Способ измерения вертикальных распределений элементов морской воды на океанологических разрезах

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ МОРСКОЙ ВОДЫ НА ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗРЕЗАХ с борта судна, заключающийся в том, что измеряют алименты морской воды при свободном падении гидрозонда . по кабель-тросу или тросу с ограни-i чителем на конце, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона пространственновременных частот измерения элементов и сокращения времени измерений , измерения осуществляют, буксируя свободный кабель-трос или трос отрицательной плавучести и последовательно опуская по нему гидрозон3 ды, при этом скорость движения судна с учетом плавучести кабельтроса или троса выбирают из условш; скольжения по нему гидрозондов с горизонтальной составляющей скорости , соизмеримой со скоростью движения судна. со со ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦКАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИК (5ц4 G 01 D 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУ РСТ ЕННЫЙ ИО ИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИй И Отнятий (21) 3713740/24-25 (22) 08.12.83 (46) 15.1.1.85. Бюл. У 42 (71) Морской гидрофизический ин ститут АН УССР. (72) Н.А. Греков и А.Ф. Иванов (53) 532.137(088.8) (56) Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Л.: Гидрометеоиздат, 1977, с. 549-552.

Дыкман В.З. и др. Методика и аппаратура для исследования вертикальной микроструктуры океана.

В кн.: Результаты исследований северной части тропической зоны

Атлантического океана по программе

"Декалонт". Севастополь . Изд-во .МГИ АН УССР, 1975. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ МОРСКОЙ

ÄÄSOÄÄ1191735

ВОДЫ НА ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗРЕЗАХ с борта судна заключающийся в том, что измеряют элементы морской воды при свободном падении гидрозонда по кабель-тросу или тросу с ограничителем на конце, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью рас-.. ширения диапазона пространственновременных частот измерения элементов и сокращения времени измерений, измерения осуществляют, буксируя свободный кабель-трос или трос отрицательной плавучести и последовательно опуская по нему гидрозонды, при этом скорость движения судна с учетом плавучести кабельтроса или троса выбирают из условия скольжения по нему гидрозондов с горизонтальной составляющей скорости, соизмеримой со скоростью движе" ния судна.

1 11917

Изобретение относится к технике измерения океанографических элементов и может быть использовано в экспедиционных исследованиях для измерения пространственно-временных распределений гидрологических, гидрохимических и других элементов морской воды на ходу судна.

Цель изобретения — расширение диапазона пространственно-временных 10 частот измерения элементов и сокращение времени измерения на океанологических разрезах.

При буксировке свободного (без углубителя ) тяжелого кабель-троса 15 (троса) достигаются условия, когда подъемная сила., возникающая при обтекании троса, компенсирует силу тяжести троса, и он принимает вид прямой, идущей под определенным 20 углом к горизонту. При изменении скорости буксировки трос остается прямолинейным, а угол наклона йзменяется. Это позволяет сделать заключение, что при условияхпредлагаемого 25 способа скорость вертикального перемещения опускающегося по тросу гидрозонда с рремится к постоянной величине и не зависит от скорости судна.

Последовательное опускание партии З0 гидрозондов по тросу, буксируемому за судном, позвоЛяет сократить время измерения вертикальных распределений на разрезах и уменьшить расстояния между профилями, а также полностью

35 исключить возможность потери гидрозондов. Таким образом, расширяется диапазон измерения пространственновременных частот элементов в сторону высоких частот.

Так как измерения профилей на разрезе выполняются на полном ходу судна,. то при одном и том же времени, выделенном на проведение разреза, разрез, выполненный по предлагаемому 45 способу, может охватить значительно большие расстояния, что увеличивает ряды измерений. Таким образом, расширяется диапазон измерения пространственно-временных частот в сторо50 . ну низких частот.

Для того, чтобы обеспечить вертикальное перемещение гидрозондов (т.е. горизонтальная составляющая скорости их перемещения по тросу была соизмерима со скоростьюдвижения судна), можно, например, обеспечить . максимальное лобовое сопротивление

35 г гидрозонда в горизонтальной плоскости. Это условие нетрудно выполнить при конструировании гидрозонда.

Совокупность достигаемых результатов при измерениях предлагаемым способом: возможность измерений при крейсерской скорости научно-исследовательских судов; последовательное получение вертикальных профилей на разрезе с любой дискретностью; возможность получения качественно новых пространственно-временных характеристик исследуемого разреза (т.е. одновременное получение данных по измерению многих элементов исследуемой водной среды и получение качественно новой картины исследуемых полей ).

Это позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ обеспечивает расширение диапазона пространственно-временных частот измерения элементов морской воды на океанологических разрезах.

На чертеже схематично изображен один из возможных вариантов выполнения устройств для реализации пред(лагаемого способа.

Устройство содержит установленные на палубе судна океанографическую лебедку 1, кассету 2 с гидрозондами

3, блок 4 управления в лаборатории.

На лебедке намотан кабель-трос (трос ) 5, имеющий на заглубляемом коренном конце ограничитель 6.

Устройство 4 управления предназначено для вырабатывания сигналов управления электромагнитами, расположенными в кассете 2, и быть выполнено, например, на цифровых микросхемах 155 серии в зависимости от желания оператора выдавать определенный код управления с определенной дискретностью.

Кассета 2 служит для хранения гидрозондов 2, включения их и подачи по кабель-тросу 5. Она может быть выполнена в виде отдельной стойки, расположенной на корме судна. Через кассету 2 по направляющим роликам проходит кабель-трос 5, на котором последовательно расположены гидрозонды 3 со своими направляюцими роликами. В кассете размещены электромагниты, которые срабатывают в зависимости от кода, приходящего от блока 4 управления. Электромагниты

1191735

45 правляют механическими защелками, церживающими гидрозонды в кассете.

Гидрозонд 3 служит первичным преобразователем гидрофизических, гидрохимических элементов морской воды и представляет собой, например, гидрозонд типа "Исток" с автономным источником питания. Гидрозонд механически и электрически связан с индуктором, через который передается информация с гидрозонда. Кроме того, гидрозонд имее тормозное устройство, выполненное в виде лопастного винта, ось которого направлена по ходу движения судна. Во время погружения гидрозонда лопастной винт не вращается, что создает дополнительное сопротивление для набегающего потока воды, и гидрозонд фактически не движется в горизонтальной. плоскости.

На оси лопастного винта расположен генератор, служащий для подзарядки аккумуляторов, размещенных в гидрозонде.

Информация с гидрозонда может пе. — 25 редаваться индуктивным или акустическим способами либо записываться на встроенный внутри гидрозонда регистратор (магнитофон и т.д.).

Если информация передается по . ЗО кабель-тросу, то в качестве его может быть использован кабель-трос марки КТБ-6, рассчитанный на раз-. рывное усилие 6 т.

Способ осуществляют следующим образом.

"Опускают с движущегося судна кабель-трос (трос ) отрицательной плавучести, имеющий ограничитель на конце °

Включают питание в гидрозондах.

Последовательно опускают по кабель-тросу (тросу)партию гидрозондов один за другим. Число гидрозондов в партии и периодичность их запуска определяют предварительно в зависимости от требуемой дискрет.ности измерений. Горизонтальная составля!ощая скорости их перемещения по кабель-тросу (тросу) соизмерима со скоростью движения судна.

Регистрируют информацию, поступаю. щую с каждого движущегося по кабель-тросу (тросу ) гидрозонда.

Когда вся партия гидрозондов

55 достигает конца кабель-троса, поднимают партию гидрозондов совместно с кабель-тросом (тросом ) на борт судна.

Затем всю последовательность one. раций повторяют.

Научно-исследовательское судно типа, например, "Академик Вернадский" ° движется на исследовательском полигоне со скоростью 15 узлов. Опускают за борт судна кабель-трос 5. При указанной .скорости движения судна, .использовании кабель-троса КТБ-6 длиной 3600 м, имеющего на свобод ном конце ограничитель 6, произойдет заглубление свободного конца на глубину около 240 м.

Включают блок 4 управления. С блока 4 управления на кассету 2 поступает команда в виде закодированных электрических импульсов °

Частота команд зависит от требуемой дискретности измерений профилей и задается в блоке 4 управления. При поступлении команды на кассету 2 она включает один гидрозонд (например, с помощью геркона, установленного внутри гидрозонда) и отпускают защелку, которая удерживает гидроэонд 3. Под действием своего веса гидрозонд 3 скользит по наклонному кабелю 5- к поверхности воды, где увлекается набегающим потоком воды. Поскольку лопастной винт гидрозонда застопорен :и не вращает . ся, скорость гидрозонда в горизонтальной плоскости относительно воды стремится к нулю..

С заданной дискретностью кассета 2 выпустит по кабель-тросу всю партию гидрозондов, находящихся в кассете. С каждого гидрозонда информация в виде электрического сигнала через индуктор по кабель-тросу подается в бортовое устройство комплек- са, где регистрируется в аналоговом и цифровом виде.

Достигая концевого ограничителя

6, гидрозонды автоматически отключаются (например, с помощью геркона), срабатывает защелка, стопорящая лопастной винт, он начинает вращаться, при этом лобовое сопротивление гидразонда уменьшается.

Одновременно начинает вращаться генератор, подзаряжающий аккумуляторы. Когда все гидрозонды партии достигнут конца кабель-трооа, его поднимают на борт судна с помощью лебедки 1, и цикл операций повторяется.

1191735

РедактоР Л. АвРаменхо ТехРед М. Исак

Корректор М. Демчик

Подписное

Заказ 7146/37 Тираж 702

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Использование предлагаемого способа измерения профилей элементов морской воды на ходу судна позволит сократить время измерений не менее чем в 3 раза.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет расширить диапазон пространственно-временных частот измерений элементов на океанологических разрезах как в сторону высоких, так и в сторону низких частот, а это влечет за собой расширение функциональных возможностей предлагаемого способа, которое выражается в том, что становится возможным одновременное измерение нескольких элементов исследуемой среды, например кислорода, температуры, электропроводимости, глубины и т.д. посредством использования соответствующих гидрозондов.