СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ ТЕРМОКЛИНА С ДРЕЙФУЮЩЕГО СУДНА

Название полезной модели
Система для измерения глубины залегания термоклина с дрейфующего судна
Область техники к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области измерительной техники, а более конкретно к устройствам для измерения топографии термоклина (слоя скачка температур) и может быть использована, например, для определения амплитуды, периода, скорости, направлении распространения морских внутренних волн.
Уровень техники
Известна система, которая может использоваться для измерения глубины залегания термоклина (Степанюк И.А. «Методы измерений характеристик морских внутренних волн» СПб: изд. РГТМУ, 2002. с.62-63) включающая интегральный датчик температуры и датчик гидростатического давления, закрепленные на стандартном океанографическом тросе с грузом на конце. Интегральный датчик температуры размещен на глубине расположения термоклина, так чтобы с этой глубиной совпадала примерно середина преобразователя. Датчик гидростатического давления размещен на глубине, где отсутствуют вариации давления от поверхностных волн. В этой конструкции датчик давления формирует сигнал соответствующий вертикальным перемещениям связанным с качкой судна этот сигнал вычитается из сигнала интегрального преобразователя. Тем самым ликвидируются искажения связанные с вертикальными перемещениями судна, а на выходе измерительного устройства формируется сигнал связанный естественными причинами имения положения термоклина.
Описанное устройство позволяет весьма не точно регистрировать амплитуды колебаний термоклина и не позволяет измерить особенности пространственной изменчивости колебаний термоклина. Во-первых, измерения производятся в предположении сохранении постоянности значений средней температуры выше и ниже термоклина по шкале глубин, в океане они могут характеризоваться значительной временной изменчивостью. Во-вторых, по данным измерения одним таким прибором невозможно, описать пространственную изменчивость колебаний термоклина, например, определить скорость и направление распространения его возмущений связанных с прохождением внутренних волн.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) является система для измерения характеристик внутренних волн на ходу судна (Степанюк И.А. «Методы измерений характеристик морских внутренних волн» СПб: изд. РГГМУ, 2002. с.64-65). Для измерений используется решетка преобразователей, буксируемых за судном с фиксированным разносом по пространству. Решетка состоит из четырех распределенных по вертикали измерительных линий содержащих термоинтегральные преобразователи, на верхних концах которых установлены преобразователи локальной температуры, а на нижних - совместно преобразователи локальной температуры и гидростатического давления. Разнос линий по пространству обеспечивается с помощью буев специальной конструкции, а заглубление с помощью решеток-заглубителей. Передача сигналов производится по кабель тросам.
Точное определение амплитуды колебаний термоклина возможно по данным измерительной линии с масштабированием по шкале высот за счет локальных датчиков температуры расположенных на верхнем и нижнем концах интегрального преобразователя. Одновременно за счет вычитаний показаний датчика давления из показаний соответствующего интегрального датчика температуры, как и в ранее описанном устройстве, ведется коррекция показаний связанных с влиянием поверхностного волнения. По изменению времени прихода возмущений термоклина на каждый из датчиков и известном расстоянии между ними, определяется период колебания термоклина, длина, направление и скорость распространения вызвавшей его внутренней волны.
В этой конструкции возможно определение практически всех характеристик колебаний термоклина связанных с проявлениями внутренних волн (период, длинна, амплитуда, скорость и направление распространения волны). Однако определения по-прежнему содержат значительные погрешности, так как все определения пространственной изменчивости колебаний термоклина проводятся в предположении постоянства расстояния между интегральными преобразователями температуры, однако в условиях дрейфа тросовые системы, находясь без нагрузки, будут совершать произвольные движения относительно друг друга.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом от использования настоящей полезной модели является повышение точности определения пространственных характеристик колебаний термоклина при измерениях с дрейфующего судна. Этого возможно добиться путем уменьшения погрешности определения взаимного расположения между измерительными линиями.
В предлагаемом устройстве используют некоторые существенные признаки прототипа, а именно в нем для измерений возмущений термоклина в пространстве используется решетка преобразователей с разносом по пространству. Решетка состоит из распределенных по вертикали измерительных линий содержащих термоинтегральные преобразователи, на верхних концах которых установлены преобразователи локальной температуры, а на нижних - совместно преобразователи локальной температуры и гидростатического давления. Передача сигналов производится по кабель тросам.
Существенными отличительными признаками предлагаемого устройства является то, что в состав системы для измерения глубины залегания термоклина с дрейфующего судна дополнительно введено малое плавсредство с одной из упомянутых измерительных линий, установленное с возможностью удерживать свое положение относительно дрейфующего судна, причем остальные измерительные линии размещены у носа и кормы судна. Это уменьшает погрешность определения пространственной изменчивости характеристик термоклина в условиях дрейфа судна.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения пояснена на чертежах. На фиг.1 представлена схема расположения измерительных линий. Измерительные линии 1 и 2 опускаются с носа и кормы основного судна 3, а измерительная линия 4 с борта маломерного плавсредства (шлюпки) 5 находящегося на фиксированном расстоянии от судна. Все измерительные линии соединены кабель-тросами 6. Расстояние между 3 и 5 при контроле натяжения кабель троса остается постоянным.
Осуществление полезной модели
Система работает следующим образом. Определяется глубина залегания термоклина. Измерительные линии устанавливают с носа и кормы судна, так чтобы середина интегральных датчиков температуры находилась на глубине расположения термоклина. Третий датчик грузится на маломерное плавсредство (шлюпку). Снаряжение шлюпки для производства работ дополняется компасом и контрольным фалом, крепящимся к борту судна. Маломерное судно отходит от борта основного судна на заданное расстояние с курсом, направленным по нормали к борту судна. Когда сигнальный фал натягивается шлюпка останавливается, производится установка третей линии. Дальнейшая задача экипажа шлюпки следить за фалом и показаниями компаса и визуальными ориентирами с целью сохранения своего положения. Точное определение амплитуды колебаний термоклина, как и в прототипе, обеспечивается по данным измерительной линии с масштабированием по шкале высот. По изменению времени прихода возмущений термоклина на каждый из датчиков и точно заданном расстоянии между датчиками вдоль борта судна, постоянно контролируемой позиции датчика на шлюпке определяется период, длинна, направление и скорость распространения колебания термоклина.