6.Малогабаритные гидрологические зонды.

В настоящее время в океанологической практике уделяется значительное внимание малогабаритной аппаратуре, которая не требует для своей установки специальных судовых помещений и которую можно легко использовать на малотоннажных судах. Подобную аппаратуру можно разделить на две категории: автоматизированные устройства, выполненные на базе микропроцессорной техники, и приборы с ручным управлением процессами измерений и регистрации получаемой информации. Рассмотрим устройство некоторых типов малогабаритных СТД-зондов.

В ЦКБ ГМП (группа Н.М. Скурихина) был разработан «Минизонд», предназначенный для измерения температуры, УЭП и гидростатического давления на глубинах до 200 м с борта маломерных судов без использования вспомогательного оборудования. Конструкция системы позволяет хранить получаемую информацию в буферной памяти для последующей передачи на компьютер.

Миниатюрная гидрохимическая СТД-система «Цикада», разработанная в ИО РАН, предназначена для измерения температуры, УЭП, содержания растворенного кислорода и гидростатического давления до глубины 150 м.

Среди мини-СТД-систем можно отметить MICRO CTD2 (США); в качестве линии связи между зондирующим устройством и бортовым блоком используется кабель-трос, и в нем не предусмотрено подключение дополнительных датчиков. Система MICRO CTD3 снабжена внутренней памятью, имеет несколько большие размеры и приспособления для подключения дополнительных датчиков. Эти системы, а также AQUALINK, Chemitraka и SBE19 (SEASAT) по своим метрологическим характеристикам близки к стандартным системам.

Некоторые мини-СТД-системы имеют интересные конструктивные особенности. Система 301 PROBE может работать с компактным вариантом кассеты батометров. Система СТД/S4, выполненная в сферическом прочном корпусе из стеклопластика, может использоваться и для работы на АБС на глубинах до 1000 м. Система SMP-PROBE снабжена датчиком сероводорода и специальной мешалкой для всех химических датчиков.

Система EMP-200 отличается отсутствием бортового блока ‑ зондирующее устройство напрямую подключается к последовательному порту любого компьютера, работающего в среде MSDOS. Система AQUA-16 имеет большое число встроенных датчиков, наиболее интересным из которых является микроэлектродный датчик растворенного кислорода с постоянной времени около 0,1 с.

7. Поплавки нейтральной плавучести. Измерители течений на глубинах.

Поплавки нейтральной плавучести используются для измерения характеристик течения на глубине. Сваллоу впервые в мире использовал поплавок подобного типа, изготовленный из двух труб алюминиевого сплава длиной по 3м. В одной трубе размещались передатчик и блок питания, а вторая труба обеспечивала плавучесть поплавка, способного работать на глубинах до 5000м. Передатчик устройства работал на частоте 10кГц. Методика работы с поплавком Сваллоу заключается в следующем. Перед началом работ на предполагаемом горизонте наблюдений определяется плотность воды путем измерений там температуры и солености. Регулировка плавучести поплавка нейтральной плавучести осуществляется в соответствии с полученной плотностью, после чего поплавок опускается в воду.

Регистрация ультразвукового сигнала производится парой гидрофонов, опускаемых с носа и кормы судна, что позволяет определить скорость и направление перемещения поплавка в потоке на основе разности во времени прихода сигнала, т.е. по расстоянию от поплавка до гидрофонов. Сигналы, принимаемые гидрофонами, регистрируются двухлучевым осциллографом, что позволяет определять запаздывание этих сигналов во времени. По результатам этой регистрации строятся полярная диаграмма запаздывания в зависимости от ориентации судна, которая имеет острый минимум в случае, когда линия, соединяющая гидрофоны, нормальна к направлению на поплавок. Подобные измерения повторяются при каждом изменении координат судна. Местоположение судна определяется с помощью реперного буя, координаты которого известны.

В ИО РАН разработан поплавок нейтральной плавучести, предназначенный для измерения характеристик течений с малотоннажных судов на глубинах до 1000м. Корпус поплавка представляет собой две полусферы с внешним диаметром 207мм, толщиной стенок 9мм и с герметичным фланцевым соединением диаметром 250мм и толщиной каждая по 11мм. Внутри сферы расположены электронная схема акустического маяка и блок питания. В днище нижней полусферы вклеен изнутри двухслойный пьезокристаллический элемент, который служит излучателем акустических сигналов. Автономность работы поплавка- 1 неделя.

Для выведения поплавка на нужную изопикну к нему подвешивают на кольце из магниевого сплава балласт. При погружении в морскую воду магний начинает растворяться, поэтому толщина кольца выбирается в зависимости от заданной автономности, после чего балласт сбрасывается и поплавок всплывает. Слежение за поплавком осуществляется с помощью портативной направленной акустической антенны АО-71М и приемного устройства ПГРК «Латвия». Антенна опускается с борта судна на штанге на глубину, достаточную для кругового обзора под днищем судна. Верхняя часть штанги снабжена поворотным устройством и компасом для определения направления антенны. Дальность акустической связи до 3миль. Определение азимута на поплавок производится путем слухового контроля с точностью ±5°. Местоположение поплавка относительно судна определяется путем взятия крюйс-пеленга.

В океанологической практике для исследования придонных течений используют донные поплавки Р. И. Грейга и П. М. Вудхеда, обладающие небольшой отрицательной плавучестью. Поплавок Грейга представляет собой квадратную пластмассовую пластинку с отверстием в центре, через которое пропущен эластичный шнур с медным грузом на конце. Касаясь грузом дна, поплавок перемещается по течению. Поплавок Вудхеда грибообразной формы изготовлен из полиэтилена, также снабжен шнуром с грузом. Донные поплавки запускаются с расчетом на то, что при ловле рыбы они могут попасть в орудия лова (при измерениях в открытом море), а при прибрежных наблюдениях могут быть выброшены на берег. Анализ путей и времени перемещения поплавков позволяет судить о характеристиках течения. К недостаткам данного метода следует отнести наличие парусности поплавков, что может изменить направление их движения, и весьма небольшой процент возвращения поплавков.

Наибольшее распространение в океанологической практике нашли непосредственные измерители характеристик течений, чаще всего использующие вертушечный метод. И конечно же, естественней будет начать с наиболее широко используемых у нас в стране до последнего времени вертушки морской модернизированной (ВММ) и первого отечественного серийного образца автономных измерителей течений БПВ-2- самописца Ю.К.Алексеева (буквопечатающая вертушка).