Способ расчета режимных характеристик высот ветровых волн и скорости ветра

Изобретение относится к методам расчета экстремальных значений гидрометеорологических параметров окружающей среды, которые используются при оценках риска индустриальной деятельности человека. Первый вариант предложенного способа определения режимных характеристик высот ветровых волн включает в себя построение вероятностной функции обеспеченности F(W0) по гистограмме H(Wi), полученной по данным многолетнего временного ряда высот волн Wi, и дальнейшую экстраполяцию функции F(W0) за пределы максимальных величин используемого ряда. При этом экстраполяцию функции F(W0) осуществляют путем построения оптимальной аналитической аппроксимации для гистограммы H(Wi), которую задают в виде известной функции плотности распределения вероятности P(W), а в качестве критерия оптимальности выбора функции P(W) накладывают условие, что относительное отличие низших статистических моментов функции Р(W) от соответствующих моментов гистограммы H(Wi) не превышает среднюю относительную ошибку измерений самих значений ряда высот волн. Второй вариант предложенного способа определения режимных характеристик скорости ветра включает в себя построение вероятностной функции обеспеченности F(W0) по известной гистограмме H(Wi), полученной по данным многолетнего временного ряда скорости ветра Wi, и дальнейшую экстраполяцию функции F(W0) за пределы максимальных величин используемого ряда. При этом экстраполяцию функции F(W0) осуществляют путем построения оптимальной аналитической аппроксимации для гистограммы Η(Wi), которую задают в виде известной функции плотности распределения вероятности P(W), а в качестве критерия оптимальности выбора функции P(W) накладывают условие, что относительное отличие низших статистических моментов функции P(W) от соответствующих моментов гистограммы H(Wi) не превышает среднюю относительную ошибку измерений самих значений ряда скорости ветра. Заявленное изобретение позволяет повысить достоверность и ускорить процедуру определения режимных характеристик высот ветровых волн. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к методам расчета экстремальных значений гидрометеорологических параметров окружающей среды, которые используются при оценках риска индустриальной деятельности человека. В частности, предлагаемый способ касается расчета максимальных значений скорости ветра или высоты ветрового волнения, которые могут наблюдаться (появляться) один раз в N лет, например в 10, 30, 50 и 100 лет. Такие характеристики называются режимными [1]. В обобщенном смысле режимными характеристиками любых случайных геофизических величин называют величины, задаваемые определенным уровнем их статистической обеспеченности. В литературе имеется большое число справочников, атласов и пособий, в которых представлены режимные характеристики волн и ветра для различных акваторий [2]. При масштабах рассмотрения режимных характеристик более 30 лет их называют климатическими.

Современное развитие мореплавания и освоение ресурсов Мирового океана повысили требования к составу режимной информации о ветре и волнении. Более того, возникла необходимость в детальной информации о ветре и волнении в районах практически лишенных наблюдений, в том числе для ограниченных по пространству акваторий, например, для конкретного месторождения нефти и газа, занимающего сравнительно небольшую площадь. Все это требует создания набора подходов к расчету режима волнения. В этом плане международным научным сообществом разработана общая концепция обеспечения ветро-волновой информации, необходимой для освоения ресурсов океанов и морей [2, 3].

Полученные результаты применяются для решения практических задач (береговое строительство, безопасность судоходства, морская индустрия нефти и газа и т.д.).

Уровень техники

Современная концепция расчета режимных характеристик ветра и волнения в кратком изложении такова.

По гидродинамическим моделям и с использованием сложных процедур усвоения данных самых разнообразных наблюдений строится так называемый реанализ поля ветра [4]. Именно реанализ поля ветра обеспечивает исходную базу данных по скорости ветра и их долговременные ряды, которые далее подвергаются статистическому анализу. По заданному полю ветра с помощью уже иных, статистических гидродинамических моделей рассчитываются характеристики полей ветрового волнения [1].

Отметим, что все поля строятся на заранее заданной пространственно-временной сетке, которая заранее рассчитывается с целью дальнейших практических применений результатов расчетов упомянутых полей. Далее, по этим полям возможно построение временных рядов как скорости ветра, так и высот волн во всех пространственных узлах выбранной сетки и подверженнее их статистическому анализу.

Существует множество подходов к определению режимных характеристик ветра и высот волн в заданной географической точке. Главные из этих методов, подробно описанные в литературе [1], таковы: 1) метод исходного распределения (IDM - Initial Distribution Method); 2) метод годовых максимумов (AMS - Annual Maxima Series - метод годовых максимумов); 3) метод выходов за уровень (POT - Peak Over Threshold) и 4) метод квантильной функции (БУЛЬВАР - BOULVAR).

В основе всех этих методов лежат две процедуры: построение гистограмм распределения H(Wi) по значениям Wi, величин W рассматриваемых рядов (т.е. установление их статистического распределения) с последующей оценкой вероятностной функции обеспеченности F(W0) для величины W=W0 и экстраполяции полученной функции обеспеченности F(W0) за пределы максимальных значений имеющихся рядов. Примеры гистограмм H и функций обеспеченности F для высот волн приведены на Фиг.1 для трех точек в Индийском океане [6].

В порядке пояснения приведем ряд формул. Обозначим гистограмму заданного ряда для случайной переменной (например, высоты волны) W через H(W). Тогда, по определению, величина H(Wi)ΔW (где ΔW - малый шаг дискретности изменения переменной W) означает вероятность появления значения случайной величины в пределах [W, W+ΔW]. Математически величина H(W) соответствует плотности распределения вероятности случайной величины W. Таким образом, любое представление гистограммы H(W) (в том числе аналитическое) представляет собой аппроксимацию можно плотности распределения вероятности для рассматриваемой случайной величины P(W).

Из функции распределения P(W) можно вероятностную функцию обеспеченности F(W0), которая означает вероятность того, что случайная величина W не превысит значение W0. Функция F(W0) через функцию плотности вероятности P(W) или гистограмму H(Wi) задается соотношением

F ( W 0 ) = 1 0 W 0 P ( W ) d W 1 W i = 0 W i = W 0 H ( w i ) Δ W                                                   ( 1 )

Здесь знак приближенного равенства ≈ означает, что при достаточной малости величины дискретности построения гистограммы ΔW функция F(W0) с хорошей точностью воспроизводится из гистограммы H(Wi). Именно таким образом построенная функция F(W0) приведена на Фиг.1б, и именно она используется для расчета режимных характеристик случайных величин путем ее экстраполяции.

Экстраполяция необходима для определения вероятности появления того или иного значения W0 рассматриваемой случайной величины, которое выходит за пределы максимальных значений, имеющихся в рассматриваемом ряду. Так, например, на Фиг.1а максимальное в ряду значение ветра составляет 16 м/с, а вероятность его появления согласно Фиг.1б, имеет порядок (2-3)10-3 (при длительности ряда порядка 6000 значений). Поэтому для определения вероятности появления скорости ветра, например, 20 м/с, потребуется экстраполяция эмпирически построенной функции F(W0) для W0=20 м/с.

Основная проблема в оценке режимных характеристик заключается в обеспечении требования однозначности и достоверности выполняемой экстраполяции функции F за пределы максимальных значений, имеющихся в рассматриваемых рядах. Например, вероятность появления скорости ветра 20 м/с, согласно экстраполяции Фиг.1б, составляет порядка 10-4. Зная характерное стандартное время одного наблюдения (обычно это 6 ч), из данной экстраполяции следует, что величина ветра 20 м/с появляется раз в 41 год. Оценка периода появления указанной величины определяется ее вероятностью (10-4), периодом одного отсчета стандартного ряда (6 ч) (тогда длительность стандартного ряда для одного события с вероятностью 10-4 составляет 6 ч/10-4), числом отчетов в сутки (4) и числом суток в году (365), т.е. 41(год)=(6 ч/10-4)4/365. Ясно, что всякая неопределенность в экстраполяции превращается в искажение приведенной оценки.

Как правило, решение проблемы экстраполяции функции распределения превращается в отдельное самостоятельное исследование (см. описание методов в [1]). Например, для статистического оценивания экстремальных характеристик, возможных 1 раз в N лет, в методе годовых максимумов (AMS - метод) используется целая система стохастических моделей, описывающих совместную многомасштабную (синоптическую, сезонную, межгодовую) изменчивость пространственно-временных полей океанографических характеристик. Это позволяет воспроизвести методом вероятностного моделирования ансамбль их реализации, экстраполируя, таким образом, экстремумы на заданный временной интервал. При этом экстремальность гидрометеорологического явления определяется интегральной совокупностью всех факторов с учетом функций риска, определяющей наихудшие условия для различных классов морских объектов и сооружений. Успешная реализация такого подхода позволили создать справочники нового поколения по ветру и волновому климату [2].

Однако, как следует из сказанного, проведение указанных исследований весьма затруднительно и требует большого времени. Поэтому необходимы иные, более быстрые способы построения достоверных экстраполяций эмпирически полученных функций обеспеченности F, которые соответствуют рассматриваемым рядам. Один из таких методов предлагается в данной заявке.

Сущность изобретения

Расчет режимных характеристик случайных величин (высот волн или скорости ветра), включающий экстраполяцию статистической функции обеспеченности F(W0), рассчитываемой по формуле (1), осуществляют путем построения оптимальной аппроксимации гистограммы H(Wi) имеющегося временного ряда для случайной переменной W за пределы максимальных значений величин исследуемого ряда. Тем самым, согласно формуле (1), осуществляется и расширение (экстраполяция) функции распределения вероятности F(W) за пределы максимальных значений величин исследуемого ряда.

В предлагаемом способе такую задачу решают путем выполнения специальной процедуры экстраполяции гистограммы ряда H(Wi), которую осуществляют путем построения ее оптимальной аппроксимации в виде аналитической функции плотности распределения вероятности P(W) при условии достаточной точности аппроксимации. А поскольку аналитическая функция справедлива для любых значений переменной, в таком случае обеспечивается оптимальность и однозначность экстраполяции функции обеспеченности F(W0) для любых W0.

Тем самым формула (1) допускает использование любых наперед заданных значений величины W0, вероятность появления которой и дает возможность оценки периода, за который эта величина может появиться. Именно в этом и заключается задача расчета режимных характеристик для переменной W.

Преимущества указанного способа расчета режимных характеристик следуют из условия оптимальности построения аналитической функции плотности распределения вероятности F(W0). К числу критериев оптимальности следует отнести малость ошибки воспроизведения нескольких первых (низших) статистических моментов исходного ряда.

В предлагаемом способе для построения аппроксимации накладывается условие, что относительная ошибка воспроизведения первых двух моментов гистограммы данного ряда случайной величины не должна превышать среднюю по ряду относительную ошибку самих значений величин исходного ряда. При этом из опыта известно, что, например, ошибки расчета или измерения высот волн или скорости ветра на практике редко опускаются до величины 10% [1]. Эта величина ошибки принимается в качестве оценки для критерия оптимальности аппроксимации.

Возможность реализации

Пример реализации предлагаемого способа расчета режимных характеристик, сводится к демонстрации примера способа построения оптимальной аппроксимации гистограммы ряда высот волн или скорости ветра, выполненного с указанной выше ошибкой.

Для этой цели можно использовать хорошо известное распределение Вейбулла Pn,a(W) (плотность распределения вероятности Вейбулла), которое в записи для случайной переменной W имеет вид [5]

P n , a ( W ) = n a ( W a ) n 1 exp [ ( W a ) n ]                                                        ( 2 )

где n - безразмерный «показатель» распределения и a - размерный «масштабный» параметр. С относительной ошибкой не более 5%, параметры распределения (2) определяются через первый M1 и второй M2 статистические моменты гистограммы исходного ряда и гамма-функцию Г(…) по формулам [5]

n [ M 1 / M 2 ] 1.086   и   a = M 1 / Г ( 1 + n 1 ) ,                                               (3)

где статистические моменты есть [5]

M 1 = W i = 0 W i = W H ( W i ) Δ W       и    M 2 = W i = 0 W i = ( W M 1 ) 2 H ( W i ) Δ W               ( 4 )

Формулы (2) и (3) удовлетворяют требованиям точности, сформулированным выше, что и позволяет использовать его в предлагаемом способе построения оптимальной экстраполяции гистограммы заданного ряда случайно величины. Примеры выполнения аппроксимации эмпирических гистограмм для скорости ветра в двух точках Индийского океана теоретическими распределениями Вейбулла приведены на Фиг.2, взятой из [6].

Из Фиг.2 видно, что теоретические аппроксимации сглаживают малые вариации реальных гистограмм, существенно дополняя их поведение для высоких значений переменных. Именно это качество в сочетании с однозначностью, наличием требуемой точности и быстротой получения оценок (3) обеспечивают преимущество данной аналитической (теоретической) аппроксимации и, следовательно, преимущество заявляемого способа расчета режимных характеристик скорости ветра. Аналогичная процедура приемлема и к статистике высот волн.

Источники информации, использованные при составлении заявки

1. Лопатухин Л.И., Ветровое волнение: Учеб. пособие. 2-е изд., доп.- СПб.: ВВМ. - 2012. - 165 с.

2. Справочные данные по режиму ветра и волнения Берингова и Белого морей. /Ред. Лопатухин Л.И., Бухановский А.В., Чернышева Е.С./ Российский Морской Регистр Судоходства. - 2010. - 565 с.

3. Coastal Engineering manual for Coastal Engineering, US Army Corps of Engineers (CEMCE), 2003. http://publications.usace.army.mil/publications/eng-manuals.

4. Рубинштейн, К.Г. Сравнение результатов реанализа с аэрологическими данными / К.Г. Рубинштейн, А.М. Стерин // Изв. РАН., Сер. ФАО. - 2004. - Т.38, №3. - С.301-315.

5. Monahan, A.H. The Probability Distribution of Sea Surface Wind Speeds. Part I: Theory and Sea Winds Observations / A.H. Monahan // J. Climate. - 2006. - V.19, #2. - P.497-520

6. Polnikov V.G, Pogarskii F.A. Short-Term Variability of Wind and Waves, Based on Buoy Measurements and Numerical Simulations in the Hindustan Area // Marine Science. - 2013. - №3. - P.48-53

Фиг.1. Гистограммы (а) и функции обеспеченности для высот волн (б) в трех различных точках Индийского океана. Различные типы линий соответствуют трем различным буям, индексы которых указаны во вставках справа вверху рисунка.

Фиг.2. Эмпирическая (сплошная линия) и теоретическая (пунктирная линя) гистограммы модуля скорости ветра в двух точках Индийского океана.

1. Способ определения режимных характеристик высот ветровых волн, включающий построение вероятностной функции обеспеченности F(W0), заданной формулой

по гистограмме H(Wi), полученной по данным многолетнего временного ряда высот волн Wi, и дальнейшую экстраполяцию функции F(W0) за пределы максимальных величин используемого ряда, отличающийся тем, что экстраполяцию функции F(W0) осуществляют по формуле (1) путем построения оптимальной аналитической аппроксимации для гистограммы H(Wi), которую задают в виде известной функции плотности распределения вероятности P(W), а в качестве критерия оптимальности выбора функции P(W) накладывают условие, что относительное отличие низших статистических моментов функции Р(W) от соответствующих моментов гистограммы H(Wi) не превышает среднюю относительную ошибку измерений самих значений ряда высот волн.

2. Способ определения режимных характеристик высот ветровых волн по п. 1, отличающийся тем, что оптимальную аппроксимацию для гистограммы величин высот волн W осуществляют путем конкретизации параметров аналитической формулы для обобщенной функции распределения Вейбулла Pn,a(W) вида

параметры которой n и α определяют через первый М1 и второй М2 статистические моменты гистограммы исходного ряда и гамма-функцию Г(…) по формулам

3. Способ определения режимных характеристик скорости ветра, включающий построение вероятностной функции обеспеченности F(W0), заданной формулой (1) по известной гистограмме H(Wi), полученной по данным многолетнего временного ряда скорости ветра Wi, и дальнейшую экстраполяцию функции F(W0) за пределы максимальных величин используемого ряда, отличающийся тем, что экстраполяцию функции F(W0) осуществляют по формуле (1) путем построения оптимальной аналитической аппроксимации для гистограммы Η(Wi), которую задают в виде известной функции плотности распределения вероятности P(W), а в качестве критерия оптимальности выбора функции P(W) накладывают условие, что относительное отличие низших статистических моментов функции P(W) от соответствующих моментов гистограммы H(Wi) не превышает среднюю относительную ошибку измерений самих значений ряда скорости ветра.

4. Способ определения режимных характеристик скорости ветра по п. 3, отличающийся тем, что оптимальную аппроксимацию для гистограммы скорости ветра W осуществляют путем конкретизации параметров аналитической формулы для обобщенной функции распределения Вейбулла Pn,a(W) по формулам (2) и (3).



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к области измерения параметров потока текучей среды, протекающей по трубопроводу. Измерительное устройство для измерения скорости потока текучей среды, протекающей в трубопроводе в основном направлении потока, содержащее соединенный с трубопроводом отклоняющий узел, выполненный с возможностью отклонения потока текучей среды от оси основного направления потока трубопровода и направления потока в измерительный участок, при этом отклоняющий узел представляет собой герметичный резервуар, имеющий входную часть, соединенную с входным трубопроводом, выходную часть, соединенную с выходным трубопроводом, и отклоняющую часть, соединенную с входной частью и выходной частью, и содержащий трубчатый элемент, расположенный, по меньшей мере частично, в отклоняющей части и выходной части, причем трубчатый элемент имеет измерительный участок, снабженный средствами измерения скорости потока текучей среды, и соединительный участок, соединяющий трубчатый элемент с выходным трубопроводом, причем отношение площади поперечного сечения каждой из входной части, выходной части и отклоняющей части к площади поперечного сечения трубопровода составляет от 1:1 до 4:1.

Изобретение относится к устройству для измерения скорости текучей среды в трубе. Устройство для измерения скорости текучей среды в трубе содержит турбину и гидродинамический подшипник, содержащий подвижный полый стакан (30), один конец которого является глухим и который соединен с лопастями (10.1, 10.2, 10.3), и зафиксированный относительно трубы ствол (32), расположенный в полом стакане и содержащий, по меньшей мере, один первый канал (320), называемый каналом для впуска смазочной жидкости, и, по меньшей мере, один второй канал (325), называемый каналом для отвода смазочной жидкости.

Использование: в приборостроении, а именно, в технике измерения параметров ветра, в частности для измерения горизонтальных скоростей и направления ветра, для вертикальной компоненты скорости ветра, а также в аэропортах для обеспечения безопасности полетов воздушных судов.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к почвоведению и экологии, в частности к способам измерения эмиссии парниковых газов из почвы и растений с использованием камер для отбора проб.

Изобретение относится к устройствам для измерения воздушных сигналов вертолета. Система воздушных сигналов вертолета содержит многоканальный аэрометрический приемник, имеющий 2n трубок полного давления и 2n приемных отверстий статического давления, выходы 2n трубок полного давления сообщены пневмопроводами со входами пневмоэлектрических преобразователей с электроизмерительными схемами, которые подключены к мультиплексору, выход которого через последовательно соединенные АЦП и микропроцессор подключен к системе отображения информации, выход которой является выходом системы по высотно-скоростным параметрам.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения величины (модуля) и угла направления (аэродинамического угла) вектора истинной воздушной скорости летательного аппарата.

Изобретение относится к судовым средствам измерения скорости, основанным на излучении электромагнитных волн и приеме отраженных волн от подстилающей поверхности (вода, суша, лед), преимущественно для судов ледового плавания.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано при разработке навигационного оборудования летательных аппаратов. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам определения дебитов и плотности пластового флюида нефтяных пластов и слоев пониженной, низкой и ультранизкой продуктивности, объединенных в общий эксплуатационный объект скважины.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно предназначено для определения скорости ветра над морской поверхностью. Технический результат - обеспечение возможности учитывать вклад поверхностного течения в уровень отраженных водной поверхностью радиосигналов, что повышает точность определения скорости ветра. Сущность: установленным на космическом аппарате радиоальтиметром облучают водную поверхность, регистрируют отражённый назад сигнал, по фронту радиоимпульса определяют значимую высоту поверхностных волн, по времени прохождения сигнала до поверхности и обратно определяют крупномасштабный рельеф поверхности, по нему рассчитывают поле поверхностного течения, и определяют скорость ветра по величине отраженного назад сигнала с учётом значимой высоты волн и влияния поля течения на величину отражённого назад сигнала.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для исследования измерителей потока насыщенного и влажного пара. Заявлен способ определения истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды, включающий измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока перегретого пара, измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока воды, измерение статического давления и температуры в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды. Способ также включает измерение динамического разрежения в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды, изменение режима течения влажного пара по параметрам теплового и/или массового расходов при сохранении значения статического давления, или пассивное ожидание момента возникновения такого обстоятельства, или выбор из памяти контроллера параметров течения влажного пара в прошлый момент времени с требуемым значением статического давления, теплового и массового расходов, определение в выбранном режиме всех параметров, измеряемых в исходном режиме, вычисление по совокупности всех измерений. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 1 ил.

Изобретение относится к области для регистрации микроперемещений морской воды. Устройство для реализации заявленного способа для измерения скорости течений и волновых процессов в океане выполнено в виде прямоугольного отрезка, открытого с торцов для воды, на одной стороне отрезка находится плоский оптический излучатель, а на противоположной стороне выполнены отверстия разного диаметра для оптических датчиков. При этом отверстия различного диаметра для частиц одного размера расположены на параллельных линиях, перпендикулярных торцам отрезка. Кроме того, при реализации заявленного способа регистрируют времена прохождения одной частицы между тремя точками, которые находятся на одной линии направления течения на равном расстоянии друг от друга, и при их равенстве делают отсчет скорости. Технический результат - регистрация инфранизкочастотных колебаний на любых глубинах и водах любой солености. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения величины (модуля) и угла направления (аэродинамического угла) вектора истинной воздушной скорости, а также других высотно-скоростных параметров летательного аппарата. Устройство содержит два клиновидных тела, установленные своими основаниями встречно набегающему потоку, два устройства регистрации частот вихреобразования за телами и устройство обработки, выход которого является выходом датчика. Клиновидные тела расположены на одной оси друг над другом, на верхнем и нижнем основаниях перпендикулярно к общей оси клиновидных тел установлены струевыпрямители в виде тонких пластин, выделяющих зоны вихреобразования клиновидных тел. На верхней поверхности одного, например верхнего, струевыпрямителя установлен отверстие-приемник, который через пневмоканал связан с входом пневмоэлектрического преобразователя (датчика) абсолютного давления, выход которого подключен к входу устройства обработки. Устройство обработки выполнено в виде вычислителя, реализующего как алгоритмы определения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, так и алгоритмы определения других высотно-скоростных параметров. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения величины (модуля) и угла направления (аэродинамического угла) вектора истинной воздушной скорости, а также других высотно-скоростных параметров летательного аппарата, определяющих движение относительно окружающей воздушной среды. Устройство содержит генератор ионных меток, канал регистрации ионных меток в виде системы приемных электродов, расположенных по окружности с центром в точке генерации ионных меток, и блока предварительных усилителей, измерительной схемы в виде канала определения рабочего сектора, являющегося каналом грубого отсчета, канала точного измерения угла в рабочем секторе и канала истинной воздушной скорости, подключенных ко входу вычислительного устройства, выходы которого являются цифровыми выходами по аэродинамическому углу и истинной воздушной скорости. На металлической пластине-маске системы приемных электродов установлено отверстие-приемник для забора статического давления набегающего воздушного потока, которое пневмоканалом связано со входом датчика абсолютного давления, выход которого подключен ко входу вычислительного устройства. Вычислительное устройство выполнено в виде вычислителя, реализующего как алгоритмы определения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, так и алгоритмы определения других высотно-скоростных параметров движения относительно окружающей воздушной среды согласно уравнениям: где i - номер рабочего сектора грубого канала, в котором находится ионная метка; αo - угол, охватывающий рабочий сектор грубого канала отсчета аэродинамического угла (при αo = 90°); Asinαi и Acosαi - значения синусоидального и косинусоидального информативных сигналов, регистрируемых каналом точного отсчета угла в i-м рабочем секторе; R - расстояния от точки генерации ионной метки до окружности с приемными электродами; τν - интервал времени пролета ионной метки расстояния от точки генерации ионной метки до окружности с приемными электродами; α и VB, Н, ρH, Vпр, М - определяемые высотно-скоростные параметры; Р0 = 101325 Па = 760 мм рт.ст. и Т0 = 288,15 К - среднее абсолютное давление и средняя абсолютная температура стандартной атмосферы при Н = 0; τ = 0,0065 К/м - температурный градиент, определяющий изменение абсолютной температуры воздуха TH при изменении высоты H; R = 29,27125 м/К - газовая постоянная; k = 1,4 - показатель адиабаты воздуха; ρ0 = 0,125 кгс2/м4 - массовая плотность воздуха на высоте Н = 0. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения величины (модуля) и угла направления (аэродинамического угла) вектора истинной воздушной скорости, а также других высотно-скоростных параметров летательного аппарата (ЛА), определяющих движение ЛА относительно окружающей воздушной среды. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Предложенное устройство содержит генератор ионных меток, канал регистрации ионных меток в виде системы приемных электродов, расположенных по окружности с центром в точке генерации ионных меток, и блока предварительных усилителей, измерительную схему в виде канала определения рабочего сектора, являющегося каналом грубого отсчета, канала точного измерения угла в рабочем секторе и канала истинной воздушной скорости, подключенных ко входу вычислительного устройства, выходы которого являются цифровыми выходами по аэродинамическому углу и истинной воздушной скорости. 4 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа определения профиля ветра в атмосфере. Способ включает в себя излучение приемопередатчиком длинных когерентных импульсов, регистрацию отраженного сигнала, получение доплеровского сигнала на различных высотах в различных направлениях зондирования. Уточнение профиля скорости ветра в пределах длинного участка проводят с учетом полной формы доплеровских спектров по двум или нескольким направлениям зондирования, в которых ширина спектра максимальна и с учетом закона ослабления принимаемой мощности от расстояния до приемопередатчика. Технический результат заключается в повышении чувствительности измерительной системы. 1 ил.

Изобретение относится к области авиационного метеорологического оборудования. Бортовая система измерения параметров вектора скорости ветра содержит неподвижное ветроприемное устройство, преобразователи информативных сигналов, канал аналого-цифрового преобразования, вычислительное устройство, соединенные определенным образом. Ветроприемное устройство содержит неподвижный многоканальный проточный аэрометрический приемник, на наружной поверхности верхнего экранирующего диска которого расположен осесимметричный, например полусферический, аэрометрический приемник с определенным образом расположенными отверстиями. Вычислительное устройство содержит микропроцессор. Обеспечивается определение вектора скорости ветра на стоянке до запуска силовой установки, на стартовых и взолетно-посадочных режимах вертолета. 5 ил.
Наверх