Введение к работе
Актуальность точи. Экспериментальное исследование атмосфери основывается на информации о пространственном распределении метеорологических величин, в частности температуры, влаи-ности воздуха, направления и скорости ветра. Информативность полученных данных возрастает с увеличением исследуемого объема атмосферы. Для целей прогноза погоды требуется значительно более развитая сеть наблюдений, чем монет быть обеспечено (технически и экономически) в настоянеє время. При этом значительная часть пространства оказывается неосвещенной наблюдениями, особенно в труднодоступных районах. Для реализации наиболее эффективного метода исследовании термодинамических процессов в атмосфере, метода баланса энергии, необходимы измерения вертикальных профилей температури и влажности воздуха, а также скорости и направления ветра минимум и трех точках. На акватории мирового океана, а также в силышвазнучениых воздуикых массах, например, в тропическом циклопе,, проблема получения метеорологической информации встает особенно остро. Сбрасываемый самолетный нетеоэонд является практически единственны» контактным измерительным прибором, обеспечивавши» исследователей необходимыми первичными данными в этих услоаэтх. Используя скоростные качества самолета, можно практически одновременно проводить измерения в нескольких тачках, удаленных друг.от друга на значительные расстояния.
Актуальность настоящей работы обусловлена потребностью в определении вертикального распределения иетеорахопсчееких величин в атмосфере, особенно в районах недоступных для традиционных методов измерений. Наличие такой* информация) имеет большое значение для изучения и прогнозирования развития различных
-к-
аткзсферішх явлений, r. tow числе токих, как тропичесое цї«донн, а так»:е для выявления наиОолее аффективных точек активного ьоздеїіствия на эти атмосферные явления.
В настоянеє время наиболее распространешнш иетодои контактного измерения вертикальных профилей метеорологических величин является аэрологическое зондирование с помощью шаропи-ложных иетеозондов, передавших по радио информации о состоянии атмосферы на наземную приеину» станции. В труднодоступных районах для зондирования тропосферы используют саюлети-цетеола-боратории, оборудованные соответствувщей аппаратурой. В сильно возмущенной атмосфере, где полеты связани с большим риской, исследования проводят с аомощьв сбрасываемого самолетного ие-теозонда (ыетеозонде). Метеозонд сбрасывается с санолета-нете-олаборатории. Снижаясь ив парашюте, он производит измерение метеорологических величии и передаст телеметрическую информации по радио на регистрируете аппаратуру, размещенную на этой же самолете. Главными направлениями на пути совершенствования иетеозондов являемся снижение стоимости самого иетеозонда и повышение точности телеизмерений ьутен повышения стабильности датчиков метеорологических величии и обеспечения необходимой помехозащищенности передаваемой метеорологической информации.
До настоящего времеїо в навей стране отсутствовала законченная отечественная систеиа зондирования тропосферы с помощь» сбрасываемого самолетного иетеозонда. Зарубежные разработки вследствие их высокой стоимости и ограниченного выпуска широкого распространения у нас не получили.
Целью работы является проведение исследований и создание современного отечественного самолетного комплекса аппаратуры, позволяющего проводить определение вертикальных профилей метеорологических величин с помощью сбрасываемого самолетного ые-
тоозонда (конплекс "Вертикаль"). Для еііполіієііия напеченной поли Сил о проведено:
1. Определение необходимых прочгніник дизграїш работи со-
Д'Згяемого комплекса аппаратуры, д;:ага:.'(>нп чаг тот игисрит?- пі."'>-
го генератори, допустимых постоянных і. pav ;іазовате.т.ей (ПП) иетеороюічуієекиг псличкн.
2. ?-.ч'і:газ измерительного Г'іііерітора метеозонда и его с.<-
еі;:г5іістзо»;з:іиє '. г;елью логмаелич стабильности ііреоОразоЕаии>:
Я^КТрНЧеСЧОГО СОПрОТЛВІГеНІ'Я ПП В ЧЗСТОГУ СЛ!іДОГ..'::іИЯ КЦИУЛІ-СОЙ.
3. Определение необходимой лонскоз?і«;иіц.»нііпсти телеметри
ческой информации ;і разработка .чоього специального устройства
предохранения оиібок, устанйіілкга.іііогсі на приошшіі части.
'і. Разработка Функцноналыпн її принципиальных электрических с:<ои метєозлїда к приемной части, а также изготов*рн;:є опытного образца коипдекса "Вертикглі." .
5. Испытания опытного образца комплекса "Вертикаль".
Няучіїпч новизна работи состоит в следующей.
-
Разработан комплекс самолетной аппаратуры для определения вертикальних профіпей метеорологических г.еличин, не I1UC-каий аиалогоп о кажем стране. Разработка предасствопали исследовании по оптимизации параметров яппаратури.
-
Разработаны и защщены авторскими свидетельствами СССР:
- иулътипибратор, обладающий повышенной стабильностью
частоты и скважности гса^-чвуемых импульсов; создана его мате
матическая уодолд. В KOur,*.tjKCQ "Вертикаль" мультивибратор ис
пользуется О ИЙТАОЗОНДС' В Качестве ПОООї'ірГіЗОРОТеЛЯ ЭЛЯКТРИЧ<Ч -
кого сопротивления ПП в частоту г подор*ни я шшулм оя:
- устройство предотвращения о;::ііооі; п принятой иіч!<.ч'.м'ііі;:;ї.
позволялщее суцественно повисить помехозащищенность телеиетри-ческой информации, представленной в виде числоимпудьсного кода, путей восстановления раздробленных помехой импульсов принимаемого сигнала. Предложена иетодика вычисления вероятности правильного приема информации при использовании данного устройства. В комплексе "Вертикаль" упомянутое устройство используется в приемной аппаратуре для восстановлепия искаженного помехой телеметрического сигнала, поступаюаего с иетеозопда.
Научная и практическая значимость работы. Разработан, т-готовлен и испытан опытный образец комплекса "Вертикаль", позволявший определять вертикальные профили температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, а также скорости и направления ветра в тропосферо над труднодоступными районами или^ в опасных метеорологических, обрезованияк, таких, как тропический циклон. Данная разработка отличается от зарубежных аиажя-гов оптимальными параметрами, меньшей стоимостью и воэио*-ностьп устаноы'.и на отечественных саыодетах-иетеолаборяториях. Разработанные узлы комплекса, в перауо очередь мультивибратор и устройство для предотврааения ошибок, могут быть использованы при создании других комплексов дистанционного измерения параметров атыосфйры, а весь комплекс в целой бел сувестренных переделок может использоваться как мобильная наземная стчншп аэрологического зоіїдкрования.
Диссертационная работа проводилось кок часть плановой КИР "исследование динамики паранэтрой тропического циклона и его окружения" (номер госудлретпенноа регистрации 01 .89.00*185??). проводимой в отделе тропический метеорологии Института зкеспе-гиконтальной истеородогии.
йя зааиту риносятг.а основные результаты исследований по созданию ноеого комплекса Аппаратуры определишь вертикальных
профнлеи,метеорологических величин с iioiiBuibD copacinsaeuoro ca-иолетного иетеозонда, а ииеиио:
функциональная схеиа комплекса "Вертикаль";
анализ к разработка измерительного генератора летеї.-лои-да, а также методи повышения езонлиюсти преобразования і'.и электпичеасаго сопротивления ПП е частоту иипульсов (авторское свидетельство 1465938 СССР);
определение необходимой поиехозаишщешюсги телеметрического сигнала и разработка специального устройства ее повышающего, устанавливаемого на приемной части (авторское свидетельство 1385296 СССР);
опытный образец комплекса "Вертикаль".
Личный вклад. Автор являлся ведущий разработчиком коші-лекса "Вертикаль", непосредственно участвовал в разработке, изготовлении, настройке, испытаниях и эксплуатации комплекса, в обработке и анализе полученных результатов измерений. Является соавтором упоиянутык изобретений.
Апробация работ. Материалы работы доклчдывзлись на науч-ньх конференциях молодых специалистов НПО "Тайфун", на ВДНХ СССР, а также на семинарах нзучно-технмч»ского совета СКВ "На-теоприбор". Отдельные узлы и пакет комплекса "Вертикаль" в целой демонстрировались иа'Еиставках UTTM к выставке изобретений и раці нализаторских предложений ІШ0 Тайфун" , где представленные экспонаты неоднократно занииали призовые цеста, а также на Обнинской городской виставко І1ТТМ.
ilo теце діїссертацпи опубликовано 8 научных работ, вклича;і шза авторских свидетельства на изобретения. 4 работы и одно изобретение, зышщенпос ангорами свидетельством, выполнены в соавторстве, її работах, выполненных в соавторстве, лі-.Чіііги вкд?;д диссертанта заключается и участии на всех этапах несло -
-г-
доваШ'.я, от постановки задачи дс получения и анализа эксиеии-
іиятальних данных и написания статей.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Обций объем диссертации 172 страницы, 27 рисунгов и 2 таблицы. Библиография - 70 наименовании. Приложение состоит из 43 рисунков.