Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Унгерман М.Н. Техника океанологических наблюдений на поисковых и промысловых судах

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

13.5 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 226 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 > Следующая >>>

та дискретизации равна удвоенному		значению граничной		час
тоты.
Д л я	решения поставленной задачи	выбора	оптимального	ин
тервала	дискретности попользуют т а к ж е функцию автокорреля
ции. С	увеличением временного промежутка		между коррели

руемыми значениями автокорреляционные функции океаноло гических процессов обычно затухают . П р о м е ж у т о к времени, на котором положительные коэффициенты автокорреляции умень

шаются от	1 до 0,5	(рис. 17),		является предельным значением
интервала	дискретности		[13,	93]. Оптимальный интервал	дис
кретности	должен	быть	меньше этого промежутка . Он близок
к интервалу, на котором			положительная автокорреляция		умень
шается до 0,9—0,7.

Такой подход принципиально не противоречит способу оп ределения" интервала дискретности по спектру процесса, так ка к для ряда наблюдений с заданным интервалом дискретности ав токорреляция будет убывать тем быстрее, чем больше интен сивность колебаний, частота которых сравнима пли больше частоты наблюдений. Обязательным условием эффективного применения этого способа является предварительное устранение из реализации процесса низкочастотных составляющих. В част ности, при изучении крупномасштабных колебаний может ока заться целесообразным исключить все компоненты, период ко торых превышает одни сутки.

Влияние высоких частот на погрешность дискретных изме рений можно в какой-то мере устранить увеличением 'инерци онности датчика . Инерционность аппаратуры, являясь своеоб разным низкочастотным фильтром, будет подавлять высокочас тотные колебания. При дискретных измерениях инерционным прибором процессов с широкополосным спектром необходимо соблюдать следующее соотношение между интервалом дискрет ности H постоянной времени [9, 107]:

Д К ( 3 - а - 4 ) т „ .

(11-44)

Выполнение этого условия уменьшает погрешность дискрет ного представления процессов и в то ж е время избавляет от излишней информации о колебаниях меньшего периода.

Г л а в а I I I

Т Е Х Н И К А И З М Е Р Е Н И Я О К Е А Н И Ч Е С К И Х Т Е Ч Е Н И Й

§ 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Океанические течения несомненно относятся к факторам, существенно влияющим как на промысловую обстановку, так и на условия ведения промысла .

Р а с п р е д е л е н ие теплых	н холодных	потоков, их	интенсив
ность, колебания скорости	и направления	во многом	обусловли

вают степень концентрации и пути миграции косяков рыбы. По

этому п р я м ы е измерения	горизонтальных движений вод д о л ж
ны являться неотъемлемой	частью комплекса океанологических

наблюдений, выполняемых для обеспечения промысловых про гнозов.

Сведения об элементах течении необходимы и для эффек тивного использования орудий лова. В частности, постановка дрщфтерных порядков, ярусов производится с учетом направле ния и скорости перемещения вод в районе промысла. Известно также, что оптимальная скорость траления .и длина ваеров оп ределяются в зависимости от угла между направлением течения и курсом судна [66].

Если до недавнего времени д л я промысловых целей особую важность представляли данные о поверхностных н придонных

течениях, то с развитием пелагических орудий лова						не менее
важное значение приобрели результаты измерений					во	всей	тол
ще вод. Существующие методы и приборы позволяют						успешно
выполнить такие		наблюдения	практически	во всем		д и а п а з о н е
гл уб>і іи,	.1 ін тер ее у ю щпх пр ом ысл оіва ико в.
В отечественных и зарубежных исследованиях					океанических
течений	д л я н у ж д	промысла наиболее часто .применяются					сле
дующие	способы	измерений:	навигационный,		поплавковый,
элѳктромаіпшітный		и .измерения	вертушками	в	стационарных

точках. Ни один из этих способов на настоящем этапе их раз вития нельзя считать универсальным. Поэтому в к а ж д о м от дельном случае для исследования выбирают способ, соответст вующий по своим возможностям поставленным з а д а ч а м . На пример, измерение течений в поверхностном слое океана фак тически может осуществляться лишь навигационным способом, поверхностными поплавками, Э М И Т о м , измерения придонных течений — п о п л а в к а м и и отчасти вертушками . Основными при борами, фиксирующими элементы течений в промежуточных слоях океана, являются вертушки различных конструкции.

Результаты измерений перечисленными способами, качест венно не равноценны и д а л е к о не всегда сравнимы друг с дру

гом. Не равноценны они и в отношении оперативности					поступ
ления информации .	Составить	синоптическую	к а р т у течений в
кратчайший срок	в о з м о ж н о	в настоящее в р е м я		практически
только по р е з у л ь т а т а м ЭМИТіной съемки, выполняемой						одним
или несколькими судами . Однако эта к а р т а			будет	о т о б р а ж а т ь
схему течений лишь на поверхности океана. Кроме того, в						райо
нах с быстрой изменчивостью характеристик			потока,		вызван
ной, например, приливообразующимп силами, к а р т а к					моменту
ее использования может не соответствовать реальной					картине
динамики вод .
Наблюдения с	помощью вертушек-самописцев			на	автоном-

пых ібуймоівых	-стаініЦіііях позволяют	достаточно	подробно	опре
д е л и т ь 'Характеристики временной изменчивости			горизонтальной
адвекции, но	ів р я д е случаев, если	станция не	оснащена	теле

метрической системой, не имеют оперативной ценности. Воз

можности .использования этих 'наблюдений ограничены				т а к ж е
тем, что они іггряім о 'репрезентативны лишь для			небольших	райо
нов	вокруг станций.
	Из-за ограниченных	возможностей к а ж д о г о	способа измере
н и я	в отдельности дли	полного представления о течениях в

промысловом р а й о н е необходимо проводить комплексные на

блюдения, которые	включили	бы измерения в реперных		точках
на автономных	(буйковых	станциях,	регулярные	съемки
ЭЛШТом, пуск поверхностных яі придонных			поплавков.
§ 2. ОСОБЕННОСТИ СТАЦИОНАРНЫХ			ИЗМЕРЕНИИ

ОКЕАНИЧЕСКИХ ТЕЧЕНИИ

Основной задачей стационарных измерений элементов тече ния является изучение временной изменчивости скорости и на правления потока. Эти измерения производятся либо с борта


судна, стоящего на якоре, либо					автономно	поставленными на
буйковых	станциях		приборами .		К достоинствам первого спосо
б а можно	отнести		оперативность		поступления		и н ф о р м а ц и и . О р и
использовании		измерителей		с	автономной		записью	(БПіВ-2,
ЭСТ) и н ф о р м а ц и ю получают, периодически поднимая								приборы
на борт. В тех		случаях, когда		применяемые		измерители		обеспе

чивают	возможность	дистанционных	наблюдений	(например, •
ГМ-27,	ГіМ-45), и н ф о р м а ц и я поступает		на борт по	каіиалу	теле
метрии. Тем не менее способ измерения течений с				борга	судна
не получил широкого		распространения . Научно-поисковые			суда

обычно могут становиться на якорь лишь на относительно не больших глубинах, а .необходимость в проведении других океа нологических р а б о т и в активном .поиске промысловых скопле

ний не позволяет судну находиться продолжительное					время в
одной	и той ж е	точке. Кроме	того, точность	подобных	н а б л ю
дений	невелика,	так как часто	невозможно	полностью	учесть

(Влияние смещений судна относительно якоря на показания при бора. Поэтому способ измерения течений с борта судна, стоя

щего на якоре, в практике промысловой			р а з в е д к и применяется
(В н а с т о я щ е е в р е м я	сравнительно редко .
П о с т а н о в к а самописцев течений на автономную работу на
буйковых станциях	является	наиболее	перспективным, хотя и
не лишенным определенных		недостатков	методом измерения.
Р а н е е у ж е упоминались некоторые причины, препятствующие

оптимальному использованию автономных станций в практике

исследования океанологических условий в промысловых			райо
нах. Остановимся еще на	одном отрицательном	факторе,	сни
ж а ю щ е м информативную	ценность автономных	измерений	эле -


менрав	течения.		Этот	фактор	заключается			в том, что на бун
дов ых	станциях		практически очень			трудно		получить сколь - либо
надежные д а н н ы е о динамике поверхностиы« вод .
Как	известно, постановка				станций		осуществляется			пли с
надводным		или с притоплѳ ниым			буеім. Естественно,				что на	стан
циях с прнтопленным буем (обычно на глубине 10—.15 м)										изме
рения течений в			верхнем слое не производят. При						постановках
с надводным буем он подвергается непрерывному									воздействию
волнения,		переменного		давлении		ветра,	флуктуирующего по

верхностного течения. Колебания буя передаются тросу, вызы


вая рыскание самописца			и его смещение			в вертикальной плос
кости. Как показывает			анализ	записей		измерителей			течений,
влияние	перемещений	буя м о ж е т			сказываться		на	п о к а з а н и я х
приборов, находящихся			д а ж е на	глубине		300—500		м,	особенно
при использовании для			.крепления самописцев кронштейнов .
Наиболее	интенсивны	и	хаотичны		колебания		измерителей в

верхних слоях . Вследствие этого анализ результатов измерений

оказывается	часто	либо	н е в о з м о ж н ы м	вообще, либо	дает л о ж
ную информацию^ [202].
Из-за рыівіішв и		наклонов в вертикальной плоскости, а так
же резких	круговых движений прибора вокруг его оси или
кронштейна	вокруг	троса	увеличивается	вероятность	выхода из

строя отдельных узлов и механизмов.

•Для того чтобы в какой - то мере нейтрализовать в л и я н и е волновых колебаний на показания приборов, необходимо ста

билизировать

корпус

измерителя,

например,

изменяя

его

форму .

На возможный

путь

решения

этой

проблемы

за счет выбора

оптималь

ной ф о р м ы корпуса прибора

указа

ли Н. .Ф. Кудрявцев

и Е. Р .

Ники

форов [65].

По их мнению,

корпус

измерителя

течений

должен

быть

выполнен

виде тороида (рис. 18).

Такая форма наименее чувствитель

на

к.

короткопериодным

горизон

тальным

вертикальным

колеба

ниям

д о л ж н а

обеспечить

относи

Рис.

18. Оптимальная

фор

тельно

устойчивое положение

при

ма

измерителя

течений

(по

бора на

течении.

Н. Ф. Кудрявцеву и

Е. Р. Никифорову).

Хаотические

колебания

измери

теля,

обусловленные

волновыми пе

ремещениями буя, затрудняют

и решение

вопроса о выборе оп

тимального

интервала

дискретности

стационарных

измерений

морских течений по натурным данным . Рассмотрим, например,

полученный'Ф . Вебстером	[213, 223] г р а ф и к	спектра	(рис. 19).
Этот спектр характеризует	распределение по	частоте	кинетиче

ской энергии самописца, подвергающегося воздействию флукту -

ацніі течения и колебании буя. Максимум энергии в правой ча сти графика в области временных масштабов от 5 до 30 с обус ловлен волновыми перемещениями прибора. Из рис. 19 вид но, что энергия хаотических колебаний самописца может пре вышать энергию реальных флуктуации морских течении.

период

Частота. цинл/ч

Рис. 19. Спектр кинетическом энергии измерителя те чении на бупковоіі станции (по Ф. Вебстеру).


Случайные колебания		прибора	.несомненно отрицательно
'влияют на репрезентативность результатов измерений,					особенно
на репрезентативность данных о направлении				потока, фиксация
которого	ІВ большинстве	измерителей	осуществляется		.мгновен
но . Эти	колебания и с к а ж а ю т представление			о верхней	частоте

спектра процесса. Действительно, из рис. 19 следует, что гра

ничная	частота	суммарного колебания составляет около 0,5 с - 1 ,
хотя на	с а м о м	деле, к а к видно из того ж е рисунка, реальный

спектр течений ограничивается частотой 0,5-1,0 ч~'. Интенсив ные высокочастотные колебания прибора, фактически не свя занные с фл.уктуацпями потока, исказят и представление о сте пени автокорреляции между последовательными значениями процесса. Сказываются они и на точности вычисления средних

величин, так к а к при осреднении автоматически		суммируются
результаты наблюдений, .характеризующие	положение прибора
по течению, и фиксации случайных колебаний .
Следовательно, введение различного	рода	осредняюших

устройств либо фильтров низких частот непосредственно в из мерителях пли низкочастотная фильтрация, п р и м е н я е м а я в про цессе обработки наблюдений, не позволят получить достаточно репрезентативную и н ф о р м а ц и ю о течениях, если волновые коле

бания буя	имеют значительную амплитуду.	В данном	случае
необходима	не фильтрация, а «браковка» результатов		н а б л ю
дении. На	практике т а к а я браковка обычно	осуществляется

проведением «от руки» кривой на временном графике через точ

ки, которые, по мнению наблюдатели, соответствуют			истинному
вектору течения. Д л я уменьшения 'неопределенности			при (выбо
ре истинных значений в записи прибора		приходится з а р а н е е
увеличивать частоту	регистрации.
Если случайные	волновые .колебания	прибора не	слишком

велики, то оптимальный интервал дискретности и необходимая продолжительность наблюдений над течениями так ж е , к а к и над другими океанологическими характеристиками, зависят от цели измерений и от свойств изучаемого процесса.

Очевидно,	что при	оперативном	обеспечении информацией
об элементах	течений	в период промысла продолжительность
наблюдений не д о л ж н а		п р е в ы ш а т ь	продолжительности этого

периода. При выборе интервала дискретности измерений, вы полняемых с этой целью, можно руководствоваться теми тре бованиями, которые предъявляются потребителем к точности информации о течениях. Эти требования .не высоки [66]. Ско рость течения достаточно измерять с точностью 0,1—0,4 узла, направление — 40—50°. М о ж н о предполагать, что изменение эле

ментов течения в этих пределах не окажет существенного					влия
ния на условия ведения промысла. Поэтому интервал					м е ж д у
измерениями м о ж е т быть близок к промежутку времени,					за ко
торый скорость и направление течения изменяются на				у к а з а н
н ы е величины.
Если целью измерений является систематическое детальное
изучение	р е ж и м а течений в	промысловом	районе, то при		опре
делении	продолжительности	и интервала	дискретности	н а б л ю

дений исходят из имеющихся представлений о природе и воз можных особенностях динамики вод района.

Например, по результатам ранее выполненных рекогносци ровочных измерений установлено, что в районе исследования до

минирующими по	амплитуде являются нр и л нвно-отливные тече
ния, а скорости	інѳпіршіивных составляющих .незначительны.

Задачей измерений в этом случае будет получение данных, не обходимых д л я определения гармонических постоянных. На дежные /гармонические постоянные могут быть получены по тркдцатисуточной серии ежечасных наблюдений. Следовательно, •продолжительность измерений в таких районах составит один

•месяц,	а интервал	дискретности — один час.
Д л я	районов с	незначительными	по амплитуде периодиче
скими внутрисуточными изменениями			элементов течения при вы-


•боре интервала дискретности м о ж н о руководствоваться				имею
щимися рекомендациями по частоте		измерений,	необходимой
дли определения н а д е ж н ы х среднесуточных значений. В				частно
сти, Р . В. Озмндовым [94] п р е д л о ж е н а		следующая	зависимость,
с в я з ы в а ю щ а я число регистрации	в течение суток		с погрешно
стью вычислений среднесуточной	-скорости течения:

a V~N

= 1 , 6 4 ,

(HI—1)

где

N — число

регистрации в течение суток;

а — допустимая

погрешность вычисления

среднесуточного

значения, на

пример, а=

+0,05 м/с;

о — среднеквадратичное

отклонение

виутрнсуточны.ч пульсаций.

.Величина

а м о ж е т

быть

ориентировочно

определена

как

s = Älg " M ,

(ПІ - 2 )

где

\ѵ\ —модуль

вектора скорости;

К — коэффициент пропорциональности, близкий к 20 для верхних и к 5

для

глубинных

слоев.

Таким образом, имея представление о порядке средней

ско

рости потока,

м о ж н о

по формуле

(III—'2)

найти

величину

о и,

задавшись допустимой погрешностью а, по формуле

( I I I — I )

определить число регистрации в течение суток N.

Продолжительность наблюдений в данном случае зависит от

частоты и интенсивности межеуточиых колебаний

скорости п

направлени я

потока.

П о данным

некоторых

авторов

[93, 223],

она

д о л ж н а

составлять

не менее 5—8

месяцев .

§ 3. АВТОНОМНЫЕ БУЙКОВЫЕ СТАНЦИИ

Суда

научно-поисковых

разведок

оснащены

специальным

оборудованием

(траловые лебедки, дуги, роульсы

и т. д . ), кото

р о е с успехом может

использоваться

д л я постановки

подъе

м а

буйковых

станций

различных

типов.

Наличие

радиолока

торов и радиопеленгаторов

облегчает

поиск

станций

океане.

Затруднения могут встретиться лишь при постановке

глубоко

водных..буйковых

станций,

так к а к установленные на

судах по

исковой

разведки

эхолоты . ( Н Э Л - 5 , Н Э Л - 5 Р

и т. д.)

и з м е р я ю т

глубины

только до 2000 м .

Д л я

постановок применяются

выпускаемые

промышленно

стью стандартные комплекты буйковых станций ГМ-46,

ГМ-47,

Г'М-4'8, Г-М-49, ГМ-90,

ГМ-51, различающиеся

плавучестью

под

д е р ж и в а ю щ е г о пенопластового буя и массой якорей

(табл.

3) .

Иногда дл я комплектации станций

употребляют

.имеющееся

на судне промысловое оборудование: пенопластовые бочки, -бам буковые вешки, проблесковые огни, тросы .и т. д.

			Т а б л и ц а 3
Тип станций	Грузоподъем	Масса якореіі, кг
	ность, кг
ГМ-46	175 ±20	2X120	1XÖ30
ГМ-47	ЗО0±ЗО	2X120	1X230
ГМ-48	•50Ю+50	'2X120	IXÖ30
ГМ-4Э	юао ±75	1X120	2X230
ГМ-ЙО	1500±.ІОО	•1X120	2X230
ГМ-91	23да±І!00	1X120	2X230

В ы б ор типа	станции определяется		ссосан нос тя.м и	района іг
прежде всего глубиной места постановки и ожидаемыми гидро
метеорологическими		условиями. Глубины в районах		промысла,,
расположенных	н а д	континентальным	шельфом, обычно не пре

в ы ш а ю т 200—400 'M. Гидрометеорологические условия в боль шинстве случаев характеризуются умеренным и сильным вол


нением, пѳремеины.мп ветрами,				плохой	видимостью,			т. е„		явно
•неблагоприятны		к а к д л я постановки и			подъема,		так и дл я			нор
мальной	работы	.станции.
П р и	автономных		измерениях	течений в этих			районах		распро
странение получили			притоп ленные станции			с одним		пли	двумя
сигнальными буями.			На рис.	20 п о к а з а н а		т а к а я станция,				со--

Рис. 20. Біу-иіковая станция с одним прлтоплѳнныім буеім.

57~

с т о я щ ая из поддерживающего буя		1, двух буйрепов 3		и 4	со
скобами и вертлюгами	15, базового	троса 14, двух	якорей	5,	од
ного сигнального буя 2	с вехой 11,	пассивным о т	р а ж а т е л е м		12

н светильником 13. В качестве п о д д е р ж и в а ю щ е г о буя можно

применять систему из		трех соединенных	п а р а л л е л ь н о		пеноплас
товых бочек [104] либо		буй из 'комплектов ГМ-46—ГМ-48. Пла
вучесть его д о л ж н а быть достаточной дл я того,				чтобы	удержать
трос с приборами ів вертикальном положении				и в то ж е время
не превосходить	массы	системы вместе	с якорем. При постанов
ке 3 самописцев	на глубинах до 100 м		можно	применять буй,

входящий в комплект ГМ-46.

На больших глубинах до 400 м при 4—6 самописцах .исполь зуют буи типа ГМ-47 или ГМ-48. Якоря выбирают массой по

200—500

кг

каждый . Буи тех ж е типов можно

применять

и в

качестве

сигнальных.

в к л ю ч а е т два

Система

тросов станции

буйрепа,

длина

кото

рых зависит

от

глубины места

постановки

базового . троса.

Д л и н а .базового

троса д о л ж н а

п р е в ы ш а т ь

на

20—30%

глубину

в точке

станции. Д и а м е т р тросов обычно

равен

S—43 мм . Тро

сы крепят ік якорям

и буям

с помощью скоб

7 и вертлюгов 8.

Иногда

приходится

отказываться от вертлюга

в месте

соедине

ния троса е якорной цепью,

так к а к при постановке

траловой

лебедки

вертлюг не пройдет

через

тросоукладчик.

Рассмотрим

один

.из 'вариантов

постановки

этой

стан-шип с

судна типа С Р Т М . Постановка начинается с поддерживающего

буя. Буйрепы		3, 4	и база	14 предварительно		н а б р а н ы	на один
из	барабанов	траловой лебедки. Верхний конец буйрепа 4 с ого
ном	пропущен	через блок траловой дуги			и	соединен	с цепью
поддерживающего			буя.	Буй поднимают	и	выносят	грузовым

шкентелем, закрепленным на втором барабане лебедки и про веденный! через канифас - блок грузовой стрелы. Опустив буй на воду, постепенно травят буйреп до места крепления первого са мописца 6. Самописец поднимают на п л а н ш и р п опускают за борт на растительном тросе, переброшенном через утку на тра ловой дуге. Соединив скобу на приборе с кольцом на кронштей не, выдергивают растительный трос и продолжают травить буй


реп. При подходе соединения буйрепа с базовым					тросом к нему
крепят строп якоря, л е ж а щ е г о		на	палубе либо		поднятого на
планшир. Если постановка	осуществляется при волнении :в 3—4
балла пли более, то буйреп	испытывает рывки			от буя, колеблю
щегося на волне. В этом случае		'необходимо		перед		'креплением
самописцев и якоря накладывать		на	буйреп стопор.			Буйреп сиг

нального буя можно составить из двух частей. Один трос дли ной 20—50 ім подсоединен к бую и уложен на .палубу, второй является продолжением базы п соединен с проводником на ле

бедке. Когда огон этой части троса пройдет через блок			трало
войдуги, к нему	крепят скобой	огон второго участка	троса,
присоединенного	к сигнальному	бую. Буй поднимают и	вместе

z тросам опускают в воду. Проводник 16 быстро сматывают с

лебедки

ш выхлестывают

за

борт.

Подъем

станции

осуществляется

обратном

п а р а д к е . С

суд

на, подошедшего

бую

наветренным

бортом,

подцепляют

кошками и

грузовым

гаком строп

либо

петлю

(диа

метр петли

около

1 —1,5

м)

из

жесткого троса,

диаметр

ко

торого

15—18 мм.

Подняв

грузовой

стрелой

буй

цепью

до

уровня планшира, крепят к отгону буйрепа новый проводник с лебедки и в ы б и р а ю т станцию.

<На станциях этого типа нижний прибор приходится распо лагать не менее чем в 10—115 м от дна . В противном случае не исключена возможность повреждений самописца от ударов о грунт.

Рис.		21.	Протоплен-				Рис. 22. Поиск стян.шіп с			прнтоплешіым
пая		буГікопая		стан-				ібуем.
ция		на	одном	тросе.
Д л я		измерения			течений в		придонном	слое	на	расстоянии
2—5	.и	от	дна	можно применять при тол ленную буйковую							стан
цию	на	-одном		тросе	(рис.	21).	Б о л ь ш а я	масса	якоря		(300—
500	кг)	и	подъемная		сила	прнтоплѳнного		на глубину		30—100 м

буя обеспечивают жесткость системы при скоростях течения на этой глубине до 1 узла .

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 226 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ