Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Сиротов, К. М. Морские волны

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.53 Mб
Скачать

ним число делений между вершиной волны и ее подошвой.

 

Засекая

секундомером

время

прохождения

через

рейку

нескольких

гребней

волн,

нетрудно

определить

их

 

период.

Но

вот очередной

шторм

на море

 

сломал'

рейку

или унес

веху. Чтобы в этом случае

определить высоту

волн,

придума­

ли очень простой выход:

в

окуляр

половины

бинокля

встави­

ли

перспективную

сетку,

и

прибор

установили

на

 

берегу.

По вертикальной шкале сетки определяется высота волн, а по

горизонтальной — длина и

скорость

их

распространения.

Сей­

час такие волномерьнперспектометры

применяются

на

всех

наших

морях. Пользуясь

ими, можно

наблюдать не

только

волны,

но и скорость дрейфа и течения.

 

 

Для

наблюдений над

волнами

широкое распространение

получили обычные и специальные фотоаппараты, с помощью которых можно даже записать волны. Для этой цели в фо­ кальной плоскости аппарата ставят пластинку со щелью, поза­ ди которой с постоянной скоростью протягивают пленку из фотобумаги. Разработан способ, пользуясь которым по такой фотозаписи можно определить почти все элементы волн.

Особое место при наблюдениях за волнами заняла, как мы уже знаем, стереофотограмметрическая съемка. Волны фотографируют одновременно двумя фотокамерами, расстоя­

ние

между

которыми точно

известно.

Полученные пары

снимков (так называемые стереопары) помещают в

специаль­

ные

приборы,

позволяющие

не только

увидеть

объемное

изображение заснятых волн, но и автоматически нарисовать топографический план рельефа волн. А по такому плану не­

31

трудно определить

точные

значения

элементов

волн — высо­

ту, длину и крутизну.

 

 

 

 

 

 

 

Именно такая

съемка

и

позволила

зафиксировать

очень

большие

волны

при

ураганных

ветрах.

Ведь фотографирова­

ние волн

даже в сильный

шторм

во

много раз

легче

и удоб­

нее работы с волномерными приборами. Единственным недо­

статком стереосъемки

является сложность обработки снимков.

Вы можете спросить, а как быть в том случае, если нужно

сразу оценить интенсивность волнения,

не дожидаясь окон­

чания всей процедуры обработки?

 

Представьте такую

картину: флотилия

рыбаков выходит в

море на промысел. Чтобы узнать, какие волны в районе лова рыбы, оператор бюро погоды нажимает кнопку особого уст­ ройства, смотрит на экран и... через несколько минут сооб­ щает: «На море, в квадрате № 7 высота волн 4 метра. Вол­

нение усиливается.

К

промысловому

району

приближается

шторм. Выход в море

целесообразно отложить

на 12— 15 ча­

сов».

 

 

 

 

 

 

 

Вчера

такой вариант

мог

показаться

сказочным.

Но сего­

дня это

уже быль.

Советские

радиофизики изучили

законы

распространения радиоволн над морем, исследовали влияние

морских ветровых

волн

на помехи радиолокаторов

и нашли

пути использования

этих

помех для определения

волнения

в море. Эти устройства еще не применяются в широком мас­ штабе, Гораздо чаще используются радиоволнографы, которые,

находясь в море, передают

на корабль или на берег сведения

о волнах,-проходящих через

них. Радиоволнограф сообщает не

32

волны. А зная масштаб записи, легко определить интересующие

нас элементы волн,

 

К волнографам изготовлены

приспособления, которые занм

сывают показания приборов на

магнитную ленту .и. направляют

их прямо в электронно-вычислительную машину; машина про­ изводит обработку информации и выдает готовый результат.

Какие

же

волнографы

измеряют волны?

 

 

 

 

В

1947 году

появился

волнограф

с

турбинкой

(вертушкой).

Если

двигать

эту

турбинку

в

воде, она

будет

вращаться.

Тур­

бинку

подвесили

к поплавку на длинном тросе так, чтобы ось

турбинки

была

вертикальна.

Волны

поднимают

и

опускают

поплавок вверх

и вниз. Турбинка

вращается то

в

одну,

то в

другую

сторону.

Чем

больше

высота

волны,

поднявшей

по­

плавок,

тем

больше

оборотов

делает

турбинка.

Подсчитав

число оборотов и зная высоту, на которую поднимается вер­ тушка за один оборот, мы легко узнаем высоту волны. А что­ бы не ошибиться в подсчетах, подключили хронограф, который автоматически записывает, сколько раз повернулась турбинка.

Приемник другого волнографа тоже подвешивается к по­ плавку и опускается на такую глубину, где волн уже нет. Но тем не менее этот приемник воспринимает волны, которые

бегут

по

поверхности

моря и

вызывают соответствующие

колебания

поплавка.

 

 

 

 

 

 

На

рис.

5

изображены

основные

узлы

волнографа; попла­

вок, приемное

устройство

(так называемый датчик), регистра­

тор,

которым

является

потенциометр,

и

прочный

электриче­

ский

кабель, соединяющий

датчик с

регистратором

на корабле.

34

регистратор

поплавок.

\

щиток

управления

д а т ч и к

тензометрами

о

груз

Рис. 5. Схема волнографа, сконструированного в Государствен­ ном океанографическом институте для записи волн в открытом море

В комплект прибора входят также блок

электропитания

и щи­

ток управления.

 

 

 

 

Датчик — это

небольшая

герметичная -коробка, закрытая

упругой мембраной; под ней

находятся

проволочные

тензо­

метры. При -волнении датчик

прибора-, увлекаемый поплавком,

то -поднимается вверх, то опускается вниз. При это-м изменяется гидростатическое давление воды на датчик. Вслед за этим прогибается -мембрана -и работают тензометры. В результате в электрической цени прибора меняется ток, -и его изменения,

пропорциональные высоте

волн, записываются потенциомет­

ром на бумажную ленту,

протягиваемую с постоянной ско­

ростью.

 

Образец получающейся волнограммы приведен на рис. 6. Чтобы определить по ней высоту и период записанных волн, необходимо знать масштаб волнограммы и скорость переме­ щения ленты. Эта скорость легко определяется с помощью секундомера. А вот чтобы узнать вертикальный масштаб реги­

страции волн, нужно при

полном отсутствии волнения проде­

лать точную операцию,

именуемую тарировкой. Она заклю­

чается в том, чтобы опускать в море приемник -волнографа на точно отмеренные расстояния, выдерживая датчик на каждой

-глубине некоторое время. И при спуске и -при подъеме при­ бора должен работать регистратор. Зная, на какие глубины опускали датчик, и сопоставляя их с отметками регистратора, получают искомый масштаб записи.

Нелегко записать хорошую вол-ногра-мму, особенно при большом волнении; корабль довольно быстро относит ветром

36

Рис.

6.

Один

из

участков

волнограммы,

записанной

в

Тихом

океане

с экспедиционного

судна Гидрометслужбы

«Воейков».

Справа

показаны

масштабы времени и

высоты. Масштаб вре-

 

 

м.ени служит для

определения

периода волн

 

от

поплавка,

приходится

вытравливать

много кабеля,

ч-сбы

дрейф судна не исказил запись волнения. Трудно выбирать кабель обратно, приходится маневрировать кораблем. И все

37

это происходит

при шторме,

когда не

только

прибор

за бор­

том, но « люди

и корабль

подвергаются

серьезной опасности.

Сейчас

этот

волнограф

усовершенствован:

кабель,

соеди­

нявший приемник в море с потенциометром на корабле

и при ­

чинявший

много

хлопот при

работе

в

море,

убран

совсем.

Теперь поплавок с датчиком не связан с судном. Сигналы дат­

чика о размерах

волн передаются радиостанцией, находящейся

в поплавке. Эти

сигналы принимаются на корабле, который

может удалиться от поплавка на значительное расстояние. По

окончании

наблюдений поплавок и

датчик поднимаются

на

борт. После шторма эта процедура

больших

затруднений

не

вызывает,

и единственной

заботой

исследователей остается

надежная подготовка к работе всех

узлов прибора и внима­

тельное наблюдение за н.им во время

шторма

(например,

по

радиолокатору), чтобы знать, где потом

искать

прибор.

 

Но модернизация волнографа продолжается и сейчас: уже

убрана радиосвязь между

датчиком

и потенциометром. По­

явился новый принцип измерения волнения, при котором по­ плавком является сам корабль, а в глубины моря опускается

знакомый нам датчик. С ним на одном кабель-тросе вблизи поверхности моря крепится особая «струна», электрическое сопротивление которой зависит от высоты волн, закрывающих

собой эту струну. Электрическая

измерительная схема всей

установки дополнилась новым

узлом, необходимым для исклю­

чения собственных колебаний

корабля на волне, Такой модер­

низированный

волнограф

успешно

прошел испытания в усло­

виях жестоких

штормов и

сейчас

внедряется в практику.

38

Мы сказали лишь о некоторых приборах для записи волн, да и то не очень подробно, Пытливые исследователи и инже­ неры создали много установок для того, чтобы не только из­ мерять волны и силу их удара, но сразу .записывать эти сведе­ ния или с помощью электронной памяти «запоминать» их, и туг же обрабатывать полученные данные. Такие установки работают на весьма остроумных и самых неожиданных прин­ ципах. Например, для записи волн использован... маятник, Конечно, не тот, что в настенных часах, а упругий — в виде небольшого грузика, подвешенного на пружинящей пластинке.

Геофизики такими маятниками регистрируют землетрясения (тоже «волны», но распространяющиеся не по воде, а в толще земной коры).

 

Волны измеряют и эхолотом — особым

звуковым прибором,

служащим для определения глубины моря

по

курсу следова­

ния судна. Для наблюдений над волнами

эхолот

устанавливают

на

дне моря (на небольшой глубине

в

прибрежной

зоне)

и

направляют излучаемый им звук вверх,

к

поверхности

воды,

по

которой бегут волны. Записав отраженный

сигнал,

можно

довольно точно определить размеры волн. Этот прием исполь­ зуют и при измерениях волн с самолета* но в этом случае ра­ ботают не с эхолотом, а с высотомером.

Даже лунную дорожку, которой посвящено немало лириче­ ских строк, ученые использовали для того, чтобы получать характеристику морских волн. А в настоящее время исследова­ тели настойчиво ищут пути для того, чтобы измерять морские вол­ ны с помощью искусственных спутников Земли.

39

Читатель может спросить, нужны ли

все эти

приборы?

Зачем тщательно записывать волнопрафом

каждую

волну, да

еще и мелкую? Может быть, достаточно измерить одну волну, например, знаменитый девятый вал? Каждый из нас представ­ ляет себе эту громаду, выделяющуюся из всех остальных волн своим величием, мощью, вокруг этой самой большой из всех

волн,

именно

девятой по

счету,

создано немало

рассказов

и легенд, и каждый из них

обязательно

«быль».

 

 

Что

же это

за волна?

Откуда

она?

И

обязательно ли

она

девятая?

 

 

 

 

 

 

 

 

Давайте внимательно последим за волнами.

Среди

них

будут

волны и

побольше

и

поменьше.

Попробуем

прикинуть,

на какую по счету волну приходится крупная. Иногда она дей­ ствительно будет девятая, но не обязательно. Легенда есть легенда. Суть в том, что нет волны, точно похожей на сосед­ нюю, и что разнообразие волн есть одна из главнейших осо­ бенностей этого явления.

Лучше всего это видно. на документальной записи волн

беспристрастным .прибором. Посмотрите на какую-нибудь волногрэмму — одну из многих, взятую наугад. Все волны на ней различны, причем особого порядка в чередовании крупных и мелких нет. За рядом крупных волн идут мелкие, затем снова побольше. Попадаются участки, где волны почти отсутствуют. Если нескольких человек, одновременно наблюдающих волны, спросить, какая сейчас высота волн, то каждый из них назовет

разную цифру. И

все они

будут правы, так как каждый в один

и тот же момент

смотрел

на разные волны.

40

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ