МЕТОД РАСЧЕТА СКОРОСТИ ЗВУКА В МОРСКОЙ ВОДЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БЫСТРОМЕНЯЮЩИХСЯ ОКЕАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

  • А. Н. Греков Институт природно-технических систем (ИПТС)
  • Н. А. Греков Институт природно-технических систем (ИПТС)
  • Е. Н. Сычев Институт природно-технических систем (ИПТС)
  • К. А. Кузьмин Институт природно-технических систем (ИПТС)
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2022.50(2).1
Ключевые слова: морская вода, измерения, скорость звука, температура, гидростатическое давление, абсолютная соленость, уравнение состояния, аппроксимация, TEOS-10, микроконтроллер, подводные аппараты

Аннотация

В работе представлены два компактных полиномиальных уравнения, выражающих зависимость скорости звука в морской воде от входных параметров: температуры in situ, гидростатического давления и абсолютной солености. Уравнения получены аппроксимацией стандартного Международного уравнения состояния TEOS-10. Первое уравнение предназначено для использования в технических целях и воспроизводит данные TEOS-10 по скорости звука морской воды в широком диапазоне параметров водной среды со среднеквадратическим отклонением 0.987 см/с. Второе, более точное, уравнение предназначено для применения в научных целях и воспроизводит данные TEOS-10 по скорости звука в морской воде в океанографическом диапазоне параметров со среднеквадратическим отклонением 0.113 см/с. Уравнения могут быть использованы для решения прямых и обратных расчетных задач. В прямой расчетной задаче по измеренным значениям входных параметров рассчитывается соответствующее им значение скорости звука. В обратной расчетной задаче по измеренным значениям скорости звука и какимлибо двум из трех входных параметров рассчитывается соответствующее им значение неизвестного третьего входного параметра. В результате проведенного исследования экспериментально подтверждена более высокая эффективность использования разработанных уравнений с точки зрения их быстродействия, занимаемой компьютерной памяти и энергопотребления по сравнению с применением Международного уравнения состояния TEOS-10. Разработанные уравнения, алгоритмы и программы для микроконтроллеров являются удобными инструментами для оснащения различных морских платформ и особенно быстродвижущихся подводных аппаратов. Применение этих уравнений позволит получать экспериментальные данные с высокой точностью, выполнять измерения в реальном масштабе времени в условиях быстроменяющейся водной среды, что может быть использовано и для коррекции движения самих подводных аппаратов.

Опубликован
2022-08-29
Раздел
Физика океана и климат