Зарубежные поплавковые приборы для измерений уровня

Чувствительным элементом самописца служит сильфон, который предоставляет собой гофрированную металлическую коробку, верхняя часть которой жестко закреплена на корпусе прибора. При изменении внешнего давления нижняя плоскость сильфона начинает перемещаться и через рычажно-шарнирную систему поворачивает стрелку с записывающим пером. Плечо рычажно-шарнирной системы одновременно выполняет роль компенсатора температуры и выполнено в виде биметаллической кольцевой пластины. Регулирование термокомпенсатора ведется путем изменения длины биметалла. Верхняя часть штока, который передает перемещение нижней части плоскости сильфона на рычажно-шарнирную систему, заостренная и свободно упирается в пластину рычажной системы. Отсутствие жесткой связи позволяет предварительно регулировать прибор на заданную глубину постановки - это достигается изменением длины штока (он может завинчиваться или вывинчиваться из втулки). На втулке нанесены миллиметровые деления, которые отвечают рабочей глубине установки прибора.

С целью устранения влияния ветровых волн, сильфон снабжен механическим фильтром низких частот. Для этой цели он закрывается защитным кожухом, в нижней части которого завинчивается пробка с отверстием, диаметр которого определяется интенсивностью волнения моря (0.5; 1.0 или 2.0 мм).

Запись уровня производится на диаграммную ленту, закрепленную на барабане со встроенным часовым механизмом. Автономность прибора зависит от того, какой часовой механизм (суточный или недельный) установлен в самописце. Диапазон измерения колебаний уровня зависит от модификации самописца: ГМ-28-1 - 300 см, ГМ-28-2 - 600 см и ГМ-28-3 - 1200 см. Механизм самописца смонтирован в герметичном литом корпусе, который закрепляется на плите-грузе и опускается в воду на глубину до 8 м.

Погрешность измерения уровня самописцем ГМ-28 составляет ±2% от диапазона измерения. Погрешность хода часового механизма за время полного оборота составляет ±5 мин для суточного механизма и ±30 мин для недельного.

Состав и сроки наблюдений на уровенных постах

а) Наблюдение проводятся 4 раза в сутки (03,09,15 и 21 ч)

б) Во время наблюдений проводится отсчет уровня по рейке и засечка на ленте самописца

в) Если на станции нет самописца и уровень расположен выше или ниже критической отметки, то отсчеты уровня по рейке ведутся каждый час

г) Прохождение волн цунами регистрируется визуально

21.Вимірювання швидкостей течії води

Течения являются одним из основных элементов гидрологического режима океанов и морей. Они играют огромную роль в формировании водных масс, их перераспределении, водообмене между морями, переносят льды, оказывают исключительно большое влияние на климат и погоду земного шара.

Конечно в потоке наблюдается турбулентный режим следования воды вызывает пульсации скоростей как по значению, так и по направлению. Поэтому различают мгновенную и среднюю скорость потока.

Мгновенной скоростью называется скорость в данной точке потока в данное мгновение. Мгновенная скорость изменяется во времени по значению и по направлению.

Средней скоростью течения называется скорость в точке потока, которая осредненная за достаточно длительный период времени. Она определяется выражением:

Ū = ∫UdT, де Т - период осреднення

При измерении скоростей течений очень важно, чтобы продолжительность отдельного измерения была не менее периода осреднения. В противном случае средняя скорость будет определена неверно.

Исследование гидродинамических процессов в Мировом океане основываются на прямых и косвенных методах измерения скорости потока. Выбор того или иного метода измерения параметров течения и характеристик измерительной аппаратуры в первую очередь определяется целью исследования. В зависимости от этого используются измерения в фиксированной точке или разнесены по пространству, выбирается количественный и качественный состав аппаратуры.

В настоящее время существует много средств измерений параметров течений, основанных: на различных физических принципах. Соответствии с этими принципами можно выделить несколько основных методов измерений характеристик течений на различных глубинах, в поверхностном и Придон слоях:

- навигационный

- поплавочный

- вертушечный

- геоэлектромагнитный

- термогидрометрический

- акустические

- оптические

- гидродинамический(метод меток, метод аэросъемки).

Измерители течений

Двойные привязные поплавки используются при скорости ветра менее 6м/с, волнении не больше 2-3 баллов и при скорости течения большей 0.1 см/с. Они представляют собой две цилиндрических сосуда диаметром 20-30 см и высотой 40-50 см, соединенные между собой тросом, длиной ~ 1 метр. До верхнего сосуда крепится линь длиной до 200 метров с подвязанными к нему через каждые 10 метров пенопластовыми поплавками. Рабочая часть линя маркируется через каждый метр. Нижняя сосуд загружается балластом с таким расчетом, чтобы верхний сосуд погружалась в воду до верхнего края. Скорость течения определяется по времени, которое требуется на вытравливание линя определенной длины, а направление - по углу между направлением на поплавок и диаметральной плоскостью судна, для чего используется компас.

Парашютный буксир может применяться для глубин до 1000 метров. Направление и скорость подводного течения определяют по положению надводного буя с помощью радионавигационной аппаратуры.

Поплавки нейтральной плавучести применяются для измерения скорости и направления течений на больших глубинах. Этот метод основан на различии в сжимаемости морской воды и материала из которого изготовлен поплавок. Наблюдение за поплавком ведутся с судна, оборудованного гидрофонами в носовой и кормовой части судна на глубине 5-7 метров. Гидрофоны улавливают импульсы от передатчика поплавка с интервалом в несколько секунд. Местоположение поплавка наносят на планшет, где строят траекторию его перемещения в горизонтальной плоскости.

Вертушка ВММ служит для разовых измерений скорости и направления течения. Она может опускаться на любые глубины с судов различных типов, стоящих на якоре. С судов среднего и большого водоизмещения, имеющих металлический корпус, наблюдения за направлением течений морскими вертушками следует начинать с горизонта 25 м, так как в поверхностных горизонтах корпус судна будет влиять на показания компасной коробки с магнитной стрелкой и данные направления течения выйдут за пределы требуемой точности. При работе на значительных скоростях течений к усику вертикальной оси вертушки на пеньковом лине подвешивается каплевидный груз — поддон массой не менее 25 кг, сделанный из материала, не влияющего на магнитную стрелку.

Благодаря простоте устройства и легкости в эксплуатации вертушка получила широкое распространение. Ее можно употреблять для измерения течения в любой глубины.

Скорость течения определяется с помощью лопастного винта. Он состоит из горизонтальной оси, на переднем конце которой имеется 4 спицы с лопатами, развернутыми относительно оси на 45 °, а на заднем конце сделана червячная нарезка, которая соединена с зубцами шестерни счетчика оборотов.

Вертушка снабжена двумя винтами - а) металлическим, вращение которого начинается при скорости течения 3.5 см / с; б) облегченным (с плексиглас), для работы на малых скоростях течений, с начальной скоростью течения 2см/с.

Обороты лопастного винта регистрируются счетчиком оборотов. Счетчик, заключенный в прямоугольную коробку, состоит из трех шестеренок со стрелками-указатель: верхняя показывает единицы и десятки оборотов, средняя - сотни и нижняя - тысяча оборотов. Задняя крышка может открываться, что позволяет очищать шестерни от наносов.

Буквопечатающая вертушка системы Ю.К. Алексеева(БПВ)

В настоящее время применяются пять разновидностей БДТ:

1) БДТ-2. Максимальная глубина 1200 м. Диапазон скоростей от 2.5 до 148 см / с. Масса 40 кг.

2) БДТ-2р. Речной вариант. Глубина до 250 м. Диапазон от 3.5 до 296 см / с. Масса 29 кг.

3) БДТ-3. До глубины 3000 метров.

4) БДТ-6. До глубины 6000 метров.

5) Электрифицированный самописец течений (ЭСТ). На основе БДТ-2р. Глубина до 250 м. Масса 35 кг. Диапазон скоростей 2-148 см / с.

Самописец течений БПВ-2 системы Алексеева является гидрометрическим прибором многократного действия. Прибор рассчитан на погружение до глубины 1200 м. Прибор опускается на стальном тросе диаметром не менее 4-5 мм. Скорость опускания не больше 1 м / с. Установка прибора по течению происходит с помощью двух рулевых пластин. Точность определения направления 1 градус, скорости - 1 см / с.

Принцип работы самописцев течений БПВ сводится к следующему. Лопастной винт прибора непрерывно вращается течению. Его вращения с помощью магнитной муфты передается в часть прибора, регистрирующего. Через заданные промежутки времени автоматически включается сцепление лопастного винта с диском скорости, начинает возвращаться. Чем больше скорость течения, тем на больший угол успеет вернуться диск за время, пока включено его сцепления с лопастным винтом. Включение и выключение диска скорости осуществляется часовым механизмом. Время, в течение которого диск скорости связан с лопастным винтом, называется временем экспозиции, он равен ~ 176 секунд.

Одновременно с началом экспозиции, то есть с включением диска скорости, часовой механизм освобождает стопорное приспособление (арретир) магнитной картушки, и она устанавливается в плоскости магнитного меридиана. По окончании экспозиции автоматически срабатывает механизм, печатающий. На диске скорости и на магнитной катушке наклеены резиновые цифровые шкалы. Механизм, печатает, наносит краску на эти шкалы и прижимает к ним ленту, на которой печатаются цифры с диска скорости и магнитной картушки. После того, как отпечаток сделан, диск скорости возвращается в исходное положение.

22.Закони розподілу гідрометеорологічних величин. Кореляційний зв'язок між двома випадковими величинами.

Законом распределения случайной величины называют любую соответствие между возможными значениями случайной величины и их вероятностями.

Для любой случайной величины закон распределения является исчерпывающей характеристикой. Значение закона которому подчиняется та или иная г / м величина позволяет методически правильно организовать исследования статистической структуры этих величин, которые являются основными признаками климатического или гидрологического режима региона.

Подобрав закон распределения в выборку можно рассчитать вероятность того, что случайная величина находится в общем интервале или вероятность того, что случайная величина примет значение < или > некоторого конкретного числа из области значений этой случайной величины.

Закон распределения Х может определяться в виде функции распределения F (x) или плотности вероятности f (x).

Часто его представляют совокупностью интервалов вероятностей, или интервалов теоретических частот.

Если область значений г / м величины разделяется на k-частичных интервалов длиной с то зная плотность вероятности, которая присуща этой случайной величине, можно найти вероятность того, что случайная величина относится к любого i-го частичного интервала с его средней х̃_і, эта вероятность определяется по формуле:

=

Рассчитав эти вероятности для каждого частичного интервала получаем закон распределения г / м величины, исследуют в виде совокупности значений этой величины на середине лестницы и интервале вероятностей.

Как следует из последнего выражения данный закон распределения имеет структуру подобную структуры сгруппированного ряда.

Имея это в виду и помня, что частость является несмещенной, эффективной и мотивированной оценкой вероятности Р_і, приходим к выводу, что сгруппирован ряд можно рассматривать как эмпирическое распределение этой величины. Помня, что m̃_і=р_іn совокупность интервальных вероятностей превращается в соответствующую совокупность теоретических интервальных частот.

Таким образом можно получить закон распределения, который определяется совокупностью интервальных теоретических частот и значений случайных величин на середине градации.

Существуют такие законы распределения:

- Нормальное распределение;

- Распределение Пирсона;

- Гамма - распределение;

- Логарифмически нормальное распределение;

- Биномной распределение;

- Распределение Пуассона.