CC BY
32
Автоматизация научных исследований
морей и океанов
УДК 551.46:681.51
Л.А. Краснодубец*, В.И. Забурдаев**, В.В. Альчаков*
Управление морскими буями-профилемерами как метод повышения репрезентативности термохалинных измерений. Модели движения
На основе анализа полученных характеристик режимов движения морских буев-профиле-меров при регистрации вертикальных термохалинных структур (распределений температуры и солености) морской воды показана целесообразность автоматического управления их движением. Предложены модели движения поплавкового устройства с регулируемой плавучестью, на основе которых возможно построение управляемых автоматических буев-профилемеров.
Ключевые слова: буй-профилемер, профильные измерения, управление движением, регулятор плавучести, моделирование движения.
Введение. Дрейфующие буи с регулируемой плавучестью типа PALACE, APEX, PROVOR [1] широко применяются для изучения структуры глубоководных течений (до 2000 м) в Мировом океане. Первоначально в 1990-х годах они использовались в программе WOCE [2], с 2000 года - в программе ARGO [1, 3, 4]. С помощью указанного типа буев, выступающих в роли про-филемеров, возможно исследование вертикальной структуры полей температуры, солености, концентрации растворенного кислорода, прозрачности и других параметров вод. Установленная на этих буях система автоматического управления состоит из регулятора, датчика глубины и исполнительного электромеханического устройства, меняющего плавучесть буя за счет изменения выталкивающей силы. Такая система управления обеспечивает многократное погружение и всплытие, а также стабилизацию относительно заданной глубины, достижение которой осуществляется с постоянной скоростью ~10 см/с. Это позволяет использовать буи ARGO в качестве автономных профилемеров и подводных дрифтеров. В последнем случае горизонт дрейфа устанавливается при запуске и остается неизменным в течение всего времени существования буя. Оснащаются такие буи спутниковой системой связи ARGOS, которая, работая в одностороннем режиме, обеспечивает их позиционирование на морской поверхности, а также сбор и распространение потребителям накопленных в ходе измерений данных.
Можно отметить следующие факторы, влияющие на репрезентативность измерительной информации этих буев:
- возможность возникновения существенных динамических погрешностей при измерении термохалинных профилей с большими градиентами и при постоянной скорости погружения - всплытия;
© Л.А. Краснодубец, В.И. Забурдаев, В.В. Альчаков, 2012
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
69
- отклонение траектории зондирования от вертикали при наличии горизонтальных течений;
- несинхронность и неодновременность измерений по глубине разными буями-профилемерами.
Влияние отмеченных факторов на качество данных можно существенно уменьшить, если управлять движением буя-профилемера в процессе измерений.
Управляемый буй, предназначенный для профильных измерений, должен быть оснащен перспективной двусторонней космической связью и системой автоматического управления, обеспечивающей с высокой точностью достижение заданной глубины за требуемое время, а также движение с заданной скоростью при регистрации данных измерений в режиме всплытия. Использование двусторонней спутниковой связи обеспечит передачу на борт профи-лемеров сообщений с параметрами необходимого программного движения в ходе планируемых профильных измерений. Передача таких сообщений позволит выполнить загрузку бортовых компьютеров для группы однотипных профилемеров, распределенных в заданном морском регионе, одинаковыми программами требуемого движения. Одновременный запуск загруженных программ даст возможность синхронного измерения параметров горизонтальных слоев воды на больших площадях. Поскольку начальные условия для управления носят случайный характер и гидродинамические характеристики буев-профилемеров зависят от плотности воды и изменяются, необходима разработка законов и алгоритмов адаптивного управления процессами измерений.
В работе получены оценки вертикальных скоростей буев-профилемеров, при которых гарантируется высокое качество регистрации вертикальных распределений температуры и солености. На этой основе ставится и решается задача разработки адаптивного закона управления для автоматического регулятора плавучести морского буя-профилемера. Решение задачи выполнено с использованием современных технологий аналитического проектирования алгоритмического обеспечения систем управления движением [3], основанных на применении концепций обратных задач динамики и локальной оптимизации. Показано, что управляющее воздействие подстраивается в процессе работы регулятора, который реагирует на возмущения и подавляет их. Приведены результаты моделирования для различных режимов функционирования синтезированной системы с учетом ограничений хода поршня электрогидравлического регулятора плавучести, а также скачкообразного изменения параметров морской воды.
Оценка характеристик режимов движения буев-профилемеров при регистрации вертикальных распределений температуры и солености морской воды. Поскольку в буях-профилемерах непосредственно измеряются температура Т, удельная (относительная) электрическая проводимость %(К) и гидростатическое давление морской воды р , по которым вычисляется практическая соленость Бр в соответствии со шкалой практической соле-
70
ТББН 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
ности 1978 г. (ШПС-78) [5], то, естественно, погрешность вычисления Sp будет зависеть от метрологических характеристик этих измерителей.
Программой WOCE [2] установлено, что погрешности измерения практической солености, температуры и давления не должны превышать ДБр = 0,002, ДT = 0,002°С, Др = 3 дбар (Дг = 3 м) соответственно. Столь жесткое условие измерения практической солености по электрической проводимости накладывает еще более жесткие требования к метрологическим характеристикам измерителей температуры, удельной электропроводимости и давления. При этом допустимые значения статических погрешностей измерения температуры ДT, электрической проводимости Дх и давления Др при условии их равного вклада в погрешность практической солености (дSp) [6] можно оценить из условия
-1 Дс = Г - Х ДT = Г ^ Х Др =(ДSP I I дхдТ I {дс др I
V хи у шах V -Л/ г у шах
дХI
где
(
V Ушах Л
= 13,3 (См • м)-1;
(
дх
^Х ^Т
43
= 0,0012.
= 1,52 (°С)-1;
gs дх
дх дp
= 3,3 10-4 (дбар)
Л
(Дх)тах = ^ = 9•Ю"5 См• м; (ДГ)шах = ^ = 0,0008 °С;
13,3
1,52
и \ 0,0012 _ ^ (Др) =-= 3,6 дбар.
V 0,00033 д р
Допуская равенство максимальной динамической погрешности измерения температуры допустимой статической погрешности (ДT )дин = (ДT )стат =
= 0,0008°С, можно найти предельно допустимую скорость подъема буя-про-филемера на участке максимального градиента по глубине г (в верхнем слое океана):
(дт >■=|£ 1 I - (£
(1)
дТ
где — - максимальный градиент температуры по глубине; 1 - время; в -дг
показатель тепловой инерции датчика температуры; удоп - допустимая скорость подъема профилемера.
При использовании на буе-профилемере датчика температуры фирмы SBE [1] его постоянная времени оценивается как в = 0,065 с. Чтобы динамическая погрешность измерения не превышала (ДТ) < (ДТ )стат в слое макси-
0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
71
мального градиента температуры, скорость подъема профилемера не должна превышать
^ )д
'дГ
V < / ,дин , (2)
ДОП / лт-гЛ ' V /
в
дz
при этом она должна определяться по скорости изменения давления (дбар), а текущий градиент температуры - по данным получаемой информации непосредственно с помощью микропроцессора в электронном блоке буя-профи-лемера.
Согласно [7], характерный максимальный градиент осредненных профи-
лей температуры оценивается значением
( дГ ^
дz J
0,1 °См-1. Однако в зависи-
мости от сезона он может изменяться в пределах (0,1 - 0,5)°См-1, следовательно, допустимая скорость подъема профилемера в области большого градиента температуры не должна превышать
< °,°°08-= (0,12 - 0,025) м-с-1. (3)
доп
(0,1 - 0,5)0,065
Эти требования на допустимую скорость подъема буя-профилемера получены на основании использования уравнения состояния морской воды 1980 г. и ШПС-78.
В связи с тем что с 2012 г. вводятся в действие новое термодинамическое уравнение состояния морской воды TEOS-10 [8] и новая шкала абсолютной солености SA вместо практической солености Sp , стандартная неопределенность (среднеквадратическое отклонение среднего значения) составляет ЛSA = 0,0045 г - кг-1, т. е. неопределенность самой шкалы абсолютной солености морской воды пока оказывается в два раза больше допустимой погрешности определения практической солености. Это говорит о том, что диапазон минимальных скоростей подъема буя-профилемера в области максимальных градиентов температуры может быть увеличен в два раза и составлять
vдoп <(0,24 - 0,05) м-с-1. (4)
Модель морского профилемера как объекта управления. Изменение плавучести буя-профилемера может выполняться как за счет динамического изменения объема корпусной части (водоизмещения) при постоянной массе, так и за счет изменения его веса при постоянном объеме. В первом случае изменение этой выталкивающей силы происходит при помощи электрогидравлического устройства, перемещающего гидравлическую жидкость из внутреннего резервуара в камеру плавучести или наоборот.
Во втором случае изменение плавучести ныряющего буя основано на изменении соотношения между его весом и водоизмещением путем приема или вытеснения водяного балласта. При этом вынуждающая сила зависит от ско-
72
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
рости и времени изменения водяного балласта, а также от изменения результирующей силы, направленной вверх или вниз, вследствие изменения веса корпусной части буя за время одного цикла приема - вытеснения балластной воды.
Для конструирования закона управления необходимо знание математической модели, характеризующей процесс движения в водной среде поплавкового устройства цилиндрической формы под действием вынуждающих сил, возникающих в результате изменения его плавучести.
Выполним построение этой модели. Исследуемое движение буя в водной среде будем рассматривать в вертикальной плоскости без учета его горизонтальной составляющей. Это оправдано тем, что буй при погружении или всплытии свободно смещается (дрейфует) в горизонтальном направлении, параллельном поверхности, вместе с массами окружающей его воды.
Вертикальное движение ныряющего буя, например при погружении вдоль оси г, происходит под действием трех основных сил - силы тяжести P, силы гидродинамического сопротивления Ес и суммарного давления со стороны окружающей среды, основная составляющая которого порождает выталкивающую (архимедову) силу Ев, включающую в себя и управляющую силу Еу. Другие составляющие окружающего давления вызываются различными гидродинамическими процессами, например прохождением волн, а также неоднородным распределением физических характеристик водной среды по глубине. Последние существенно влияют на плотность морской воды рв, от которой зависит выталкивающая сила
рв =рЛ (/)яэ, (5)
где ¥б (¿) - объем погруженной в воду корпусной части буя в момент времени t; - эффективное ускорение свободного падения.
Плотность морской воды в зависимости от времени, региона и глубины может изменяться. Изменения рв во времени носят чаще всего сезонный характер, однако в зависимости от глубины они могут происходить быстро и многократно за время одного погружения или всплытия. Поэтому представим плотность морской воды в виде
рв (г) = рв0 +Лрв (г), (6)
где рР - ее среднее значение для конкретного региона; Лрв (г) - приращение (знакопеременная величина), зависящее от распределения этой характеристики по глубине г .
Объем погруженной в воду корпусной части буя Уб (0 включает в себя и объем камеры плавучести ¥кп ^), который может целенаправленно изменяться. Поэтому введем соотношение
V ^) = V0 + уш ^), (7)
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
73
где Уб = Ь0Sc - номинальный объем корпусной части буя, Ь0 и Sc - номинальная длина и площадь поперечного сечения соответственно.
Следует отметить, что эффективное ускорение свободного падения изменяется локально на величину, равную ускорению частиц воды gв, которое практически всегда ничтожно мало по сравнению с ускорением свободного падения g . Поэтому можно считать, что gэ = g .
Учитывая (6) и (7), выражение (5) перепишем в виде
К = р0 V0 g + р0 Уп С)g + ДГв (г) У5° g + Дръ (г) ¥ш (1)g = К0 + ДГ , (8)
где Кв0 = рВ Уб0 g + рв0 Уш (1)g - невозмущенная (изменением плотности морской воды) выталкивающая сила; ДКв =Дрв (г)Уб0 g + Дрв (г)Укп (1) g - приращение выталкивающей силы, вызванное влиянием изменения плотности воды и локального ускорения ее частиц, ДКв можно назвать суммарной поправкой к архимедовой силе. В свою очередь, как следует из (8),
К0 = рв° У0 g+р0 Уш (1) g=кк+К0 (1), (9)
где = р1 Уб0 g - невозмущенная изменением плотности воды выталкивающая сила, создаваемая корпусной частью буя без учета влияния камеры плавучести; Ку0(1) = рв Укп (1)g - невозмущенная изменением плотности воды
управляющая сила, создаваемая камерой плавучести в момент времени 1. Из (8) также следует выражение
ДКв = Дрв (г) У0 g + Дрв (г) Уш (1) g = ДКвК + ДКур, (10)
где ДКвК = Дрв (г) Уб0 g - приращение выталкивающей силы, создаваемой корпусной частью при изменении плотности морской воды; ДКр =Дрв (г) Укп (1)g - приращение управляющей силы, создаваемой камерой плавучести при изменении плотности морской воды.
Сила гидродинамического сопротивления Кс является результатом возмущений давления, вызванных движением буя в водной среде с различной плотностью, а также напряжений трения. При известном допущении [9], что сила гидродинамического сопротивления пропорциональна по величине квадрату скорости движения ныряющего буя в водной среде и имеет знак, противоположный направлению вектора этой скорости, выражение для вычисления этой силы имеет вид
К = (V " р " ул )|, (11)
2 g э
где — - коэффициент лобового сопротивления; "т - площадь максимального поперечного сечения корпуса ныряющего буя; V - скорость движения ны-
74
0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
ряющего буя в морской воде; vn - локальная скорость воды; wB - удельный вес морской воды.
Принимая во внимание, что горизонтальная составляющая скорости морских течений значительно превосходит вертикальную, а также тот факт, что горизонтальное движение ныряющий буй осуществляет вместе с массой окружающей воды, можно пренебречь vn и gв, а выражение (11) переписать в виде
AI п AI С
=± х mWB v2(f) = ± х rn Рв v2(f), (12)
2g 2
w
где = рв - плотность морской воды. Здесь знак выбирается в зависимости g
от принятой ориентации системы координат. Если направление вниз считать положительным, то при погружении буя сила гидродинамического сопротивления будет иметь отрицательный знак, так как сила сопротивления противоположна направлению движения. Учитывая зависимость плотности морской воды от глубины, выражение (12) представим в виде
Fc0 + AFc =Pp^v2(t) + АРв(z)CxSm v2(t). (13)
Таким образом, изменение плотности приводит к изменению силы сопротивления, а также к возникновению возмущения в виде поправки к архимедовой силе, состоящей из двух составляющих, одна из которых влияет на характеристики (параметры) объекта управления, а другая - на управляющую силу.
Управляющая сила возникает в результате приращения объема корпусной части за счет изменения объема камеры плавучести VKn (t) в пределах 0 -
VT . Выполненная из эластичного материала, эта камера наполняется гидравлической жидкостью, подаваемой поршневым насосом из внутреннего резервуара, и расширяется в длину, принимая форму цилиндра с диаметром, приблизительно равным диаметру основного корпуса буя. Поэтому можно считать, что площадь основания этого цилиндра равна площади сечения корпуса буя Sc, а его текущая длина lc (t) равна линейному перемещению поршня насоса l (t), так как перекачиваемая гидравлическая жидкость практически не сжимается. В таком случае текущее значение объема камеры плавучести равно
Уш (t) = l (t)Sc, (14)
где 0 < l(t) < lmax и соответственно 0 < VKn (t) < Vmax . Принимая во внимание (14), сделаем допущение, что конструкция буя такова, что он будет обладать
V max
нейтральной плавучестью, если Ухп (t) = — . В таком случае неравенство для l (t) из (14) примет вид
max max
-—<l(t) < —. (.5)
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4 75
Далее будем считать, что изменение объема камеры плавучести осуществляется специальным электрогидроприводом с обратной связью. При этом перемещение поршня насоса происходит при помощи винтового (резьбового) вала, приводимого в движение электродвигателем постоянного тока вместе с редуктором, и контролируется отрицательной обратной связью. Если пренебречь постоянной времени электрогидропривода, то уравнение для электрогидравлического устройства, изменяющего плавучесть буя и тем самым создающего управляющую силу —у, можно записать в виде
I (1) = кри (1), (16)
где кр - коэффициент передачи электрогидравлического устройства; и(1) -
управляющее напряжение.
Составим уравнение баланса сил, описывающее действующие на буй силы в режиме погружения, в соответствии со вторым законом Ньютона:
т2(1) = --К + Р - -0 - -0(0 -А--А-, (17)
где т и Р - масса и вес ныряющего буя; 2(1) - глубина погружения; —К, -у0(1), -с0 - невозмущенные изменением плотности морской воды составляющие сил, действующих на буй; А—с - приращение силы сопротивления при изменении плотности морской воды.
Учитывая (8) - (10), (13) и (16), уравнение (17) приведем к виду
)--¿К« + Р-НОСА* )2-Г^и (,) -
т т 2т т
- (Wßi{tf -Ap (z)SgkPu{t
2m m m
или
Z(t) + Г0 + AP (z)]CxS z(t)2 =-lP + Ap (z)]Sgkp u(t)-APiZÄ + P . (18)
2m m m m
Уравнение (18) преобразуем далее следующим образом. Будем считать, что погруженная в воду корпусная часть ныряющего буя имеет плавучесть, близкую к нулевой (нейтральной). При этом объем подводной части будет равен
V50. В таком случае в соответствии с основным уравнением плавучести масса
буя определится соотношением
m = AV0. (19)
Принимая во внимание (19), а также соотношение для силы тяжести P = mg, перепишем уравнение (18) в виде
) + [pB0 +Ar (z )]CXS 2 = lp° + APB(z)mp ApK (z)V50 g + g z(t) +-p?0-z(t) =--p?0-u(t)--p?0— + g.
76 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
Учитывая (16), преобразуем полученный результат:
С 5 2 Sgkp
¿(1) =-С~7Г &(1 )2 Ы(() +
АД (¿)
g ,
или
где
Д (¿)
¿(1) = -аг(02 -Ьи(0 + /р(¿), 1 е[1°, 1/], (2°)
АД (¿)"
а = Сх5 ь = / (¿) =
" Ж° , Ь V° , р (2) 2^б "б
1-
Д (¿)
g. (21)
Нелинейное неоднородное дифференциальное уравнение (2°) с начальными условиями
1° = °, ¿(1°) = ¿°, ¿(7°) = ¿°, и(1°) < ° (22)
описывает процесс погружения - всплытия ныряющего буя, который находится под воздействием трех основных сил:
- силы сопротивления движению, представленной первым слагаемым в правой части уравнения (2°);
- выталкивающей силы, представленной вторым слагаемым в правой части уравнения (2°), выполняющей функцию управления;
- силы, представленной третьим слагаемым в правой части уравнения (2°), которая является равнодействующей силы тяжести и составляющей выталкивающей силы, возникающей в результате изменения плотности морской воды. Во время погружения эта равнодействующая играет роль движущей силы.
В уравнении (2°) равнодействующая сила /р (¿) зависит от стратификации (вертикального профиля плотности) морской среды и, строго говоря, от времени. Однако, учитывая малую изменчивость во времени этой характеристики, силу /р (¿) можно рассматривать как функцию только глубины ¿ .
Для стадии всплытия уравнение (2°) принимает вид
¿(1) = a¿(t)2 -Ь«(0 + /р(¿), 1е[1°,(/] (23)
с начальными условиями
1° = °, ¿(1°) = ¿°, ¿(1°) = ¿°, и(1°) > °. (24)
При этом в роли движущей силы выступает выталкивающая сила, которая полностью компенсирует силу тяжести и обеспечивает управляющее воздействие.
Следует отметить, что для уравнений (2°) и (23) наряду с начальными условиями и в соответствии с (15) и (16) следует также учитывать неравенство, определяющее ограничения на управляющую функцию:
тах тах
а
< и(0 <--, (25)
тах
где и =
22
I тах
кР
0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4 77
1
Нелинейные дифференциальные уравнения (20) и (23) можно преобразовать к линейным, вводя приближенный параметр Уср - среднюю скорость погружения (всплытия) ныряющего буя - и выполняя замену ¿(г) = Уср . В таком случае эти уравнения приводятся к линейным соответственно:
¿(г) = -^¿(0 - МО + /р (¿), г е [*0, V ], (26)
z(t) = az(t) -bu(t) + fp(z), te [t0, tf ]
(27)
где а
CS
2V
0 'ср , или а1 = aVcp •
Линейные неоднородные дифференциальные уравнения (26) и (27) с начальными условиями (22) и (24) соответственно описывают динамику погружения (всплытия) ныряющего буя с регулируемой плавучестью при задании
А АРВ (¿)
функции ——-, характеризующей распределение относительной плотности
Рв (¿)
морской воды по глубине, а также управляющей функции и (г). При этом предполагается, что управление плавучестью происходит за счет малых отклонений поршня насоса, перекачивающего гидравлическую жидкость, от положения, соответствующего нейтральной плавучести. Если плотность морской воды рв (¿) = рв величина постоянная, то в уравнениях (26) и (27) функция /р (¿) принимает постоянные значения.
Можно описать процесс погружения ныряющего буя в терминах пространства состояний. Введем вектор состояния х(г) = [х1 х2] Т , где
x1 = z(t), x2 = x = z(t), t e [t0, tf ]. В этом случае уравнение (26) примет вид Х2 =-а Х2 - bu (t)+fp.
(28) (29)
Принимая х1 = ¿(г) за выход системы и объединяя (28), (29), получим искомую модель в пространстве состояний для ныряющего буя с регулируемой плавучестью:
х (г) = Ах (г) + Ви (г) + /] у (г) = Сх (г) + Би (г)
', te [to,tf ], x(to) = Хо
(30)
где A =
"0 1 " " 0"
; в =
0 - а - b
C = [1 0]; D = [0]; f =
0
Jp.
Один из вариантов исполнения корпусной части ныряющего буя имеет следующие размеры:
L = 1,2 м, L0 = 1 м, /max(t) = 0,1 м, dmx = 0,26 м,
d c = 0,12 м, Sm = 0,053 м2, Sc = 0,011 м2. (31)
78 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
Соответствующие коэффициенты для модели (20) определены по формулам (21) и (31):
a = 2,042 м-1, b = 982,1 м-В-1-с-2 (32)
при kp = 100 м-В-1, Cx = 0,87. Собственные числа матрицы A линейной модели (30) при a1 = avcp (vcp = 1 м-с-1) равны:
s1 = 0, s2 = -2,042.
Полученные модели движения буя-профилемера используются во второй части работы для синтеза и моделирования системы управления движением.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д. и др. Океанология. Средства и методы океанологических исследований. - М.: Наука, 2005. - 795 с.
2. World ocean circulation experiment. Requirements for WOCE hydrographic programme data reporting // WHP office report WHPO 90-1. WOCE report 67/91. Rev. 1. - Woods Holl, Mass., USA, 1991. - 71 p. (unpublished manuscript).
3. Global Drifting Buoy Observation. A DBCP Implementation Strategy // UNESCO DBCP Technical Document Series. - 2000. - № 15. - 35 p.
4. Данченков М.А., Волков Ю.Н. Проект ARGO - создание Глобальной сети океанографических станций // Подводные технологии и мир океана. - 2005. - № 1. -www.maik.online.hog.
5. ГОСТ ГСССД77-84. Морская вода. Шкала практической солености 1978 г. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 41 с.
6. Океанографические таблицы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 477 с.
7. Степанов В.Н. Океаносфера. - М.: Мысль, 1983. - 270 с.
8. IOC, SCOR and IAPSO, 2010: The international thermodynamic equation of seawater -2010: Calculation and use of thermodynamic properties. Intergovernmental Oceanographic Commision, Manuals and Gurides, No. 56, UNESCO (English), 196 pp.
9. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Наука, 1973. - 847 с.
*Севастопольский национальный технический университет Материал поступил
E-mail: [email protected], в редакцию 16.02.11
[email protected] После доработки 04.04.11
**Морской гидрофизический институт НАН Украины, Севастополь
E-mail: [email protected]
АНОТАЦ1Я На основi аналiзу отриманих характеристик режишв руху морських буТв-профiлемiрiв при реестрацп вертикальних термохалшних структур (розподшв температури i солоносп) морськоТ води показана доцшьшсть автоматичного управлшня Тх рухом. Запропоноваш моделi руху поплавкового пристрою з регульованою плавучютю, на основi яких можлива побудова керованих автоматичних буТв-профiлемiрiв.
Kirn40Bi слова: буй-профiлемiр, профшьш вишрювання, управлшня рухом, регулятор плавучосп, моделювання руху.
ABSTRACT Based on the analysis of the obtained characteristics of the modes of sea buoys-profilemeters' motion during registration of vertical thermohaline structures (temperature and salinity distributions) of seawater, shown is the expediency of automatic control of their movement. The models of movement of a float device with regulated buoyancy are proposed; they permit to construct controlled automatic buoys-profilemeters.
Keywords: buoy-profilemeter, profile measurements, control of movement, buoyancy regulator, modeling of movement.
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
79
Борис Алексеевич Нелепо (к 80-летию со дня рождения)
15 августа 2012 г. исполнилось бы 80 лет со дня рождения известного ученого-океанолога, доктора физико-математических наук, профессора, лауреата Государственной премии УССР (1979 г.) и СССР (1989 г.) в области науки и техники, директора Морского гидрофизического института АН УССР в 1974 - 1985 гг., первого главного редактора «Морского гидрофизического журнала», академика НАН Украины Бориса Алексеевича Нелепо (1932 - 2007).
Борис Алексеевич родился в Москве. В 1950 г. он поступил на физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, специализировался по ядерной физике, после окончания университета был распределен на физический факультет МГУ на должность старшего лаборанта и проработал в этой должности до 1959 г. В 1957 г. Борисом Алексеевичем в соавторстве в «Журнале экспериментальной и теоретической физики» опубликована первая статья, посвященная исследованию космических лучей.
В 1959 г. Б.А. Нелепо поступил в аспирантуру на кафедру физики моря и вод суши физического факультета МГУ к профессору А.Г. Колесникову. В период учебы в аспирантуре Борис Алексеевич занимался разработкой прямого метода измерения гамма-излучения морской воды. За короткое время
80 ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
ему удалось создать комплекс аппаратуры для прямых измерений гамма-излучения, который использовался в рейсах на НИС «Михаил Ломоносов» и «Обь». На основании этих исследований в 1962 г. Б.А. Нелепо защитил кандидатскую диссертацию, затем он продолжил работу на той же кафедре в должности младшего научного сотрудника.
В 1962 г. Морской гидрофизический институт был переведен из Москвы в Севастополь, заведующим лабораторией радиоактивности морей и океанов был назначен кандидат физико-математических наук Б.А. Нелепо. Он активно развернул научно-организационные работы. Лаборатория вскоре была преобразована в отдел ядерной гидрофизики, к концу 1964 г. в отделе работало более 50 сотрудников. Хорошо организованная структура, привлечение достаточно квалифицированных кадров, наличие больших финансовых средств за счет хоздоговорных тем обеспечили эффективную работу отдела в 1962 - 1970 гг. Результаты, полученные Б.А. Нелепо в этот период, послужили основой докторской диссертации, которая была успешно защищена в 1969 г.
В силу ряда объективных причин Борис Алексеевич был вынужден уехать в Москву, где проработал с 1970 по 1974 г. заведующим лабораторией Института океанологии АН СССР. В МГИ АН УССР Борис Алексеевич вернулся в июле 1974 г. уже в качестве директора института, в 1978 г. он был избран академиком АН УССР.
Активная научно-организационная деятельность Б.А. Нелепо на должности директора подняла институт на новый более высокий государственный и международный уровень. Исследования расширились, качество работ возросло. Все это произошло благодаря ряду мероприятий, проведенных Б.А. Нелепо. Отметим некоторые из достижений того времени: ВАК СССР утвердил специализированный докторский совет при МГИ АН УССР по специальности «геофизика»; создано периодическое издание по проблемам физики моря «Морской гидрофизический журнал», который переводился и издавался за рубежом на английском языке; научно-исследовательские суда института регулярно проводили рейсы в различные районы Мирового океана; институт активно участвовал в крупных международных научных проектах; значительно расширились возможности экспериментальных исследований на полигоне в пос. Кацивели; построен и функционировал Научно-исследовательский центр по океанографии, гелиотехнике и конструкционным материалам в г. Конакри (Гвинейская Республика); началось строительство второго корпуса института; организовано и стало успешно развиваться новое научное направление - спутниковая гидрофизика.
Можно с уверенностью сказать, что работа Бориса Алексеевича Нелепо в МГИ АН УССР на должностях заведующего отделом (1963 - 1970 гг.) и директора института (1974 - 1985 гг.) была плодотворной и эффективной.
Светлые воспоминания о Борисе Алексеевиче Нелепо как ученом-океанологе, организаторе науки и многогранном человеке навсегда останутся в сердцах его друзей и коллег.
Редакционная коллегия
0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
81
В МГИ НАН УКРАИНЫ ИЗДАНА КНИГА
УДК 551.465 (262.5)
Океанография Черного моря / В.А.Иванов, В.Н.Белокопытов; НАН Украины, Морской гидрофизический институт. - Севастополь, 2011. - 212 с., табл. 10, ил. 136, библ. 504.
ISBN 978-966-022-6165-5
Монография представляет собой обобщение современного состояния представлений о физической океанографии Черного моря. Основное внимание уделено тер-мохалинной структуре и динамике вод бассейна. Рассматриваются физические процессы и количественные характеристики на масштабах сезонной, синоптической и мезомасштабной изменчивости. Выводы монографии основаны на обширном экспериментальном материале и результатах математического моделирования. Монография рассчитана на широкий круг специалистов, аспирантов и студентов в области океанологии, а также в смежных дисциплинах, связанных с Черным морем.
Oceanography of the Black Sea / Ivanov V.A., Belokopytov V.N:, NAS of Ukraine, Marine Hydrophysical Institute.- Sevastopol, 2011.- 212 p., Table 10, Figs 136, Ref. 504.
The monograph is a generalization of up-to-date conceptions on physical oceanography of the Black Sea. The main focus is concentrated on thermohaline structure and sea dynamics. Physical processes and quantitative estimations are considered on mesoscale and seasonal scales. Results and conclusions are based on analysis of extensive observation data and mathematical modeling. The monograph is intended for specialists, graduate and postgraduate students in oceanography, other related sciences and exploring the Black Sea.
Рецензенты:
Профессор Ю.С. Тучковенко Профессор И.Д. Лоева
Утверждено к печати Ученым советом МГИ НАН Украины
© Морской гидрофизический институт
НАН Украины, 2011 © В.А. Иванов, В Н. Белокопытов, 2011
ISBN 978-966-022-6165-5
82
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2012, № 4 83
