahem:

kde v je rychlost proudění kapaliny, cm/s;

g — gravitační zrychlení, cm/s²;

P — statický tlak vody, g/cm²;

γ — měrná hmotnost kapaliny, g/cm².

Tlak v dynamickém potrubí přijímacího zařízení je tedy určen dvěma složkami: dynamickou (rychlostní tlak), rovnou v²/2g, a statickou, rovnou P/y. Rychlostní tlak závisí na rychlosti plavidla a statický tlak závisí na jeho ponoru. Rovnice (115) platí pro ideální kapalinu, která nemá viskozitu.

Aby tato rovnice měla praktické využití pro vrstvy mořské vody, je nutné, aby se otvor pro příjem celkového tlaku nacházel vně mezní vrstvy přiléhající k trupu lodi. V tomto případě bude lodní deník uvádět rychlost lodi vzhledem k vodě.

Celkový tlak v přijímacím zařízení, který vzniká během pohybu plavidla, nelze přímo použít k určení rychlosti kvůli přítomnosti statické složky, protože by to vedlo k závislosti odečtu rychlosti na ponoru plavidla. Pro eliminaci vlivu ponoru na odečty loga je v konstrukci zařízení zajištěna kompenzace statického tlaku pomocí měchového zařízení (viz obr. 134). Měchové zařízení 1 je komora rozdělená membránou 2 na dvě dutiny – spodní a horní. Když je loga v provozu, je pod dnem plavidla spuštěna přijímací trubice 5 s otvory 6 a 7. Spodní dutina komory je potrubím 8 připojena k kanálu pro příjem celkového tlaku a potrubím 4 k kanálu pro příjem statického tlaku.

Když se plavidlo pohybuje, vstupují do obou dutin měchového zařízení tlaky působící proti sobě. Protože tlaky působící na membránu 2 mají opačný směr, výsledný tlak působící na membránu bude roven dynamické složce celkového tlaku vody, úměrné rychlostnímu sloupci. K membráně je připevněna tyč 3, která je pomocí páky spojena se šípkou ukazatele rychlosti. Dynamický tlak, který zvedá membránu a tyč, způsobí vychýlení šipky ukazatele.

Hodnotu tlaku na membránu lze tedy použít k určení rychlosti plavidla. V tomto případě bude mít rovnice (115) tvar:

Abychom zjistili vztah mezi tlakem na membráně 2 a rychlostí plavidla, vynásobíme obě části rovnice (116) hodnotou měrné hmotnosti vody. Pak

představuje hmotnost sloupce kapaliny o výšce

Hodnota RD se nazývá hydrodynamický tlak. Rovnice (118) udává teoretický vztah mezi hydrodynamickým tlakem vody RD a rychlostí plavidla V.

Aby se zohlednily skutečné hydrodynamické podmínky, ve kterých se přijímací zařízení nachází, je nutné do vzorce (118) zavést koeficient K (Pitotův koeficient), který zohledňuje fyzikální vlastnosti kapaliny, konstrukční vlastnosti trupu lodi a vliv umístění instalace přijímacích trubek lodního pole. Rovnice (118) pak bude mít tvar:

Hydrodynamický koeficient je za skutečných podmínek o něco větší nebo menší než jedna.

Mechanismy centrálního lodního přístroje automaticky řeší rovnici (119) a generují hodnotu rychlosti lodi v uzlech a ujetou vzdálenost v mílích.

Bez ohledu na konstrukční prvky se typická konstrukce hydraulického zpoždění skládá z následujících hlavních komponent:

přijímací trubice (dvoukanálová nebo jednokanálová);

slinu pro instalaci přijímacího potrubí do dna nádoby;

tlakový sběrák nebo měchový přístroj;

rozdělovač ventilů s potrubím pro připojení přijímací trubky k tlakovému sběrači;

zpoždění centrálního zařízení;

opakovací zařízení pro rychlost a ujetou vzdálenost;

logovací stanice pro řízení a monitorování provozu logu.

Membrána přijímacího zařízení je při pohybu nádoby neustále pod napětím, což zhoršuje funkci loga.

Kov, ze kterého je membrána vyrobena, se „unaví“, parametry se mění a v údajích zpoždění se objeví chyba.

Pro zlepšení činnosti měchového zařízení mají klády speciální kompenzační zařízení, které odlehčuje membránu tlakového přijímače a kompenzuje hydrodynamický tlak.

Podstata kompenzačního zařízení je následující. Jakmile se membrána měchového aparátu během pohybu plavidla odchýlí od neutrální polohy, mechanismus centrálního zařízení začne vypočítat hodnotu rychlosti odpovídající určitému hydrodynamickému tlaku. Současně kompenzační zařízení centrálního zařízení, sestávající z konoidu, pružiny a pák, začne působit protipůsobením na membránu. Jakmile je vypočítaná hodnota rychlosti odpovídající dynamickému tlaku, protipůsobící (kompenzační) síla vrátí tyč a s ní spojenou membránu do neutrální polohy. Deformace membrány tedy nastává pouze při změně rychlosti plavidla, a proto pružnost membrány neovlivní práci kladiny.

V závislosti na způsobu kompenzace hydrodynamického tlaku se hydraulické klády dělí na klády:

s mechanickou kompenzací;

s elektromagnetickou kompenzací;

s hydraulickou kompenzací;

Na námořních plavidlech se nejčastěji používají klády s mechanickou kompenzací.