Способ определения средних параметровтечения ha ходу судна

Союз Советских Социалистических Реслублик(61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 251079 (21) 2834085/18-10с присоединением заявки Мо -(51) М. Кл. 0 01 Р 5/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕЧЕНИЯ НА ХОДУ СУДНА дна 21. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров течений в океанах и морях.Известен способ измерения скорости течения, заключающийся в вытравливании линии буксирного конца с заякоренного судна и определении времени, которое требуется на вытравливание длины линя между двумя марками, находящимися на лине, при этом определяют также компасом угол между направлением поплавка, закрепленного к линю и диаметральной плоскостью судна 1. 15Недостатки этого способа заключаются в том, что нельзя определять параметры течения по ходу судна и что. данный способ затруднительно автоматизировать. 20Известен также способ измерения течения при помощи вертушки и по дрейфу вытравливаемого троса, заключающийся в том, что на заданную глубину опускают вертушку и лот, подве шенный на тонком тросе, подводят к блок-счетчику и ставят стрелки последнего на нуль. В момент достижения лотом дна включают секундомер, Вытравливают трос до величины, не превышающей полуторной глубины, затем, неожидая момента, когда трос вытянется и оторвется лот от грунта, плавно выбирают слабину до характерного рывка, соответствующего отрыву лота от грунта. Вмомент рывка включают секундомер, определяют по блок-счетчику длину вытрав.ленного троса и измеряют угол отклонения троса от вертикали. Далееопределяют скорость дрейфа судна.Для этого вычисляют расстояние, накоторое продрейфовало судно за интервал времени от момента касания лотом дуладо момента его отрыва от Недостатки. этого способа заключаются в трудоемкости выполнения всех операций на судне, при определении модулей и направления, необходимыхдля расчета векторов и истинного течения. Кроме того, такой способ осуществим только при дрейфе судна, а не на ходу, так как при ходе судна невозможно осуществить сброс троса до длины касания лотом дна вследствие возникновения гидродинамических сил при обтекании жидкостью троса, не позволяющих заглубить трос. Недостатком данного способа являет 838577ся также невозможность осуществленияего автоматизации,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ определения параметров течения на ходу судна электромагнитным измерителем течения ЭМИТ,заключающийся в том, что с судна опускают отрезок кабеля, на конце которого имеются два электрода, разнесенныемежду собой на определенное расстояние.10При движении кабеля в ваде возникает индукция электродвижущей силыв отрезке кабеля, буксируемого засудном, перемещающегося вместе с течением в магнитном поле Земли. Измеряют ЭДС, строго соответствующие направлениям бокового сноса кабеля относительно курса буксирующего судна,т.е. ЭДС определяется только нап;влением и значением бокового сноса .кабеля течением (3). 20Недостатками этого способа являются невысокие эксплуатационные качества аппаратуры, реализующей способ,и невысокая точность измерения скоростных характеристик течений, связанные с тем, что электроды не располагаются в одной горизонтальной плоскости при буксировке кабеля, так как,они разнесены на некоторое расстояние друг от друга, и кабель буксируется под некоторым углом к поверхности воды, что вносит ошибку в измерения,Возникает необходимость использования мировых магнитных карт для внесЕния поправок в расчет течения.В результате движения масс морской воды под действием горизонтального течения возникает электрическоеполе индукции, которое вносит погрешность в измерения течения. 40Кроме того, данный способ характеризуется сложностью расчета теченияввидуиспользования коэффициентов,снижающих погрешность измерения, устанавливаемых экспериментально или изтаблиц.Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей способаи повышение точности определения средних параметров течения. 50Указанная цель достигается тем,что разделяют нить на несколько отреаков определенной длины подвешиваниемустройств для определения отклонениякаждого отрезка нити от воздействиятечения; например, определяют угол Олежащий между вертикалью к поверх ности воды и отрезками нити; определяют среднее значение отклонения нилти от вертикали Оср= И Е 81 (где1=(=1,2, ,) и одновременно осуществляют движение судна в любом направлении со скоростью, соизмеримой с предлагаемой скоростью течения, осуществляя галсы, состоящие из прямых 65 отрезков, образующих многогранник, и одновременно ос,мествляют слежение за изменением значения угла 0 , который увеличивает или уменьшается, т.е. Вср ф 6 ср и,о или 6 ср - Вср л 1 и (причем) при 6 с получают прямую, на которой лежит вектор истинного тЕ- чения, изменяют курс судна на противоположный и определяют Вср , которое стремится к нулю, и осуществляют двиение судна в этом направлении до получения минимального значения 9 ср ср ти, если Вср и Ф 9 срии увеличивают или уменьшают скорость судна до тех пор, пока Вср = 9 ср иипри этом средняя скорость истинного течения равна скорости судна, а среднее направление течения равно курсу судна.На фиг. 1 схематически изображено судно, буксирующее измерительную линию, на фиг. 2 - геометрическая фигура, выполняемая для первоначального определения скорости и направления течения; на фиг. 3 - профиль измерительной линии; на фиг. 4-9 - движение судна при выполнении шестигранника ( фиг. 2 ) и полахение плоскости, в которой лежит измерительная линия и течение, воздействуюцее на измерительную линию, вид в плане; на фиг, 10 геометрическое построение векторов при поиске средней скорости истинного течения Мср с , на фиг. 11 положение измерительной линии при ее буксировке судном по шестиграннику, соответствующему галсам ). -Ак, на фиг. 12 - график, по.:азывающйй отклонение измерительной линии от вертикали в связи с параметром д, т,е. изображена величина 6 (фиг, 3), которая зависит от угла и характеризуется увеличением или уменьшением его, значения соответствуют галсам; на фиг, 13 полигон океана, на котором выполняются измерения температуры и давления с помощью измерительной линии, а также определяются параметры течения.Аппаратура, реализуюцая предлагаемый способ, содержит (фиг. 1) измерительную линию 1, которую вытравливают за борт судна 2. На измерительной линии 1 закреплены датчики 3 давления, температуры или угла.Способ осуцествляется следующим образом.Вытравливают измерительную линию 1 на которой закреплены датчики 3 давления и температуры за борт судна 2. Осуществляют движение судна, галсы которого очерчивают многогранник. На фиг. 2 изображены галсы Ли относительно севера (и далее все векторы рассматриваются относительно севера). Определяют по показаниям приборов на измерительной линии профиль измерительной линии 1 (фиг. 3) по углам 6 каждого элемента на кадом галсе (фиг. 4-9 и фиг. 11, 12), Определяют838577 Формула изобретения среднее значение 9 отклонения из.мерительной линии на каждом галсе Ан9: - Я 9, где =1,2 п (Фиг, 4-9сРи 11, 12).Сравнивают полученные значения Осрна галсах Ан с направлением движениясудна ( фиг, 4-9 и 12 ), приче л данныес помощью ЭВ)4 получают в реальном масштабе времени. При увеличении угла9 др осуществляют движение судна Чдо максимального значения Оср (фиг. 2,(,(О5 и 12), При 9 ср = 9 и 1 охсудно разворачивают на 180 о и продолжают движениев этом направлении. На этом курсе лежит вектор истинной скорости Чсриста направление течения соответствует 15курсу судна. Если судно будет осуществлять движение в направлении,при котором угол 9 ср6 ср и 1 и тоне надо менять курс судна, При получении 9 ср = 8 ,и (профиль Б, фиг. 8и 12) увеличивают скорость судна, приасср и 0Если при увеличении скорости судна происходит увеличение значенияОср, то необходимо в этом случае) Гуменьшать скорость судна, Получивзначение Оср ри,(Фиг. 12 эпюры) определяют истинное значение среднейскорости течения и его направления,которые соответственно равны скорос",ти движения судна и направлению егодвижения.Далее судно может двигаться в любом направлении н соответствии с выбранной геометриеи полигона, например,по ВИ галсам.35Затем с необходимой дискретностью,например через 2 ч (определяемойточностью Измерения параметров течения), осуществляют судном галсы( Фиг. 13) в точке Г полигона океанасо скоростью, равной Чср стопределенной при выполнении судном многогранника в точке Г. В галсах Ггеолетрические элементы имеют прямыеотрезки, направление котоРых совпалает с направлением отрезков, полученных при выполнении судном многогранника, при галсах которого получено ср = ср ю 1 и (бср яи Ф) Если при выполнении Фигуры Д в точке Г 9 ср=9 срм 1 ито в этой точке Г течение такое же,как и в точке Г .Через 2 ч судно в точке Г выполняет фигуру Д , аналогичную ФигуреД. При этом Оср = 6 ср мчи,следова-тельно, и в точках Г течение имеетпараметры, равные парамеТрам в точке Г и Г . Если при выполнении фигуры Д в точке Г окажется, что .ср ф Всри,то судно начинает выполнять определенные операции, нахо дят Ч р =О, при этом в точке Г выполняется Фигура Д 4.Через выбранную дискретность времени судно выполняет в следуюц 1 ей точке Г Фигуру, аналогичную Г 4, если 65 ьФ при этом Е =Ф , то в точке Г течение подобно течейию в точке Г 1. Цараметры течения фиксируются. Между каждыми дискретными выполнениями фигур судном в точках Г, для определения Чсс и направления течения Всрист измеряют угол положения измерительной линии Г, лежащей в плане относительно диаметральной плоскости судна (фиг. 10), т.е. определяют плоскость 2, в которой лежит профиль измерительной линии. Определяют вектор среднего течения по зависимости Чср - 6 ср,где к - коэффициент, определяющий зависимости, находится эксперИМЕН- тально, Направление вектора ЧСрИЗ" вестно из направления плоскости 2.Определяют скорость истинногО течЕНИЯ Чср ист геометрическим построением Фиг. 10 или аналитически. При геоМЭТ- рическом построении вектор Чсрист перемещают параллельно самому себе до сопряжения с прямой, на которой лежит скорость течения Чср ст , найденная при выполнении судном галсов для определения Юср: Вср,и сопряжения с концов вектора движения судна. Таким образом, возможно на исследуемом полигоне океана построить поле течения Преимущества предлагаемого способа заключаются в расширении эксплуатационных возможностей (способ можно использорать во всех морях, океанах независимо от глубины, отношения исследуемого слоя и слоя с минимальным течением, магнитных аномалий и магнитного поля Земли и т.п.), а также повышении точности измерения параметров поверхностного течения. Способ определения средних параметров течения на ходу судна путем вытравливания нити за борт судна, буксировки ее и маневрирования судна по определенным галсам, о т л ич а ю ц и й с я тем, что, с целью повышения точности, осуществляют разбивку нити на несколько отрезков путем закрепления на ней датчиков углов, измеряют отклонение каждого отрезка нити от вертикали, определяют среднее отклонение всей нити путем осреднения полученных результатов, осуществляют галсы в виде прямых отрезков, образующих многогранник, определяют направление, при котором среднее отклонение нити достигает максимального значения, при котором определяют направление течения, Меняют курс судна на противоположный и изменяют скорость судна до получения нулевого среднего отклонения ни838577 Ус г 5 юг ти, при котором определяют среднююскорость течения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Л., Гидрометеоиздат, 1977, с, 391.2. Там же, с. 4333. Там же, с, 305-406 (прототип),838577 Составитель Ю. Власовактор С. Тимохина Техред Н.Майорош ктор О. Билак дписное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 4418/67 Тираж 907 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушмитета СССР ткрытий ая наб., д. 4/5