Измерение глубины Опции

[Guest_TSerg_*]

С предыдущей задачкой местный "нород" не справился или побрезговал?

Предлагается иная, но связанная с той, задачка.

ТЗ:
В Тихом океане (см. географические координаты), на глубине около 4 км, расположен абсолютно точный датчик гидростатического давления (значение давления Px).
В час Х, требуется узнать (выдать) максимально точную глубину погружения (H) этого датчика.
Предложить варианты аналитического и организационно-технического решений (разумные, по эффективности и затратам).

Глубину следует выдать относительно:
- эллипсоида Красовского (H1);
- Балтийской системы высот (H2);
- геодезической системы координат (СК) ГСК 2011 (H3);
- геоцентричесой СК ПЗ-90.11 (H4).

P.S.
- час X определен так (июль 15, 1986 г.):
- географические координаты:
N29°11.4345'
W154°33.6245'
- тип стратификации вод: умеренно-тропический тип, северо-тихоокеанский подтип.

P.P.S.
Это не задача на коммерческую разработку, это задачка на "мозги".
Именно эта задача была решена в рамках НИР в 1986 г. ( исключая выдачу значения глубины в новых СК ).

[amaora]

Находим высоту поверхности воды в заданной СК, здесь видимо надо учитывать положение как минимум луны. Достаточно точные модели я думаю уже давно существуют. Распределение плотности по глубине, наверно тоже есть данные-модель, но догадываюсь, что вопрос в том как построить такие модели когда ничего нет, верно?

А еще волны, течения, как они повлияют я не знаю. Координаты не смотрел.

Сообщение отредактировал amaora - Oct 16 2016, 19:02

[Guest_TSerg_*]

Находим высоту поверхности воды в заданной СК, здесь видимо надо учитывать положение как минимум луны. Достаточно точные модели я думаю уже давно существуют. Распределение плотности по глубине, наверно тоже есть данные-модель, но догадываюсь, что вопрос в том как построить такие модели когда ничего нет, верно?

А еще волны, течения, как они повлияют я не знаю. Координаты не смотрел.

Для начала, надо задать себе вопрос - что именно обеспечивает величину гидростатического давления на глубине?
Главное - какими факторами это давление создается?

[Guest_TSerg_*]

ПОнял. Системщики и комплексники все подохли, остались ардуинщики.

[Guest_TSerg_*]

Для тех, кто помнит еще школьную физику..

Выделим водяной столб, разобьем на несколько уровней.
http://shot.qip.ru/00gZ9L-5OPovQH2Q/

Чтобы было понятно постоянно похмеляющимся - это аналог стопки невесомых стаканов с жидкостью.
Примем жидкость несжимаемой, пока.
Как мы помним, надеюсь: вес - это плотность, умноженная на "константу" g.
P = m * g;

Мы можем принять плотность жидкости в каждом стакане одинаковой?
Можем, но - в первом и очень грубом приближении.
В реальности же, плотность определяется количеством растворенных в чистой воде веществ и температурой ее.

Мы можем принять ускорение свободного падения g за константу?
Можем, но - в первом приближении.

Высоту столба жидкости, в первом приближении, можно считать постоянной ( исключим пока приливные дела и волнение )
Еще к этому добавляется атмосферное давление и его колебания.

В итоге, давление на глубине H определяется внешним атмосферным давлением + суммарным весом слоев.
Вес каждого слоя определяется его массой, которая зависит от его средней плотности и локальным значением g, которое зависит от глубины слоя.
О понятии предельного перехода от суммы к интегралу - рассказывать не буду.

Это отправная точка для дальнейших рассуждений.

[count_enable]

Я вот школьной физики не помню. И вместо измерения давления сделаю следующее:

- подвешу оный датчик на тросе известной длины, с известным растяжением.
- А подвешу я его к поплавку, где будет обитать ардуинка хороший геодезический GPS-приёмник.

По цене комплект из тросика, грузика, и жепиэса будет несоизмеримо меньше автономного подводного аппарата.
По точности привязки он тоже выигрывает, т.к. рассчитывая через давление мы можем только аппроксимировать температуру и минерализацию различных слоёв воды, не говоря уж о величине прилива - "горб" датчиком давления не задетектить.

Так что условия задачи выполнены в полном объёме.

[Guest_TSerg_*]

- подвешу оный датчик на тросе известной длины, с известным растяжением.

На 4..6 км? Ну-ну.

"Международное уравнение состояние воды - 80", а также ШПС-78 и более поздние версии ("Шкала практической солености").

[count_enable]

Нормальная рабочая глубина для батометра. Автономных аппаратов с такой глубиной погружения на планете может с десяток. А как по-вашему Марианский желоб меряли в старые добрые времена? Каменюку к линю, и за борт её бросают в набежавшую волну, аки Стенька Разин. Если в середине 19 века смогли сделать 9-километровый трос, то в 2016 шесть километров и подавно.

[Guest_TSerg_*]

А как по-вашему Марианский желоб меряли в старые добрые времена?

Это несерьезно, да и задача стоит получить глубину в точке измерения давления.

[count_enable]

Давайте сразу определимся: если смысл задачи состоит в демонстрации тотального преимущества искусства Великих Пращуров над их глупыми ардуинистыми потомками, то конечно здесь таблицы солёности воды вне конкуренции.

А если смысл состоит в максимально точном измерении глубины в точке измерения давления, то описанная конструкция решает оную задачу с оптимальным соотношением точности и цены. Есть контраргументы - приводите их, "это несерьезно" за аргумент не прокатывает, несерьезно это.

[Guest_TSerg_*]

состоит в максимально точном измерении глубины в точке измерения давления

Т.е., как минимум - есть измеренное давление, к примеру на ПА.
Всякие веревочки - даже не смешно.

Задачка не для того, чтобы решить, она давно решена.
Интересно посмотреть, на методы решения.

[count_enable]

Один из методов я уже написал. "Верёвочки" это стандартный и самый популярный метод батиметрических исследований на любой глубине. Я понимаю что он ломает всю мораль задачи о пользе интегрального счисления в народном хозяйстве, но увы, он работает.

Второй метод: Впридачу к датчику давления добавляется акустический звукоизлучатель, того же типа что используются в аварийных буях подводных аппаратов.
На поверхности располагается некоторое число (Х>3) гидроакустических буёв с чувствительными микрофонами и приёмниками сигналов ГНСС. Принятая информация отправляется по радиоканалу на судно, оснащённое электронно-вычислительной машиной достаточной производительности, чтобы в реальном времени методом триангуляции вычислять положение звукоизлучателя. Предполагается коррекция скорости распространения звука в воде по данным салино- и термометрических измерений, а так же справочной литературы, которой в избытке оснащён наш лучший в мире океанографический флот.

[Guest_TSerg_*]

Один из методов я уже написал. "Верёвочки" это стандартный и самый популярный метод батиметрических исследований на любой глубине.

Увы, течения сводят практически на нет достижение высокой точности и речь шла, напомню, о датчике давления, который уже расположен на глубине.

Второй метод: Впридачу к датчику давления добавляется акустический звукоизлучатель, того же типа что используются в аварийных буях подводных аппаратов.

Да, можно и так - только трассы лучей еще более загадочны, чем "веревочки".

[BackEnd]

Если пофантазировать, то:
1. При однократной передаче - всплывающий радиобуй (не знаю как там с возможностью глубоководного исполнения такой штуки).
2. Всплывающий акустический буй для передачи по естественному волноводу в области аномальной плотности воды. При всплытии работает на передачу постоянно. Проходя волноводную область передает показания на расчетную дальность. По конструктиву те же сомнения, что в п.1.
3. Разместить на дне заряды ВВ. Для кодирования данных инициацию ВВ как-то промодулировать. Регистрация сейсмодатчиками и/или гидроакустическими станциями.

[Guest_TSerg_*]

Я полагал, что будет понятно:
- на глубинах в много км. движется автономный ПА, на котором установлен датчик гидростатического давления.
- акватория перемещения ограничена автономностью, скажем квадратом 50*50 км

Требуется периодически вычислять значение глубины ПА (дискретность 10 сек, к примеру.).