Способ определения средней скорости и направления течения на ходу судна

 

Изобретение относится к гидрофизическим исследованиям и может быть использовано в навигации и океанологии. Целью изобретения является повышение информативности в условиях мореплавания. При выполнении способа направляют судно по трем курсам, сохраняя на каждом курсе постоянную скорость движения, измеряют среднее значение скорости V<SB POS="POST">1</SB>, V<SB POS="POST">2</SB>, V<SB POS="POST">3</SB> потока воды судовым лагом, одновременно измеряют среднюю скорость V<SB POS="POST">а</SB> @ , V<SB POS="POST">а</SB> @ , V<SB POS="POST">а</SB> @ и направление φ<SB POS="POST">а</SB> @ , φ<SB POS="POST">а</SB> @ , φ<SB POS="POST">а</SB> @ ветра, наблюдаемого с помощью судового анемометра. Полученные данные используют для вычисления собственной скорости V<SB POS="POST">д</SB> движения судна, средней скорости V<SB POS="POST">с</SB> и направления φ<SB POS="POST">с</SB> ветрового сноса, средней скорости V<SB POS="POST">т</SB> и направления φ<SB POS="POST">т</SB> течения и скорости V<SB POS="POST">в</SB> ветра. 1 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 P 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ОЪ

ОЖ с©

4ь

ЬР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

IlPH ГКНТ CCCP

1 (21) 4195824/24-10

I (22) 07. 01. 87 (46) 1 5. 1 I . 90, Бюл.- Ф 42 (71) Морской гидрофизический институт

АН УССР (72) С. Г. Буйнов и С. Ф. Нуждин (53) 532.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1224727, кл. G 01 P 5/00, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕИ СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ НА ХОДУ

СУДНА (57) Изобретение относится к гидрофизическим исследованиям и может быть использовано в навигации и океанологии. Целъю изобретения является повыИзобретение относится к гидрофизическим исследованиям и может быть использовано в навигации и океанологии.

Цель изобретения — повышение информативности в условиях мореплавания.

На чертеже изображено судно на трех курсах, где ф,; д(и oL> — курсовые углы;.чт — модуль средней ско- рости течения и Ц вЂ” ее направление; ч; и ц — средняя скорость и направление ветра; (= \ — средняя скорость ветрового сноса; v — собственная скорость движения судна, определяемая оборотами гребного вала на ровном руле, вектор которой лежит в диаметральной плоскости судна;чц и (— скорость и направление наблюдаа емого ветра; Х - продольная ось судна; n — направление на Север.

„„SU „„1606942 А 1

2 шение информативности в условиях мореплавания. При выполнении способа направляют судно по трем курсам, сохраняя на каждом курсе постоянную скорость движения, измеряют среднее значение скорости ч;, v, v потока воды судовым лагом, одновременно измеряют среднюю скорость ч э ч0, vÎ д Э и направление с а„, (а,, у„ ветра, наблюдаемого с помощью судового анемометра, Полученные данные используют для вычисления собственной скорости

v движения судна, средней скорости и направления Ц ветрового сноса, средней скорости у и направления Cp ( течения и скорости v ветра, 1 ил, 1

Сущность способа заключается в том, что на трех курсах на ходу судна осуществляют измерение средней скорости и направление наблюдаемого ветра (с помощью судового анемометра а также скорости судна (по показаниям лага и компаса) и аналитически определяют вектора скорости течения, ветра и ветрового сноса. При этом рассматривается установившийся режим движения судна, когда судно перемещается вместе с течением и лаг на скорость течения не реагирует, а регист— рирует собственную скорость движения судна, определяемую оборотами движителя, и скорость ветрового сноса судна. Судовой анемометр реагирует на скорость течения, что позволяет провести определения навигационных параметров в двух подвижных системах координат относительно воздуха и воды и вы1606942 делить вектора скорости течения, ветра и ветрового дрейфа относительно дна. В процессе измерений осуществля ется контроль сохранения .векторов соб 5 ственной скорости движения судна,. скоростей течения, ветра и ветрового сноса соответствующего модели установившегося движения при маневрировании судна. t0

СО8 (фа V" (Vg СОЯ (f а V ) COS

Q< ая ча 81Й gg vg 81п Qg СО8 (а 2 а.<) (vg а, а< а а2

1Э

1 ( т.е. при поддержании заданной .величины собственной скорости судна должно выполняться соотношение ча cos (pg < vg соз (а с08 (0(2-g< )- ч„$1П (1 ц $1п (04 -М< ) а< аg

1 — соз (К -Ы<)

vg 81п(("а cos (R2 a<) — va„sin Ча( (2) Vg СО8 Чад

sin (М2 -O<. () 35

+ ч, СО8 ((с О(1 ) (3) ч + V<. соз ((ф, О(2) — v

A(= vg cos Ча vc cos Ис Ф ) V 3 ! <

А = vg сзз Qg vñ cos Цс (k2) v)1 (5) А = ча cos Ча vz cos Щс < з) аз э чения (v и Ц) ) и ветра (v и Ц>б) могут быть получены из (1-5) в виде

50 ч с соз (Я,-О(<) (v< v ) cos 8g (vg v ) cosg< (6)

"д Ч (v — ч ) sin(<(— (v — ч ) sin txz

< (< 1

А< 2

cos (Чт С(< ) сО8

Средняя скорость v и направление

Ч ветрового сноса Определяются r(o аС йоказателям v< H v2 относительно лага на курсах о(< и а на основании соотношений .

Для удобства вычислений выражения средних значений скоростей и направление ветрового сноса (y и(р ), теПри сохранении вектора скорости потока воздуха на любых двух курсах (1 и 2), характеризуемых, например, курсовыми углами <,и М показания судового анемометра функционально свя— заны уравнениями поворота системы координат на угол (0<. - O

cos Vg - v )s1n (ф 2 — м< ) p

Средние величины скорости и направления действительного ветра и течения осуществляются по показаниям судового анемометра на трех курсах (1 - 3), характеризуемых углами ф<, ф и з, по системе уравнений навигации: ч cos ({р -Ы,) — v cos ({ "Ы,) = А(, cos (g 1«) v cos ((Цб- ) — А ч,. cos (Ц) -о{ ) — vs сО$ ((ps/ ) = А (4) 1606942 6 СОЯ М< СОЯ (ЧЬ-64) - СОЯ М СОЯ ЯО 0 <)3+

9т

А< ъ

Alq

t $1ПМ2 сов ((ь М< sxll g< со8 Чь 12 j+

+ А < 2 (сов Мз соЯ (WЬ Ь(<) -8 ф< -8 (VЬ МЬ) + А 2 )sing< cos

qь,--Ь1з - sinКз cos q,--o|,) А (-2 = А cos (СЬ Stz) - А cos ((pь-Я<)1

А < = А sin ((ь-Мь) - А cos (фью<) .. где 1в = Чс

Как следует из соотношений (1-5), выражения для ч, ч - и чя. могут быть

8) записаны и в другом (7-8) эквивалентНоМ виде

Соответственно

vr cos (6r ot<) Al ь (9) V

А4-э (10) COS (g — ф ) COS (EPS gy) COS LP< 0()) COS (fg»0(<) "vr соя (CPr-h ) - А (Че о э) Способ осуществляют следующим об30 разом.

С помощью судового компаса направляют судно по двум курсам (< и ф2 ) и сохраняют на каждом курсе постоянной собственную скорость ч движения

2 судна. Судовым лагом измеряют на каждом курсе среднее значение скорости

v < и v, потока воды, а с помощью анемометра — среднюю скорость va, и и направление (.1 и (о наблюдае2 al -< а2 мого ветра. Затем контролируют выполнение равенства (2) и вычисляют собст— венную скорость движения судна, скорость и направление ветрового сноса по выражениям (2 и 6). Затем направ ляют судно по курсу Ot q и осуществляют аналогичным образом контроль выполнения равенства (2), соответствующего сохранения условий измерений в период

50 маневрирования. При выполнении равен— ства (2) на курсах p(и К вычисля2 ют направление и скорость течения по выражениям (7).

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет одновременно с определением значений скорости и направления течения получить дополнительную информацию о собственной скорости движения судна, скорости и направлений ветра, а также скорости и направлении ветрового сноса судна в условиях мореплавания.

Формула изобретения

Способ определения средней скорости и направления течения на ходу судна, заключающийся в том, что судно направляется по трем курсам с помощью судового компаса, сохраняя на каждом курсе постоянную собственную скорость движения судна, измеряют на каждом курсе среднее значение скорости потока воды с помощью относительного судового лага с косинусной диаграммой направленности, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения информативности в условиях мореплавания, на каждом курсе измеряют среднюю скорость и направление наблюдаемого ветра судовым анемометром и вычисляют собственную скорость движения судна ч, скорость v и направление Ц ве †.

С рового сноса, скорость ч и направлен ние („течения, скорость v и направь ление Яб ветра на основании соотношений

1606942, со8 Чт (со8 (fan»5(< со8 (т фй со8 Cge

-(arctg

С0.8 9((СО8 (Я8 5y) j

sanô(cos (Я8 g,)g где А(чц совЦ ц(- v сов ((- М ) v>

А(А, со8 (gs-y(z) = А сов (ф8-<<) 25

А(„ А (со& (Я8ф ) Ау со8 (Ц М())

Ot,,Ы, Ф,.— курсовые углы;

Чц(р Чgg р Cfy ° Ц1((И Ч(в Ч СООТ» ветственно величины скоростей, направления ветра и скоростей потока воды на двух курсах.

1606942

Составитель А. Кузнецов

Редактор А. Ревин Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кравцова

Заказ 3548 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государстве. ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101