Способ определения профиля течения буйковым комплексом Советский патент 1985 года по МПК G01P5/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проведении акеанографических исследований для определения характеристик течения в океанах и морях.

Целью изобретения является повышение точности определения профиля течения до дна при измерениях характеристик течения в ограниченном слое воды.

На фиг. 1 показан буйковый комплекс с измерителями течения в слое h, обеспечивающий выполнение операций способа; на фиг. 2 - вертикальный профиль течения, измеренный в слое h (А - для плоского потока, А - для пространственного потока) на фиг. 3 - вертикальный профиль плоского А и пространственного А потоков и профили соответственно Б и Б , полученные методом интерполяции до дна; на фиг. 4 г участок якорной линии, на котором закреплены измерители , тече ния на фиг. 5 - привизнй К) всей якорной линии, полученная методом расчета по математической модели (плоский вариант)i на фиг. 6 .- верти кальный профиль течения (плоский вариант - В, пространственный вариант - Вр при других значениях париметров («, п) формулы интерполяции; на фиг. 7 - якорная линия, кривизна которой K/jK.A соотйетствует профилю течения, показанного на фиг. 6.

Способ осуществляется следукяцим образом.

Измеряют глубину Н постаг новки буйкового комплекса 1 с судна 2, используя зхолот (фиг.1). i Далее измеряют скорость и направление (характеристики) течения с помощью измерителей 3 течения, подвешенных на якорной линии 4 буя и расположенных в слое воды h. На фиг. 1 измерители обозначены Дц, глбина измерителя Z, глубина района постановки Н (заглавные буквы со штрихом относятся к пространственно му случаю).

По-показаниям измерителей Д течения строят (определяют) вертикальный профиль А течения в слое h (фиг. 2).

Осуществляют интерполяцию течения V по глубине для слоев, не охватьшаемых измерениями, и получаю

профиль Б от последнего измерителя дна (фиг.З). В результате измерения и интерполяции получают профиль течения АБ (фиг.З), назовем его профилем В. Интерполяцию осуществляют, например, по формуле

7 - а(г„- Z)-, Z.Z г„ (1) при условии

/т т I

(ZH- z)

(2)

где V - вектор скорости течения, измеренный последним измерителем;Z ц - глубина, охватываемая

тросом якорной линии буя4 Z - глубина расположения измерителей течения; Z - координаты глубины, а, п - параметры формулы интерполяции.

Интерполяцию осуществляют следующим образом.

Присваивают значение п. (причем rt 0), например N 1, п 1 или п 1, и определяют соответствующие значения а и интерполяционную кривую Б (фиг.З), которая получена при п 1.

Измеряют кривизну К участка якорной линии , на котором закреплены измерители течения. Для этого могут быть использованы несколько методов.

По показаниям измерителей гидростатического давления, установленнь1м на каждом измерителе течения, определяют глубины Z их установки. Используют показания измерителя длины якорной линии, полученные при установке приборов 1,. Для каждого участка буйрепа определяют угол ка-сательной tiL по соотношению

оС arccos ZjMl

и затем определяют кривизну К участка якорной линии, среднюю для двух соседних участков или для участка якорной линии, на котором установлено три прибора

к е

(3) л1 л1,

По показаниям температуры в составе калщого прибора и по среднему профилю температуры для района исследования находят глубину местонахождения каждого прибора. Далее опре3деление кривизны участка буйрепа выполняют аналогичйо. На участке якорной линии, где установлены измерители течений, устанавливают инклинометры, измеряюцие пространственный угол наклон участка буйрепа.По данным показаний двух соседних инклинометров, находят приращение угла касательной к якорной линии &oL, а по данным измерителя длины якорной линии длину участка между инклинометрами лР . Кривизна участка определяется по соотношению К лоЦ 4 . Можно определять кривизну К для каждого отрезка , ,...., Д.Дц - участка и найти среднюю кривизну участка , (фиг.4), Измеряют среднюю глубину lig положения участка Д-|Д« якорной линии. При этом в. соответствии с используе мым методом измерения кривизны ytiaстка якорной линии используют показания измерителей гидростатического давления, установленные на измерителях течения, а среднюю глубину hg, соответствующую кривизне К, находят по соотношению ; Ь - Z + Zi4i + Z -i+2 е 3 показания измерителей температуры в сотаве каждого измерителя скорости и средний для района исследовани профиль температуры, по которым находят глубину измерителей, а средню для участка глубину находят по соотношению (4), а также показания из мерителей глубины в составе инклино метров и определение средней глубин по соотношению (4). По измеренным данным определяют зависимость кривизны участка от глубины hg, т.е. определяют К f(he). По заданным инструментальным погрешностям измерения элементов кривизны и средней глубины участка яко ной линии находят величину погрешности определения характеристики К f(hj), т.е. величину 4К. Используя полученный профиль течения В (фиг.З) и характеристики якорной линии: длину L, диаметр тро са d , размеры измерителей течения и другие, осуществляют расчет криви ны /V якорной линии по модели, оп сьшающей Зависимость кривизны якорной линии от профиля течения. 464 Осуществляют сравнение расчетной зависимости К р f(h с изменённой К f(hg). Если разность между зтими значениями больше суммарной погрешности (фиг.4 и 5) 4 4 + р т.е. кривизна К больше К и Ъ больше h ij (участок Д Д находится глубже, чем этот участок Р расчете), то расчетная кривизна и измеренная кривизна якорной линии буя не совпадают и, следовательно, не совпадают и профили течения (на 1фиг. 5 Z и расчетные величины). Используя полученные результаты присваивают другое значение параметрам интерполяции п (находят а), например п 1.В результате интерполяции получают вертикальный профиль Б течение (фиг.6). Повторяют предыдущзпо операцию используя профиль течения Bj (фиг.6) и получают другую расчетную кривизну якорной линии К (фчг.7). Сравнивают полученные расчетные значения К в зависимости от hfj с измеренными К в зависимости от ttg для участка &И( &1 и находят, что разность между вычисленной Кр f(hj) и измеренной К f(h) характеристиками меньше суммарной погрешности Д dK-f4Kp .На фиг. 7 пунктиром показана кривизна участка 4lf(. При этом профиль течения, показанный на фиг.6 является искомым профилем течения, лр - так как профили К и К и hd идентичны, т.е. при этом профиле те чения (фиг.6) совпадают кривизна и глубина расположения по глубине участка троса якорной линии (фиг.7), а это возможно только тогда когда найденный профиль течения (фиг.6) совпадет с действительным профилем течения в наследуемом районе океана. На фиг. 7 z| - расчетные данные при новом значении п формулы интерполяции. При данном способе используются широко применяемые технические средства, например датчики давления вибрационного типа ДДВ-50 и ДДВ-500, измерители течения и температуры прибор ДИСК-2, измерители длины якорной линии - блок-счетчик с электрическим выходом, инклинометры типа фзиических маятников с электическими выходами.

Фиг.г

Фut.J

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ТЕЧЕНИЯ БУЙКОВЫМ К01 ШЛЕКСОМ путем измерения направления и скорости течения по глубине в ограниченном по глубине .слое воды с помощью измерителей течения, расположенных в этом слое и закрепленных на участке якорной линии буя, измерения глубины исследуемого района и интерполяции профиля течения по глубине до дна, отличающийся TeMi что, с цепью повышения точности при определении профиля течения до дна, дополнительно измеряют кривитну отдельных участков якорной линии и среднюю глубину положения каждого участка, по которым определяют зависимость кривизны якорной линии от глубины, затем определяют эту зависимость По математической , моде(Л ли, описывающе.й зависимость кривизны якорной линия от профиля течения, и при совпадении этих зависимостей определяют искомый профиль § течения по глубине до дна. т /// /// //у /л Фп.1 /// ,

Л, X

г.

Фиг. 5

УТ

фиг. 6

Фип.7