Способ определения амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн

Номер патента: 1774171

Авторы: Сабинин, Филонов

ZIP архив

Текст

(51)5 6 01 С 13 ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Ог ИСАН И Е И 3 ОБ РЕТЕ Н И ДЕТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКОМУ 1(71) Одесский гидрометеорологический институт(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПРОЕКЦИИ ОРБИТАЛЬНОЙ СКОРОСТИ МОРСКИХ ВОЛН (57) Изобретение относится к океанологии, а именно к измерению течений, вызванных волновыми движениями в море, и может быть использовано при исследовании процессов взаимодействия волновых полей с полями температуры, скорости звука, плотности и др. Способ реализуют следующим Изобретение относится к океанологии, а именно к измерению течений, вызванных волновыми движениями в море и может быть использовано при исследовании процессов взаимодействия волновых полей с полями температуры, скорости звука, плотности и др,В океанологии известен способ определения амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн, заключающийся в измерении скорости и направления горизонтальных течений при движении волн мимо измерителя, закрепленного на заякоренном буе или неподвижном основании и определении искомой амплитуды путем вычитания величины среднего течения из измеренных отсчетов (1). Однако, этот способ очень трудоемок, сло.,Ы 1774171 А 1 образом, Судно с известной скоростью пересекает группу внутренних волн перпендикулярно их фронту. На самописце судового лага непрерывно ведется запись скорости судна относительно воды. По снятым с записи отсчетам скорости определяются средние доплеровские период т 8 и частота в внутренних волн. По кривой торможения судна определяют параметры инерции движения (амплитудную частотную характеристику А(а), постоянную времени инерции движения т и фазовую частотную характеристику )р (в ). По этим параметрам и измеренным отсчетам скорости судна относительно воды определяют среднюю амплитуду горизонтальной проекции орбитальной скорости внутренних волн, 2 ия.; 1 Б табл,жен в реализации и может применяться только на мелководье, поскольку требует неподвижной фиксации регистратора течений в пространстве, что невозможно обеспечить на глубокой воде.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн, заключающийся в измерении скорости и направления движения относительно воды объекта с измерителем, неподвижно закрепленным на объекте с известной частотной характеристикой инерции, например, с дрейфующего судна, и последующим определением искомой амплитуды путем определения разности величин средней скорости и дрейфа судна из данных иэмере3 1774171 ний (2). Однако, этот способ также трудоемок и приводит к значительным ошибкам в определении амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости, так как дрейфующий объект под действием ветра и волн обычно испытывает рыскание по курсу и меняет свою скорость. Его движения относительно воды представляют собой случайный процесс и регистрируются измерителем вместе с горизонтальными орбитальными скоростями волн, выделить которые из получаемых записей очень трудно и удается лишь с большими ошибками, процесс этот сложный и трудоемкий.Целью изобретения является повышение точности определения амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн на глубокой воде с одновременным упрощением способа,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн, заключающемся в измерении скорости движения относительно воды объекта с известной частотой характеристикой инерции движения и последующим определением по данным измерений амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения искомой амплитуды на глубокой воде, с одновременным упрощением способа, измерение скорости движения объекта относительно воды ведут при его перемещении с постоянной скоростью 3 перпендикулярно фронту волн, а амплитуду горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн определяют по формуле: Согласно изобретению, движение объекта происходит со скоростью, которая может включать в себя не только некоторую; более или менее постоянную часть, определяемую, например, оборотами винта, если объект представляет собой судно, но и переменную составляющую, связанную с самими орбитальными скоростями (самоперенос в волнах). Такие течения вызываются как поверхностными, так и внутренними волнами большой амплитуды, распространяющимися по океанскому термоклину. При движении в волновом поле, обьект будет увлекаться орбитальными течениями волн, длина которых А больше линейных размеров объектаТакие условия типичны для широкого класса ветровых волн, волн зыби и почти есех внутренних волн на термоклине. Таким образом, полная скорость объекта относительно земли не является простой суммой скорости объекта относительно воды и влечения, поскольку объект, обладая определенной инерцией и будет увлекаться горизонтальными орбитальными течениями не мгновенно, а с некоторым сдвигом по фазе, как это и свойственно инерционным системам. При небольших скоростях обьекта относительно воды, зависимость сопротивления движения объекта от его скорости приближается к линейной (3) и поэтому становится допустимым использование линейного уравнения: 5 10 15 20 25 30 имеющего решение Оо =Оое 40 где Оо(1) - скоросводы;Оо - скоростьчальный момент в- время;х - постояннжения обьекта;е = 2,7182818.На основанииные свойства движопределяются егоА(в) =(1+туднойи д)(в) =агстц(ными характерисот постоянной вробъекта х и допл ть обьекта относитель 45- ампл равнения (2), инерционния обьекта полностью ии ас ия/2 ли - жх) тиками, емени и еровско 5- фазовой частоткоторые зависят нерции движения й частоты в, Их де Оо - измеренная скорость движениобъекта относительно воды;Оо - средняя скорость движения обье тудная частотная характеристика ине движения объекта;р (щ) = агссц ( -ал) - фазовая тотная характеристика инерции движ объекта,в - средняя доплеровская частот х - постоянная времени. инерции жения объекта;1- время,+ - + Оо(т) = О, (1)бОо 1 1 бъекта в некоторый наемени т = 0; ая времени инерции дви1774171 О (т) = Озп(эт),б) Таким образом, испо х технологических пр х в доотличительной обретения, совместно исмами, указанными в на те ьзование известемов, приведен- части формулы с неизвестными тличительной чанаходят через преобразование Фурье уравнения (2).При движении объекта с постоянной скоростью перпендикулярно фронту волн, установленный на нем измеритель зарегистрирует разность между скоростью объекта и горизонтальной проекцией орбитальной скорости волн: ОО(1) = О 0(1) - О (3) где О 0 - скорость объекта относительно воды;Щ 1) - горизонтальная проекция орбитальной скорости волн.Скорость объекта относительно воды слагается из средней скорости, сообщаемой ему двигательной установкой (средние обороты винта) и переменной части, за счет воздействия нэ объект орбитальных скоростей волн. В случае совпадения направления движения объекта и волн, орбитальные течения будут ускорять движение объекта относительно воды над подошвами и замедлять - над гребнями, При движении объекта со средней скоростью О 0 в поле синусоидальных орбитальных течений вида,где Ов - амплитуда горизонтальной проекции орбитальной скорости волн, скорость объекта относительно воды в произвольный момент времени будет определяться выражением; Оо= Оо + А (и) Оь з 3 п ( и+ф(Ф) )Откуда определим искомую амплитуду горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн сти, приводят к получению нового и ранее неизвестного аффекта, заключающегося в повышении точности определения амплитуды горизонтальной проекции орбитальной 5 скорости морских волн на глубокой воде, содновременным упрощением способа, позволяет сделать вывод о соответствии указанных технологических приемов критерию "Существенные отличия".10 Сопоставленный анализ заявляемогорешения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного рядом технологических приемов, приведенных в отличительной части формулы изобре тения, использование которых всовокупности с известными приводит к получению нового аффекта, Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "Новизна",20 На чертеже фиг.1 и 2 дано пояснениепредлагаемого способа.На фиг.1 схематично показано движение объекта длинойв поле орбитальных течений попутной внутренней волны длиной 25 А . На фиг,2 кривая 1 изображает колебания скорости Оо(1) регистрируемые измерителем, установленным на объекте, кривая 2 изображает скорость объекта Оф) в поле орбитальной скорости внутренней волны 30 большой амплитуды Ов(с) (кривая 3).Предлагаемый способ реализован следующим образом, Судно со скоростью 11,112 км.ч пересекало в попутном направлении группу внутренних волн большой ам плитуды перпендикулярно их фронту.Запись скорости относительно воды велась непрерывно на самописце судового лага, Зарегистрированные колебания скорости судна были по форме близки к синусоидаль ным. По снятым с записи через 0,5 минутыотсчетам скорости были определены средние доплеровские период тв = 7,1 мин и частота в= 6,28/7,1 = 0,89 рад,мин внутренних волн, По кривой торможения судна 45 были определены его параметры инерциидвижения для начальной скорости 11,112 км.чт = 4 мин- постоянная времени инерции движения;50 А(в ) = 0,27 - амплитудная частотная характеристика инерции движения;(О ( щ)= -1,30 рад - фазовэя частотная характеристика инерции движения,По параметрам инерции движения суди измеренным отсчетам скорости относильно воды, по формуле (б) была определена средняя амплитуда горизонтальной орбитальной скорости внутреннихтальной скорости морских волн обладает большой эффективностью по сравнению с прототипом, так как имеет высокую точность, прост в реализации и не требует специального океанологического 5 оборудования.нияФормула изСпособ определения амплитуды гори зонтальной проекции орбитальной скорости морских волн путем измерения скорости движения объекта относительно воды с известной частотной характеристикой инерции движения и последующего 15 определения по данным измерений амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений на глубокой воде, измерения 20 скорости движения обьекта относительно воды ведут при его перемещении с постоянной скоростью перпендикулярно к фронтуволн, а амплитуду горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн определяют по формуле: жения обьекта отн ампл тотн объе истика ер 1гсср- в г) - фастика инерции д вая частотжения обькт морск ени где Оот) - скорость дви сительно воды;Оо - определенная скоро движения обьекта;А(в)ная ча женияР ная ха екта,в- средняя доплерових волн; - постоянная времени обьекта; время,ая частота нерции дви1774171Составитель А.филонов Редактор С,Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С,Пекарь Заказ 3919 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Смотреть

Заявка

4919539, 15.03.1991

ОДЕССКИЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ФИЛОНОВ АНАТОЛИЙ ЕРОФЕЕВИЧ, САБИНИН КОНСТАНТИН ДМИТРИЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01C 13/00

Метки: амплитуды, волн, горизонтальной, морских, орбитальной, проекции, скорости

Опубликовано: 07.11.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1774171-sposob-opredeleniya-amplitudy-gorizontalnojj-proekcii-orbitalnojj-skorosti-morskikh-voln.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ определения амплитуды горизонтальной проекции орбитальной скорости морских волн</a>

Похожие патенты