RU2549250C1 - Measurement system for research of small-scale turbulence in near-surface layer of sea - Google Patents

Measurement system for research of small-scale turbulence in near-surface layer of sea Download PDF

Info

Publication number
RU2549250C1
RU2549250C1 RU2014151917/93A RU2014151917A RU2549250C1 RU 2549250 C1 RU2549250 C1 RU 2549250C1 RU 2014151917/93 A RU2014151917/93 A RU 2014151917/93A RU 2014151917 A RU2014151917 A RU 2014151917A RU 2549250 C1 RU2549250 C1 RU 2549250C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
platform
sea
surface layer
fixed
instrument container
Prior art date
Application number
RU2014151917/93A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Александрович Барабаш
Анатолий Сергеевич Самодуров
Александр Михайлович Чухарев
Original Assignee
Морской гидрофизический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Морской гидрофизический институт filed Critical Морской гидрофизический институт
Priority to RU2014151917/93A priority Critical patent/RU2549250C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2549250C1 publication Critical patent/RU2549250C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: measurement system for research of small-scale turbulence in a near-surface layer of the sea comprises a stationary platform and an instrument container with sensor connected to measurement equipment fixed on the specified horizon in the near-surface layer of the sea. The instrument container is installed as capable of fixation on any specified horizons in the near-surface layer of the sea. It is provided with a facility to control its position and is fixed vertically in a cardan of a load frame made in the form of a ring arranged horizontally, to which three flexible ties are attached symmetrically around the circle, one of which is a cable-rope, which is connected to sensors and the facility for control of the position of the instrument container and is pulled through the unit fixed at the end of the boom, which is fixed by its other end on the lower deck of the platform with the possibility of rising upwards in the vertical plane relative to the place of fixation. Further the cable-rope is pulled via the unit fixed on the lower deck of the platform on the line of the boom axis, and via a hoist with a current collector is connected to measurement equipment installed on the platform. Each of two other flexible ties is pulled via one of units fixed on the lower deck of the platform symmetrically relative to the line of the boom axis. These two units with a unit fixed at the end of the boom, in plan are tops of an equilateral triangle. Then each of two mentioned flexible ties is connected to one of two other hoists installed on the platform. A streamlined weight of specified mass is fixed to the lower part of the instrument container on a sling of specified length.
EFFECT: invention increases efficiency and reliability of research of specified near-surface layer of the sea due to provision of stabilisation of sensors in space at the specified horizon with the possibility of their further movement and stable installation at any other specified horizons, and also due to reduction of labour inputs in manufacturing of a system and possibility of its operation without diving.

Description

Изобретение относится к океанографической технике, а именно - к морским измерительным системам, предназначенным для исследования мелкомасштабной турбулентности в приповерхностном слое моря и имеющим кабельное соединение измерительной аппаратуры с морской стационарной платформой.The invention relates to oceanographic technology, namely, to marine measuring systems, designed to study small-scale turbulence in the surface layer of the sea and having a cable connection of the measuring equipment to a marine stationary platform.

Для расчета потоков тепла, соли и других растворенных веществ в водном столбе моря необходимо учитывать большое количество параметров, влияющих на интенсивность вертикального обмена. Оценка этих потоков для различных внешних условий среды является одной из важнейших задач в гидрофизике.To calculate the fluxes of heat, salt, and other dissolved substances in the water column of the sea, it is necessary to take into account a large number of parameters that affect the intensity of vertical exchange. Evaluation of these flows for various external environmental conditions is one of the most important tasks in hydrophysics.

При расчете турбулентных потоков, прежде всего, необходимы измерения пульсационных величин, как скалярных (температура, электропроводность), так и векторных (скорость течения). Наибольшую сложность представляют измерения компонентов пульсаций скорости, значения которых могут меняться в больших пределах: от нескольких метров в секунду в приповерхностном волновом слое до нескольких миллиметров в секунду - в более глубоких слоях. Измерения мелкомасштабных флуктуаций гидрофизических величин в приповерхностном слое моря выдвигают особые требования не только к быстродействию и чувствительности датчиков, но и к методике и самой конструкции измерительной системы, чтобы она позволяла контролировать нежелательные смещения и вибрацию датчиков и устранять эти явления.When calculating turbulent flows, first of all, it is necessary to measure pulsation quantities, both scalar (temperature, electrical conductivity), and vector (flow velocity). The greatest difficulty is represented by measuring the components of the velocity pulsations, the values of which can vary within wide limits: from several meters per second in the surface wave layer to several millimeters per second in deeper layers. Measurements of small-scale fluctuations of hydrophysical quantities in the surface layer of the sea put forward special requirements not only for the speed and sensitivity of the sensors, but also for the methodology and design of the measuring system, so that it can control unwanted displacements and vibration of the sensors and eliminate these phenomena.

Для волнового приповерхностного слоя необходимо располагать датчики выше корпуса прибора, чтобы исключить влияние измерителя на турбулентные потоки, которые в данном случае направлены вниз. При этом самому прибору необходимо обеспечить возможность стабилизации при последующих перемещениях и остановках для измерения на различных горизонтах, а также для установки датчиков максимально близко к поверхности (не выше горизонта расположения впадин поверхностных волн) без выхода датчиков в атмосферу при изменении волновой обстановки.For the wave surface layer, it is necessary to place the sensors above the instrument body in order to exclude the influence of the meter on turbulent flows, which in this case are directed downward. In this case, the device itself must be able to stabilize during subsequent movements and stops for measuring at different horizons, as well as for installing sensors as close to the surface as possible (no higher than the horizon of the basins of surface waves) without the sensors entering the atmosphere when the wave situation changes.

Известна система [1] для исследования турбулентной структуры в приповерхностном слое моря, включающая судно-катамаран "F.G. Creed" общей длиной 20 м и шириной 10 м на двух понтонах диаметром 2 м каждый, оснащенное большим комплексом аппаратуры, с установленной на носу рамой с измерителями, жестко закрепленными на раме на постоянных горизонтах для проведения измерений в приповерхностном слое моря. Сходными с признаками заявленного изобретения являются такие признаки аналога: зафиксированный на заданном горизонте в приповерхностном слое моря приборный контейнер с датчиками, подключенными к измерительной аппаратуре.A known system [1] for the study of turbulent structures in the surface layer of the sea, including the catamaran ship "FG Creed" with a total length of 20 m and a width of 10 m on two pontoons with a diameter of 2 m each, equipped with a large complex of equipment, with a frame mounted on the bow with meters rigidly mounted on the frame at constant horizons for measurements in the surface layer of the sea. Similar to the features of the claimed invention are such signs of an analogue: an instrument container fixed to a given horizon in the surface layer of the sea with sensors connected to measuring equipment.

Недостатком является то, что эта система сложна, требует обеспечения большим количеством дополнительной навигационной аппаратуры, что влечет за собой увеличение финансовых затрат, и не обеспечивает возможности оперативного получения данных измерений пульсаций скорости, температуры и электропроводимости приповерхностного слоя на малых глубинах вблизи горизонта расположения впадин поверхностных волн. При изменении волновой обстановки нет возможности смены горизонта измерителя с последующей стабилизацией его положения. Это снижает эффективность и надежность контроля параметров приповерхностного слоя моря.The disadvantage is that this system is complex, requires the provision of a large number of additional navigation equipment, which entails an increase in financial costs, and does not provide the ability to quickly obtain measurement data of the pulsations of speed, temperature and electrical conductivity of the surface layer at shallow depths near the horizon of the basins of surface waves . When the wave situation changes, there is no possibility of changing the horizon of the meter with the subsequent stabilization of its position. This reduces the efficiency and reliability of monitoring the parameters of the surface layer of the sea.

Известна система [2] для измерения компонентов скорости, вызванных естественной генерацией ветровых волн, включающая закрепленную на дне озера Онтарио на глубине 12,5 м неподвижную вышку, между сваями которой на вертикальной штанге эллипсоидального сечения, главная ось которой выровнена с вероятным волновым направлением, жестко закреплены измерители, связанные с аппаратурой, установленной на берегу. Сходными с признаками заявленного изобретения являются такие признаки аналога: установленные на стационарной вышке датчики, зафиксированные на заданном горизонте в приповерхностном слое моря и подключенные к измерительной аппаратуре.A known system [2] for measuring velocity components caused by the natural generation of wind waves, including a fixed tower fixed to the bottom of Lake Ontario at a depth of 12.5 m, between the piles of which on a vertical rod an ellipsoidal section, the main axis of which is aligned with the probable wave direction, is rigidly fixed meters associated with the equipment installed on the shore. Similar to the features of the claimed invention are such features of an analogue: sensors mounted on a stationary tower, fixed at a given horizon in the surface layer of the sea and connected to measuring equipment.

Недостатком этой системы является то, что она не предусматривает мобильной переустановки датчиков на разные горизонты, поэтому недостаточно эффективна и надежна при исследовании морского приповерхностного слоя, так как не позволяет в условиях морской меняющейся волновой обстановки выполнить обязательное требование расположения датчиков не выше горизонта впадин волн.The disadvantage of this system is that it does not provide for the mobile reinstallation of sensors at different horizons; therefore, it is insufficiently effective and reliable in the study of the marine surface layer, since it does not make it possible to fulfill the mandatory requirement for the sensors to be located no higher than the horizon of wave troughs in a changing sea wave environment.

Известна измерительная система [3] для исследования турбулентных пульсаций скорости и температуры воды в приповерхностном слое моря, состоящая из установленной на дно на глубине около 12 м вышки, оснащенной комплексом аппаратуры для проведения измерений и соединенной с береговой станцией кабелем длиной 3 км. Измерения скорости течения, пульсаций скорости течения и температуры в исследуемом слое производились на трех постоянных горизонтах (1,7 м, 2,3 м, 3,2 м) неподвижно закрепленными на несущей раме измерителями, разнесенными друг от друга по горизонтали на расстояния от 1,5 до 3 м. Сходными с признаками заявленного изобретения являются следующие признаки аналога: стационарная платформа, на которой установлен зафиксированный на заданном горизонте в приповерхностном слое моря приборный контейнер с датчиками, которые подключены к измерительной аппаратуре.Known measuring system [3] for the study of turbulent pulsations of the speed and temperature of the water in the surface layer of the sea, consisting of a tower installed on the bottom at a depth of about 12 m, equipped with a set of equipment for measuring and connected to the coast station with a cable 3 km long. The measurements of the flow velocity, pulsations of the flow velocity and temperature in the studied layer were carried out at three constant horizons (1.7 m, 2.3 m, 3.2 m) with meters fixed on the supporting frame, spaced horizontally from each other horizontally from 1 , 5 to 3 m. Similar to the features of the claimed invention are the following features of the analogue: a stationary platform on which is mounted an instrument container fixed to a given horizon in the surface layer of the sea with sensors that are connected to the measuring device aratura.

Этот аналог по совокупности признаков наиболее близко подходит к заявленному изобретению, поэтому он выбран в качестве прототипа.This analogue of the totality of features is closest to the claimed invention, therefore, it is selected as a prototype.

Недостатками прототипа является следующее: система сложна в сборке, установка измерителей на горизонтах производится с помощью водолазных работ, функционирование системы требует дополнительного приборного и финансового обеспечения. Кроме того, в системе не предусмотрены возможности получения оперативных данных измерений в приповерхностном слое на различных горизонтах (начиная с минимально возможной глубины измерений, зависящей от высоты волн) из-за невозможности перемещения и установки измерителя на требуемый горизонт с последующей стабилизацией положения на новом горизонте. Все это обусловливает недостаточную эффективность и надежность исследования заданного слоя моря.The disadvantages of the prototype is the following: the system is difficult to assemble, the installation of meters on the horizons is done using diving operations, the functioning of the system requires additional instrument and financial support. In addition, the system does not provide for the possibility of obtaining on-line measurement data in the near-surface layer at different horizons (starting from the smallest possible measurement depth, depending on the wave height) due to the impossibility of moving and installing the meter on the required horizon with subsequent stabilization of the position on a new horizon. All this leads to insufficient efficiency and reliability of the study of a given layer of the sea.

В основу изобретения поставлена задача создания измерительной системы для исследования мелкомасштабной турбулентности в приповерхностном слое моря, в которой за счет признаков, характеризующих особенности постановки измерительных датчиков в приповерхностном слое, обеспечивается новое техническое свойство - стабилизация датчиков в пространстве на заданном горизонте с возможностью их последующего перемещения и стабильной установки на любых других заданных горизонтах, а также снижение трудозатрат при изготовлении системы и возможность ее эксплуатации без применения водолазных работ. При этом измерительный прибор отнесен от стационарной платформы - тем самым уменьшается влияние опор на область измерения, то есть, обеспечивается получение данных в естественной среде. Измерения проводятся со стороны открытого моря в соответствующем диапазоне направлений течения.The basis of the invention is the task of creating a measuring system for the study of small-scale turbulence in the near-surface layer of the sea, in which due to the signs characterizing the particularities of the placement of measuring sensors in the near-surface layer, a new technical property is provided - stabilization of sensors in space at a given horizon with the possibility of their subsequent movement and stable installation on any other given horizons, as well as reducing labor costs in the manufacture of the system and possible nce its operation without the use of diving. At the same time, the measuring device is assigned from a stationary platform - thereby reducing the influence of the supports on the measurement area, that is, data is obtained in the natural environment. Measurements are taken from the open sea in the corresponding range of flow directions.

Указанное новое свойство обеспечивает достижение технического результата изобретения - повышение эффективности и надежности исследования заданного приповерхностного слоя моря.The specified new property ensures the achievement of the technical result of the invention is to increase the efficiency and reliability of the study of a given surface layer of the sea.

Поставленная задача решается тем, что в измерительной системе для исследования мелкомасштабной турбулентности в приповерхностном слое моря, содержащей установленный на стационарной платформе и зафиксированный на заданном горизонте в приповерхностном слое моря приборный контейнер с датчиками, которые подключены к измерительной аппаратуре, новым является то, что приборный контейнер установлен с возможностью фиксирования на любых заданных горизонтах в приповерхностном слое моря, при этом он снабжен средством контроля своего положения и закреплен вертикально в кардане силовой рамы, выполненной в виде горизонтально расположенного кольца, к которому симметрично по окружности прикреплены три гибкие связи, одной из которых является кабель-трос, который подключен к датчикам и средству контроля положения приборного контейнера и пропущен через блок, закрепленный на конце стрелы, которая закреплена другим своим концом на нижней палубе платформы с возможностью подъема вверх в вертикальной плоскости относительно места закрепления, далее кабель-трос пропущен через блок, закрепленный на нижней палубе платформы на линии оси стрелы, и через лебедку с токосъемником подключен к установленной на платформе измерительной аппаратуре, каждая из двух других гибких связей пропущена через один из блоков, закрепленных на нижней палубе платформы симметрично относительно линии оси стрелы, причем эти два блока с блоком, закрепленным на конце стрелы, в плане являются вершинами равностороннего треугольника, далее каждая из двух упомянутых гибких связей соединена с одной из двух других лебедок, установленных на платформе, при этом к нижней части приборного контейнера прикреплен на стропе заданной длины обтекаемый груз заданного веса.The problem is solved in that in the measuring system for the study of small-scale turbulence in the surface layer of the sea, containing an instrument container with sensors that are connected to the measuring apparatus installed on a stationary platform and fixed at a given horizon in the surface layer of the sea, the new is that the instrument container installed with the ability to fix on any given horizons in the surface layer of the sea, while it is equipped with a means of monitoring its position I am fixed vertically in the cardan of the power frame, made in the form of a horizontally arranged ring, to which three flexible connections are attached symmetrically around the circumference, one of which is a cable-cable, which is connected to the sensors and means for monitoring the position of the instrument container and passed through a unit fixed at the end of the boom, which is fixed with its other end on the lower deck of the platform with the possibility of lifting upwards in a vertical plane relative to the place of fastening, then the cable cable is passed through the block, replicated on the lower deck of the platform on the boom axis line, and through a winch with a current collector connected to measuring equipment installed on the platform, each of the other two flexible connections is passed through one of the blocks mounted on the lower deck of the platform symmetrically with respect to the boom axis line, and these two blocks with the block fixed at the end of the boom, in plan are the vertices of an equilateral triangle, then each of the two mentioned flexible connections is connected to one of the other two winches mounted on the platform, etc. and this streamlined load of a given weight is attached to the bottom of the instrument container on a sling of a given length.

Изобретение поясняется с помощью чертежа, на котором в изометрии представлен конкретный пример исполнения заявленной измерительной системы.The invention is illustrated using the drawing, in which isometric presents a specific example of the claimed measuring system.

Измерительная система содержит приборный контейнер 1, в верхней части которого установлены датчики (на чертеже не обозначены), измеряющие, например, три компоненты пульсации вектора скорости течения, температуру и электропроводность воды, пульсаций температуры и электропроводности, гидростатическое давление. Приборный контейнер 1 снабжен средством контроля своего положения в пространстве (на чертеже не показано), которое в данном случае выполнено в виде датчиков азимута, крена и дифферента, сконструированных на основе акселерометров.The measuring system contains an instrument container 1, in the upper part of which sensors are installed (not indicated in the drawing), which measure, for example, the three components of the ripple of the current velocity vector, the temperature and electrical conductivity of water, the pulsations of temperature and electrical conductivity, and hydrostatic pressure. The instrument container 1 is equipped with means for monitoring its position in space (not shown in the drawing), which in this case is made in the form of azimuth, roll, and trim sensors constructed on the basis of accelerometers.

Приборный контейнер 1 закреплен вертикально в кардане 2 силовой рамы 3, выполненной в виде горизонтально расположенного кольца, к которому симметрично, то есть в точках, расположенных через 120° по окружности, прикреплены три равно натянутые гибкие силовые связи 4, 5, 6. Одной из этих гибких связей является кабель-трос 4, подключенный через гермоввод к установленным в приборном контейнере 1 датчикам и средству контроля положения контейнера. В качестве двух других гибких силовых связей, 5 и 6, использованы, например, тонкие стальные тросы.The instrument container 1 is mounted vertically in the cardan 2 of the power frame 3, made in the form of a horizontally arranged ring, to which are symmetrically, that is, at points located 120 ° around the circumference, three equally stretched flexible power connections 4, 5, 6 are attached. One of of these flexible connections is a cable-cable 4 connected through a pressure lead to the sensors installed in the instrument container 1 and the means for monitoring the position of the container. As two other flexible power connections, 5 and 6, for example, thin steel cables were used.

К нижней части приборного контейнера 1 на стропе 7 заданной длины прикреплен обтекаемый груз 8 заданного веса. Длина стропа 7 должна обеспечить расположение груза 8 ниже области активного возмущающего действия волн - эта длина должна быть больше длины волны ожидаемого максимального волнения. Вес в воде груза 8 определяют расчетным путем [4] в зависимости от ожидаемых максимальных значений скорости течения и волнения, на весь период проведения измерений, и от конструктивных размеров элементов системы. Например, для параметров: ожидаемое максимальное значение скорости течения 1 м/с; высота наибольшей волны 2 м; период волн 5 с; диаметр и длина приборного контейнера соответственно 50 мм, 800 мм; силовая рама из прутка сечением 15 мм окружностью 800 мм; гибкие связи диаметром 6 мм длиной 5 м,- вес груза 8 в воздухе равен 100 кг, что позволяет использовать маломощные ручные лебедки для спуска-подъема элементов системы. Выполнение груза 8 обтекаемым, например горизонтально обтекаемым со стабилизатором, позволяет уменьшить влияние течений неволнового характера на приборный контейнер 1.A streamlined load 8 of a given weight is attached to the bottom of the instrument container 1 on a sling 7 of a given length. The length of the sling 7 should ensure that the load 8 is below the area of the active disturbing action of the waves - this length should be greater than the wavelength of the expected maximum wave. The weight in water of cargo 8 is determined by calculation [4] depending on the expected maximum values of flow velocity and excitement, for the entire measurement period, and on the structural dimensions of the system elements. For example, for parameters: the expected maximum value of the current velocity 1 m / s; the height of the largest wave is 2 m; wave period 5 s; diameter and length of the instrument container respectively 50 mm, 800 mm; power frame from a bar with a section of 15 mm and a circumference of 800 mm; flexible connections with a diameter of 6 mm and a length of 5 m, - the weight of a load of 8 in air is 100 kg, which allows the use of low-powered hand winches for lowering and lifting the elements of the system. The execution of the load 8 streamlined, for example horizontally streamlined with a stabilizer, can reduce the influence of currents of a non-wave nature on the instrument container 1.

Постановка приборного контейнера 1 на заданном горизонте обеспечивается стабилизирующей системой, которая выполнена следующим образом.The installation of the instrument container 1 on a given horizon is provided by a stabilizing system, which is performed as follows.

На морской стационарной научно-исследовательской платформе 9, на ее нижней палубе 10, закреплена стрела 11 с возможностью ее подъема вверх в вертикальной плоскости относительно места закрепления. Преимущественно стрела 11 установлена горизонтально (относительно горизонтально расположенной платформы) и так, что ось стрелы перпендикулярна краю нижней палубы 10. На выступающем конце стрелы 11 закреплен блок 12, через который пропущен кабель-трос 4. Далее кабель-трос пропущен через блок 13, который закреплен на нижней палубе 10 на линии оси стрелы 11, и через установленную на верхней палубе платформы лебедку с токосъемником 14 подключен к бортовой аппаратуре и компьютеру è лаборатории, оборудованной на платформе.On the marine stationary research platform 9, on its lower deck 10, an arrow 11 is fixed with the possibility of its lifting up in a vertical plane relative to the place of anchoring. Advantageously, the boom 11 is mounted horizontally (relative to the horizontally located platform) and so that the axis of the boom is perpendicular to the edge of the lower deck 10. A block 12 is secured to the protruding end of the boom 11, through which a cable-cable is passed 4. Next, the cable-cable is passed through a block 13, which mounted on the lower deck 10 on the line of the boom axis 11, and through a winch with a current collector 14 installed on the upper deck of the platform is connected to the on-board equipment and the computer è a laboratory equipped on the platform.

Каждая из двух других гибких связей, тросы 5 и 6, пропущены через один из двух блоков, соответственно, 15 и 16, которые закреплены на нижней палубе 10 симметрично относительно линии оси стрелы 11. Причем блоки 15 и 16 закреплены так, что совместно с блоком 12, закрепленным на выступающем конце стрелы 11, они в плане, в данном случае в горизонтальной плоскости, являются вершинами равностороннего треугольника. В данном примере ось стрелы 11 является высотой этого треугольника. Натяжение стропа 7 и натяжение в радиальных направлениях гибких связей 4-6 обеспечивают положение приборного контейнера 1 на вертикали, проходящей через центр этого равностороннего треугольника. Далее гибкие связи 5 и 6 соединены с установленными на верхней палубе платформы лебедками, соответственно, 17 и 18.Each of the other two flexible connections, cables 5 and 6, are passed through one of the two blocks, 15 and 16, respectively, which are fixed on the lower deck 10 symmetrically with respect to the axis line of the boom 11. Moreover, the blocks 15 and 16 are fixed so that together with the block 12, mounted on the protruding end of the boom 11, they are in plan, in this case in the horizontal plane, the vertices of an equilateral triangle. In this example, the axis of the boom 11 is the height of this triangle. The tension of the sling 7 and the tension in the radial directions of the flexible ties 4-6 provide the position of the instrument container 1 on a vertical passing through the center of this equilateral triangle. Further, flexible connections 5 and 6 are connected to winches installed on the upper deck of the platform, respectively, 17 and 18.

Система снабжена и другими элементами, традиционно используемыми в гидрофизическом оборудовании (на чертеже не показаны или не обозначены): грузовой лебедкой, стрелами к лебедкам, обводными блоками кран-балок, такелажной и тросовой оснастками и т.п.The system is equipped with other elements traditionally used in hydrophysical equipment (not shown or not indicated in the drawing): a cargo winch, arrows for winches, bypass blocks of crane beams, rigging and cable rigs, etc.

Заявленное устройство обеспечивает установку измерительных датчиков на заданный горизонт в приповерхностном слое моря, контроль положения датчиков в пространстве, достижение требуемого положения датчиков и надежную стабилизацию достигнутого требуемого положения, а также обеспечивает мобильное перемещение датчиков и последовательную их установку на любые другие заданныеThe claimed device provides the installation of measuring sensors on a given horizon in the surface layer of the sea, monitoring the position of the sensors in space, achieving the desired position of the sensors and reliable stabilization of the achieved desired position, and also provides mobile movement of the sensors and their sequential installation on any other specified

горизонты приповерхностного слоя моря с обеспечением контролируемой стабилизации требуемого положения датчиков в пространстве.horizons of the surface layer of the sea with the provision of controlled stabilization of the required position of the sensors in space.

Методику постановки измерительной системы и измерение мелкомасштабных флуктуаций гидрофизических величин приповерхностного слоя моря осуществляют следующим образом.The methodology of setting up the measuring system and the measurement of small-scale fluctuations in the hydrophysical quantities of the surface layer of the sea are as follows.

Предварительно закрепляют приборный контейнер 1 (с установленными датчиками и средством контроля положения контейнера) вертикально в кардане 2 его несущей рамы 3. Стрела 11 на нижней палубе 10 научно-исследовательской платформы 9 поднята вверх. Кабель-трос 4 с верней палубы платформы последовательно пропускают через лебедку с токосъемником 14, блок 13, блок 12 на конце стрелы 11, и вытравливают с конца стрелы. Силовую линию кабель-троса 4 крепят к раме 3, а его электрическую линию через герметичный ввод подключают к приборному контейнеру 1 - к измерительным датчикам и средству контроля положения контейнера. Другой конец кабеля 4 подключают к бортовой измерительной аппаратуре.Pre-fix the instrument container 1 (with installed sensors and means for monitoring the position of the container) vertically in the cardan 2 of its carrier frame 3. The boom 11 on the lower deck 10 of the research platform 9 is raised up. The cable cable 4 from the top deck of the platform is sequentially passed through a winch with a current collector 14, block 13, block 12 at the end of the boom 11, and etched from the end of the boom. The power line of the cable cable 4 is attached to the frame 3, and its electric line through a sealed input is connected to the instrument container 1 to the measuring sensors and means for monitoring the position of the container. The other end of the cable 4 is connected to the on-board measuring equipment.

Две другие гибкие связи, тросы 5 и 6, от лебедок 17 и 18 пропускают соответственно через блоки 15 и 16 и крепят к силовой раме 3, причем так, чтобы точки крепления этих гибких связей совместно с точкой крепления первой гибкой связи 4 (кабель-троса), были расположены симметрично по кольцу рамы 3 - через 120° по окружности.Two other flexible connections, cables 5 and 6, from winches 17 and 18 are passed through blocks 15 and 16, respectively, and attached to the power frame 3, so that the attachment points of these flexible connections together with the attachment point of the first flexible connection 4 (cable cable ), were located symmetrically along the ring of the frame 3 - through 120 ° around the circumference.

К нижней части приборного контейнера 1 через тросовую оснастку крепят строп 7 с грузом 8, к которому крепят оттяжку из капронового фала в виде дупли-ня.A sling 7 with a load of 8 is attached to the bottom of the instrument container 1 through cable accessories, to which a guy from a nylon halyard is fastened in the form of a hollow.

На три гибкие связи 4, 5, 6 лебедками 14, 17, 18 дают нагрузку, поднимая на стреле 11 приборный контейнер 1, и выводят груз 8 за пределы нижней палубы 10. Затем опускают на гибких связях груз 8 в воду, и стрелу 11 медленно опускают с помощью собственной грузовой лебедки до рабочего положения. При этом груз 8 отсоединяют от дуплиня, а гибкие связи 4-6 поочередно вытравливают, выводя приборный контейнер 1 на расчетный горизонт.Three flexible connections 4, 5, 6 with winches 14, 17, 18 give a load by lifting the instrument container 1 on the boom 11, and load 8 is taken outside the lower deck 10. Then, the flexible load 8 is lowered into water and the boom 11 is slowly lowered using their own cargo winch to the working position. In this case, the load 8 is disconnected from the duplin, and flexible connections 4-6 are alternately etched, bringing the instrument container 1 to the calculated horizon.

Лебедками 14, 17, 18 обеспечивают равное радиальное натяжение всех трех гибких связей 4-6. В месте соединения каждой из трех гибких связей с рамой 3 сила натяжения раскладывается на две силы [5]: первая направлена вниз параллельно стропу 7, а вторая перпендикулярна первой, направлена в сторону подвеса гибкой связи на соответствующем блоке, из числа 12, 15, 16, и стремится передвинуть силовую раму 3 с прибором 1 к месту подвеса этой гибкой связи на этом блоке. Три равные растягивающие силы, действующие в радиальном направлении на три гибкие связи, закрепленные на силовой раме 3 на равном расстоянии друг от друга (через 120° по окружности рамы), обеспечивают стационарное положение прибора i в кардане 2 силовой рамы.Winches 14, 17, 18 provide equal radial tension of all three flexible connections 4-6. At the junction of each of the three flexible connections with the frame 3, the tension force is decomposed into two forces [5]: the first is directed down parallel to the sling 7, and the second is perpendicular to the first, directed towards the suspension of the flexible connection on the corresponding block, from among 12, 15, 16 , and seeks to move the power frame 3 with the device 1 to the place of suspension of this flexible connection on this unit. Three equal tensile forces acting in the radial direction on three flexible connections fixed to the power frame 3 at an equal distance from each other (after 120 ° around the frame circumference) ensure the stationary position of the device i in the cardan 2 of the power frame.

Натяжение стропа 7 под влиянием груза 8 при равенстве длин отрезков гибких связей 4, 5, 6 от места их закрепления на силовой раме 3 до соответствующих блоков 12, 15, 16 обеспечивает горизонтальное положение силовой рамы 3 и расположение приборного контейнера 1 на вертикали, проходящей через центр равностороннего треугольника, образованного блоками 12, 15, 16.The tension of the sling 7 under the influence of the load 8 when the lengths of the segments of flexible ties 4, 5, 6 are equal from the place of their fastening on the power frame 3 to the corresponding blocks 12, 15, 16 ensures the horizontal position of the power frame 3 and the arrangement of the instrument container 1 on the vertical passing through the center of an equilateral triangle formed by blocks 12, 15, 16.

Требуемое вертикальное положение приборного контейнера 1 и величина его заглубления контролируется средством контроля положения контейнера, и соответствующая информация поступает в лабораторию на борту платформы.The required vertical position of the instrument container 1 and its depth is controlled by means of monitoring the position of the container, and the corresponding information is sent to the laboratory on board the platform.

Датчики измеряют гидрофизические параметры на заданном горизонте приповерхностного слоя моря, и через кабель-трос 4 данные поступают в лабораторию.Sensors measure hydrophysical parameters at a given horizon of the surface layer of the sea, and through cable cable 4 the data are sent to the laboratory.

Система позволяет легко переустанавливать комплекс измерительных датчиков на любой другой заданный горизонт. Например, чтобы опустить датчики ниже, поочередно или одновременно увеличивают длину гибких связей 4-6 на равную величину, уменьшая лебедками 14, 17, 18 нагрузки на эти гибкие связи, и силовая рама 3, несущая приборный контейнер 1 с измерительными датчиками, перемещается по вертикали вниз, выводя датчики на очередной расчетный горизонт, что контролируется средством контроля положения приборного контейнера.The system allows you to easily reinstall a set of measuring sensors to any other specified horizon. For example, to lower the sensors below, alternately or simultaneously increase the length of the flexible connections 4-6 by an equal amount, reducing the loads on these flexible connections with winches 14, 17, 18, and the power frame 3, carrying the instrument container 1 with measuring sensors, moves vertically down, bringing the sensors to the next calculated horizon, which is controlled by a means of monitoring the position of the instrument container.

Система предотвращает вибрацию датчиков, жестко фиксирует заданное положение измерительного комплекса в пространстве и обеспечивает эту фиксацию на любых других заданных горизонтах.The system prevents vibration of the sensors, rigidly fixes the given position of the measuring complex in space and provides this fixation on any other given horizons.

Использованные источники информации:Sources of information used:

1. Drennan W.M., Donelan М.А., Terray ЕЛ., Katsaros К.В. Oceanic turbulence dissipation measurements in S WADE // J. Physical Oceanography, 1996. V. 26. P. 808-815.1. Drennan W.M., Donelan M.A., Terray EL., Katsaros K.V. Oceanic turbulence dissipation measurements in S WADE // J. Physical Oceanography, 1996. V. 26. P. 808-815.

2. Gerbi G.P., Trowbridge J.H., Edson J.B, Pluedmann A.J., Terray E.A., Fredericks J.J. Measurements of momentum and heat transfer across the air-sea interface // J. Phys. Oceanogr., - 2008. V. 38, P. 1054 - 1072.2. Gerbi G.P., Trowbridge J.H., Edson J. B., Pluedmann A.J., Terray E.A., Fredericks J.J. Measurements of momentum and heat transfer across the air-sea interface // J. Phys. Oceanogr., - 2008. V. 38, P. 1054 - 1072.

3. Terray E.A., Donelan MA., Agrawal Y.C., Drennan W.M., Kahma K.K., Williams III A.G., Hwang PA. and Kitaigorbdskii S.A. Estimates of kinetic energy dissipation under breaking waves// J. Phys. Oceanogr., - 1996. - 26, № 5. - P. 792 - 807.3. Terray E.A., Donelan MA., Agrawal Y.C., Drennan W.M., Kahma K.K., Williams III A.G., Hwang PA. and Kitaigorbdskii S.A. Estimates of kinetic energy dissipation under breaking waves // J. Phys. Oceanogr., - 1996. - 26, No. 5. - P. 792 - 807.

4. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Гидро-метеоиздат, Ленинград, 1977, с. 476.4. Guide to hydrological work in the oceans and seas. Hydro-meteorological publishing house, Leningrad, 1977, p. 476.

5. Справочник машиностроителя в шести томах. Издательство Машиностроение, Москва, 1964, т. 1, с. 362.5. Handbook of the machine builder in six volumes. Publishing House Engineering, Moscow, 1964, v. 1, p. 362.

Claims (1)

Измерительная система для исследования мелкомасштабной турбулентности в приповерхностном слое моря, содержащая стационарную платформу и зафиксированный на заданном горизонте в приповерхностном слое моря приборный контейнер с датчиками, которые подключены к измерительной аппаратуре, отличающаяся тем, что приборный контейнер установлен с возможностью фиксирования на любых заданных горизонтах в приповерхностном слое моря, при этом он снабжен средством контроля своего положения и закреплен вертикально в кардане силовой рамы, выполненной в виде горизонтально расположенного кольца, к которому симметрично по окружности прикреплены три гибкие связи, одной из которых является кабель-трос, который подключен к датчикам и средству контроля положения приборного контейнера и пропущен через блок, закрепленный на конце стрелы, которая закреплена другим своим концом на нижней палубе платформы с возможностью подъема вверх в вертикальной плоскости относительно места закрепления, далее кабель-трос пропущен через блок, закрепленный на нижней палубе платформы на линии оси стрелы, и через лебедку с токосъемником подключен к установленной на платформе измерительной аппаратуре, каждая из двух других гибких связей пропущена через один из блоков, закрепленных на нижней палубе платформы симметрично относительно линии оси стрелы, причем эти два блока с блоком, закрепленным на конце стрелы, в плане являются вершинами равностороннего треугольника, далее каждая из двух упомянутых гибких связей соединена с одной из двух других лебедок, установленных на платформе, при этом к нижней части приборного контейнера прикреплен на стропе заданной длины обтекаемый груз заданного веса. A measuring system for studying small-scale turbulence in the surface layer of the sea, containing a stationary platform and fixed on a given horizon in the surface layer of the sea instrument container with sensors that are connected to measuring equipment, characterized in that the instrument container is installed with the ability to fix at any given horizons in the surface layer of the sea, while it is equipped with a means of monitoring its position and is mounted vertically in the cardan of the power frame, in the form of a horizontally arranged ring, to which three flexible connections are attached symmetrically around the circumference, one of which is a cable-cable, which is connected to the sensors and means for monitoring the position of the instrument container and passed through a block fixed to the end of the boom, which is fixed at its other end on the lower deck of the platform with the possibility of lifting upwards in a vertical plane relative to the place of fastening, then the cable cable is passed through a block fixed on the lower deck of the platform on the line of the boom axis, and through a winch with a current collector connected to measuring equipment installed on the platform, each of the other two flexible connections is passed through one of the blocks mounted on the lower deck of the platform symmetrically with respect to the line of the boom axis, these two blocks with the block mounted on the end of the boom, in plan are the vertices of an equilateral triangle, then each of the two mentioned flexible connections is connected to one of the other two winches installed on the platform, while attached to the bottom of the instrument container sling of a given length streamlined load of a given weight.
RU2014151917/93A 2014-12-18 2014-12-18 Measurement system for research of small-scale turbulence in near-surface layer of sea RU2549250C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151917/93A RU2549250C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Measurement system for research of small-scale turbulence in near-surface layer of sea

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151917/93A RU2549250C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Measurement system for research of small-scale turbulence in near-surface layer of sea

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2549250C1 true RU2549250C1 (en) 2015-04-20

Family

ID=53289633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014151917/93A RU2549250C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Measurement system for research of small-scale turbulence in near-surface layer of sea

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2549250C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2617289C1 (en) * 2015-12-28 2017-04-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" Profiling measuring system for studing turbulence in subsurface water structures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2617289C1 (en) * 2015-12-28 2017-04-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" Profiling measuring system for studing turbulence in subsurface water structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20140284296A1 (en) Vessel and crane with full dynamic compensation for vessel and wave motions and a control method thereof
CN105857527B (en) Laser radar surveys wind buoyage on three body combined type seas
CN207060333U (en) A kind of novel float
US9739267B2 (en) Wind turbine on a floating support stabilized by a raised anchoring system
CN205652288U (en) Marine laser radar anemometry buoyage of trisome combination formula
CN113624211A (en) LADCP and USBL combined observation device and use method thereof
CN1731220A (en) A kind of deep-sea subsurface buoy measuring system
CN103759845A (en) Pull-type optical fiber temperature depth profile continuous measurement system
RU2549250C1 (en) Measurement system for research of small-scale turbulence in near-surface layer of sea
CN202661068U (en) Multifunctional underwater sound transducer support
CN106394836B (en) Microminiature submarine
CN102941914B (en) Marine hydrological parameter observation towed body
CN205038339U (en) Hoist formula is three -dimensional sonar probe fixing device under water
CN110567676A (en) Shipborne cable array resistance coefficient measuring system and method
CN208887893U (en) Subsea production system pendency decentralization process simulating table
CN107917702B (en) Ocean hydrology visualizer for ocean wind power planning
CN104369838B (en) Self-elevating connected submersible buoy measuring system
CN203616093U (en) Novel floating offshore multifunctional test platform
RU2617289C1 (en) Profiling measuring system for studing turbulence in subsurface water structures
CN203902823U (en) Abyssal environment measurement device
CN205909821U (en) Circular base that bears of ADCP
CN202966629U (en) Ocean hydrological parameter observation towed body
CN107014586B (en) Intelligence is with ship seaworthiness instrument
CN109100114A (en) Subsea production system pendency decentralization process simulating table
JP6440597B2 (en) Inclined spar buoy

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner