Способ определения средних параметровтечения ha ходу судна

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик оо838577

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 251079 (21) 2834085/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.81, Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 150681 51)М. К,.

0 01 P 5/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 5З2.57

{088.8) (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНИХ ПАРАМЕТРОВ

ТЕЧЕНИЯ НА ХОДУ СУДНА дна (2 ).

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 ли"-е, при этом определяют также компасом угол между направлением поплавка, закрепленного к линю и диаметральной плоскостью судна (1). 15

Недостатки этого способа заключаются в том, что нельзя определять параметры течения по ходу судна и чтоданный способ затруднительно автоматизировать. 20

Известен также способ измерения течения при помощи вертушки и по дрейфу вытравливаемого троса, заключающийся в том, что на заданную глубину опускают вертушку и лот, подве- 25 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 превышаю-30 щей полуторной глубины, затем, не ожидая момента, когда трос вытянется и оторвется лот от грунта, плавно выбирают слабину до характерного рывка, соответствующего отрыву лота от грунта. В момент рывка включают секундомер, определяют по блок-счетчику длину вытравленного троса и измеряют угол отклонения троса от вертикали. Далее определяют скорость дрейфа судна.

Для этого вычисляют расстояние, на которое продрейфовало судно за интервал времени от момента касания лотом дуга до момента его отрыва от

Недостатки . этого способа з аключаются в трудоемкости выполнения всех операций на судне, при определении модулей и направления, необходимых для 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 являет838577 ся также невозможность осуществления его автоматизации.

Наиболее близким к предлагаемому является 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, разнесенные между собой на определенное расстояние. (О

При движении кабеля в ваде возникает индукция электродвижущей силы в отрезке кабеля, буксируемого за судном, 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 напр.<влением и значением бокового сноса .кабеля течением (3). 20

Недостатками этого способа являются невысокие эксплуатационные качества аппаратуры, реализующей способ, и невысокая точность измерения скоростных характеристик течений, свя- 25 занные 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 буксиру- 30 ется 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 электрическое поле индукции, которое вносит погрешность в измерения течения. 40

Кроме того, данный способ характеризуется сложностью расчета течения ввиду использования коэффициентов, снижающих погрешность измерения, устанавливаемых экспериментально или из таблиц.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей способа и повышение точности определения средних параметров течения. 50

Указанная цель достигается тем, что разделяют нить на несколько отреаков определенной длины подвешиванием устройств для определения отклонения ка>хдого отрезка нити от воздействия течения: например, определяют угол О> лежащий между вертикалью к поверх-ности воды и отрезками нити; определяют среднее значение отклонения нил ти оТ веРтикали Hcp = (K 9„(где

1=< (=1,2,,) и одновременно осуществляют движение судна в любом направлении со скоростью, соизмеримой с предлагаемой скоростью течения, осуществляя галсы, состоящие из прямых g5 отрезков, об(>паук>щих многогранник, и одновременно ос,щe<."твляют слежение за изменением значения угла ы, который увеличивает или уменьшается, ср O<-.p >,,о>< или ср ср 1 (причем) при 9с, „„д„получают прямую, на которой лежит вектор истинного течения, изменяют курс судна на противоположный и определяют Нср которое стремится к нулю, и осуществляют дви><ение судна в этом напр влении до получения минимального значения Оср ср »>, и, если 8<.p „„„.,„ 9ср »,. » увеличивают или уменьшают скорость судна до тех пор, пока Вс,> = H<-p >,,„ и,при этом средняя скорость истинного течения равна скорости судна, а среднее направление течения равно курсу судна.

На фиг. 1 схематически изображено судно, буксирующее измерительную ли— нию; 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 полах<ение плоскости, в которой лежит измерительная линия и течение, воздействующее на измерительную линию, вид в плане; на фиг. 10 геометрическое построение векторов при поиске средней скорости истинного течения Мс „-, на фиг. 11 положение измерительной линии при ее буксировке судном по шестиграннику, соответствующему галсам ).„ -1 >,, на фиг. 12 — график, по .:азывающий отклонение измерительной линии от вертикали в связи с параметром <>>, т.е. изображена величина Ь (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, реализующая 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 осуществляется 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 Аи относительно севера (и далее все векторы рассматриваются относительно севера).

Определяют по показаниям приборов на измерительной линии профиль измерительной линии 1 (фиг. 3) по углам

8 каждого элемента на ка><дом галсе (фиг. 4-9 и фиг. 11, 12). Определяют

838577

Формула изобретения среднее значение отклонения из-мерительной линии на каждом галсе А н

9 = — Я 9., где i =1, 2,, и (фиг. 4-9 ср и 11, 12).

Сравнивают полученные значения 0« на галсах Ан с направлением движения судна (фиг. 4-9 и 12 ), приче л данные с помощью ЭВМ получают в реальном масштабе времени. При увеличении угла

9др осуществляют движение судна Ч до максимального значения 8др (фиг. 2, 1

5 и 12) . ПРи 9cp — — 9дд 1сУдно РазвоРачивают на 180о и продолжают движение в этом направлении. На этом курсе лежит вектоР истинной скоРости Vcp„cIа направление течения соответствует 15 курсу судна. Если судно будет осуществлять движение в направлении, котоРом yro11 Вср — Вср „„, To не IIaqo менять курс судна. При получении 9ср = Вср 1,„„(пРофиль Б, фиг. 8 и 12) увеличивают скорость судна, при

Ядр„,,н- О

Если при увеличении скорости судна происходит увеличение значения .

G д р, то необходимо в этом случае 1 Г уменьшать скорость судна. Получив значение 9ср9cp„„ фиг. 12 эпюры) определяют истинное значение средней скорости течения и его направления, которые соответственно равны скорос"

J ти движения судна и направлению его движения.

Далее судно может двигаться в любом направлении н соответствии с выбранной геометриеи полигона, например, по ВИ галсам.

Затем с необходимой дискретностью, например через 2 ч (определяемой точностью Измерения параметров тече-ния), осуществляют судном галсы (фиг. 13) в точке Г1 полигона океана со скоростью, равной Уср „дт, определенной при выполнении судном много гранника в точке Гy. В галсах Г гео летрические элементы имеют прямые отрезки, напРавление котоРых совпада 4 ет с направлением отрезков, полученных при выполнении судном многогранника, при галсах которого получено др = &zp фи и (Одры и Ф). Если при выполнении фигуры Д To KG Гй 9ср=бсрм1 то в этой точке Г течение такое же,. и как и в точке Г1.

Через 2 ч судно в точке Г выполняет фигуру Д, аналогичную Фигуре

Д . пРи этом 9ср = Оср щ1и, следовательно, и в точках Г> течение имеет параметры, равные парамеТрам в точке Г и Г . Если при выполнении фиМ гуры Д в точке Г+, окажется, что

Оср ф 9,„„11,то судно начинает выполнять определенные операции, нахо- Щ дят Н р =О, при этом в.точке Г выполняется фигура Д,„.

Через выбранную дискретность времени судно выполняет в следующей точке Гq Фигуру, аналогичнУю Г4, если 65 ь при этом ля дрюон то в точке Гs течение подобрно течейию в точке Г1. Цдраметры течения фиксируются. Между каждыми дискретными выполнениями фигур судном в точках Г1, для определения Чд,,„с и направления течения

Bzp „ст измеРЯ1от Угол положениЯ измерительной линии Г, лежащей в плане относительно диаметральной плоскости судна (фиг. 10), т.е. определяют плоскость Z, в которой лежит профиль измерительной линии. Определяют вектор среднего течения по зависимости Чср = вср где К вЂ” коэффициент, определяющий зависимости, находится эксперИМЕНтально. Направление вектора Vcp z AS» вестно из направления плоскости Z.

Определяют скорость истинного теченИя

V ср иск геометрическим построением фиг. 10 или аналитически. При геоМЭТрическом построении вектор Чср ст перемещают параллельно самому себе до сопряжения с прямой, на которой лежит скорость течения Чдр ист, найденная при выполнении судном галсов для определения Ю = В,„„.„ 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 HcIIoJI53oF Tb 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 шийся 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 получе ния нулевого среднего отклонения ниI

838577

4ФФ2. 7 ти, при котором определяют среднюю скорость течения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Руководство по гидролоГическим работам в океанах и морях. Л., Гидрометеоиздат, 1977, с. 391.

2. Там же, с. 433

3. Там же, с. 305-406 (прототип), фг д фс

Фиг. /О

838577

6 А

ФигМ

Составитель Ю. Власов

Редактор С. Тимохина Техред H Майорош Корректор 0. Билак

Заказ 4418/67 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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