Введение к работе
Актуальность теь;ы. Одной из важных задач океанографичес-е>го приборостроения является контроль движений измерителей. [нформация о траектории двикеиия приборов необходима для по-;ыаення достоверности результатов измерений при репении си. э-:ого. круга задач, связанных с детальными исследованиям! тонкій структуры и инфострукгуры, когерентных образований, пог-іаничньк слоев, конвекции и других процессов и явлений. Знаке траектории "движения измерителей необходим» тагаэ для раз-еления простракнственной и временной изменчивости- ксследуе-ых полей.
В настоящее вре»«і при измерениях вертикального распреде-ения скалярных гидрологических полей с борта дрейфущзго удна горизопталыщэ переизіцрния изі:ерителей, как правило, не чнтываотся, либо вдентифнцируются как двзшэние судна . Это риводит к возникновению католической погрегаюсти. вызванной еолределЗнностью траектории двігогния приборов. Прсбгзш кон-роля собственных двнязний приборов наиболее актуальна при змерениях вертикального распределения скорости течении. Пог-ешости, возникающие вследствии отсутсвшт контроля двиганий таких измерительных системах, могут в несколько раз лревос эдгггь измеряемую величину. Система контроля движений гидро-їгзкчгских приборов необходима для репения методических воп-эссв - роведения измерений с борта дрейфующего судна, и повышая точности таких измерений за счет учёта колебаний прибо-эв, переходных процессов их установления, траектории двиле-га. Такая система необходима для оценки качества іюделей ісчета скорости сноса прибора от борта судна, применяемых в эшлексах для вертикального профилирования течений.
При репэнии океанографических задач, связанных- с теп-э-иассоперепосом, возникает потребность в данных об пнтег-ш>ных характеристиках поля скорости течения в заданном слое зубил. В настоящее время расчёт осреднённых по слоям скорости течений ведётся по данный точечных измерений, что мотет игеодить к значительным методическим погрешностям. Поэтому ільпое значение приобретает разработка прямых методов изые-іния этих характеристик.
Указанные факторы характеризуют задачу создания гидро-
- 2 акустической системы контроля движений гидрофизических приборов как актуальную и имеющую большое значение для развития гидрофизического приборостроения и техники экспериментальных океанографических исследований.
Щель работы. Создание гидроакустической системы контроля движений гидрофизических приборов, применение ео для решения методических вопросов проведения измерений с борта дрейфуюіце-гег судна, а также исследование возможности создания гидроакустического измерителя интегральных характеристик скорости течения.
Основные задачи:
анализ погрешюстей гидроакустических навигационных систем (ГКС) и обоснование основных требований к создаваемой системе;
разработка методов применения ГКС при проведешш экспериментальных океанографических исследований;
разработка способов повышения точности измерений;
разработка структурной схемы системы и основных её элементов;
проведение лабораторных и натурных исследований характеристик созданной ГНС;
проведение экспериментальных исследований двиганий гидрофизических приборов с использованием разработанных методов и аппаратуры;
применение гидроакустического тракта ГНС в режиме встречного синхронного излучения для измерения осреднёиной по трассе скорости течения.
Научная новизна В диссертационной работе на основе теоретического анализа обоснованы основные технические требования к гидроакустическим системам контроля двиг-еннй гидрофизических приборов. Проработаны вопросы влияния параметров среды на точность измерений и дальность действия ГНС, рэсэны вопросы оптимизащш построения систем.
Разработан способ повышения точности регистрации моьакта
прихода акустического сигнала, обеспечивающий на расстояниях от 30 до 3500 м погрешность измерения времени распространения сигнала по трассе не более 3 мкс. Способ физически реализован и испытан в лабораторных и натурных условиях.
Структурная схема гидроакустической системы разработана на уровне изобретения. На основе новых технических ревэний созданы основные её узлы.
Разработаны и проверены в натурных условиях методы использования созданной гидроакустической системы. Получены новые экспериментальные данные о движениях гидрофизических приборов, связанных поддертаївающей линией с бортом исследовательского судна, при различных режимах проведения измерений: зондирование, выдержка на заданных горизонтах, выход на стационарный уровень при фиксации поддерживающей линии, подъём приборов. Впервые получена экспериментальная оценка характерных пространственно-временных масштабов движений гидрофизических зондирующих приборов.
Показана возмоляость измерения интегральных характеристик :корости течения в океане с борта дрейфугоэго судна.
Практическая ценность. Созданная в рамах выполнения дан-toft работы гидроакустическая система контроля двиганий гидро-)изических приборов позволяет повысить достоверность океаног-афичесюой ннфоріации, получавши посредством гидрологических ондирувднх коютлексов за'счёт учёта пространственной траек-ории их двигэния. Применение созданной ГНС в комплексах для ертикального профилирования течений обеспечивает повышение лчности измерений в 2-3 раза.
Полученные в работе экспериментальные данные о переходных роцессах установления океанографического прибора при фикса-кя длины поддерживающей линии легли в основу разработки vs-эдики проведения позиционных (на фиксированной глубине) изгний с борта научно исследовательского судна
Данные об основных характеристиках колебаний океанографч-?ских приборов, опускаемых на грузонесуїзем кабеле или зафик-фованных на определенной глубине, послудили основой для ' юснования и разработки алгоритмов обработки данных таких
намерений.-
Результаты работы использованы при выполнении работ г проекту "Приборостроение" (Общегосударственная комплексне программа исследований и использования Мирового океана... нифр 08.01.10) и по хоз. договорной работе "Соратник".
Технические решения, созданные при разработке ГНС, uorj найти применение в различных модификациях океанографическс аппаратуры.
Созданная б результате работы ГНС использовалась при пр< ведении океанографических исследований в 37 и 41 рейсах И "Академик Вернадский".
Аппробация работы. Материалы, представленные в диссерт; щш докладывались и обсуядались на Бсесошной конференці "Автоматизация процессов управления техническими средства! исследования и освоения Мирового океана", Светлогорск, 1989] а таюэ на заседаниях сенииаров ЫГИ АН Украины, ДАНИИ, Ml КВОЮКЕАІІГЕОЛОГет и ряда других организаций, специализируі :-/..іхся в области морской гидроакустики.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатні работ, в той числе два авторских свидетельства на наобреті ниє.
Личный вклад автора в получении результатов, представлеї ных в работе, состоит в теоретической разработке методов и; перений характеристик двиганий океанографических приборов интегральных характеристик поля скорости течения гидроакуст; чесними средствами, технической реализации гироакустичесю систеш, проведении экспедиционных исследований и интерпреті ции полученных материалов.
Объём работы и дополнительные сведения. Диссертация со тоит из Введения,--трёх глав, Эаклэченкя и списка літератури: источников. Объём работы составляет 151 стр. .включая и страниц машинописного текста, 44 рисунка. Список литерату включает 68 источников.
в -Диссертация ві'»ілнялась в соответствии с планами основній чных исследований Морского гидрофизического института АН айны.