Батитермограф или ВТ , также известный как механический батитермограф или МВТ ; [1] представляет собой небольшое устройство в форме торпеды, которое содержит датчик температуры и преобразователь для определения изменений температуры воды в зависимости от глубины до глубины примерно 285 метров (935 футов). Спускаемый с помощью небольшой лебедки на корабле в воду, BT регистрирует изменения давления и температуры на предметном стекле с покрытием, когда оно почти свободно падает через воду. [2] Во время падения инструмента проволока разматывается до тех пор, пока не достигнет заданной глубины, затем срабатывает тормоз, и BT вытягивается обратно на поверхность.[1] Поскольку давление зависит от глубины (см . Закон Паскаля ), измерения температуры могут быть соотнесены с глубиной, на которой они регистрируются. [ необходима цитата ]
История [ править ]
Истинное происхождение BT началось в 1935 году, когда Карл-Густав Россби начал экспериментировать. Затем он направил разработку BT своему аспиранту Ательстану Спилхаусу , который затем полностью разработал BT в 1938 году [1] в результате сотрудничества между Массачусетским технологическим институтом , Океанографическим институтом Вудс-Холла (WHOI) и ВМС США . [3] Устройство было модифицировано во время Второй мировой войны, чтобы собирать информацию о различной температуре океана для ВМС США.. Первоначально слайды готовили «путем втирания пальцем немного скунсового масла и затем вытирания мягкой стороной руки» с последующим выкуриванием предметного стекла над пламенем бунзеновской горелки. [4] Позже скунс масло было заменено напыленной металлической пленкой. [1]
Поскольку температура воды может варьироваться от слоя к слою и может повлиять на сонар , давая неточные результаты определения местоположения, батотермографы (как пишется в США во время Второй мировой войны) были установлены на внешних корпусах подводных лодок США во время Второй мировой войны . [5]
Контролируя отклонения или отсутствие отклонений в подводных слоях температуры или давления, когда он находится под водой, командир подводной лодки мог регулировать и компенсировать температурные слои, которые могли повлиять на точность сонара . Это было особенно важно при стрельбе торпедами по цели строго по гидролокатору. [5]
Что еще более важно, когда подводная лодка была атакована надводным судном с использованием гидролокатора, информация с батотермографа позволяла командиру подводной лодки искать термоклины , которые представляют собой более холодные слои воды, которые исказили бы сигнал от гидролокатора надводного судна, что позволило подводной лодке под атакой, чтобы «замаскировать» свое фактическое местоположение и избежать повреждения глубинными бомбами и, в конечном итоге, покинуть надводное судно. [5]
Во время использования батитермографа различные техники, наблюдатели и океанографы отмечали, насколько опасным было развертывание и извлечение БТ. По словам наблюдателя Эдварда С. Барра:
«… В любую ненастную погоду эта позиция BT часто была подвержена волнам, которые легко охватывали палубу. Несмотря на то, что волны разбивались о борт, оператору приходилось удерживать свое место, потому что оборудование уже было за бортом. . Нельзя было бежать в укрытие, так как тормозная и подъемная сила были объединены в одном ручном рычаге. Если отпустить этот рычаг, весь провод на лебедке размотался, отправив записывающее устройство и весь его кабель в океан. Вовсе не необычно, из защитного положения двери лаборатории, оглядываться назад и видеть, как ваш напарник у лебедки BT полностью исчезает из поля зрения, когда волна обрушивается на борт ... Мы также по очереди по очереди. Показания BT. Было бы несправедливо, если бы один человек постоянно промокал ». [6]
Расходный батитермограф [ править ]
Убедившись воочию в опасности развертывания и извлечения БТ, Джеймс М. Снодграсс приступил к разработке одноразового батитермографа (XBT). Описание XBT Снодграссом:
Вкратце, устройство можно разделить на два компонента, а именно: от корабля к надводному модулю и от надводного к одноразовому. Я имею в виду упаковку, которую можно было бы выбросить либо методом «Армстронга», либо какое-нибудь простое механическое устройство, которое всегда было бы подключено к надводному судну. Проволока будет оплачиваться с надводного корабля, а не с надводного поплавка. Надводный поплавок потребует минимум плавучести и небольшого, очень простого морского якоря. С этой простой платформы одноразовый блок BT утонет, как описано для акустического блока. Однако он будет раскручиваться, когда будет проходить очень тонкую нить, вероятно, нейтрально плавучего проводника, оканчивающуюся на поплавковом блоке, оттуда соединенную с проводом, ведущим к кораблю. [7]
В начале 1960-х годов ВМС США заключили контракт с Sippican Corporation из Мэрион, штат Массачусетс, на разработку XBT, которая стала единственным поставщиком. [1]
Устройство состоит из зонда; проводная связь; и судовая канистра. Внутри зонда находится термистор, который электронно подключен к самописцу. Зонд свободно падает со скоростью 20 футов в секунду, что определяет его глубину и обеспечивает запись температуры-глубины на самописце. Пара тонких медных проводов, выходящих из катушки, оставшейся на корабле, и одной, опущенной вместе с прибором, обеспечивает линию передачи данных на корабль для записи на борту судна. В конце концов, провод выходит из строя и рвется, и XBT опускается на дно океана. Поскольку для развертывания XBT не требуется, чтобы корабль замедлялся или иным образом мешал нормальной работе, XBT часто развертываются с судов возможности., например, грузовые суда или паромы, а также специализированные исследовательские суда, проводящие текущие операции, когда CTD- бросок потребует остановки корабля на несколько часов. Также используются бортовые версии (AXBT); они используют радиочастоты для передачи данных на самолет во время развертывания. Сегодня Lockheed Martin Sippican произвела более 5 миллионов терминалов XBT.
Типы XBT [ править ]
Источник: [8]
| Модель | Приложения | Максимальная глубина | Номинальная скорость корабля | Вертикальное разрешение |
|---|---|---|---|---|
| Т-4 | Стандартный зонд, используемый ВМС США для противолодочных работ | 460 м 1500 футов | 30 узлов | 65 см |
| Т-5 | Глубокие океанические научные и военные приложения | 1830 м 6000 футов | 6 узлов | 65 см |
| Fast Deep | Обеспечивает максимальную глубину при максимально возможной скорости корабля среди всех XBT. | 1000 м 3280 футов | 20 узлов | 65 см |
| Т-6 | Океанографические приложения | 460 м 1500 футов | 15 узлов | 65 см |
| Т-7 | Увеличенная глубина для улучшенного прогнозирования сонара в противолодочной ударной и других военных целях. | 760 м 2500 футов | 15 узлов | 65 см |
| Темно-синий | Повышенная скорость запуска для океанографических и военно-морских приложений. | 760 м 2500 футов | 20 узлов | 65 см |
| Т-10 | Приложения для коммерческого рыболовства | 200 м 600 футов | 10 узлов | 65 см |
| Т-11 | Высокое разрешение для противоминных мероприятий ВМС США и физических океанографических приложений. | 460 м 1500 футов | 6 узлов | 18 см |
Участие с разбивкой по месяцам страны и учреждений, развертывающих XBT [ править ]
Ниже приведен список развертываний XBT на 2013 год: [9]
| Cntry / Месяц | ЯНВАРЬ | ФЕВ | МАР | Годовая процентная ставка | МАЙ | ИЮНЬ | Июл | АВГУСТ | СЕН | Октябрь | Ноя | DEC | Общее |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Австралия | 233 | 292 | 241 | 277 | 311 | 397 | 278 | 313 | 316 | 208 | 232 | 262 | 3360 |
| AUS / SIO | 97 | 59 | 0 | 0 | 55 | 100 | 0 | 52 | 0 | 105 | 55 | 182 | 705 |
| БЮСТГАЛЬТЕР | 0 | 46 | 0 | 35 год | 0 | 48 | 0 | 46 | 0 | 48 | 5 | 40 | 268 |
| МОЖЕТ | 16 | 53 | 32 | 38 | 73 | 130 | 146 | 105 | 10 | 72 | 54 | 40 | 769 |
| FRA | 2 | 42 | 258 | 93 | 47 | 71 | 301 | 7 | 62 | 0 | 51 | 206 | 1140 |
| GER | 38 | 21 год | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 59 |
| ITA | 29 | 0 | 54 | 38 | 27 | 30 | 0 | 0 | 40 | 16 | 26 год | 29 | 289 |
| JPN | 58 | 25 | 41 год | 57 | 81 год | 94 | 74 | 115 | 34 | 67 | 99 | 37 | 782 |
| США / AOML | 477 | 477 | 773 | 2 | 812 | 341 | 559 | 634 | 456 | 436 | 235 | 396 | 5598 |
| США / СИО | 788 | 87 | 607 | 240 | 350 | 591 | 172 | 300 | 382 | 525 | 104 | 477 | 4623 |
| ZA | 84 | 144 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 26 год | 84 | 338 |
| США / другие | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 12 | 39 | 10 | 0 | 0 | 0 | 61 |
| Общее | 1822 г. | 1246 | 2006 г. | 780 | 1756 | 1802 г. | 1542 | 1611 | 1310 | 1477 | 887 | 1753 | 17992 |
Смещение скорости падения XBT [ править ]
Поскольку XBT не измеряют глубину (например, через давление), уравнения скорости падения используются для получения профилей глубины из того, что по сути является временным рядом. Уравнение скорости падения принимает вид:
где, z (t) - глубина XBT в метрах; t - время; а и b - коэффициенты, определенные с использованием теоретических и эмпирических методов. Коэффициент b можно рассматривать как начальную скорость при ударе зонда о воду. Коэффициент a можно рассматривать как уменьшение массы со временем, когда проволока катится.
В течение значительного времени эти уравнения были относительно хорошо установлены, однако в 2007 году Гурецкий и Колтерманн показали несоответствие между измерениями температуры XBT и измерениями температуры CTD . [10] Они также показали, что это меняется со временем и может быть связано как с ошибками в вычислении глубины, так и в измерении температуры. После этого семинар NOAA XBT Fall Rate Workshop [11] начал заниматься этой проблемой, но без каких-либо окончательных выводов о том, как продолжить корректировку измерений. В 2010 году в Гамбурге, Германия, был проведен второй семинар XBT Fall Rate Workshop, целью которого было продолжение обсуждения проблемы и поиск путей продвижения вперед. [12]
Основным следствием этого является то, что профиль глубина-температура может быть интегрирован для оценки теплосодержания верхнего слоя океана; смещение в этих уравнениях приводит к смещению оценок теплосодержания. Внедрение поплавков Argo предоставило гораздо более надежный источник профилей температуры, чем XBT, однако запись XBT остается важной для оценки тенденций и изменчивости за десятилетия, и, следовательно, было приложено много усилий для устранения этих систематических ошибок. Коррекция XBT должна включать как коррекцию скорости падения, так и коррекцию температуры.
Использует [ редактировать ]
- Океанография и гидрография : для получения информации о температурной структуре океана.
- Подводная и противолодочная война : для определения глубины слоя ( термоклина ), используемой подводными лодками, чтобы избежать активного поиска сонара .
См. Также [ править ]
- Глубинное зондирование
- Электропроводность, температура, глубина
- Бентический спускаемый аппарат
- CTD
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d e Институт океанографии Скриппса: исследование океанов с 1936 по 1976 год. Сан-Диего, Калифорния: Tofua Press, 1978. http://ark.cdlib.org/ark:/13030/kt109nc2cj/
- ^ Стюарт, Роберт Х. (2007). Введение в физическую океанографию (PDF) . Колледж-Стейшн: Техасский университет A&M. OCLC 169907785 .
- ^ http://museum.mit.edu/150/134
- ↑ Письмо Аллин Вайн Ричарду Х. Флемингу, 20 августа 1941 г.
- ^ a b c Блэр-младший, Клей (2001). Тихая победа, подводная война США против Японии . Аннаполис, Мэриленд: Издательство военно-морского института. п. 458. ISBN. 1-55750-217-X.
- ^ «MIDPAC - первый большой шаг,» Рукопись, 17 августа 1975.
- ^ «Новые методы в подводных технологиях», IEEE Transactions по аэрокосмическим и электронным системам, Vol. АЕС-2, № 6 (ноябрь 1966 г.), 626.
- ^ Lockheed Martin Sippican (сентябрь 2005). «Расходные системы измерения скорости звука на батитермографе (XBT / XSV)» (PDF) . п. 3. Архивировано из оригинала (PDF) 3 февраля 2013 года . Проверено 20 июля 2015 .
- ^ «Отчет об операциях SOOP: Программа XBT» (PDF) . Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория NOAA . 31 октября 2014. с. 2 . Проверено 20 июля 2015 года .
- ^ Gouretski В.В., КП Колтерманн, 2007, Сколько стоит океан действительно потепление? Письма о геофизических исследованиях, L01610, DOI: 10.1029 / 2006GL027834
- ^ "Практикум NOAA XBT Fall Rate Workshop" . Проверено 3 декабря 2013 года .
- ^ Виктор Gouretsk (25-27 августа 2010). Сводный отчет семинара по смещению и падению XBT (PDF) . Мастер-класс по смещению и падению XBT. Гамбург, Германия. п. 14. Архивировано из оригинального (PDF) 3 июля 2013 года . Проверено 8 мая 2014 .
- Блэр, Клэй младший (2001). Тихая победа, подводная война США против Японии . Аннаполис, Мэриленд: Издательство военно-морского института. п. 458. ISBN. 1-55750-217-X.
Внешние ссылки [ править ]
- Расходный батермограф Расходный измеритель скорости звука (XBT / XSV) Расходные системы профилирования от Lockheed Martin Sippican
- Наука о климате и атмосфере в Скриппсе: наследие Джерома Намиаса (на странице 2 показан Джером Намиас с батитермографом)
- Океанографический институт Скриппса: исследование океанов с 1936 по 1976 год
