Способ измерения и регистрации составляющих радиационного баланса поверхности моря в судовых условиях

 

Класс 42i, 20/

42i, 20о

Ме 127056

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е, Ф. Бабенков

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ СОСТАВЛЯЮЩИХ

РАДИАЦИОННОГО БАЛАНСА ПОВЕРХНОСТИ МОРЯ В

СУДОВЫХ УСЛОВИЯХ

Заявлено )2 июня 1959 г, за № 630989/26 в 1 омнтет по дслам изобретений и открытий прн Советс Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 6 за 1960 г.

Известны способы и приборы, предназначенные для изучения составляющих радиационного баланса поверхности моря в судовых условиях, Однако при использовании известных способов на результаты измерений влияет радиация, излучаемая корпусом судна.

Предлагаемый способ устраняет указанный недостаток.

Спосоо основан на использовании системы односторонних балансомеров, покрытых полиэтиленовыми фильтрами и расположенных вокруг корпуса судна таким образом, гто пи один пз них нп при каких обстоятельствах не засвечивается радиацией, исходящей от корпуса судна. В качестве односторонних балансомеров могут быть использованы, например, балансомеры Янишевского с одной приемной поверхностью (защищенной полиэтиленовым фильтром) и со сплошной нижней металлической рамкой, плотно соприкасающейся с другой приемной поверхностью.

Новым и полезным в предлагаемом способе является: применение пяти приемников радиации, один из которых установлен в горизонтальной плоскости над судном, а другие установлены вертикально на носу, корме и обоих бортах судна так, что попадание излучения судна на ннх исключено, а также последовательное соединение между собой прие пшков, расположенных в противоположных точках судна, ц градуировка п как одного приемника. Указанные отличительные особенности предлагаемого способа расширяют возможности производства измерений и уменьшают влияние излучения корпуса судна на Нх результаты.

Схема соединения системы балансомеров, чувствительности которы; с помощью добавочных сопротивлений должны быть тщательно выравнены, изобрахкена на чертеже.

X 127056 (2) лам;

" (М2 МЗ) Д ™1 (М2 МЗ) Л== (М,— М,) +с(М вЂ” М,) где:

sin ((90 - — h) cos i1 — з1п ((90 — z) sin z) b= — -a..sinh с = — а (sin h -- sin ((90= -- h) cos а), (4) Формулы (3) и (4) позволяют по измеренным величинам M„M> и

М, по широте и долготе места, времени наблюдений и курсу судна определять как составляющие полного радиационного баланса f, Д, А, так и сам баланс на горизонтальной поверхности:

В = =/sin/z - ; Д -- Л. (5)

Вследствие того, что диффузная радиация, состоящая из длинноволновой и коротковолновой радиации неба и длинноволновой и коротковолОдносторонний балансомер / с приемной поверхностью, удерживаемой с помощью двойного карданового подвеса в горизонтальном положении, располагается на ходовом мостике и принимает суммарную коротковолновую и дл инноволновую радиацию, падающую сверху. Эта радиация регистрируется электронным потенциометром, подключаемым в точках 2 и 8 и позволяющим производить одновременную регистрацию не менее трех параметров. Односторонние балансомеры 4 и 5, включенные последовательно и проградуированные совместно как один балансомер, располагаются на бугшприте и па корме судна так, чтобы их приемныс поверхности с помощью одинарных кардановых подвесов удерживались в вертикальной плоскости и всегда были направлены один по курсу судна, а второй — в прямо противоположном направлении. Балансомеры 4 и:7 совместно принимают суммарную коротковолновую и длинноволновую радиацию, падаюшук, и вертикально расположенную поверхность со Bcåé сферы. Эта радиация регистрируется тем жс электронным потепциометром, подключаемым в точках 2 и 6. Односторонние балансомеры

7 и 8 работают совершенно аналогично с балансомерами 4 и 5, но расположены по бортам судна так, чтобы их приемные поверхности были направлены в противоположные стороны, перпендикулярно курсу судна.

Радиация, воспринимаемая этой парой балансомеров, регистрируется также электронным потенциометром, подключаемым в точках 2 и 9.

Обозначим высоту Солнца через h, напряжение солнечной радиации через I, напряжение коротковолновой и длинноволновой радиации неба через Д, напряжение коротковолновой и длинноволновой радиации моря через Л. Учитывая, что угол падения прямой радиации на вертикально ориентированную приемную поверхность балансомера 4, установленного на бугшприте, выражается формулоп:

О - — (90 — h) cosa, (1) где u — угол между азимутом Солнца и азимутом направления приемной поверхности балансомера 4 (курсом судна), напишем три уравнения чля трех систем балапсомеров (1;4+5 и 7 — 8):

1 /з1пЬ+Д= — М, 4 -5 lsin((90 — й) cosa)+Д+Л=М

7+8 Isin((90 — h) з1па)- Д+Л==М,.

Решение системы уравнений (2) приводит к элементарным форму_#_ 127056 новой радиации моря, поступает на каждую пару балансомеров 4+5 и

7+8 со всего небосвода и ео всей поверхности моря, величины для этих пар балансомеров не должны зависеть от распределения яркости по «ieбосводу и по поверхности моря. Это значит, что метод может быть использован при любом состоянии облачности и поверхностями моря.

Хотя исходные уравнения (2) и являются не вполне строгими (r. . величинаД,входящая в первое уравнение, только при вполне равномерном распределении яркости по сфере равна величине Д, входящей в два последних уравнения системы) это, при неравномерном распределении яркости коротковолновой радиации — приводит к ошибкам только в определении величины А, т. к. точность определения величин I и Д от рапределения яркости не зависит. В частности, при крайне неравномерном распределении яркости неба и моря, когда максимумы коротковолновм

1 радиации (44%) сосредоточены в двух i„. частя.: сферы, примыкаюгцих к горизонту, а минимумы (6%) в двух, противоположных по отношени:о к максимумам, частях сферы, примыкающих к зениту и надиру, средняя ошибка в определении величины А равна 7%, т. е. лежит в предела." инструмепта IbHh!x погрешностей.

Следует отметить, как это легко усмотреть из формулы (4), что прн значении а=45 коэффициенты а, b и с становятся бесконечными, т. к, с«стема уравнений (2) в этом случае превращается в систему двух уравнений с тремя неизвестными, то же самое происходит в низких широтах при

6 =90 . Из этого следует, что в течение 40 мин., два раза в сутки, при значениях 40=(а(50 " использование описанного метода из-за больших погрешностей практически невозможно. Однако в большую часть суток применение метода вполне возможно. В частности, в темное время суток при 6(0 и при сплошнои облачности формулы(3) принимают особенно простой вид: (6)

Некоторые неизбежные колебания плоскостей балансомеров вокруг их iiîëîæåíèÿ равновесия во время качки и рыскание судна относительно курса, безусловно, создадут дополнительные, трудно определимые погрешности, но, учитывая правильность суточного хода полного радиационного баланса, эти погрешности в большинстве случаев могут быть устранены обычным методом сглаживания кривых, В спокойную погоду метод вполне может быть использован для оценки погрешности, возникающей при обычном способе измерения полного радиационного баланса (c подвеской бал шсомера на бугшприте) за счет влияния корпуса судна.

Предмет изобретения

Способ измерения и регистрации составляющих радиационного баланса поверхности моря в судовых условиях при помощи термоэлектриLieciiHx iipHeMHHi

Ло 127056 радиационного баланса судят по показаниям пяти приемнико в радиации, из которых один устанавливают в горизонтальной плоскости над судном, а другие устанавливают вертикально на его носу, корме и обоих бортах так, что попадание излучения судна на них исключено, а приемники каждой пары, расположенные в противоположных точках судна, соединяют между собой последовательно и градуируют как один прибор, Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Н. С. Кутафина Гр. 171

Подп. к печ. 29.III-60 r.

Тираж 900 Цена 50 коп.

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,34 и. л. Зак. 1880

Типография Комитета по делам изобретений н открытий прп Совете Министров СССР

Москва Петровка, 14.