СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОРСКИХ ВОЛН Советский патент 1996 года по МПК G01C13/00 

Изобретение относится к физической океанологии и может найти применение в качестве способа определения высот волн в море.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния температурной погрешности и повышение информативности за счет одновременного определения периода и длины волн.

Сущность способа заключается в следующем.

Выбирают диапазон длин предпочтительно исследуемых волн. Определяют глубину измерений с учетом того, чтобы на этой глубине минимально сказывалось воздействие волн с меньшим диапазоном длин. Задают длину волновода. Погружают волновод до глубины, на которой один из торцев волновода достигает выбранной глубины измерений. На этой глубине производят измерения разностного давления волн, распространенных по волноводу и вне его. Для измерения разностного волнового давления возможно использовать, например, преобразователь разности давлений типа "Сапфир 22ДД". Вход этого датчика сопряжен с полостью волновода на одном из его торцев, а выход расположен в примыкающей к этому торцу воде. При отсутствии волн датчик разностного давления показывает "ноль". При вертикальных низкочастотных перемещениях волновода этот датчик также показывает "ноль". Так как канал волновода стенками ограничен от моря и для длиннопериодных волн представляет участок, длина которого значительно меньше длины акустической волны с данным периодом, то потерями давления волны при распространении ее по длине волновода возможно пренебречь. В то же время на отрезке глубины, равном высоте волновода, при прохождении волны вне этого волновода происходят изменения волнового давления по выражению, определяющему изменение высоты волн с глубиной.

Таким образом, измеряют разностное волновое давление по высоте волновода. Одновременно по воздействию волны на датчик разностного давления определяют период волны. Из выражения для скорости распространения волны определяют длину волны

где Т период волны;
g ускорение свободного падения.

Определив длину волны и зная глубину измерений и длину волновода, решают обратную задачу по определению высоты волны.

где h₁ и h₂ разностное волновое давление;
b₁ и b₂ координаты глубины волновода.

П р и м е р. Принимают диапазон исследуемых волн, например, с длинами порядка 500-1000 м. При этом учитывают, что датчик разностного давления выполнен, например, в виде преобразователя "Сапфир 22ДД" для измерения диапазона разностного давления 1000 мм вод.ст. и имеет чувствительность ±5 мм вод. ст. (или 0,5% от измеряемого диапазона). Определяют глубину погружения (выбранная глубина измерения).

Предполагают, например, что в районе измерений ветровые волны с длиной волны до 100 м могут достигать высоты 10 м. Для таких волн градиент волнового давления на глубинах более 120 м будет ниже чувствительности датчика разностного давления, а следовательно, не будет сказываться на измерениях исследуемого диапазона волн.

Выбирают глубину измерений 150 м, а длину волновода 100 м. В качестве волновода можно использовать, например, металлическую трубу или прочностенный шланг. Волновод с датчиком разностного давления погружают до расположения верхнего торца волновода на глубине 150 м, например, подвешивают его на фале длиной 150 м к относительно стабилизированному по вертикальной качке бую типа вехи Фруда или полого погруженной гирлянде поплавков. Также предполагают, что вертикальная низкочастотная качка буя может достигать, например, амплитуды ±5 м. С учетом принятых допущений оценивают погрешность и нижние пределы в определении высот волн исследуемого диапазона. Нижний предел определения высоты волны оценивают по чувствительности датчика разностного давления на выбранной глубине погружений из условия
h_n-h_n+l≥R,
где R чувствительность датчика;
h_n высота волны на выбранной глубине измерений;
h_n+l высота волны у нижнего торца волновода.

При этом минимальную высоту определяемой волны оценивают выражением

Погрешность определения высоты волн оценивают по чувствительности датчика и ошибкам измерений, вызванным вертикальными перемещениями волновода с амплитудой ±5 мм.

Изобретение относится к технике исследования морских волн. Целью изобретения является повышение точности и информативности. На глубину измерения погружают волновод в виде полой трубы, на одном из торцов которой расположен датчик разностного давления. Измеряют давление волн внутри волновода и вне его, то есть измеряют изменение волнового давления по высоте волновода. Обработку результатов производят по соответствующему алгоритму.

Способ определения параметров морских волн, при котором размещают в исследуемом районе моря цилиндрическую трубу с датчиком разностного давления, производят измерения и обрабатывают их результаты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния температурной погрешности и повышения информативности за счет одновременного определения периода и длины волн, при размещении трубы с открытыми торцами первый из них располагают на глубине b₁ определения параметров морских волн, при измерении фиксируют период волн Т и разность давлений волн h₁ h₂ в трубе и вне ее, а при обработке результатов измерений находят длину волны λ из выражения и высоту волн H из выражения

где g ускорение свободного падения;
b₂ глубина расположения второго торца трубы.