Среди методов измерений скорости потока отметим гидродинамические преобразователи скорости течения, в качестве которых широкое распространение получили роторы Савониуса, винты Архимеда, импеллеры и т.д. Их распространенность обусловлена простой и технологичной конструкцией, линейной зависимостью между скоростью потока и угловой частотой вращения в рабочем диапазоне скоростей. Из акустических методов измерения скорости потока можно выделить два типа: основанные на эффекте Доплера и измерении времени распространения звука на известной базе. Метод измерения скорости потока по времени распространения звука вдоль известной базы основан на использовании зависимости времени распространения ультразвука между излучателем и приемником от скорости движения водных масс на его пути. Для однозначного определения направления течения в состав измерительного блока должны входить компас и акселерометр. Основные погрешности измерения скорости потока и скорости звука связаны с ошибками в измерении времени распространения и изменениями базы от температуры. Необходимый диапазон измерения времени распространения определяется в основном изменением скорости звука в воде, который составляет в среднем от 1400 до 1600 м/c или приблизительно 1500 м/c +/-7 %. Из всех приведенных акустических методов измерения потока в настоящее время широко используются доплеровский и фазовый. Основным элементом ультразвуковой системы измерительного модуля скорости и направления течения являются пьезоэлектрические (пьезокерамические) датчики. Датчики изготовляются на основе пьезоэлементов в виде тонких пластин пьезокерамики с продольной поляризацией. В ходе первоочередных работ по созданию ультразвукового измерителя скорости потока были проведены испытания макетов датчиков на предмет исследования их чувствительности.

В составе подводных технических средств исследования и освоения Мирового океана большое место занимают глубоководные буксируемые комплексы (подводные робототехнические системы -ПРТС), работающие на глубинах свыше 2000 м. С их помощью можно проводить исследования и работы в придонной области океана. Визуальный осмотр больших площадей океанского дна с помощью видеосистем, измерения аномалий геомагнитного поля, проведение гидролокационного профилирования морского дна, проведение разрезов на больших площадях в толще воды с целью измерения океанографических параметров, взятие проб грунта, разведку и разработку подводных месторождений полезных ископаемых. По существу, буксируемый комплекс представляет собой систему двух тел с гибкой связью -буксирным тросом. Причем управляющие силы приложены к одному из тел -судну, а другое тело -буксируемый аппарат -должно двигаться по заданной траектории. Управление движением механической системы такого типа представляет собой довольно сложный процесс. При проектировании и создании подводных робототехнических систем ПРТС и в связи с необходимостью проведения дорогостоящих натурных экспериментов, существенное значение приобретает компьютерное моделирование поведения исследуемого объекта. Компьютерное моделирование при наличии адекватных натуре математических моделей позволяет в значительной мере сократить сроки и стоимость разработки. При составлении уравнений движения и их решении для простейшего случая (известная задача двух тел с гибкой связью) возникают существенные затруднения. Имеется возможность упростить задачу путем сведения неголономных связей к голономным, что позволит широко применить аппарат аналитической динамики системы твердых тел. Ключевые слова: глубоководные буксируемые комплексы, математическая модель, механическая системаAmong the underwater technical means of exploration and development of the World Ocean, a great place is occupied by deep-sea towed systems (underwater robotic systems -UWRS) operating at depths over 2000 m. With their help, a number of studies and works can be carried out. Large areas of the ocean floor survey with the help of video systems, geomagnetic field anomalies measurements, sonar sea bottom surface profiling and investigation, conducting routes on large areas in the water column to measure oceanographic parameters, taking soil samples, exploration and development of underwater mineral deposits. In essence, the towed complex is a system of two bodies with a flexible connection -a tow line. Moreover, the control forces are attached to one of the bodies -the ship, and the other body -the towed vehicle -must move along a given trajectory. The control of the motion of a mechanical system of this type is a rather complex process. In the design and construction of deep-sea towed systems (underwater robotic systems-UWRS) and in connection with the need for costly in-situ experiments, computer simulation of the behavior of the object under study becomes essential. Computer modeling in the presence of adequate mathematical models in nature can sig...

No abstract

Придонная область Мирового океана, несмотря на интенсивное изучение, является пробелом в системе наших знаний о процессах, протекающих на больших глубинах в пограничной зоне вода-дно. Состав, строение и динамическая структура придонных процессов определяются сочетанием физических, химических, биологических, геологических и геофизических явлений и требуют комплексного подхода при ее изучении. Самое общее представление обо всем многообразии явлений и процессов в придонной области дает изучение гидрофизических и гидрохимических характеристик в широком диапазоне спектра масштабов пространственно-временной изменчивости. Многообразие процессов и явлений требует постановки широкомасштабных и комплексных исследований с использованием современной измерительной и вычислительной техники, разработки и создания глубоководных средств доставки и установки аппаратуры в придонной зоне и на дне, обладающей высокой надежностью, автономностью и эффективностью. Новые задачи и проблемы придонной океанологии требуют пересмотра сложившейся методики натурных наблюдений с целью удовлетворения условий оптимальности научного эксперимента по заданным вероятностным критериям эффективности исследований. В статье рассмотрены принципы построения технических средств и организации наблюдений с помощью буксируемых носителей аппаратуры, особенности измерения гидрологических параметров в режиме набегающего потока водной среды. Обсуждаются вопросы методики буксировки аппаратов в придонной области при фото-и видеообследовании донной поверхности. Особое внимание уделено выбору режимов работы буксируемых комплексов аппаратуры при исследовании поверхности дна и подводных объектов с помощью гидроакустической аппаратуры, в том числе гидролокаторами бокового обзора.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва Представлено описание разрабатываемой аппаратуры в составе подводного телеуправляемого донного комплекса, для измерения химических потоков вещества в придонной области акваторий, для автоматизированной оценки аномалий содержания метана в морских осадках, а также для обнаружения и оценки ресурсов морских газогидратных месторождений. Разработаны и созданы элементы подводной исследовательской аппаратуры, функционирующей в составе подводного телеуправляемого донного комплекса. Выполнено макетирование и изготовление отдельных электронных блоков видеосистемы комплекса, системы освещения и управления видеомодуля, а также блока специализированной аппаратуры сбора гидрохимических данных, работающего в составе донной станции. Разработаны и отмакетированы донные камеры, с автоматическим устройством отбора проб воды для химических анализов, электронные узлы управления и сбора данных оптодного датчика, для измерения содержания кислорода, и датчика измерения теплового потока. Испытан механизм устройства разового отбора проб, донного грунта и др. Проведены промежуточные испытания блоков и устройств, модернизированной конструкции подводного телеуправляемого донного комплекса, отвечающего требованиям расширенных функциональных возможностей, в том числе по изучению газовых гидратов, надежности и удобства эксплуатации. Новизна предложенных решений состоит в разработке системной концепции проведения работ по изучению придонных процессов (в том числе газовых гидратов) на дне с использованием подводных телеуправляемых донных комплексов. В основе концепции заложены теоретические модели механизмов вертикального переноса метаносодержащих флюидов и оригинальные технические решения, по созданию блока специализированной аппаратуры, что значительно повышает точность количественных расчетов потоков химических элементов через морское дно. Это направление работ относится к самым современным направлениям исследований, кроме прочих, проблемы газовых гидратов на дне Мирового океана.Ключевые слова: боксовый метод, химический поток, обмен, вещество, подводная разгрузка, метан, видеосистемы, отбор проб