авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 | 19 |   ...   | 21 |

«ГЛАВНОЕ УП РАВЛЕНИЕ ГИД РОМ ЕТЕОРОЛОГИЧЕСК ОЙ СЛУЖ БЫ П РИ СОВЕТЕ М ИНИСТРОВ СССР ГОСУДАРСТВЕННЫ Й ОК ЕАНОГРАФИЧЕСК ИЙ ИНСТИТУТ ...»

-- [ Страница 17 ] --

i Для изм ерения давления используется отдельная и ер тел зм и ь^ [а схем состоящ и датчика давления 8 с частотны вы ом я а, ая з м ход, (х м совпадения 9, счетчика 10, задаю его генератора 12 и ф р еы щ о ш рователя интервала изм ерения 13.

Рассм отрим работу изм ерителей в динам ике. П ком о анде, п о тупаю ей с устройства управления 7 зам каю контакты КЗ щ, ы тся \ К4, преобразователькод—напряж ениеустанавливаетсявисход ное ю ени подклю лож е, чается к мосту 6 и п м е поступления разряд­ о ер н х потенциалов производится ступенчатая ком ы пенсация разба­ лн м а са оста. С при ом последнего, двенадцатого, разрядного ход ю тенциала на вы е нуль-органа 5 устанавливается напряж ход ение, соответствую ее полном уравновеш щ у иванию м оста удельной элё* тропроводности. П оследовательны д чны код инф ац и ч й вои й орм и е р схем «ИЛИ» 14 поступает на м ез у одулятор 15.

П осле окончания изм ерения электропроводности п ком о анд схем управления 7 преобразователь код— ы напряж ениевозвращ а ется в и сходное полож ение, контакты КЗ и К4 разм каю а К ы тся, и К2 зам каю ы тся. С этого м ента начинается и ерени тем е ом зм еп ратуры аналогичное и ер ю электропроводности. П, зм ени осле о * ко чания изм ерения тем пературы контакты К1 и К2 разм каю ы то Д авление преобразуется датчиком вибрационно-частотного тип ДДВ-200А в частоту колебаний f P. Во вр я действия врем ем енног интервала Ги сигналы fp датчика давления ч ез схем со ад ер у вп е ни 9 поступаю на счетчик 10. И я т нтервал вр ен Ги равен сук ем и м арном вр ен изм у ем и ерения тем пературы и электропроводносп П осле окончания вр ен счета, д чн й коддавления N p со сч т ем и вои ы е чика 10 ч ез схем «ИЛИ» 14 передается в врем третьего такт ер у о я в ли ниюсвязи. П осле передачи кода N p перед началом следую ег щ цикла изм ерения счетчик 10 устанавливается в и сходное полож ени сигналам со схем управления и ы.

Для обеспечения синхронной работы погруж ого и бортовог аем устройств в схем управления и синхронизации 7 ф ирую е орм тс синхрочастота f G и им пульс начала цикла, которы передаю е тс в бортовое устройство одновр енно с инф ац ей. Для п ач ем орм и еред этих сигналов п однож о ильном кабель-тросу используется ко о у д вс им пульсная м одуляц с отдельны и несущ и частотам /и / ия м им и, И /п н д.

Напряж ение питания 220 В, 50 Гц передается п том ж к о у еа бель-тросу. Для защ иты вы ходны ц ей м х еп одуляторов 15, 16, от вы сокого напряж ения и ум еньш ения ш унтирую его влияни щ блока питания поставлены разделительны конденсатор Cp й !

и дроссель Д р.

Упрощ енная схем бортового устройства показана на ри 2.{ а с. И орм нф ация и синхросигналы чер токосъем устройство 1 п ез ное с ступаю о новрем тд енно на вход дем ы одуляторов 2, '6 и И, настрс ен ы на несущ частоты fH fc и /ици вы нх ие, н деляю их видеосигнал!

щ ко о инф ац и NK, Nt и N p, синхросигналы им дв орм и, пульс переклк чени каналов ИПК и им я пульс начала цикла. Разрядны р р й асп е делитель 7 ф ирует 1 последовательно сдвинуты во вр ен орм 6 х ем разрядны потенциалов, используем х для прием кода и ф р а х ы а н ом ц и в п ем й регистр 3. П и ри ны еред каж м тактом разрядны р ды й ас пределитель 7 устанавливается в и сходное состояние си гнало] ИПК. Канальны распределитель 12 ф ирует четы сдвинуты й орм ре в вр ен канальны потенциала. Для обеспечения си о ем и х нхронно работы канального и разрядного распределителей бортового и п с груж ого устройства ИНЦ устанавливает и в и аем х сходное со я сто н е в начале каж и дого цикла и ерени зм я.

Принятая вход ы регистром 3 инф ац поступает зате] нм орм ия на регистр д чной индикац 4, на устройство связи с п ф р вои ии ер о а тор 5 и на преобразователи код—напряж ом ение8,9,13. Нарегист гадикации м ет подаваться лю и вы ож бой з бранны оператором ко х Ю NK, Nt и N p. Вы В ли ходны аналоговы сигналы электропровод­ е е н сти Ux, тем о пературы \J% и давления Up подаю для регистрации тся ia самопиш ие потенц етры ущ иом, i Для проверки работоспособности бортового устройства и калиб­ р в и аналоговы регистраторов предусм ок х отрен им итатор входной ^ орм ф ации 14. П ереклю чение бортового устройства на п и ин­ р ем ф р ац и с погруж ого устройства и с им ом и аем ли итатора осущест р яется переклю л чателем «Зонд-им итатор».

Н а индикаторное fg „Зон д” NЫN t ъv табло Рис. 22.8. Упрощенная блок-схема бортового устройства термогалино зонда «Исток-3».

1 — токосъемник лебедки, 2 — демодулятор информации, 3 — входной регистр, 4 — регистр индикации, 5 — устройство связи с перфоратором, 6 — демодулятор син­ хрочастоты, 7 — разрядный распределитель;

8, 9,13 — преобразователи код — напря жение, 10 — блок питания, 11 — демодулятор импульса начала циклов, 12 — каналь :

ный распределитель, 14 — имитатор входной информации.

!

| Для защ входны ц ей дем иты х еп одуляторов 2, 6, И от высокого [апряжения и уменьшения ш унтирую его влияния трансф а щ орм ора Тр питания погруж ого устройства поставлены раздели аем ельны конденсатор Срз и дроссель Др.

й а Принцип действия измерителя температуры и основное уравне |ие измерения. Упрощенная схем изм а ерителя тем пературы тер (огалинозонда «И сток-3» представлена на рис. 22.9. Для изм ере­ ня тем и пературы использую тся следую ие ф щ ункциональны е [стройства погруж ого устройства: 1 —м н й терм етр сопр аем ед ы ом о ивления Rt (датчик тем пературы с трехпроводной линией связи ля ком пенсации сопротивления подводящ концов);

2 —м их остовая гхем предлож а, енная В. В. Реутовы {153] для ц ф м и рового о -м гетра;

3 —генератор питаю его перем щ енного напряж ения пт/ и частотой /Г р ) авной от 5 д 1 кГц;

4 — преобразователь код— о напряж ение—для и ерени и одноврем зм я енного преобразована в ц ф овую ф у (д чн й код Nt) сопротивления м ир орм вои ы едного тер м етра;

5—нуль-орган для усиления сигнала рассогласована ом f/р с и управления работой преобразователя код— а напряж ение.

Работа схем изм ы ерения тем пературызаклю чается в том чтоб!

, уравновесить м и свести сигнал рассогласования Uvac к нулк ост П и енении тем ри зм пературы в д сопротивление датчика такж оы изм еняется, м ост становится неуравновеш енны, и на вы м ход трансф атора Тр1 наблю орм дается сигнал рассогласования t/p a Н уль-орган усиливает этот сигнал и в результате сравнения ф аз!

Рис. 22.9. Упрощенная схема измерителя температуры зонда «Исток-3».

/ — датчик температуры, 2 — мост температуры, 3 — генератор питающего напряже­ ния, 4 —*преобразователь код—напряжение, 5 — нуль-орган.

t/p c с ф a азой опорного напряж ения Uou определяется знак разба ланса м оста (приращ ения тем пературы которы управляет р е ), й аб той преобразователя код— напряж ение таким образом чтоб и е, ы зм н и напряж ен ем ения П ском /р пенсировать разбаланс моста. В конц цикла работы преобразователя напряж ение рассогласования станс вится равны нулю и м уравновеш м ост ивается.

В этот м ент наблю ом дается следую ая ц щ епочка равенств:

условие баланса моста, — hRi — / 4 Д Я, = - Д / з /? ». (22. Так как Д/з = (г7„„х-Д /п р)/(Я з+Я 4). (22-S щ А *) иА 1) „ —текущ и м е Д0 Л. 0 ее аксимальное код е значения тем овы X t М Я.К С ературы вы енны в десятичной систем счисления, м н, раж е е ож о аписать:

(22.4) АД,-(K N \m- +g. (22.5) -T ^ R t Поскольку для м едного терм етра сопротивления в рабочем ом иапазоне температуры от —2 д +35°С наблю о дается линейная ави м сопротивления от тем си ость пературы датчика tn, буд им ем еть — (^д— мин). (22.6) ie Rt мн—м и иним альное сопротивление датчика температуры п и р (=^дш =— ш 2°С;

а —тем пературны коэф ициент м и й ф ед.

П одставляя значение ARt в вы ение (22.5), получаем раж j.

Гд-VA^V* я3+ Д Д 52 e -t-Г мн д и* _ _ 1^ + ^?2^ 4 /?3 ^ I / I) RtM H U Обозначая +R2 Ri Rz fi f 1 _д.. a j.

is-&n j.

Л3 + Л5 Ri Rt м н a — A ' K A ~ L 't, t% A - t 0, J и „„ :новное уравнение изм ерения температуры м н представить ож о следую ем ви е:

щ д *д=*о+Си Г 1).

Л10 (22.7) В связи с тем ч в м ент подпайки сопротивления п м, то ом леч о га R I, R2, R3, R4 изменяю а величина # мн от датчика к дат тся, и 1к такж не остается постоянной, величи у е ны to и Сц основного )авнения изм ерения находятся путем индивидуальной градуи эвки зонда совм естно с датчикам тем и пературы и заносятся в пас )рт при бора.

Принцип действия измерителя удельной электропроводности основное уравнение измерения. На р с. 22.10 показана упрощ и ен­ и схем канала изм я а ерения удельной электропроводности ф огалинозонда «И м сток-3». Для изм ерения удельной электропро •д о в погруж ом устройстве использую четы ф и н сти аем тся ре ункц о (льны узла: 1 —индуктивны (бесконтактны датчик;

2 —ген х й й) е 1т р питаю его напряж о щ ения UR для питания датчика электропро •д о н сти переменны напряж м ением с частотой 5—1 кГц;

, I преобразователь код— — напряж ение для изм ерения и о н вр д о е ?н о преобразования в чи н го словойэквивалент проводи остивитка м воды 4 —нуль-орган для усиления сигнала рассогласования г ;

/р и управления работой преобразователя код—напряж ение.

Д атчик электропроводности состоит и двух тороидальны з трансф аторов: Тр1 (трансф атор напряж орм орм ения) и Тр2 (д и Рис. 22.10. Упрощенная схема измерителя удельной электропроводности зонда «Исток-3».

1 — датчик электропроводности, 2 — генератор питающего на­ пряжения, 3 — преобразователь код—напряжение, 4 — нуль орган.

ф еренциальны трансф атор тока). Его конструкция показан й орм на рис. 22.11. Трансф аторы располож соосно о и над др:

орм ены дн гим заклю, чены в п о н й корпус, защ аю ий их от возд с' рчы ищ щ ей 1 — трубка кварцевая, 2 — покрытие изолирующее, 3 — прокладка, 4 — трансформатор Тр1, 5 — прочный корпус, 6 — трансформатор Тр2, 7 — крышка прочного корпуса, 8 — выводы трансформаторов, 9 — разъем.

вия давления. В корпусе сделано осевое отверстие. П такой ри koi струкции датчика вода свобод о ом вает трансф аторы о р н ы орм,б зуя объ ны виток связи м ду н м. Для обеспечения стабил ем й еж и и ны характеристик в внутреннее отверстие датчика вставле!

х о кварцевая трубка. П осле подачи напряж ения и я на обмотку z р с. 22.10) в м и агнитопроводе трансф атора Тр1 наводится м орм аг и ы поток C i. П тн й P оскольку вода электропроводна, в о ъ н м б ем о We в д GB охваты щ датчик электропроводности, наво­ оы, ваю ем ется электрический ток, которы п и условии 1/бв! /-з+м 4) йр (ю ^ авен ] /в=^®зОв=-^®зСд *, (22.8) j.e GB= x C x —проводим витка вод ;

х —удельная электропро ость ы Ь н сть м до орской вод ;

Сд—геом ы етрическая постоянная датчика;

з L i —индуктивность ц, образованной виткам в д w $ = w t=, епи и оы =;

(о=2nfK—круговая частота генератора питаю его напря 1 щ ен я.

и Так как виток в д с током /в охваты оы вает м агнитопровод ор атор Тр2, то в последнем наводится м ансф м а агнитны поток й отке а з, п условии ZB ^ co, возникает напряж i и на обм д ри X I.6 ение 'рс равное а, j (22.9) = = | Сигнал рассогласования t/p с поступает на вход нуль-органа, a [е в результате сравнения с оп р ы напряж он м ением о вы еля /п д |ся знак рассогласования и ф ируется ком орм анда на управление р б азо ео р вателем код—напряж ение такимобразом чтобынапряж, е­ т Un ком е р пенсировало влияние рассогласования f/p c д нуля.

aо ! И енение напряж зм ения на вы ходе преобразователя п п с / р рои дит за счет изм енения в регистре преобразователя кода элек опроводности Л*), п и ем Д0 р ч 10 п т, 1/ и (22.10) U np= !е ^ np = - 2/ i - 2, 4 4 2 • 10~4;

=1 —число д 2 воичны разрядов преобразователя;

х —теку ie значение кода электропроводности, вы енное в десятичной раж 'сте е счисления.

м : Ток ком пенсации /к в обмотке w5 трансф атора Тр2 при этом орм 1 е изм дт еняться согласно вы ениюраж /ш+/пр ^д^-(Ош+Оп^1) р 0), (22.11), /к = = /Яш Опр —^п/ ? р•, * р^п Ош— В каж дом цикле работы преобразователя происходит полная ^пенсация нам агничиваю ей си /В 4 создаваем витком щ лы Ш, ой в д, нам оы агничиваю ей силой тока ком щ пенсации /к и следов, тельно, в конц цикла вы е полняю следую ие равенства:

тся щ I B 4 / ® W = к У, (22. С х=.

Сд = д* (Ош О Г1,0 ®.

+ прЛ )) 8 (22. ил Откуда находим ч, то х= «;

2 ® ^-(ош р^'1)).

+С?П 0 (22. О бозначив W2W5-^r-=xo;

WzWb—~ = C i K, получи основное уравн м н е изм и ерения удельной электропроводности в следую ем ви щ д *= *0+СьЛ (Ш^ ). (22. Величины ко и С 1к определяю в врем градуировки тся о я каж дого датчика и указы тся впаспорте прибора.

ваю М етодика градуировки термогалинозонда. Градуировка и ерзм телей терм огалинозонда м ет проводиться как в лаборатори ож так и в м орских условиях. Рассм отрим м етодику градуировки к а дого изм ерителя в лабораторны и м х орских условиях.

Градуировка измерителя удельной электропроводности. Учит:

вая тот ф что соленость вы акт, числяется п относительной электр о проводности, а абсолю тное значение и еренной in situ удельш зм электропроводности вы ступает в качестве пром уточного пар еж м етра, в МГИ АН УССР В. И Забурдаевы разработан снос. м градуировки изм ерителя удельной электропроводности с п м щ!

оо ь солем ера, используем в качестве ком ого паратора, и норм аль»

м орской во ы и д, спользуем в качестве образцового (стандар ой ного) раствора с известны значением удельной электропроводн м сти в рабочемдиапазоне тем ператур.

П этом в качестве рабочего раствора м ет использовать ри ож лю раствор, и ею и тем бой м щй пературны коэф ициент эл тр й ф ек ) проводности, близкий к тем пературном коэф ициенту норм у ф аль»

в д. Такие растворы м но приготовить и натуральной и i оы ож з ли кусственной м орской вод и, в крайнем случае, и водны р ы ли з хг творов хлористого натрия.

Градуировка измерителя электропроводности.в лабораторш условиях. О ий вид и состав установки для градуировки и ер бщ зм теля.удельной электропроводности показан на рис. 22.12.

;

П еред градуировкой н еобход м собрать и загерм ио етизирова погруж ое устройство. В градуировочны бак, изготовленн!

аем й и диэлектрического м з атериала (для зонда «И сток-3» р е;

азм бака долж бы 7,00X700X700 м ), наливается предваритель ны ть м проф ильтрованная через ш естислойны м й арлевы фй ильтр на ральная м орская вода соленостью 41± о и вод ы раств 1% ли нй хлористого натрия с концентрацией 4 ±1 г/кг. В при вленн 1 готО iacT o в баке пом ается погруж ое устройство. Вклю Bp ещ аем чается (р б р и на индикаторное табло вы ио водятся показания электропро ю н сти Раствор в баке интенсивно перем ивается, п и этом н до. еш р е |б д м не допускать образования воздуш х пузы хо и о ны рьков на внут н е и внеш поверхностях датчика электропроводности. П е нй ней осле ого как тем пература в баке установится, т. е код электропровод­.

н сти изм о енится не более ч на ±2 ед ни ы м ем и ц ладш разряда его а 20 с, н не раньш ч через 30 м н после вклю о е, ем и чения погруж ае ю устройства, произвести 8—1 синхронны отсчетов ко о го 0 х дв лектропроводности и температуры раствора /р. Тем р пературу Рис. 22.12. Установка для градуировки измерителя электропроводности.

i/ —«солемер, 2 — емкость с пресной водой, 3 — ампулы нормальной воды, 4 — пробы р а ­ бочего раствора, 5 — погружаемое устройство зонда, 6 — тампон для снятия пузырьков с датчика электропроводности, 7 — сливной кран, 8 — градуировочный бак, 9 — датчик температуры зонда, 10 — датчик электропроводности, — образцовый-платиновый тер­ мометр, 12 — кран для отбора проб, 13 — мешалка, 14 — посуда для проб рабочего р ас­ твора, 15 — потенциометр Р-348, 16 — бортовое устройство зонда.

аствора в баке определять с пом ью образцового платинового ощ эрм етра и потенциом ом етра типа Р-348. В начале и в конц м ео ента снятия синхронны отсчетов набирается раствор и бака х з два предварительно вы ы х дистиллированной вод й и-тр ж ы м ты о ид п л сн х исследуем м раствором стеклянны сосуда с при ю о уты ы х тер ы и пробкам ем м и костью500 м Затем с пом ьюсливного крана л. ощ ю часть рабочего раствора и в бак добавить пресной во ы д ть до р него уровня. П еж ерем ивая раствор, добиться концентрации еш 5 г/кг. Затем после установления стабильной тем пературы снова ш 8—1 синхронны отсчетов кода электропроводности ть 0 х 'тем пературы рабочего раствора / р и отобрать две п о ы р рб.

Ум еньш концентрацию рабочего раствора д 5 г/кг ступен ая о 1 О приблизительно через 5 г/кг сним отсчеты электропро Т, ать Ь н сти и тем до пературы и отбирать пробы раствора для каж дой Ь ц тр и. Результаты отсчетов занести в табл. 22.2.

н ен ац и Таблица 22.

Среднее значение раствора Показание измерителя относительной Показание Удельная электропровод­ электропроводности электропровод­ ность рабочего раствора потенциометра ности рабочего зонда Темпе­ раствора ратура рабочего системе счисле рабочего _ о.

в десятичной р рр о при tX, раствора 2-*° «Л «, * и л,(Ю) РР и и, а.

2 *РР T i № пробы РР о.

а =f н я Л»

р H/ ад со s ^ о.

X ц Я— х а.

CW L о* 1 4 в^ в О;

»

2 9 и 1 6 7 3 1 Когда все п о ы отобраны с п м щ лабораторного со ем рб, о о ью л ер изм ерить их относительную электропроводность Rvv15 п и тем ер р пг туре +15°С. П ользуясь таблицей 1 «М дународны океанолоп а еж х ческих таблиц» [114], найти поправку Др и вы ^р числить относител!

н электропроводность каж ую дой п об пр тем ры и пературе ^ п ф уле орм \ Ai) n ( 0 n U ) Kt pp = A p p i s — iitpp Вы числить для каждой пробы рабочего раствора удельну:

электропроводность п ф уле о орм * р=*35, #р о р р р, /?'р, ( 2. где Х г,’овы з5, числяется п ф уле о орм -3, « о=42,896 (0,676747+0,020 0567*p+ /5 p + 1,089557 • 1 ^ р 0~ р -0,624 9424) Используя полученны значения K^==f (N& р), п м е р о етоду н ] а РР И меньш квадратов определить градуировочны коэф ициенты :

их е ф и Сы основного уравнения (22.15) удельной электропроводност П роверка градуировки измерителя электропроводности в мо ских условиях. В связи с некоторы и отличиям рабочего р м и аство]:

п и лабораторной градуировке от естественны условий в океа!

р х (ограниченны о ъ бака, узкий диапазон тем й б ем ператур р о е!

аб ч раствора, отсутствие воздействия гидростатического давления) и казания зонда в реальны мх орских условиях м огут отличаться Д стви ьн х значений на величину, превосходящ допустим ей тел ы ую ую ю ность прибора. П греш оэтом в начале работы зонда в м р у о е, ! такж после зам датчиков и рем е ены онта узлов изм ерителя, кото­ р е влияю на градуировочны характеристики прибора, необхо­ ы т е д м проводить проверку градуировки в м ио орских условиях. Теку­ щй контроль за точностны и характеристикам зонда ведется и м и течение всего рейса п результатам обработки отдельны п о.

о х рб | Рис. 22.13. Погружаемое устройство с батометром БМ-48.

1 — кабель-трос, 2, 7 — грузики, 3 — спусковое устройство от батометра БМ-48, 4 — нить гидрологического грузика, 5 — кабель тросовый зажим, 6 — рычаг верхний, 8 — трос, 9 — батометр БМ-48, 10 — рама опрокидывающихся термометров, И — рычаг нижний, 12 — датчик электропроводности, 13 — датчик давления, 14 — герметичный разъем, 15 — ограждение зонда, 16 — заделка | соединения кабель-троса с кабелем.

Методика проверки заклю чается в сравнении значений удель эй электропроводности, изм еренны зон ом й полученны на ла хд х эраторном солем для отобранны п о. Для отбора п о в д ере х рб рб оы j измерения температуры к погруж ом устройству крепятся аем у гтом Нансена БМ и опрокиды щ етр -48 ваю иеся терм етры как ом, Ьказано на рис. 22.13. Для сравнительны изм х ерени необход м й ио лбрать такие глубины где градиент тем, пературы не превы­ ше 0,005°С -1, а изм ат м енчивость удельной электропроводности во вр ен не превы ает 0,02 мСм/(см•м ем и ш ин). П этом п и отб ри р ор по вд н р б о ы еобход м делать синхронны отсчеты тем ио е пературь с п м щ опрокиды щ о о ью ваю ихся терм етров. О ом тбор п о н б р б ео хо д м производить с двух горизонтов, и ею их м ио мщ аксим альную миним альную электропроводность для данного разреза. Для п в оы ш ения достоверности результатов градуировки на каж дом го и р зонте нео д м отобрать п 5 п о.

бхо и о о рб Результаты синхронны изм х ерени электропроводности зо д г й но и лабораторны солем ом обработать п м м ер о етодике, и ж н ] зло ен о в разделе лабораторной градуировки, считая, что показания о р по киды щ ваю ихся терм етров соответствую среднем значениютем ом т у пературы рабочего раствора.

П р и м е ч а н и е. При определении электропроводности проб, взятых с глу бин более 30 м, необходимо учитывать ^влияние давления на удельную электрс проводность пробы на горизонте, для чего пересчитать удельную электропрс водность проб для данной солености и температуры при нормальном давлени %sto в удельную электропроводность для той же солености и температуры пр давлении на горизонте Xstp по уравнению %— ( ^ ^ Ц08.8 ’ stp- к где Л =49 440 +1570^+21,3^2— 554,4xsго;

В =2217,6хш (49 440 +1570?+21,3^2+9,8/?) xsfj — удельная электропроводность пробы на горизонте, мСм/см;

t —гтемпер, тура на горизонте, °С;

x sto — удельная электропроводность пробы, определенна с помощью лабораторного солемера, мСм/см;

р — гидростатическое давление н горизонте, кг/см2.

Градуи ровка измерителя температуры. Для градуировки и е зм рителя тем пературы в лабораторны условиях необход м и ет х ио м пассивны терм й остат (сосуд Д ара) и образц ю овую установку д л:

и ер я тем зм ени пературы.

Терм остат заполняется на 4 объ а льд, приготовленны /s ем ом и дистиллированной во ы свобод пространство м ду л д н з д, ное еж ь и кам заполняется дистиллированной во о, охлаж и дй денной д 0о °С Д атчик тем пературы зонда сним ается со своего ш татного м ест и погруж ается в терм остат со льд, таким образом чтобы в р ом, е няя часть датчика с проводникам н касалась льда и в д. О н ие оы до вр ен о в терм ем н остат пом ается образц й платиновы тер е ещ овы йм м.етр После вклю чения и прогрева ком плекса убедиться п и д кг о ни торны лам м почкам зонда в установлении постоянного тем атур пер ного реж а в терм им остате (изм енение кода н долж превы ат е но ш ±2 ед н ц м и и ы ладш разряда за 20 с). П его роизвести 8—1 сш хронны отсчетов тем х пературы п образц о овом терм етру и со г у ом о ветствую их е ко о тем щ й д в пературы п индикаторном табло зонд о у Затем освободить терм остат от льда и залить его охлаж дений д 0— дистиллированной во о. Убедиться в установлении стг о 2°С дй би льной тем пературы внутри терм остата п индикаторном табл о у зонда. П роизвести 8— 0 синхронны отсчетов тем -1 х пературы п oоf разцовом терм етру и индикаторном табло зонда.

у ом у iП остепенно добавляя в терм остат более теплую дистиллирован уюводу и добиваясь стабильного тем пературного реж а, п о з им р и эсти п 8—1 синхронны отснетов тем о 0 х пературы п и (+5 +10, р, h 5 +20, +25, +30, +34) ±1°С.

1, ;

И спользуя полученны эксперим е ентальны значения зависим е о ги показаний образцового терм етра t и кода тем ом пературы А*),, Д ассчитать п мо етоду наим еньш квадратов значения градуиро их эч ы коэф ициентов и Си основного уравнения и ерени нх ф зм я ;

м пературы (22.7).

Для градуировки канала тем пературы в м орских условиях в ка iC B эталонного изм Te ерителя тем пературы необходим и о спользо 1т опрокиды ь ваю иеся терм етры Для градуировки изм щ ом. ерителя ;

м пературы в м р необходим вы ое о бирать горизонты с м м гра-алы и иентам тем и пературы в области вы соких и низких тем ператур на ан о разрезе.

нм ! Градуи ровка к а н ал а гидростатического давления. Градуировка анала гидростатического давления в лабораторны условиях п о х р зво тся с по ощ ди м ью грузопорш невого м аном етра М - П класса 0,05). Соединить переходником грузопорш невой м етр аном датчик давления. Вклю чить зонд и подготовить его к работе, в - ы ;

дя на индикаторное табло код давления. Устанавливая п ослед о р ьн с п м щ стандартны грузов и точны давления тел о о о ью х збы е, р 60, 1 0 1 0 200, 1 0 1 0 60, 1, 0 кгс/см, записать 8—1 от­, 1, 6, 6, 1, 0 2 в то кода давления Л* п сигнальны лам ев Л° о м почкам индикатор Ь табло зонда для каж го дого и установленны давлений.

з х Используя полученны эксперим е ентальны значения зависим е о р давления, создаваем м и ого аном етром и кода давления, рассчи, 1ть м етод м наим о еньш квадратов градуировочны коэф и и их е фц 1 Ро, С iP, Сгр основного уравнения изм ты ерения давления (22.18) р = p o -\-C ipNp-\-C2pNp.

!

Градуировку изм ерителя гидростатического давления в м орских Ь о и х м но производить п длине вы л в я ож о травленного кабеля на !убинах д 500 ми п показаниям терм о ли о оглубом на глубинах ера 5 ш 500 м ые.

Первичная об р аб отк а данных натурных измерений. В о ъ б ем р в ч о обработки входит: контроль данны и ерений, расчет ринй х зм ш еряем х парам ы етров (t, %, р ), коррекц динам ия ических ош ибок аерц онны звеньев аппаратуры и привязка данны к одном м и х х уо р ту врем, ф н ени ильтрация случайны ош х ибок изм ерений, вы ич с ;

ние солености и других гидрологических парам етров.

Контроль данных измерений. Терм огалинозонд «И сток» как л ю 1я слож ная телем етрическая систем находится п воздействием а од Ь е различной пр р ы Если в какой-то м ент врем их уро мх и од. ом ени ® становится вы ь соким возникает кратковрем, енны сбой в ра й Ь аппаратуры которы приводит к искаж те, й ению инф ац и орм и записях данны на перф х оленте и лентах сам описц ев.

37 Зак. № 298 С ц ью вы ел явления и устранения грубы ош х ибок в и ер изм ен :

и расчетах осущ ествляется поэтапны контроль достоверности и й ф ац. П начальной визуальной проверке перф орм ии ри оленты в я ы ляю кадры нестандартной длины О заклеиваю и в р тся. ни тся ли ы заю Далее вы тся. полняется м инны контроль и аш й сходной и фно м и.

ац и Если данны од е ного цикла изм ерения зонда «И сток» не р азы щ тся в о н м кадре (короткое м инное слово и ею ей аю до аш мщ в распоряж ении ЭЦВМ), а разм аю в двух, то в п во ещ тся ер м ни в нерабочем разряде пробивается «1 —признак, о еч щ х » тм аю ] начало цикла и ерения. В таких случаях пер й этап п о ер зм вы рв :

р ов заклю яд чается в ф иорм ровани четкой последовательное и кадров 1 0 1 0 1 0... (с признаком и б него). И,,,,, ез справленш ряд получается и из сходного ряда последовательны вы о о м брм него только ряд стоящ пар кадров типа 1.

ом их, Следую ий этап контроля—проверка данны изм щ х еряем х п ы рам етров п величи приращ о не ения. П этом определяется аб ри с лю тное значение разности двух соседних изм ерени г/,, гг i. О й /+ но долж превы ать заданной вели ны е:

но ш чи |У +1-Уг| г - (22-\ Допустим значение е устанавливается для каж ое дого п ар м етра, исходя и ф з изических соображ ений. Кадр, в котор о ом д и чи н вы з сел е держ испы ало таний, бракуется и в расчетах не у ч ствует. В рядах, где инф ац од орм ия ного цикла изм ерения разк щ ается в двух кадрах, бракуется пара кадров.

В заклю чение осущ ествляется визуальны см словой контро йы всех вы численны парам х етров, представленны в табличном и х, более наглядном граф ическом ви е. Од собое вним ание обр ает| ащ на участки с м аксим альны и градиентам (вы м и бросам С н и). ом тельны данны бракую е е тся.

Расчет и зм е р я е м ы х океан о гр а ф и ч е с к и х параметров. Перевод v д х значений N K, N t, N p в абсолю е значения удельной эл овы тны е тропроводности к, тем пературы t и гидростатического давления производится п соотнош о ениям (22.7), (22.15) и (22.18).

Переход от гидростатического давления к глубине осущ естви ется п ф м о ор уле h = 9,7 2 7 5 /7 -2,0 4. Ю "4/?2, (22.S где h определяется в метрах [1 5 7,4 ].

К о р р е к ц и я дин ам ических о ш и б о к инерцион н ы х з в е н ь е в апг ратуры и п р и в я з к а д а н н ы х к о д н о м у моменту врем ени. В услови слож структуры пространственного распределения гидрологи' ной ских парам етров, и ф х луктуаций, изм ерения на больш скорост их относительного движ ения среда— и ор возникаю динам пр б т ическ ош ибки в определении парам етров, которы м е огут в несколько р превы ать статические погреш ш ности и ерителей. Технически:

зм средствам а такж использованием специальной м и, е етодики изк ен й не удается ум и еньш динам ить ические погреш ности д требуе о ого уровня. Эту задачу реш т на этапе пер чн обработки аю ви ой анны изм х ерени [4 ].

й П расчетах учиты т-длительность цикла изм ри ваю ерения То, п - о гоян ную вр ен датчика тем ем и пературы т, последовательность и з ерительны каналов. В терм х огалинозонде «И сток» о и расстав н ен в следую ем порядке: р ы щ езервны канал, удельная электро й эоводность, тем пература, гидростатическое давление (глубина).

Текущ скорректированное значение тем ее пературы U, ъ. на i-мо т езке врем Т, равном трем циклам изм ени ерения, вы числяется п о )ем последовательны изм м ерениям тем пературы U, U+\, ti+2'.

(22.21) le Ai, Ai+i, A i+2 —постоянны коэф ициенты определяем е соот е ф, ы рш ениям :

и Все значения парам етров на отрезке Т относятся к (^+1)-м м уо енту изм ерения удельной электропроводности. Так как i-й м ент ом зм ен я тем ер и пературы отстоит от (t'+l)-ro м ента изм ом ерения ц ьн й электропроводности на врем 0,75Го то окончательно те ел о я, ;

/ще скорректированное значение тем е пературы для г-го участка удет равно tu *= (о, 15625—0,75 *,+ (о,9375+0,5 fi+1+ + (0,25-^- - 0,09375) ti+ 2. (22.22) Следую ее скорректированное значение тем щ пературы U+i, & элучается скользящ сдвигом на о и цикл изм им дн ерения с исполь | а и мпоказаний ti+u ti+, ti+3 датчика. Для т=1 с, 7 =1,6 с ко вн е 2 ’0 })ф ц ен Ai, A i+i, A i+2 равны соответственно — и и ты 0,3125;

1,2 ;

1 6 5 и сум а всегда равна 02;

х м.

IП оказания давления, относящ иеся к (t + l)-M y м енту и ер ом зм е я удельной электропроводности, находятся м ом ли я етод нейной и н гр о и двух соседних и ерени давления pt и pi+i п сл п ляц и зм й о е ую ей ф уле:

щ орм (22.23) i Таким образом для (+1)-го изм, ерения удельной электро р во н сти %i+i получаем соответствую ие скорректированны о до щ е 37» значения тем пературы ti,h и давления рл, и- Эта группа значени используется для вы числения солености и других парам етров m oj ской в д.

оы Если а2, о2 —дисперсии погреш ностей отдельны и ер и х зм ен t Р тем пературы и давления, то средние квадратические погреш ност скорректированны значений равны для тем х пературы O t,n= 1,2 о для давления ор, и=0,707ар.

Фильтрация случайных погрешностей измерения. И ерена зм гидрологических парам етров сопровож тся случайны и п ей даю м огр ностям которы создаю ф н на проф и, е то илях и еренны C O p i зм х, K p e тированны парам х етров и вычисленны п н м характеристш хои Ч тобы ум еньш этот ф н вы сленны значения тем ить о, чи е ператур!

удельной электропроводности, глубины и солености подвергаю тс низкочастотной ф ильтрации. Для этого вы бирается ф льтр ско ] и л зящ среднего, которы позволяет м его й аксим ально ум еньш д»

ить пер ю проф си ильтрованного значения п и небольш и р их нтервале сглаж ивания (1— 3).

Алгоритм ф ильтра записы вается в ви е скользящ ли д ей нейнс ком бинац ии:

*,/ = 4 - 2 + (2. 2 1 ?= где B itf —текущ проф ее ильтрованное значение парам етра;

B i+q текущ значение парам ее етра;

I —интервал сглаживания.

Если случайны погреш е ности некоррелированы м ду со с еж б и и дисперсия, то дисперсия погреш х ности проф ильтрованнс вели ны o2 f будет равна чи B oi,/ = 4 - (22- Эф ективность коррекц и ф ф ии ильтрации проверяется п р оа хож дению ГЗ-диаграм, построенны п данны, полученны щ м мо м м опускании и подъ е зонда ч ез слой со значительны и гр и ем ер м ад е:

там тем и пературы Ш. ирина петли гистерезиса равна уд ен с во н сум арной ош м ибке п солености. С п ощ рассм о ом ью отренны мх ет д в удается свести сум арную погреш о м ность изм ерения д ур в о оь статической погреш ности.

Вычисления солености морской воды. И звестно м ного работ, п свящ енны вопросу расчета солености м х орской в д п и ер о ы о зм е н м данны удельной электропроводности, тем ы м пературы и ги рд статического давления.

В о о больш сн ве инства и них леж м з ит етод расчета солености п относительной электропроводности Rs, 15,0. А о налитическое в ры ж ение S = S ( R s, 15,0) п и ено в «М дународны океанологич р вед еж х ских таблицах» [1 4 Есть несколько сп 1 ]. особов перехода от удел н й электропроводности in situ к солености, однако, общ о епринято м етода ещ н сущ ее ествует. Рассм отрим схем расчета соленост у разработанную в М орском гидроф изическом институте АН УССР и принятую в МГИ и в других организациях, эксплуатирую их щ [термогалинозонд «И сток» [4 ]. Она вклю 8 чает в себя несколько 'этап в:

о (22.26) *stp-*R sip~ * Rs, t, q~ * R s, 15, В начале производится вы числение относительной электропро­ водности Rstp при давлении р :

Я*р“ -^ГГ-- (22- 27) х 35, t, р Здесь KStp —изм еренная in situ удельная электропроводность в д с соленостью 5 при тем оы пературе t и давлении р;

хзз, t,p — удельная электропроводность норм альной во ы с соленостью 3 %, д приведенной к температуре t и давлению р.

Удельная электропроводность связана с удельной элек­ х з в, t, р тропроводностью «35, is, о норм альной во ы при тем д пературе 15°С ( атм ерном давлении следую им соотнош И осф щ ением:

(22.28) 4 5,t,p = zX3 o.i5,o f(i)’?(P) гд r ( t ) = --------- тем е пературная зависимость удельной электро i %350 - о 2 / j.\ | %35, 15, %35 р проводности норм альной во ы с соленостью 3 %;

ф д 5 о (р)=-— --- — Щ,Ч,о зависим ость удельной электропроводности норм альной во ы соле­ д н остью 3 % от давления. Удельная электропроводность норм 5о аль­ н й во ы при 15°С и р = 0 равна И о=42,896 м /см для од См 35,15, М ПТШ Х 15, о=42,902 м /см для МПТШ-68. -48, 35, См Тем пературная зависим ость f (t ) удельной электропроводности норм альной во ыопределяется разны и соотнош д м ениям для тем и пе­ ратурны ш 1 4 г. и 1 6 г.

х кал 9 8 /(0 = 0,676747+0,0200567^8+1,089 557.10-^48 -0,624942 • 1 ~,0 64 (22.29) | /(0 = 0,67666+0,020061 7^+1,09035 • 10“ 4^|8 — - 0,628232 • 1 ~ б.

0 6/ 8 (22.30) Значениеф ии с (р), учиты щ влияние гидростатиче­ ункц р ваю ей ского давления наудельную электропроводностьнорм альной в д, оы определяется вы ением раж (/?) = 1,0+(0,157 1 1 • 10- Р 3 /7-0,481261 • \Q~7p 2) X Х( 1,0 —0,31813 • 10-^+0,694 • ю-8*2 —0,87 • Ю *3 (22.31) "5 ), гд р —гидростатическое давление, кг/см ;

t —тем е 2 пература, °С.

j. 1 'МПТШ-48 — Международная практическая температурная шкала 1948 г.;

МПТШ-68 — то же, 1968 г. [1 ] Следую им этапом является при щ ведение вели ны Rstp к отн чи о сительной электропроводности Rs, t, о п и атм ерном давлении р осф с п м щ соотнош о о ью ения (22. Rs, t, й— Rstp~\~^P где — 104(1—^5^)0,40404^ (1—0,03876^+0,6122 • 1 “3 ). 0 * Далее величина Rs,t, оприводится к относительной электропро водности Rs, is, оп и тем р пературе +15°С и атм ерном д осф авлени и п следую ем соотнош о щу ению :

Rs, is, o = R s,t, 0+Д15 (0 (22. где *1 (0 = (R s,,, о 1 (0,0175/?5. ло 5 -) —0,00457?!,,, о X ) X (—1+0,08^—8,9 • \0~Ч2).

Заклю чительны этапом является вы м числение солености п от о носительной электропроводности Rs, 15,0:

S= -0,08996+28,2972^5 50 12,80832#!, к, о,1i + — - 10,67869/?!, is, o+5,98624/& 1,0 5 -|1,323 11/Й is, 0. (22., Предельная погреш ность вы числения солености п соотнош о е н ям (22.27) —(22.34) (погреш и ность м етода) не превы ает 0 ш,01 % для во океанического происхож д дения в диапазоне тем ператур о —2 до +30°С, солености 4— 2 о и давлении д 200 кг/см.

4% о Вычисление различных океанографических параметров. Услов ная плотность м ской в д (аг и с ор оы ли rstp), скорость звука (Cstp' определяю п известны соотнош тся о м ениям используем мприобра, ы ботке батом етрических данны [1 1 Средние квадратически х 2 ].

ош ибки в определении Ostp и Cstp равны 0,017 уел. ед 0,07 м'., / соответственно.

С о б м вни анием необход м подой к вы слени таки со ы м ио ти чи ю океанограф ических характеристик как градиенты парам етров р аз личного вида, устойчивость и частота Брента— Вяйсяля, в ochobi которы леж численное диф еренц х ит ф ирование данны х.

Так наприм предельная относительная погреш ер, ность в о р еп ед лении градиента определяется соотнош ением + S, i K + г, i + я + X, i дг. AY, AXi Здесь AYi, AXi —точны е абсолю е значения разности ч се тны и Yi, X i+ q И X i J By, i+ q, г— S y, i, & X,i+ q, &X, F i+ g И П р е д е Л Ь Н Ы е аб С О Л Ю Т н е погреш ы ности измерени парам я етров Y и X [3 ].

П использовании ряд стоящ изм ри ом их ерени ( q = 1 аб л т) й ) со ю н е значение разности (АУ и АХ) становится сравним м с о и о ы шб кам изм и ерения, что приводит к больш ош им ибкам в определении градиента.

Таким образом база (значение индекса q), на которой опреде­, ляется градиент, тесно связана с абсолю м погреш тны и ностям из­ и м ерени парам я етров У и X, с градиентом в слое и точностью с ко­, торой о долж бы вы слен.

н ен ть чи Представление резул ьтатов первичной обработки. Результаты п ви о обработки данны терм ер чн й х огалинозонда «И сток» представ­ ляю в числовой и граф тся ической ф р е. Ц ровы данны в ви е о м иф е е д истинны значений парам х етров вы водятся на бы струю печать (типа М -16) или на алф П авитно-циф ровое печатаю ее устройство (типа щ АП.Ц У128-2М ). П /ЗМ оследний способ представления удобнее, так как позволяет печатать результаты в виде таблиц определенного ф ата, удобного для использования и брош ровки. В заглавии орм ю [таки таблиц указы х вается название таблицы н м рейса, судно,, о ер н м станции, дата вы о ер полнения работ, н м зондирования.

о ер Результаты п чной обработки в виде двои ерви чного кода вы во­ дятся на ленточны перф й оратор типа ПЛ-80 и далее использую тся д вы ля числения различны океанограф х ических характеристик.

! Граф ики, даю ие общ представление о и енении парам щ ее б зм ет­ р в строятся с по ощ АЦПУ. На печать вы о, м ью водится лиш часть ь инф ации: в верхних слоях д ниж границы главного тер о орм о ней м клина через 5 м далее через 1, 20 и 50 м П, 0. остроение координат­ н х осей и и оциф ы х ровка производится автом атически.

Граф ики, на которы м но рассм х ож отреть тонкую структуру из­ м ерительны и вы х численны парам х етров, строятся с п м щ м о­ о о ью н гоканального координатного граф опостроителя ДГУ-2. П постро ри р и используется весь о ъ инф ац п вы ни б ем орм ии о бранны парам м ет­ р. Все операц построение граф ам ии: иков, нанесение координатной р, оц ровка осей запись служ етки иф, ебной и орм ии, вы о диа нф ац бр разонов—залож в програм е построения граф ены м иков, j М атериалы, передаваем ы е в архив. В архив (научны ф н ы е од ) рдаю на хранение следую ие м тся щ атериалы рейса:

а) данны и ерений в виде перф е зм оленты диаграм ны бум, мх аг илент, экспедиционного ж урнала, отчета начальника отряда о ра­ б те в рейсе;

о j б данны пер чн обработки в виде: перф ) е ви ой олент, таблиц, гра­ фк в ио.

22.7. М етодика измерений с помощью термогалинозонда «И сто к»

П одготовка прибора к работе. Перед установкой термогалино­ зонда на борту судна и платф ы н ли орм еобход м изучить тех­ ио н ч е описание и инструкцию п эксплуатации зонда. П и еско о осле рзнаком ления с технической докум ентацией установить зонд и со и и его погруж ое и бортовое устройства, пр б ы ц ф о ед н ть аем и ор и р ю и граф й ической регистрации согласно указанной в инструкции ю эксплуатации схем соединения и зазем е лить все приборы П. е )ед началом работ на каж дой станции необход м осм ио отреть погруж ое устройство, кабельнуюли и, токосъем устройстве аем ню ное лебедки, бортовое устройство и приборы регистрации и убедитьс в норм альной затяж герм ке етизирую их болтов контейнера и на щ кидны гаек датчиков, целостности датчиков, сохранности кабель х н й ли, исправности токосъем о нии ника и лебедки, отсутствии внеш них повреж дений бортового устройства и п и ор регистрации р б ов. Согласно инструкции п эксплуатации проверить работоспособ о ность бортового и погруж ого устройств терм аем огалинозонда а такж п и ор регистрации, откалибровать граф е р б ов ические р е гистраторы п каналам удельной электропроводности, тем о пературь и давления. Вы чить бортовое и погруж ое устройства и с п клю аем о м щ лебедки, кабель-троса и кран-балки вы о ью вести погруж о!

аем устройство зонда за борт и оберегая пр б от ударов о б р, и ор о’ судна и платф ы опустить его на глубину 1,5 мтак, ч б ли орм, —1 то ь п и наличии волнения датчики не вы ли на поверхность, вклю р ходи чить бортовое и погруж ое устройства.

аем Для работы с зондирую им приборам типа «И щи и сток» н б ео хо д м им обслуж и о еть иваю ий персонал в составе двух человек щ — оператора для управления работой лебедки;

— оператора для наблю дения за работой зонда и регистри рую ей аппаратуры щ.

Заполн ен и е эксп еди ц и он н ого ж урн ал а, м арки ровка н осителе!

Вся инф ац о изм орм ия б ерениях с п м щ зонд о о ью ин ф орм ац ии.

«И сток», реглам ентны и рем х онтны работах с н м тарировке ег х и, изм ерительны каналов, пер чн обработке его данны вн си х ви ой х о тсз в экспедиц ионны жй урнал. Для каж дого рода работ вы еляете:

д определенное м в жесто урнале.

Для однотипны работ оф ляется таблица, так как п еч :

х орм ер ен свед й которы н ени, й еобход м записать п и и вы ио р х полнени всегд;

и, о и и тот ж Так для записи инф ац о забортны работа;

дн е. орм ии х нео д м предусм бхо и о отреть следую ие граф в таблице: н м щ ы о е;

станции;

дата (чи сло, м, год);

порядковы н м записи есяц й о ер врем (часы м я, инуты и восьм ри е код (и t, р) в начале ] ) и чны ы, конц изм е ерения;

отм етки о работе регистраторов, истинная глу бина погруж ения;

м естополож ение судна (географ ическое и :л дальность и пеленг п отнош ю к бую ви эксперим о ени );

д ента и р е ж м работы (зондирование вни 0,5 м горизонт, буксировка н е и з /с, 1 уз);

технические, гидром 0 етеорологические условия п о ен р вед и эксперим ента (наклон и длина вы травленного кабель-троса, в л е он н е, осадки и др.);

зам и ечания п работе аппаратуры палубног о, оборудования.

О тветственны м м то работы с зонд «И м о ен м ом сток» являете м аркировка записей. Д анны и ер й зонда о н вр ен о р е зм ени д о ем н, е гистрирую нескольким устройствам Ч тся и и. тобы в послед щ ую е?

н испы вать затруднений в анализе записей, необход м пат е ты ио сать и отпечатать наборны и литерам на всех носителях: п р ли м и е ф оленте, диаграм ной ленте и бум д начала эксперим м аге, о ент следую ие основны служ щ е ебны отм е етки: н м станции, датг о ер порядковы н м записи. Д й о ер ополнительная инф ация, р яс орм азъ яяю ая условия проведени определенного эксперим щ я ента, также пишется на носителях в проц ессе выполнения работы.

Р аб о та с прибором в реж име одноразового зондирования.

П еред началом зондирования н еобход м пром ио аркировать все но­ си тели инф ац орм ии. Установить стрелки блок-счетчика длины ш травленного кабеля на нулевую отм етку. П одготовив' к регист эац двухкоординатны сам ии й описец и перф оратор, начать погру­ ж и зонда со скоростью 0,5—1 м постоянно следя за работой ен е,0 /с, эегистрирую ей аппаратуры и п и щ роф лем тем пературы и удель ли ю электропроводности. Н й аблю за скоростью и енения тем дая зм тературы и удельной электропроводности, представленной гра­ ли ф к м на диаграм е сам ио м описца, регулировать скорость погруж е­ н я таким образом чтобы на участках м и, аксим альны градиентов х ж орость погруж ения бы мла иним альной, а на участках с м ини­ м ьн м градиентам —м ал ы и и аксим альной. П этом н допускать ри е ж орости погруж ения более 1м так как м ет произойти закалы /с, ож нивание кабель-троса из-за превы ения скорости вы ш травливания кабеля над скоростью свободного падения зонда.

Не доводя д дна 5—1 м и достигнув предельной и задан­ о 5 ли ли н й для зонда глубины погруж о ения, прекратить опускание зонда, вы ю и регистраторы погруж ое и бортовое устройства.

кл ч ть, аем На ленте перф 1 оратора написать н м записи и начать п д ем о ер оъ ю нда, постоянно наблю за показанием блок-счетчика. Скорость дая рдъема зонда не долж превы ать 2— м П на ш 2,5 /с. осле подъ а ем ю д глубины 1 0 мум нда о 0 еньш скорость д 1,5 м а после ить о —1 /с, 1 м и сигнала наблю щ оператора «П 0 ли даю его оказался» ум ень­ ш ть скорость подъем д м и а о иним а. С вы ом зонда на п х ум ход овер го оператор, стоящ у лебедки, постоянно долж держ сть ий ен ать iory на педали торм и м ленно (вклю и вы чая лебедку) оза ед чая клю ю дним зонд над откидны м ать м остом или б том судна. Наблю ор ­ д щ й оператор подтягивает зонд на палубу, и ком аю и, андуя стоя ц у у лебедки оператору опускать зонд, устанавливает последний ем ia палубу и шли татное м есто.

П осле установки погруж ого устройства на ш аем татное м есто, Н л д щ й сним диаграм ную бум сграф аб ю аю и ает м агу ического регист­ р р перф ато а, оленту с перф оратора и передает полученную инф ор­ м ц ю н дальнейш обработку и архивное хранение, а опера аи а ую ли ю, управляю ий лебедкой, пром вает датчики пресной во о и р щ ы дй останавливает зонд в п оходное полож ение.

i Р аб о та с прибором в реж име многоразового зондирования.

[{л вы я яснения врем енной и енчивости проф зм иля и построения ср н проф тем ед его иля пературы удельной электропроводности и, ли ю лености морской во ы и енчивости тонкой структуры проф д, зм илей [ регистрации внутренних волн производится серия зондирований :ер равны пром утки врем в течение заранее вы ез е еж ени бранного ш тервала наблю дения (наприм в течение суток и более в за ер, ли ш ости от поставленны задач). М сим х инимальны интервал м ду й еж ондированиям определяется толщ и иной исследуем слоя м р ого оя ;

л океана и скоростью погруж и ения—подъ а зонда. П этом ем ри нео д м для всех зондирований вы бхо и о бирать одинаковы скорости е погруж ения У о и подъ а У о, а р п гр ем п д абочи хо ом сделать только мд погруж ение, чтобы избеж возм ной вариации динам ать ож ической ош ибки изм ерения удельной электропроводности и тем ли пературы из-за ош ибки гистерезиса датчика давления.

П этом интервал врем ри ени м ду двум зондированиям еж я и будет р авен тзонд —_ -II- 1 подг Т 1 у V ч v погр т v под где Тп д —вр я подготовки регистраторов к новом зондиро­ ог ем у ванию L —длина вы ;

травленного троса.

Определив интервал м ду зондированиям подготовить при­ еж и, б р к работе, вы о вести зонд за борт и погрузить на глубину 1 — 1 м П аркировать носители и орм и,5. ром нф ац и.

После этого начать погруж ение зонда и п достиж о ении необ­ хо и о глубины прекратить его вы чить перф д мй, клю оратор, начать п д ем зонда, поднять его д глубины 1,5 м пром оъ о —1, аркировать ленту перф оратора. Для визуальной индикац и енчивости про­ ии зм ф лей в вр ен с п м щ двухкоординатного сам и о ем и о о ью описца необ­ хо и о ручкой «см ени нуля», н изм дм ещ е е еняя м таба записи, асш см естить п о п координате удельной электропроводности на ве ер о j личину от +0,5 д +2 м /см и тем о См, ли пературы от 0,5 д 2°Q о (в зависим ости от изм енчивости) относительно полож ения п а ер преды его зондирования и написать над п оф лем н м зон­ дущ ри о ер дирования. С наступлением м ента второго зондирования вклю ом ­ чи перф ть оратор и ч ез 5—1 с начать погруж ер 0 ение зонда и в се остальны зондирования вы е полнять п ио злож енной в данном раз­ деле м етоди ке.

Работа с п и ор в реж е длительного изм р б ом им ерения на о н м до горизонте. Для исследования изм енчивости тем пературы удель­, н й электропроводности и солености на о н й глубине в теч и о ли до ен е длительного вр ен нем и еобход м подготовить зонд к работе со­ ио гласно инструкции п эксплуатации, сделать од н ое зондиро­ о и очн вание и п записанном с п м щ двухкоординатного сам и а,о у о о ью оп сц пр ф лю электропроводности и тем ои ли пературы вы, брать участка глубин для проведени исследования и установить зонд на о н я д^ и этих глубин.

з Если наблю дается дрей судна, погруж ое устройство п сл ф аем ое вы хода на необходим глубину начинает подним ую аться под в зо действием дрейф щ судна и глубинны течений П ую его ли х. оэтом у перед началом регистрации необход м подож ио дать установлена динам ического равновесия м ду д ей ом судна и глубиной п еж р ф о груж ения зонда. П этом как правило, зонд см ается относи ри, ещ тельно ранее вы бранной глубины и поэтом необход м вы, у и о тра вить кабель-трос на такую величину, чтобы зонд опустился и за стабилизировался на н еобход м глубине. И и ой з-за и еи вост!

зм чи скорости и направления дрейф судна зонд соверш «хож а ает дение:

п глубине, поэтом необход м следить за показаниям глубинь о у ио и и с п м щ лебедки поддерж о о ью ивать ее постоянной в пределах ±(1— м 2).

Подготовить к работе перф оратор и сам опиш ий потенц ущ ио­ м (запись в ф етр ункции врем ени), вы вести на самописец данны е тем пературы и удельной электропроводности, пром ли аркировать носители, на ленте сам описца отм етить вр я начала записи, за­ ем полнить ж урнал и вклю чить регистраторы.

П изучении вр енной изм ри ем енчивости гидрологических пара­ м етров п глубине необходим правильно вы о о бирать интервал на­ блю дения, п ня о том ч вы ом, то сокочастотная часть спектра иска­ ж ается собственны и ш ам изм м ум и ерителя и хож ем зонда дени п глубине из-за качки судна, а низкочастотная часть искаж о ается ограниченны вр ен наблю м ем ем дения. П оэтом интервал наблю у де­ ни Г а л в осн вномвы я нб о бирается следую им образом щ :


Тнабл 5 ^ Ю Т ’макс, гд ГМ с—м еа к аксим альны пери изм й од енения исследуем х явлений, ы которы ж й елательно вы явить в записи.

В качестве м иним ального периода естественной и енчивости зм парам етров на горизонте приним ается п од Гм,» Ю,,-, где Тк — ери шГ период качки зонда и судна.

ли j С окончани наблю ем дения регистраторы вы чаю на ленте клю тся, перф оратора проставляется н м записи, на ленте граф о ер ического сам описца врем конца и ерения, прим я зм ерная ам плитуда качки судна и угол наклона кабель-троса, а зонд переводят на другой участок глубин и повторяю и ерения. Как только будут закон­ т зм ч ы работы на всех вы ен бранны горизонтах, зонд и регистраторы х вы чаю погруж ое устройство подним клю тся, аем ается на палубу и устанавливается в п оходное полож ение.

jД иаграм ная лента вы ается и граф м ним з ического регистратора и используется для визуальной оц енки и енчивости проц зм ессов на отд ельны горизонтах, а перф х олента передается для дальнейш ей статистической обработки и архивного хранения.

ли Работа с п и ом в реж е буксировки. П п овед и р бор им ри р ен и океанограф ических полигонны съем часто возникает вопр х ок ос оптим ального вы бора расстояния м ду станциям О еж и. днако пред­ варительной инф ации о изм орм б енчивости океанограф ических п о ае, как правило, оказы й вается недостаточно и возникает необхо­ д м сть проведения «пробны изм ио х» ерени океанограф й ических П ам о на какой-либо од о глубине вд части и всего ар етр в нй оль ли П и етр полигона.

ер м а ! Такая работа м ет бы вы ож ть полнена с п м щ зонда «И о о ью сток»

в реж е буксировки. Для этой ц им ели необход м использовать ио Ф р о у лебедку и кран-балку и установить дополнительную о мв ю ли си у блоков так, чтобы погруж ое устройство опускалось стем аем з воду за торц м габаритам винто-рулевого устройства судна.

евы и и П одготови к работе зонд, дать ком в анду на ход судна. П осле н а [ал движ а ения судна осторож опуститьвводупогруж оеуст но аем ю йство за кор ой судна, дать ем отойти от кор ы на расстояние м у м 5—1 м и начать вы 0 травливать кабель-трос со скоростью 1 2 м не допуская его провисания. П — /с, осле установления заранее оговоренной скорости движ ения судна (не более 1 уз) вклю ть 0 чи зонд и определить глубину его погруж ения. И еняя длину вы зм трав­ ленного кабель-троса, «д б ться вы ои вода зонда на н еобход ми ую глубину, подготовить регистраторы к работе, пром аркировать носители, записать на ленте сам описца врем и координаты на­ я чала буксировки, глубину и скорость буксировки, вклю чить реги­ страторы Н. аблю дая за глубиной погруж ения зонда, поддерж и­ вать ее постоянной с погреш ностью ±1—2 м изм, еняя длину вы ­ травленного троса, н н вы о е травливая более 2000 м За в ем. ря буксировки наблю щ оператор делает пом даю ий етки на диаграм ­ м н й ленте о и енени курса судна. П о б зм и осле прохож дения заранее установленного расстояния, вы чить зонд и регистраторы клю, написать на перф оленте н м записи, а на ленте граф о ер ического регистратора—врем и координаты конц буксировки, пройден­ я а н е расстояние, дать ком о анду на ум еньш ение скорости судна v.

начать п д ем зонда со скоростью н более 1 2 м П п д ем оъ е — /с. ри о ъ е зонда вним ательно следить за тем чтобы кабель-трос и зонд н, е попадали в пред елы габаритны размх еров винто-рулевого устрой­ ства судна. П одняв зонд на палубу, установить его в п хо н е о до полож ение и начать работу в реж е одноразового зондирова­ ли им ния в зависим ости от програм ы работ.

м На основании визуального анализа записей на диаграм ное м ленте сам описца и в результате статистической обработки за ли писанной на перф оленте инф ац и определения радиусо!

орм ии корреляц выии бираю расстояния м ду станциям полигона тся еж и Для бо правильной оц лее енки пространственной и енчивое™ зм гидрологических парам етров для буксировки необход м вы и ать и о бр глубины с относительно м м градиентам (от поверхности д алы и и с верхней границы терм оклина и глубж ниж границы терм ли е ней о клина), чтобы избеж ош ать ибок, связанны с паразитны хож х м де н ем погруж ого устройства п глубине.

и аем о Уход за при бором Терм. огалинозонды являю вы ко ч ы и тся со то н м приборам и в связи с этим требую особы условий эксплуатации и т х и ухода. В первую о ер ь это относится к датчикам тем ч ед пературь и удельной электропроводности. П оперем енное нахож дение погру ж ого устройства в м аем орской во е и воздухе приводит к об а д р зованию налета и загрязнению датчиков, что, как правило, со р по вож дается появлением коррозии на датчике тем пературы и и ене зм н ем геом и етрической постоянной датчика электропроводности. Д з л ум еньш ения этих явлений после окончания забортны работ н х е о и о споласкивать датчики пресной во о. П бход м д й еред н ачалоь работ внутреннее отверстие датчика электропроводности н б ео хо д м протереть см н м спиртом ватны там ио очен ы м поном.

Для вы яснения исправности датчика удельной электропровод ности и всего изм ерительно-регистрирую его тракта н б д м щ ео хо и !

периодически проверять канал электропроводности (не реж о н п е до раза в день) п и вы р полнени забортны работ с п м щ м и х о о ью ага |и а сопротивления, с классом точности не хуж 0,02% используя н е, ю следний для им итации проводим ости витка во ы Сравнивая д.

ю лученны значения кода электропроводности с записанны и е м i паспорте на п бор, убедиться в исправности датчика и и ер ри зм и ьн -р стр р щ тракта.

ел о еги и ую его П равильность показания датчика тем пературы и исправность (зм тельного тракта проверяется п точке таяния льда и и ери о л нега, приготовленного и дистиллированной во ы согласно инст­ з д анции п эксплуатации зонда.

о И справность датчика давления и изм ерительного тракта п о р еряется п начальном коду давления в п од нахож о у ери дения зонда а палубе.

П рибор считается исправны, если расхож м дение полученны х йачений с указанны и в паспорте н превы ает допустим м е ш ой !ш бки изм и ерения п каж у парам о дом етру.

Для ум еньш ения влияния вибрац на работоспособность зонда ий огруж ое устройство после забортны работ долж устанав аем х но :иваться на ам ортизирую ий коврик и закрепляться в п хо н м щ о до юж и ло ени.

В случае зам ены датчиков и реле ком утатора каналов, ли м такж рем е онта м оста тем пературы проверять согласно инструк !и п эксплуатации сохранность градуировки и производить н ио о !у градуировку тех каналов, в ц которы произведена зам ю епи х ена злов. В случае проф илактики и рем ли онта нуль-органа требуется |р в ка градуировки и новая градуировка каналов тем о ер ли пера ур и электропроводности о новр енн ы д ем о.

Г л а в а 23. А П П А РА ТУ РА И М Е Т О Д И К А И ЗМ Е Р Е Н И Я П А Р А М Е Т РО В М ЕЛ К О М А С Ш Т А Б Н О ГО В З А И М О Д Е Й С Т В И Я А Т М О С Ф Е Р Ы И О К ЕА Н А И С О С Т А В Л Я Ю Щ И Х БА Л А Н СА Э Н Е Р Г И И Т У Р Б У Л ЕН Т Н О С Т И В Б Л И З И ГР А Н И Ц Ы Р А З Д Е Л А В О З Д У Х - В О Д А 23.1. Основные задачи по изучению взаимодействия атмосферы и океана П роблем исследования взаим а одействия атм еры и океана осф ш роком диапазоне м табов приобрела в последнее вр я и асш ем аж значение. Это связано как с реш ное ением ф ундаментальны х ад динам ач ического и теплового взаим одействия пограничны х п ев так и с реш о, ением больш круга воп осов прикладного ого р арактера. Актуальность изучения взаимодействия возросла всвязи настоятельной необходим остью улучш ения прогнозов погод, ы Зеспечени безопасности м я ореплавания, а такж в связи с р е е еш и задач п предупреж ем о дению загрязнения океана.

: В связи с тем ч задача изучения взаим, то одействия реш а­ тся путем исследования ф изических проц ессов, происходящ их в пограничны слоях атм еры и океана, практическая реализа х осф дия эксперим ентального изучения взаим одействия атм еры ио е осф к ана заклю чается в регистрации основны гидром х етеорологически характеристик пограничны слоев таких, как тем х пература, скорост потока, влаж ность воздуха, атм ерное давление, поверхностно осф волнени и некоторы других. П ы изм е х рям е ерени основны ги р я х де м етеорологических вели н позволяю получить значения их пул!

чи т садий и таким образом изучить статистические характеристик ф изических п олей в взаим о одействую их пограничны слоях щ х П ой м рям етод позволяет такж непосредственно изм е ерить турб) лентны потоки количества движ е ения, тепла и влаги в п гр ш о ан н м слое атм еры и характеристики турбулентного о м о осф б ен в вер хнем слое океана.

М ассо- и энергообм осущен, ествляем й на границе раздел ы вода— воздух, в значительной степени определяется турбулентны :

дви ением в пограничном слое атм еры В то ж вр я создг ж осф. е ем ваем турбулентны ветром поверхностное волнени оказы ое м е вае сущ ественное обратное влияние на структуру поля ветра и сл с, ед вательно, на характер обм м ена ассой и энергией в пограни чны слоях. П оскольку в настоящ вр я ещ н разработана зако!

ее ем ее ченная гидродинам ическая теория, описы щ м ваю ая еханизм вза!

м одействия пограничны слоев атм еры и океана, о о н х осф сн в с) значение в и зучении турбулентной структуры взаим одействую ищ слоев атм еры и океана приобретаю эксперим осф т ентальны ис е сл дования проц ессов, происходящ вблизи поверхности р их аздел, Как правило, прям е изм ы ерения характеристик турбулентное!


в пограничны слоях ведутся в диапазоне м табов поверхное х асш ны волн. Это диапазон м х елком табного взаим асш одействия а тм сф еры и океана, осн овны и задачам исследования этого диап;

м и зона м табов являю асш тся:

— установление законом ерностей вертикального распределена характеристик турбулентности в пограничны слоях;

х — вы яснение связи характеристик турбулентности с внеш ни^ парам етрам в частности, вы и, яснение связи характеристик п гр о;

ничны слоев с условиям на границе раздела и с п оц х и р ессам :

происходящ и в пограничны слоях, на больш м табах, ч им х их асш е поверхностны волны е ;

— и ерени п ям м м ом м зм е р ы етод ассо- и энергообм ена ч ре( границу раздела вода— воздух.

Результатом исследований м елком табного взаим асш одействк атм еры и океана долж бы преж всего парам осф на ть де етризавд основны ф х изических проц ессов, происходящ в пограничнь их слоях, совокупностью эксперим ентальны данны Это п зво т х х. ол учесть особенности м елком табного взаим асш одействия в ги р д до:

нам ических м оделях прогноза п ы и ф ирования в хн огод орм ер е] деятельного слоя океана.

Вследствие известны трудностей организации прям х и ер х ы зм нйф и луктуации основны гидром х етеорологических вели н в о чи кры м р в исследованиях м том о е, елком табного взаим асш одейств!

рим еняется наряду со стандартной аппаратурой больш чи ое сло ннкальны датчиков и изм х ерительны комх плексов. В ряде случаев атчики пульсаций гидром етеорологических вели н разрабаты чи ва­ йся спец иально для определенной задачи исследования и в даль ей ем их использование м ет н представлять научного и прак ш ож е ического интереса. О днако в больш инстве сво специально раз ем абаты ы изм ваем е ерители ф луктуаций гидром етеорологических арам етров м огут бы использованы в качестве стандартны при­ ть х о о для получения м рв ассового м атериала п м о елком табном асш у заим одействию п и различны гидром р х етеорологических условиях.

В предлагаем главе Руководства основное вним ой ание уделено естандартной аппаратуре и м етодике изм ерения средних значений пульсаций таких гидром етеорологических вели н, как скорость чи етра, тем пература, влаж ность, давление ветра на вод возвы е у, ш и поверхности волн. В связи с тем что в настоящ врем прак я, ее я ески отсутствую систем т атизированны сведения о приборах е 1ч м етодах изм ерени ф й луктуаций гидром етеорологических пара етр в пограничны слоях, эта глава носит обзорны характер.

ов х й 1етодика и ерени, рассм зм й атриваем в главе, относится преи у ая м (ествен о только к условиям откры м я. Это обусловлено тем н того ор, го назем е изм ны ерения в пограничном слое атм еры в томосф, и и с дрейф щ льд м сле ую их ов, етодически достаточно хорош раз- о аботаны в настоящ вр я.ее ем О бзорны характер главы позволяет в ряде случаев сделать й :ы на отдельны разработки иностранны авторов, что послу лки е х :и расш т ирению представления о состоянии и уровне разработок зм иер телей используем х для исследования пограничны слоев.

, ы х целях сокращ ения объем главы в некоторы случаях н п и а, х е р эдится подр обное описание отдельны датчиков и изм х ерительны х эм плексов, а делаю ссы на литературу, содерж ую п д тся лки ащ о эбн описание сам пр боров и м ое их и ли етодики работы с н м. ии 23.2. С остав наблюдений и описание необходимых приборов П исследовании м ри елком табного взаим асш одействия атм о ф ы и океана ставится задача ком ер плексного изучения основны х кдроф чески парам изи х етров, характеризую их структуру погра щ и н х слоев. И чы спользуем для этих ц ая елей аппаратура предназ­ н ч н для синхронной регистрации средних и пульсационны аеа х н ен й скорости и тем ач и пературы возвы ения поверхности вол ы, ш н, йкропульсации норм ального давления ветра на поверхность в д.

оы последние годы делаю попы добавить к этом ком тся тки у плексу ^ ер ы вели н регистрацию пульсаций влаж м яем х чи ности.

;

Как правило, при исследовании взаим одействия атм еры осф i океана ограничиваю и ер ем средних и пульсационны тся зм ени х р ен й скорости ветра и тем ач и пературы воздуха и возвы ения п ш о Ь хн сти волны Такой ком ро. плекс и еряем х вели н позволяет зм ы чи ^ ссчитать основны характеристики турбулентного обм впогра­ е ена н ч о слое атм еры над м р.

ин м осф о ем Для изм ерени средней скорости ветра (градиентны и ер я е зм е ния) прим еняю стандартны вы тся е, пускаем е пром ш ы ы ленносты с анем етры наприм анем етры типа М Тем ом, ер, ом -92. пература в з о духа и в д изм о ы еряется м ны и и платиновы и терм етрам ед м ли м ом :

сопротивления, которы использую и для изм е тся ерени пульсац :

й и тем пературы [5 5 ]. В качестве справочного пособия п тер ом,3 о м ет р сопротивления м н реком ам ож о ендовать книгу Качурина [6 ] : каталог п терм о опарам и терм етрам сопротивления. П ом ульсаци тем пературы воздуха и во ы измд еряется такж полупроводни е ке вы и терм етрам сопротивления (терм м ом и исторам О и п и е и). б х р м н и для этих ц ени елей м ж р найти, наприм в работах Конте он ер, б й ево [8 ], А о ц й 3 ндреева и др. [6 ]. Следует такж отм 7 е етить, чт пульсация тем пературы в пограничны слоях атм еры и океан х осф регистрируется с п ощ батарей терм ом ью опар. Этот м етод и ер зм е н я является о н м и надеж х и описан в работе Кречм [8^ и ди з ны ера И ерение тем зм пературы вблизи поверхности раздела вода воздух ослож няется р ом особенностей исследования. В яд о-первы ) это связано с тем ч тем, то пература воздуха и в д м о ы еняется в п с граничны слоях п сравнительно слож м законам что сущ х о ны, ест вен о услож н няет учет и ц и п и ор Во-вторы п и и ер нер и р б ов. х, р зм е ниях тем пературы воздуха вблизи в д нередко и еет м оы м ест увлаж нение и засолонение датчика за счет бры что такж сказь зг, е вается на его чувствительности и инерц ионности. Эти трудне сти обходятся путем подбора датчиков для исследования строг определенного частотного диапазона ф луктуаций тем пературь а такж п и енени различны защ е рм ем х ит-экранов и ги дроф обны покры тий.

И ерение турбулентны характеристик скорости ветра в п зм х с граничном слое атм еры над м р проводится с п м щ аг осф о ем о о ью паратуры разработанной ранее для исследований в п и н !

, р зем о слое атм еры [6 ]. Сю преж всего следует отнести ш рок осф 9 да де и используем й терм ы оанем етрический способ регистрации к м с ом оп нент скорости. Сущ ествует обш ирная литература п результата:

о и ер й пульсации скорости ветра, полученны с п м щ те{ зм ени м о о ью м оанем етров. Этот ж м ом е етод используется и для изучения ту{ булентности в вер хнем пограничном слое океана. М етодическа разработка принц терм ипа оанем етрического изм ом ерени п д о и я орб излож в работе Кречм [8 ]. Следует зам ена ера 5 етить, что и о !сп л зование терм оанем етров в исследованиях в откры ом том мр о сопряж с определенны и трудностям м ено м и етодического характер;

связанны и с больш чувствительностью п и ор к м и е м ой р б ов ехан ч ски повреж м дениям П. оэтом в последние годыих прим у еняю гла!

т н м образом п и изм ы р ерениях на стационарны платф а х орм в ш овой зоне м р [1 ельф о я 0 ].

В последние годы интенсивно развиваю акустические м тся етод изм ерения турбулентности в пограничны слоях атм еры х осф океана. Сущ ественны преим еством п и ор использую к м ущ р б ов, щ акустический при ип изм нц ерени скорости, перед тер оанем ет я м ом рам является строго линейная зависим и ость вы ходного н р жап я н я прибора от и ер ой ком и зм яем поненты скорости ветра. П одробно при ип действия и конструкция акустического анем етра нц ом описаны в работах {4 5 В зарубеж х работах конструкция, ]. ны акустического анем етра достаточно хорош рассм ом о отрена М - и цута и др. [2 1 ].

Наряду с акустическим анем етром в практике исследования ом турбулентны проц х ессов в пограничны слоях атм еры и океана х осф используется акустический терм етр. Для исследования турбу­ ом лентного потока количества движ ения и тепла акустический ан о ем !м объединяю с акустическим терм етром в о и пр б — етр т ом д н и ор |анем етр-терм етр.

ом ом | Наряду с перечисленны и в исследованиях взаим м одействия ат­ м еры и океана использую такж при осф тся е боры изм, еряю ие на­ щ пряж ение ветра. Это так назы ы пруж ваем е инны анем етры е ом (Thrust-anem eter). Впервы они бы разработаны в Бедф om е ли орд­ ском институте, где и прим еняю ш роко в исследованиях. С тех­ тся и ническим данны и и п и ц п действия прибора м н ознако­ и м р н и ом ож о м ься в работах Смита и Д [205, 2 иш оу 1 ].

Для расчета турбулентны потоков тепла и влаги, а такж ис­ х е следования плотностной стратиф икации в пограничном слое атм о­ сф необходим данны о средних значениях и пульсации влаж еры ы е ­ ности. В последние годы предприним тся интенсивны усилия п аю е о 'созданию надеж ного датчика влаж ности для работы в м орских |условиях. С обзор датчиков, прим ом еняю ихся в изм щ ерениях (влаж ности в газах, м но познаком ож иться в м атериалах м дуна­ еж родного сим позиум п влагом ао етрии (147), а такж в работах по­ е следних лет (см наприм {68, 86, 8 8 189]).

., ер, 7, 8, Наряду с сущ ествую им приборам используем м для ис­ щи и, ыи следования турбулентности в пограничны слоях атм еры их осф |океана, необход м пр б ы для изм и ы и ор ерения таких вели н, как чи возвы ение поверхности волны орбитальны скоростей движ ш, х ения частиц в волнах, м икропульсаций давления ветра на поверхность волн и некоторы другие. Разработка такого ком е плекса датчиков |б л вы ы а полнена в МГИ АН УССР и описана в работах i[4, 4 2 3, 44, 79]. О становим несколько подробнее на характеристике этих ся датчиков.

| Волнограф с коаксиальны ем м костны датчиком Д м. атчик вол­ нограф представляет соб изолированны м а ой й еталлический стер­ ж ень с гидроф обны покры. Стерж м тием ень и вод являю а тся обкладкам конденсатора, ем и кость которого изм еняется пр о ям пропорц ионально глубине погруж ения датчика в воду и м зави­ало сит от солености и тем пературы в д. Ем о ы кость является управ­ ляю ей для LC-генератора синусоидальны колебаний. Линей­ щ х ность прибора обеспечивается за счет м алой девиац частоты ии LC-генератора. В этом случае частота генератора зависит п очти линейно от изм енения ем кости датчика. И спользуем й в и ере­ ы зм ниях датчик и ел генератор со средней частотой 4 кГц. М м акси­ м альная девиация частоты при изм ерени возвы ения поверхности и ш от 0 д 2 м составляет 1 0 Гц.

о 38 Зак. № 298 Конструкция датчика схем атически показана на ри 23.1. с.

О сновны достоинством ем м костного датчика является стабильность его парам етров и достаточно вы сокая м еханическая прочность, что позволяет использовать его для проведени долговрем я енны и е­ х зм рен йи.

Реверсивны датчик скорости. П й ринципиальной особенностью при бора является использование простого способа преобразования скорости вращ ения чувствительного элем ента (пропеллерной вертуш ки) в электрический сигнал. П реобразова­ ни осущ е ествляется посредством м ­ и ниатю рного тахогенератора. О тличи­ тельной особенностью его является линейная характеристика обратного преобразования и небольш инерц ая и­ онность [4 ].

Бы разработано два типа таких ло датчиков скорости. В п во и н х ер м з и вращ ение кры льчатки передается н а вал тахогенератора п и п ощ маг­ р ом и нитной м ты Схем уф. атически этот датчик показан на рис. 23.2. Пре­ образователь датчика находится в гер­ м етически закры том корпусе. П ри вращ ении кры льчатки с вы хода пре­ образователя поступает электрический сигнал, пропорц иональны скорости й вращ ения. П олярность этого сиг­ нала соответствует направлению по­ тока.

Второй вариант датчика скорости отличается от первого тем ч м, то агнит­ ная м та зам уф енена обы мчны 'редук­ тором Для защ обм. иты отки тахогене­ ратора и коллектора токосъем ника от Рис. 23.1. Конструкция вол­ м орской во ы прим д еняется наполни­ нографа с емкостным датчи­ тель, в качестве которого используется ком.

м инеральное м асло.

1 — кабель, 2 — стержень, 3 — П орог чувствительности пер вого экран, 4 — центрирующая шай­ ба, 5 — гидрофобный изолятор, варианта датчика порядка 1 см од­ /с, 6 — щелевые прорези.

нако м агнитная м та дает паразит­ уф н й сигнал на частоте около 4 Гц. Второй вариант датчика сво­ ы б д от этого недостатка. Редукторное соеди е второго ва­ о ен нени рианта датчика несколько п си его порог трогания (д 3— овы ло о 4 см О/с). днако это вд м ьш ч у пропеллерного датчика вое ен е, ем Ш онтинга [2 5 что по-ви м у, связано с тем ч в датчике 1 ],, ди ом, то Ш онтинга им еется дополнительны нагрузочны м ент от 6 маг­ й й ом нитов, укрепленны на лопастях кры х льчатки (общ й вес этих маг­ и нитов 3 г).

Для изм ерения компонент скорости в воздухе иногда исполь­ зуется датчик, аналогичны описанном вы е. Ч й у ш увствительны м элем ентом такого датчика является пропеллерная кры льчатка из фольги. В соеди и с тахогенератором и ею и м й собст­ нени, м щ м алы венны м ент и ц и такая систем позволяет довести постоян­ й ом нер и, а н врем датчика д 0,07— ую ени о 0,09 с. Этого вполне достаточно, чтобы исследовать структуру турбулентности воздуш ного потока в полосе частот поверхностного волнени я.

Датчик давления ветра. О ий ви датчика показан на бщ д ри 23.3. П сравнению с более ранним вариантом [7 ] этот датчик с. о !Рис. 23.2. Конструкция датчика ско- Рис. 23.3. Общий вид датчика микро ;

рости орбитального движения частиц пульсации давления, воды в волне.

|и еет сущ м ественно м ую м еньш ассу и меньш е габариты П и. ринци­ пиально н во является электрическая схем прибора. От преж ой а ­ него варианта прибора остался сам п нц п и ерения, а такж ри и зм е систем предотвращ а ения попаданий во ы в м бранную коробку.

д ем Частотны диапазон и ер й датчика составляет 0,03—1 Гц, й зм ени 'о и ка изм шб ерения 0,05 м во. ст.

мд Как уж отм е ечалось, п и исследовании м р елком табного взаи­ асш м одействия синхронно изм еряется больш чи гидроф ое сло изических парам етров на нескольких горизонтах в во е и воздухе. Так в раз­ д работанны в МГИ АН УССР для этой ц изм х ели ерительны комх ­ плексах ПГС (притопленны градиентны станции) чи одновре­ е е сло м н регистрируем х парам ен о ы етров достигало 3 О 1. становим на ся краткой характеристике ком плекса ПГС.

К изм ерительном ком у плексу такого типа предъявляю сле­ тся д щ е условия:

ую и 38* Рис. 23.4. Блок-схема измерительного комплекса ПГС и стационарной градиентной мачты.

— систем связи долж бы пом а на ть ехоустойчивой п отнош о ению с внеш наводкам ним ;

— взаим е пом м ду каналам долж бы м м ны ехи еж и ны ть алы и;

— точность передачи инф ац долж бы вы орм ии на ть сокой ;

— эксплуатация изм ерительной аппаратуры в м орских экспе­ д ц о н х условиях н долж бы чрезм иины е на ть ерно трудоем кой.

j Все эти условия бы полож в основу разработки изм ли ены ери­ тел о ком ьн го плекса ПГС.

Блок-схем изм а ерительного ком плекса ПГС и стационарной радиентной м ачты показана на рис. 23.4. Н епосредственно в м р ое ia буе и м ли ачте разм аю датчики и преобразователи. П ещ тся ри :м ы блоки, схем контроля и регистрации находятся на борту не ы :удна или береговой лаборатории и оф леныв виде пульта конт орм ю и управления.

ля Передача сигналов на борт судна и на берег производится ли ю средством кабельной линии связи. П енение частотнозависи рим (ы преобразователей позволяет сократить число ж в кабеле и 1х ил (ередавать сигналы постоянного тока от датчиков скорости п од­ о н м проводу вм оу есте с Ч -сигналам от волнограф датчиков М и а, тем ер ы и давления.

п атур Взаим е наводки ЧМ ны -каналов устраняю соответствую им тся щ р о м несущ частот от разны датчиков. П азн со их х олная полоса ja O, которую заним т все Ч -преобразователи, леж в диа cT T аю М ит [азо е 0,5— кГц. П таком вы е частот для ли связи д н 6 ри бор нии о [ескольких сотен м етров м ж о прим он енять практически лю бой :абель, ом ическое сопротивление каж дой ж илы которого не п е- р !ы ает 1 — О.

ш 0 20 м 23.3. Платформы для установки измерительной аппаратуры Создание специализированны платф х орм для и ер й в н ж зм ени и [е слое атм еры иверхнем слое океана преследую общ ц м осф т ую ель.б еч ть стабилизацию изм есп и ерительной базы п отнош о ению к о сем видам динам ического воздействия вблизи границы раздела з у — а. П ум од х вод ри еренном ветре (д 1 —1 м о о ы о 0 2 /с) сн вн м р м определяю им п ени стабилизированной плат акто о, щ овед е )о м, является поверхностное волнени П больш силе ветра ры е. ри ой тановится сущ ественны аэродинам м ический эф ект. П ф оэтом в уы о того и и го вида конструкции платф ы (буя-носителя) р ли но орм [ав си в о и т, сновном от конкретной ф, изической задачи, поставлен­ нйперед исследователем о.

К настоящ у врем в м р ем ени и овой практике накоплен доста о н больш опы создания стабилизированны плаваю их и чо ой т х щ ли тационарны платф х орм различного рода. Их разработка ведется !о трем главны направлениям м :

— платф ы больш тоннаж способны работать продол­ орм ого а, е ж тел н е врем в различны погодны условиях;

и ьо я х х — платф ы м орм алого тоннаж позволяю ие проводи изм а, щ ть е­ н н я п и ум е и р еренном ветре и степени волнения д 4 баллов;

о — стационарны и ерительны платф ы устанавливаем е зм е орм, ы на дне м ро я.

Рассм отрим подр обнее перечисленны вы е направления р о еш аб ' п созданию стабилизированны платф.

о х орм Среди платф орм больш тоннаж м ж о вы ого а он делить автон ом н е плаваю ие платф ы типа СПАР [2 6 и заякоренную ста ы щ орм 1] билизированную платф у О орм кеанограф ической лаборатории Б ел ф ордского института [2 4 а такж обитаем е буи-лаборатории 0 ], е ы позволяю ие исследователям работать в условиях, близких к су щ д вы. К последнем типу относятся буксируем е носители тип ом у ы ФЛИП [2 8 а такж заякоренны буи п об ы бую 0 ], е е, од н е -лаборатори Кусто. Эти платф ы п сущ орм, о еству, представляю соб спец т ой иа лизированны научно-исследовательские суда.

е Согласно описаниям систем СПАР и ФЛИП, и длина состав х ляет около 1 0 м а диам около 6 м П ерно те ж характе 0, етр. рим е ристики и еет буй-лаборатория Кусто: длина п вертикали 6 к м о диам п д н части 3 м диам корпуса на границе p етр о вод ой, етр as дела воздуха—вода 2 м диам надстройки около 6 м в д и е, етр, о о зм щ е о л 25 т.

ени ко о Заякоренная стабилизированная платф а Бедф орм ордского и н статута и еет длину 5 м п и ем длина п вод ой части доуровн м 1, рч од н надводной палубы составляет 3 м К палубе крепится и ум 8. нстр ен тальная м ачта длиной 1 м Н 3. есущ конструкция п ор ] ая латф м им треугольную ф у и набрана и труб, разделенны н еет орм з х секц. Ч ре ниж секц содерж буи О ая м ии еты них ии ат. бщ асса плат ф ы 7 т, плавучесть—1 т. П орм —1 9 латф а удерж орм ивается н м есте тринадцатью стальны и канатам каж й и которы к с м и, ды з хр пится к якорном блоку на д м р Устанавливается на гл р у нё о я. уб нах о коло 5 м 0.

Область при енения платф м орм больш тоннаж ограничен ого а трудностью транспортировки и в различны р х е айоны океан;

а такж в ряде случаев слож е ностью постановки на якорь. П и ом м этого, для некоторы ви о и ер й влияние корпуса м ж х д в зм ени ое оказаться сущ ественны (особенно для систем типа СПАР м ФЛИП, им щ корпус диам ею их етром 6 м). П оэтом в практик у исследования использую платф ы м тся орм алого тоннаж св б да, о о н е от этих недостатков.



Pages:     | 1 |   ...   | 15 | 16 || 18 | 19 |   ...   | 21 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.