34. Технические средства для проведения океанографических исследований.

Научно-исследовательские суда. Основной функцией научно-исследовательских судов (НИС) являются сбор и первичная обработка информации о Мировом океане, атмосфере над ним, строении его дна, а также о флоре и фауне. Изучение Мирового океана связано с проведением дорогостоящих морских экспедиций. Важнейшим показателем эффективности использования НИС является объем информации, который может быть собран за время экспедиционного рейса.

Автономные буйковые станции. Использование автономных буйковых станций (АБС) в океанологической практике позволяет исследовать временную изменчивость океанологических характеристик при проведении долговременных измерений в одной точке при любых погодных условиях.

АБС не являются идеальным инструментом для исследования океана. Под воздействием ветра, волнения, течений они подвержены сложным движениям- от относительно плавных перемещений, создаваемых переменным по скорости и направлению потоком воды, до высокочастотных вынужденных и свободных колебаний. Все это в значительной степени влияет на показания различных измерителей, искажая измеряемые величины. Характер подобных искажений существенным образом зависит от конструктивных особенностей и параметров буйковых станций.

Типы и состав АБС. В зависимости от назначения и способа постановки можно выделить пять основных типов АБС: а) с поверхностным, поставленным на якорь, несущим буем; б) с притопленным несущим буем; в) комбинированные- с притопленным и поверхностным буями; г) дрейфующие; д) с распределенной плавучестью.

Кроме того, в самостоятельную группу можно выделить обитаемые и необитаемые буи-лаборатории. Каждая АБС включает комплекс специального оборудования: несущий буй; становой трос-буйреп; размыкатель троса; донный якорь; измерительный комплекс (гидрологические, метеорологические и другие измерительные приборы); системы преобразования, обработки и регистрации получаемой информации; системы управления работой измерительных и вспомогательных систем АБС; системы телеметрии (приемо-передающие радиостанции, линии связи с датчиками, включая иногда гидроакустический канал); вспомогательное оборудование (аккумуляторные батареи, энергетические установки для их подзарядки, системы вентиляции, терморегулирования, навигационное оборудование и т.п.).

С помощью буйковой станции с поверхностным несущим буем можно производить измерения гидрофизических характеристик во всей толще воды на заданных горизонтах наблюдений (с погрешностью примерно ±0,5 % от глубины) с достаточной стабильностью положения измерительной аппаратуры на этих горизонтах, при переменной скорости течения, а кроме того, выполнять метеорологические наблюдения. К недостаткам подобных систем относятся качественное ухудшение получаемой информации, вызванное вертикальными и горизонтальными перемещениями буя под воздействием ветра, волнения и течения, передаваемыми через трос всей станции, а также сравнительно невысокая надежность системы при длительных постановках из-за сложных гидрометеоусловий и агрессивного воздействия морской воды на трос АБС.

Системы с притопленным несущем буем позволяют получать более качественную информацию, так как не подвергаются непосредственному воздействию ветра и поверхностного волнения, в результате чего данные АБС обладают более высокой надежностью.

Недостатки:

1. Невозможность измерений в верхнем, деятельном слое океана, расположенном выше притопленного буя.

2. Невозможность метеорологических наблюдений.

3. Длина буйрепа станции и определяемое этим заглубление буя рассчитываются на определенную глубину океана. Но фактически глубина места постановки АБС, особенно при пересеченном рельефе и дрейфе судна, отличается от заданной, что вызывает изменение глубины заглубления буя и, значит, смещение горизонтов наблюдений.

4. Увеличение аэро- и гидродинамического давления на поверхностный буй вызывает увеличение осадки буя и натяжение буйрепа, что мало изменяет угол отклонения буйрепа от вертикали и горизонты размещения приборов. Увеличение же гидродинамического давления на притопленный буй, обладающий постоянной силой плавучести, компенсируется натяжением троса при большом отклонении угла от вертикали, что приводит к значительному изменению глубины нахождения приборов (до 100 м).

В последнее время широкое распространение в океанологии нашли дрейфующие буи (дрифтеры), используемые для изучения процессов, протекающих в поверхностном слое океана и в атмосфере над ним. Передача информации о местоположении и гидрометеорологических характеристиках осуществляется по радиоканалу на береговую базу пли ИСЗ. Дрифтеры могут сбрасываться в океан с судна или летательного аппарата (самолет, вертолет), что позволяет Проводить исследования в отдельных районах.

Буи-лаборатории. Для проведения научно-исследовательских и поисковых работ, особенно при выполнении «тонких» океанологических экспериментов и испытаний высокочувствительной измерительной гидрофизической аппаратуры, создан ряд обитаемых и автономных буев-лабораторий. Эти устройства могут эксплуатироваться в широком диапазоне морских глубин, на них можно размещать целые измерительные комплексы, они могут длительное время находиться в заданном районе или дрейфовать. Достоинствами таких буев являются их хорошая пространственная стабилизация, относительно высокая устойчивость, что позволяет обеспечивать океанологические измерения в заданной точке и ориентации.

Стационарные и передвижные платформы для океанологических исследований. Для исключения «паразитных» воздействий в океанологической практике нашли применение стационарные и передвижные, в том числе полупогруженные, платформы, которые можно устанавливать на больших глубинах. Особенно широко эти платформы используются при изучении мелкомасштабных процессов в океане, а также при длительных непрерывных гидрофизических и гидрометеорологических исследованиях на значительном удалении от берега.

Подводные аппараты. В настоящее время во всем мире создано большое число разнообразных подводных аппаратов. Они различны по конструкции и предназначены в основном для решения конкретных задач, связанных с рыболовством, геологией моря, прокладкой труб по дну, бурением и т.д. Сейчас не существует твердо установленной и общепринятой классификации подводных аппаратов, но условно их можно разделить следующим образом:

• обитаемые (с человеком на борту) и необитаемые или автоматы с дистанционным управлением;

• привязные (поддерживаемые тросом- гидростаты, батисферы), беспоплавковые (поддерживаемые плавучестью прочного корпуса), поплавковые- батискафы, донные- передвигающиеся по дну;

• транспортируемые (доставляемые судном в район исследований и буксируемые на тросе), автономные (доставляемые судном и самостоятельно перемещающиеся после спуска на воду), полностью автономные.

Неконтактные технические средства проведения океанологических исследований. В последнее время большое значение при исследовании Мирового океана приобретают неконтактные средства, использование которых основано на получении данных излученного или отраженного океанологическими объектами электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн. При этом неконтактная измерительная аппаратура (т.е. аппаратура, не имеющая непосредственного контакта с исследуемой средой) может быть установлена не только на борту НИС, но и, чаще всего, на борту как авиационных, так и космических носителей.