1.2. Порядок выполнения расчетов
1.2.1. Поправка показаний однолучевого эхолота
ДЛЯ УЧЕТА РЕАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ЗВУКА В ОКЕАНЕ.
На основе гидрологических измерений в Северной Атлантике получены зависимости температуры и солености по глубине, которые приведены в Таблице П.1.
Таблица П.1
Вертикальное распределение температуры и солености по глубине
Глубина, м |
Температура, оС |
Соленость , %0 |
0….30 |
10,00 |
35,12 |
30…100 |
8,45 |
35,15 |
100…200 |
8,40 |
35,20 |
200…400 |
8,15 |
35,15 |
400…700 |
7,45 |
35,12 |
700…1000 |
6,10 |
35,00 |
Нужно найти поправку к показаниям эхолота, если указанное в паспорте значение скорости звука Сэ = 1500 м/с.
Порядок выполнения расчетов
1. По одному из соотношений (1.1) вычисляются величины скорости звука Со для указанных глубин при атмосферном давлении. Резульаты вычислений заносят в Таблицу П.2.
2. По соотношению (1.2) вычисляют поправку скорости звука Δp, учитывающую гидростатическое давление.. Определяют действительное значение скорости звука Cr =C0 + Δp. Результаты заносят в Таблицу П.2
Таблица П.2
Вертикальное распределение скорости звука
Глубина, м |
Скорость звука C0, м/с |
Поправка скорости звука Δp,/ м/с |
Скорость звука Cr , м/с |
0…30 |
1491,80 |
0,2 |
1492,00 |
30…100 |
1485,40 |
1,1 |
1486,50 |
100…200 |
1486,30 |
1,5 |
1487,80 |
200…400 |
1484,15 |
4,9 |
1489,1 |
400…700 |
1481,20 |
9,1 |
1490,3 |
700…1000 |
1475,44 |
14,1 |
1489,5 |
3. Вычисляют сумму величин СО =(перепад глубин)/Сr :
30/1492.0 + 70/1486.5 + 100/1487.8 + 200/1489.1 + 300/1490.3 +300/1489.5=0.671432.
4. Определяют действительное значение скорости звука Сд = Н/СО
1000/0,671432 = 1489.354 м/с.
5. Вычисляют поправку к показаниям эхолота:
δH = [(Сд/Сэ)-1]*H = [(1489.354/1500)-1]*H = -7.0973*10-3*H, = -7,097 м.
6. Проверка правильности вычисления поправки при H = 1000 м.
Интервал времени, реально измеренный эхолотом равен 2000/1489.354 = 1.34286 с.
Вычисленная глубина без учета поправки равна H = 0.5*1500*1,34286 = 1007.148 м.
С учетом поправки: 1007.148 - 7.0973 = 1000.05 м.
Таким образом, без учета поправки погрешность измерения глубины равна 7.148 м, с учетом поправки - 0.05 м.
1.2.2. Расчет поправок, учитывающих неоднородность скорости звука по глубине, для многолучевого эхолота
Профиль скорости звука задан в виде зависимости, приведенной в Таблице П.2.
Необходимо вычислить поправки к эхографам с углами скольжения лучевых сигналов 30 и 45 градусов.
Поправку вычисляют следующим образом.
,
и
следовательно
Вторая составляющая поправки вычисляется следующим образом.
,
и, следовательно,
Вычисление
действительного пути
распространения сигнала с начальным
углом скольжения
осуществляют следующим образом. В
соответствие с законом Снеллиуса, так
как скорость звука в первом слое равна
С1,
а в следующем С2,
то
,
в следующем слое
и так далее.
Действительный путь распространения сигнала вычисляется по соотношению:
Результаты
вычислений углов
и соответствующих величин
для рассмотренных выше условий
вертикального распределения скорости
звука приведены ниже в Таблице П.3 для
начальных углов скольжения 30 и 45 градусов
Таблица П.3
Вертикальное распределение углов скольжения для многолучевого эхолота
Глубина,м |
|
|
|
|
|
|
0…30 |
0,8627 |
0,5058 |
30,38 |
0,7045 |
0.7097 |
45,21 |
30…100 |
0,8627 |
0,5058 |
30,38 |
0,7045 |
0,7097 |
45,21 |
100…200 |
0,8634 |
¦0,5044 |
¦30,24 |
0,7051 |
0,7091 |
45,16 |
200…4000 |
0,8642 |
0,5032 |
30,21 |
0,7057 |
0,7085 |
45,11 |
400…700 |
0,8649 |
0,5019 |
30,13 |
0,7063 |
0,7079 |
45,07 |
700…1000 |
0,8644 |
0,5027 |
30,18 |
0,7059 |
0,7083 |
45,09 |
Используя
данные, приведенные в Таблице П.3,
вычисляют по приведенному выше соотношению
действительные пути акустических
сигналов
и
.
Эти величины равны соответственно
1988,48 м и. 1411,72 м Величины
и
равны
и для указанных начальных углов скольжения
они составляют 2000 м и 1414.214 м соответственно.
Таким образом, для наклонных эхолотов
при указанных углах 30 и 45 градусов
поправки равны 5.76 м и 1.7635 м соответственно.
Проверка эффективности поправок.
1. Начальный угол скольжения 30 град. Действительное время распространения сигнала до дна равно 2.67026 с. Расчетная глубина H равна 1001.3475. Сумма поправок за неоднородность профиля скорости звука и нелинейность распространения акустического сигнала равны -7.0973+5.76=-1.3373. С учетом этого расчетная глубина равна 1001.3475-1.3373 = 1000.0102 м. Погрешность с учетом поправки составляет 0.0102 м, без учета поправки 1.4375 м.
2. Начальный угол скольжения 45 градусов. Действительное время распространения сигнала равно 1.895748 с. Расчетная глубина равна 1005.3722 м. Сумма поправок составляет -7.0973+1.7635=-5.3338 м. С учетом поправок расчетная глубина равна 1005.3722 - 5.3338 = 1000.0384 м. Таким образом, при учете поправки погрешность равна 0.0384 м, без учета -5.3722 м.