Устройство для измерения среднего значения и циркуляции вектора скорости течения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскид

Социалистическик

Республик (и)1004886 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28. 05. 80 (21) 2933304/18-10 с присоединением заявми №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 150383. Бюллетень ¹10

Дата опубликования описания 1503,83 М К з

01 Р 5/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 532. 574 (088. 8) (72) Автор изобретения

В.М. Кушнир

Морской гидрофизический институт AH Украин сктззй-ССР. (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО

ЗНАЧЕНИЯ И ЦИРКУЛЯЦИИ ВЕКТОРА СКОРОСТИ

ТЕЧЕНИЯ

Изобретение относится к океанографии, а именно к технике измерения скорости течения, и может быть испольэо— вано для измерения среднего значения циркуляции вектора скорости течений 5 в океане на заданной глубине исследуемой акватории.

Известны измерители параметров течений в заданном слое глубин океана, работа которых основана на исполь- 10 зовании поплавков нейтральной плавучести, передающих акустические сигналы на буйковые или береговые пеленгационные станции. По времени прохождения этих сигналов определяют положение поплавка в данный момент времени и строят тракторию его движения, по которой определяют скорость течения Р1 7.

К недостаткам таких измерителей относится то, что данные о скорости течения получают в лагранжевой системе отсчета, это ограничивает их применение и не позволяет получить среднюю скорость течения на заданной акватории океана и вычислить циркуляцию вектора скорости. Приемная часть измерения отличается относительно высокой сложностью, поскольку должна обеспечивать прием акустических сиги,злов на расстояниях

30 в диапазоне от единиц до нескольких тысяч км.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство в виде трех буйковых станций, содержащих поверхностные плавучести и установленные на заданной глубине контейнеры, в каждом иэ которых размещены два измерителя временных интервалов и гидроакустич -ский преобразователь, соединенный с передатчиком и приемником. Осреднение одновременных показаний измерителей течений, установленных на одной глубине, дает оценку интегральной скорости течения на исследуемой акватории, а вычисление суммы проекций вектора скорости на элементы контура по периметру базы позволяет получить оценку циркуляции вектора скорости (2).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения вследствие того, что осреднение показателей производится по относительно небольшому числу точек измерения на одндм горизонте и из-эа влияния погрешностей точечных измерений скорости течений, обусловленных неконтролируемыми перемещенияМи плавучестей автономных буйковых станций и

1004886 В.: 40 (, де

aS С+Ч (e) 45

55 (2) +т„ ) — (6В 6)

-Т6) с,оэ Ч бб (e) (6В Еб)(б <6) бВ

По истечении интервалов времени, необходимых для прохождения акустическими сигналами расстояний между буйковыми станциями А, Б и В, зти сигналы достигают приемников 17, 18 и 19 гидроакустических преобразователей, преобразуются в электрические импульсы, усиливаются и формируются приемниками, затем через коммутирующие блоки 20 21 и 22 поступают на входы Т измерителей временных ин11 гервалон 23, 25 и 27, прекращая от"чет времени.

Каждый иэ гидроакустических преобразователей 11, 12 и 13 срабатывает дважды, так как воспринимает 15 сигналы от двух соседних преобразователей. При этом приемники 17, 18 я 19 вырабатывают вторые импульсы, которые через коммутирующие блоки

20, 21 и 22 поступают на входы Т1) измерителей временных интервалов

24, 26 и 28, прекращая отсчет време ни, Таким образом, измерители нременных интервалов 23 — 28 регистрируют интервалы времени прохождения акус- 25 тическими импульсами расстояний между буйкоными станциями А, Б и В но встречных направлениях.

Обозначим эти временные интервалы Tag i Tga p Tsar TgSi ТВ6i при g0 этом индекс соответствует направлению распространения сигнала между буйковыми станциями А, Б и В (фиг.2), Полагая скорость звука в исследуемом слое известной и равной.С, à расстояния между буйковыми станциями

35 равными ) б, La>,(.6, находим для стороны AB треугольника ABB гле )с,6 — пРоекцнЯ в ктаРа скорости на сторону АВ, Иэ соотношений (1 ) и (2 ) н,.:едим выражение для длины (и среднего значения проекции вектора скорости

Ч" на сторону АБ

aб т +Т Т -T с v" а6 Т Т с(6 ба

По аналогии с этими выражениями находим длины остальных двух сторон треугольника АБВ и н нте граль ные проекции вектора скорости течения на эти стороны (4)

Т +Т Т -Т

ae Z аа Т + т, Т 4Т вЂ” Т бВ Вб С. Ч+ 69 65 ()

58 2 бб Т56 4ТВ6

Из полученных соотношений следует выражение для определения циркуляции вектора скорости с аЧ- Чд = —,(Т„-Т„+Т, -Т„-т„) (ь) Пользуясь схемой расположения опорных точек системы измерения (фиг. 2) находим

Ч =Ч coo(V- ); V 6-Ч соз(Ч-P — Ы, ) (1)

Чб = М сОз (Ч вЂ” ч — с . ) где Ч вЂ” модуль среднего вектора скорости;

Ч вЂ” угол межгу направлением среднего вектора скорости и плоскостью меридиана; à — известный угол между сто58 роной ВБ треугольника АБВ и плоскостью меридиана, который на практике определяют навигационным методом

t при постановке буйковых станций Б и В.

Иэ системы уравнений (7) следуют три независимых определения угла Р направления вектора скорости и величины среднего модуля скорости теч — ния на исследуемой акватории

1004886 (Т -т иТ +1, p5a с б)(ба с в) Ч= сиге t q. ьв твб) тва " a) Т «, 80(Gl 5 (Ч

«в««тстав cCosÐ ss вi

2Î 1ри этом величины углов д. б и с треугол:ьника АЕВ, входящие в соот8 ношения (7) — (13), определяются по известным длинам сторон аналогично (3) — (5) и однозначно выражаются через иэмерснные интервалы времени (

Т -т ,«- 5 с««(«- «) т +т, т +т, 1Т б+т ) с(. - c(r cco9 — + (4< J

2Рб т,„б) 2 т„б.тб„) 2(Т <-- Тб„)(тб т б) ,т б - ть.)

2 (т„, -т „ р„, т

Ы =orccos

Цт . т ) ТГТ +т ) Формула изобретения

Устройство для измерения среднего значения и циркуляции вектора скорости тече(ия, выполненное в виде 50 трех буйковых станций, содержащих поверхностные поплавки и установленные на заданной глубине контейнеры, в каждом из которых размещены дна измерителя временных интервалов и гидроакустический преобразователь, соединенный с передатчиком и приемником, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью понышения точности измереHHH три буйконые станции размещены в вертеп шинах треугольника с неравными стороИспользование предлагаемого изобретения позволяет снизить относительную погрешность измерения среднего модуля скорости течения на исследуемой акватории океана до (0,03-0, 05) Ф и относительную погрешность измерения циркуляции вектора с:корости до (0,5-0,7)%, т.е. на порядок по сравнению с существующими измерениями, нами, при этом первая буйковая станция снабжена радиопередатчиком с программным блоком и блоком коммутации с двумя выходами, а вторая и третья буйконые станциии снабжены каждая оцним радиоприемником и коммутирующим блоком с двумя выходами, причем выход программного блока, соециненный с входом радиопередатчика первой буйковой станции и выход каждого радиоприемника «аторой и третьей буйковых станций соединены с входами передатчиков гидроакустического преобразонателя и первыми входами измерителей нременных интервалон, к вторым входам которых подключены первый и второй выходы коммутирующих блоков, вход которых соединен с выходом приемников гидроакустического преобразователя.

Источники и нформ t.;è и, принятые но внимани при э к сперти а е

1. Авторское свидетельство С (, 1

Р 989. 9, кл. (0" =. ":/00,. 197 3.

2, Авторское cB: петель.-.т о

Р 690392 „кл. (: О, 08, 19 78, !

Пп4886

В

An.2

Ital 1

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород,ул.Проектная,4

ВНИИПИ Эакаэ 1874/56 1 ираж 871 Подписное