ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.07.2024
Просмотров: 142
Скачиваний: 0
«барометр падает» — предшествует дождливой ветреной погоде, наоборот, за повышением давления следует ясная безветренная погода). В барографе изменение давления,, передаваемое от анероидиой коробки на стрелку, закан чивающуюся пером, фиксируется на специальной диа граммной ленте. Диаграммная лента разделена сверху вниз горизонтальными параллельными линиями с ценой деления 1 мб и разбита дуговыми линиями на интерва лы, соответствующие 2 ч. Размещается лента на спе циальном барабане и вращается вместе с ним в истин ном масштабе времени, для чего используется специаль ный часовой механизм, помещаемый внутри барабана и
вращающийся вместе с ним |
вокруг центральной оси. |
В процессе работы барографа |
на ленте вычерчивается |
непрерывная кривая линия, характеризующая изменение давления во времени.
Порядок определения барической тенденции сводит ся к следующему. В момент наблюдения с ленты сни маются два отсчета давления: первый, соответствую щий положению пера на ленте в данный момент, и в т о рой, соответствующий положению пера тремя часами раньше. Величина барической тенденции представляет собой разность этих двух отсчетов, причем знак разности должен быть «плюс», если первый отсчет больше вто рого (давление растет), и «минус» — в противном случае.
2. ИЗМЕРЕНИЯ В СЛОЯХ АТМОСФЕРЫ
Для обеспечения высокой точности стрельбы метео рологические подразделения кроме измерений назем ных значений метеоэлементов производят также в е т р о вое и т е м п е р а т у р н о е зондирование атмосферы. По результатам наземных наблюдений и зондирования составляется бюллетень «метеосредний».
Ветровое зондирование заключается в измерении ско рости и направления ветра в свободной атмосфере. Ос новным методом определения ветра является ш а р о пи лотный , сущность которого заключается в том, что за перемещением шара-пилота (резиновой оболочки, напол ненной водородом) или радиопилота (т. е. шара-пилота с мишемыо), начиная с момента его выпуска, ведут не прерывное наблюдение, используя для этого специаль ные средства.
105
Через определенные промежутки времени с помощью этих средств определяют координаты шара в простран стве. По ним вычисляют горизонтальные проекции пути шара-пилота, высоты его и, наконец, скорости и направ ления ветра в атмосфере.
Движение в вертикальном направлении шар-пилот совершает под действием подъемной силы, равной раз ности полной подъемной силы (силы Архимеда) и веса шара. Полная подъемная сила равна весу вытесненного шаром воздуха, а вес шара равен весу оболочки и водо рода, находящегося внутри этой оболочки. Тонкая, легко растягивающаяся резиновая оболочка шара-пилота, на полненная водородом, имеет небольшой вес.
Если к шару-пилоту подвесить груз (уголковый отра жатель, радиозонд), то необходимо увеличить подъем ную силу. В зависимости от веса груза используются оболочки различных размеров. О размере шаропилотной оболочки судят по номеру, который характеризует ее диаметр (в сантиметрах) при наполнении водородом до момента, когда оболочка принимает форму шара, но еще
не растягивается. |
|
|
|
|
в |
|
Основные характеристики оболочек приведены |
||||||
табл. 19. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
19 |
|
|
Характеристики шаропилотных оболочек |
|
|
|||
|
Диаметр обо |
Длина окруж |
Свободная |
Средняя |
вы |
|
№ оболочки |
лочки в не- |
ности при |
нор |
|||
раздутом |
мальном |
на |
подъемная |
сота разрыва |
||
|
состоянии, |
полнении, |
см |
сила, г |
оболочки, км |
|
|
см |
|
|
|
|
|
10 |
10 |
110—150 |
25—40 |
2—3 |
|
|
20 |
20 |
230—250 |
195—205 |
6—7 |
|
|
30 |
30 |
260—290 |
300—350 |
12 -15 |
||
50 |
50 |
380-410 |
1000— 1100 |
12— 15 |
||
100 |
100 |
470—500 |
2000—2200 |
18—20 |
||
150 |
150 |
550-600 |
2700-3300 |
21 -2 4 |
||
200 |
200 |
650—800 |
3400-3800 |
24 -27 |
После выпуска шар-пилот начинает подниматься с некоторым ускорением. Однако с началом движения ша ра вверх возникает сила сопротивления воздуха, которая быстро возрастает и через несколько секунд становится
106
равной подъемной силе. С этого момента движение шара вверх происходит при установившейся вертикальной ско рости. Поскольку сопротивление воздуха с высотой уменьшается, то вертикальная скорость шара-пилота воз растает; увеличение скорости для высоты 12 км состав ляет около 25%.
Движение в горизонтальной плоскости шар-пилот со вершает под действием силы ветра. Выпущенный в сво бодный полет шар-пилот увлекается потоком воздуха в горизонтальном направлении. По мере увеличения ско-
I
роста горизонтального движения шара давление потока воздуха на его боковую поверхность уменьшается и пол ностью исчезает, когда скорость шара становится равной скорости движения воздуха. Будучи мало инерционным, шар-пилот быстро воспринимает движение воздуха и пе ремещается в потоке воздуха как частица воздуха со скоростью и в направлении потока, т. е. ветра.
Участвуя одновременно в двух движениях — в верти кальном (под действием подъемной силы) и горизонталь ном (под действием ветра), шар-пилот перемещается в атмосфере по сложной извилистой траектории (рис. 33).
Точкой Ш на рис. 33 отмечено положение шара в про странстве по прошествии некоторого промежутка време
107
ни с момента его выпуска, точкой |
О — место |
выпуска |
шара, а точкой Р — его проекция |
на горизонтальную |
|
плоскость, проходящую через место |
выпуска. |
Эти три |
точки образуют прямоугольный треугольник ОШР, в ко тором линия ОШ представляет собой наклонную даль
ность до шара Дн> линия ОР — горизонтальную |
даль |
ность до шара Дг, а линия ШР — высоту шара Y. |
Угол |
от направления на север до линии ОР, отсчитанный по ходу часовой стрелки, представляет собой горизонталь ный угол на шар а, а угол между линиями ОР и ОШ, отсчитанный от горизонта, — вертикальный угол на шар е (угол места шара).
Из рис. 33 видно, что в каждый момент положение шара в пространстве может быть определено, если из вестны следующие его координаты:
—горизонтальный угол на шар а (от севера или лю бого другого направления, дирекционный угол которого известен);
—вертикальный угол е;
—высота шара Y.
Этих координат, определенных через некоторые про межутки времени, вполне достаточно, чтобы вычислить скорость и направление ветра в атмосфере.
Ветровое зондирование может осуществляться с по
мощью |
радиотехнических средств, |
оптических средств, |
ветрового ружья. |
з о н д и р о в а н и я с |
|
Для |
производства в е т р о в о г о |
п о м о щ ь ю р а д и о т е х н и ч е с к и х с р е д с т в суще ствует специальная радиотехническая система ветрового зондирования РВЗ, которая способна определять ско рость и направление ветра в пределах нижнего слоя ат мосферы (до 1500 ж).
Сущность радиотехнического метода ветрового зонди рования состоит в том, что в атмосферу выпускается на полненный водородом шар, к которому крепится предмет (мишень), отражающий радиоволны. В качестве мишени используются либо пучок металлизированной бумаги или фольги, либо специальные металлические уголковые отражатели. Радиолокационная станция посылает сиг налы в направлении мишени, которые, отразившись от нее, воспринимаются приемным устройством станции. После соответствующей обработки определяются ско рость и направление ветра.
108
В комплект РВЗ входят: радиолокационная станций, счетно-решающий прибор (СРП), контрольно-измери тельная аппаратура, агрегат питания, баллоны для во дорода, принадлежность для наполнения шаропилотных оболочек водородом, буссоль, телефонный аппарат, за пасные части и принадлежности.
Система РВЗ позволяет вычислять слагающие средне го ветра с помощью счетно-решающего прибора, в кото ром обрабатываются текущие сферические координаты движения мишени (рис. 33): наклонная дальность Д в, дирекционный угол а, угол места е.
Процесс работы РВЗ заключается в следующем. Ан тенна мощными импульсами излучает узкий пучок элек тромагнитной энергии. Часть энергии, отражаясь от ми шени, возвращается к станции и воспринимается антен ной. После усиления в ■приемнике принятый сигнал попадает на индикаторное устройство. Индикаторы даль ности измеряют время между моментом излучения
импульса и |
возвращением отраженного |
сигнала — так |
называемое |
в р е м я з а п а з д ы в а н и я |
о т р а ж е н н о |
го с и г н а л а / . Учитывая, что сигнал распространяется со скоростью света и за время t проходит расстояние от станции до мишени и обратно, можно рассчитать даль ность Д п до радиопилота по формуле
Дн = у , |
(3.1) |
где с~300 000 км/сек — скорость света.
Приведенная зависимость показывает, что дальность прямо пропорциональна времени запаздывания, поэто му шкалы индикатора дальности легко отградуировать непосредственно в единицах расстояния, что всегда и де лается.
Дирекционный угол и угол места определяются по шкалам, связанным с перемещениями ^антенны.
В е т р о в о е з о н д и р о в а н и е с п о м о щ ь ю оп т и ч е с к и х с р е д с т в заключается в наблюдении за шарами-пилотами с помощью теодолитов. Наблюдения могут производиться с одного или двух пунктов. В по
следнем случае они называются |
б а з и с н ым и . |
Базис |
|
ные наблюдения дают |
наиболее |
точные измерения и |
|
поэтому могут служить |
эталоном |
при проверке |
различ |
ных способов измерения |
ветра в |
свободной атмосфере. |
109
При всех способах наблюдений за перемещением ша ра в атмосфере задача заключается в определении че рез короткие промежутки времени координат положения шара в пространстве. При фиксации шара в какой-либо точке пространства определяют:
—время t с момента выпуска шара;
—дирекционный угол а;
—угол места шара е;
—высоту шара У над горизонтом прибора.
Первые три фактора (t, а, е) при любом из перечис ленных выше способов наблюдений определяются прин ципиально одинаковыми приемами. Время t определяет ся по секундомеру, включенному в момент выпуска шарапилота. Угловые координаты шара а и s определяются путем считывания в определенные моменты времени го ризонтальных и вертикальных углов по шкалам ориен тированных и наведенных на шар приборов, с помощью которых ведутся наблюдения за движением шара в ат мосфере.
Различными приемами может определяться только третья координата шара — его высота Y. Причем высота шара при всех способах наблюдений непосредственно не измеряется, а вычисляется (за исключением радиолока ционных наблюдений, когда радиолокатор имеет преоб разователь координат).
При о д н о п у н к т и ы х шаропилотных наблюдениях непосредственно измеряются t, а и е, а высота шара У вычисляется по его расчетной вертикальной скорости по формуле
Y = Ut,
где U — расчетная вертикальная скорость шара, м/мин; t — время, прошедшее с момента выпуска шара,
мин.
При б а з и с н ы х шаропилотных наблюдениях за движением шара пользуются двумя теодолитами, уста новленными на некотором расстоянии друг от друга (это расстояние называется шаропилотной базой) и ориенти рованными вдоль базы. Непосредственными измерения
ми |
при базисных |
наблюдениях определяются значения |
t, ai |
(рис. 34), ei |
(с первого теодолита Ti), a2, е2 (со вто |
рого теодолита Т2).
110
На |
рис. 34 обозначены: |
Ш — ШЛр-пйЛоТ; |
Ть |
Т2^~ |
|
первый и второй теодолиты; |
Ри Р2— проекции |
шара-пи |
|||
лота |
на горизонт первого |
и |
второго теодолитов; |
а — |
дирекционный угол шаропилотной базы; Д Т{, Д с2 — го ризонтальные удаления шара-пилота над первым и вто рым теодолитами; Y\, Y2— высота шара-пилота над пер вым и вторым теодолитами.
Рис. 34. Схема базисных шаропилотных наблюдений
Высота шара в момент времени t вычисляется три гонометрическим методом, причем сначала вычисляются горизонтальные удаления шара, а затем и высота шара.
Высота ветрового зондирования определяется види мостью шара в оптические средства (теодолиты). Эта высота зависит от ряда факторов: размера оболочки, состояния атмосферы, высоты облаков, скорости ветра, времени суток. В дневное время при ясной погоде види мость обеспечивается до_высоты 8-—10 км, а ночью (с фо нариком) до 2—3 км.
При базисных шаропилотных наблюдениях шар-пи лот выпускают с первого теодолитного пункта. Перед выпуском производится проверка установки и ориенти рования теодолитов. После выпуска шара-пилота через фиксированные промежутки времени (через 0,5; 1; 1,5; 2,0; 2,5; 3 мин после выпуска, далее через каждую ми нуту до 10-й мин, затем через 2 мин до 40-й мин и далее через каждые 4 мин) производятся отсчеты по обоим тео
111