Гидрометеорологическое обеспечение судоходства
Гидрометеорологическое обеспечение судоходства
Практическая работа № 1,2
Тема:
«Расчет атмосферного давления на судне»
«Определение истинного и кажущегося ветра на судне»
Вариант №15
Выполнил студент гр. СВЗ-4 Шайхутдинов А.М.
Проверил: Маркин А.П.
Новосибирск, 2017
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
Измерение атмосферного давления на судне
Цель работы:
-выработать практические навыки измерения атмосферного давления по барометру-анероиду, вводить поправки к отсчёту и приведения его к уровню моря;
-научиться определять величину и характер барической тенденции с помощью барографа;
-научиться пользоваться пособиями и обрабатывать результаты наблюдений;
-научиться производить смену ленты на барографе;
-иметь понятия о отображении давления и барической тенденции на карте приземного анализа.
Теоретическая часть работы
Атмосферное давление –это гидростатическое давление вертикального столба атмосферы в точке измерения, численно равное весу вертикального столба воздуха единичного сечения, простирающегося от измеряемого уровня до верхней границы атмосферы.(гектопаскали гПа, миллиметры ртутного столба мм.рт.ст.)
На судне измеряются: значение атмосферного давления в гектопаскалях, приведенное к уровню моря и температуре воздуха 0°С, значение барической тенденции за 3ч, предшествующие сроку наблюдения (гПа/3ч), определяется характеристика барической тенденции за 3 ч.
Барометры, анероиды и барографы на судне размещаются в штурманской рубке горизонтально на поролоне толщиной не менее 0,5 см в местах, удаленных от кондиционерной установки, иллюминаторов, входных дверей. При установке приборы должны быть надежно закреплены таким образом, чтобы удобно было делать отсчеты по ним, открывать крышку футляра барографа при смене его лент и заводе часового механизма.
Ежедневно, если барограф суточный, или в конце недели, если барограф недельный, необходимо после 12-часового срока наблюдений производить смену лент барографа.
Если при барометре или в анероиде отсутствует термометр, последний размещается в непосредственной близости к анероиду или барометру.
Для произведения измерения по анероиду необходимо:
-приоткрыть дверь в штурманской рубке,
-перекрыть систему кондиционирования,
-отсчитать показание термометра с точностью до 0.2°С,
-постучать пальцем по стеклу анероида,
-визуально совместить стрелку анероида с ее отражением в зеркале шкалы, если в анероиде зеркальная шкала,
-в течение 10-15 с проследить за колебаниями стрелки, определить ее среднее положение и сделать отсчет показаний анероида с округлением до 0,1 гПа или до 0,1 мм.рт.ст.
Обработка результатов измерений сводится к получению значения атмосферного давления, приведенного к уровню моря и температуре воздуха 0°С, с этой целью необходимо к отсчету по анероиду ввести три поправки по формуле:
Где Ризм – отсчет по анероиду,
ΔРш - поправка шкалы к отсчету по анероиду, определяемая по показаниям анероида и соответствующей таблице из свидетельства о поверке путем интерполяции,
ΔРт – температурная поправка для приведения атмосферного давления к температуре 0°С, рассчитываемая по формуле, указанной в свидетельстве о поверке, и по температуре воздуха Та, измеренной вблизи анероида,
ΔРу – поправка на приведение атмосферного давления к уровню моря.
При расчете значений Ро по формуле следует помнить, что:
-все поправки рассчитываются с точностью до 0,1 гПа или до 0,1 мм.рт.ст. и берутся для расчетов со своим знаком,
-все слагаемые формулы должны быть выражены в одних единицах, если шкала анероида проградуирована в мм.рт.ст., то результат расчета по формуле должен быть переведен в гПа по формуле:
Барическая тенденция – величина, характеризующая изменение атмосферного давления на уровне прибора за 3 часа до срока наблюдений. Описывается двумя параметрами: величиной ΔР, показывающей количественное изменение атмосферного давления за 3 часа (гПа/3 ч) и характеристикой а, описывающей качественное изменение атмосферного давления за эти же 3 часа.
На судне величина барической тенденции Δропределяется как разность значений атмосферного давления на уровне моря Р0 в сроки наблюдений t и (t – 3 ч) с точностью до 0,1 гПа:
Пример: в срок наблюдения t = 16 UTC значение Р0 = 996,4 гПа, а в срок (t-3 ч) (в 13 ч UTC) – 997,1 гПа. Для срока наблюдения барическая тенденция составляет 0,7 гПа (Δр = -0,7 гПа), т.е давление падало.
Характеристику барической тенденции определяем по виду кривой на ленте барографа между указанными сроками. Примерные виды или формы кривой давления можно сопоставить с данными в таблице действующего кода КН-01с.
Характеристикаα барической тенденции при заполнении журнала КГМ-15 кодируется соответствующей цифрой кода КН-01с
На приземной карте анализа величина барической тенденции помещается справа от кружка общего количества облаков в десятых долях гПа и символ характеристики барической тенденции.
Пример:
, что означает: величина барической тенденции составляет -1,1 гПа (т.е. давление за последние три часа понизилось на 1,1 гПа),
характеристика барической тенденции 
показывает, как шло изменение атмосферного давления: падение, затем без изменения (соответствует цифре 8 кода КН-01с).
Барическая ступень. При небольшой разности высот проще пользоваться так называемой барической ступенью, под которой понимается расстояние по вертикали , в пределах которого давление изменяется на 1 мб (уменьшается при подъеме и увеличивается при опускании).
Барический градиент – изменчивость барического поля в трехмерном пространстве характеризуется пространственным барическим градиентом – вектором, показывающим степень изменения атмосферного давления в этом пространстве. По числовой величине барический градиент равен производной от давления по нормали к изобарической поверхности, т.е. изменению давления на единицу расстояния в том направлении, в котором давление убывает наиболее быстро
1. Таблица характеристик барической тенденции согласно коду КН-01с:
код 0. Рост давления, затем падение.
код 1. Рост давления, затем без изменений.
Рост, затем более слабый рост.
Код 2. Рост давления (равномерный, неравномерный).
Код 3. Падение, затем рост.
Без изменения, затем рост.
Рост, затем более сильный рост.
Код 4. Ровный или неровный ход.
Код 5. Падение, затем рост.
Код 6. Падение, затем без изменений.
Падение, затем более слабое падение.
Код 7. Падение (равномерное, неравномерное)
Код 8. Рост, затем падение
Без изменения, затем падение.
Падение, затем более сильное падение.
2. Порядок работы с барометром – анероидом, сроки проверки.
Порядок работы.
2.1. Рабочее положение барометра - горизонтальное, шкалой вверх.
2.2. Барометр должен быть защищен от влияний прямого солнечного
излучения, резких колебаний температур, попадания влаги в корпус, уда
ров и резких сотрясений.
2.3. При измерении атмосферного давления отсчитывают показания
барометра, соблюдая следующие условия:
1) перед отсчетом, необходимо устранить трение в подвижных соединениях
механизма с помощью легких ударов пальцами по корпусу или
стеклу барометра.
2) отсчет следует производить в момент полного совмещения в гори
зонтальной плоскости указателя стрелки с его отражением на зеркальной
поверхности кольца шкалы;
3) отсчет производить с точностью до 0,3 цены деления шкалы.
2.4. Каждый отсчет по барометру должен быть исправлен введением
в его показания поправок из таблицы
2.5. Не реже одного раза в 24 месяца необходимо проводить очередную переаттестацию в подразделениях поверочных организаций, имеющих право на про-ведение ведомственной поверки.
2.6. При эксплуатации барометра воспрещается:
1) вынимать механизм из корпуса;
2) поворачивать через отверстие в корпусе установочный винт;
3) изменять давление в корпусе со скоростью, превышающей 20 мм
рт. ст. за минуту.
Правила хранения и транспортирование
3.1. Барометр в упакованном виде должен храниться в сухом, проветриваемом помещении при температуре от 1 до 40°С и относительной влажности до 80%.
3.2. Барометр в упаковке завода-изготовителя может транспортироваться всеми видами транспорта закрытого типа по группе условий хранения 5 ГОСТ 15150-69
В процессе транспортирования и хранения не допускается:
1) прямое воздействие на ящик дождя, снега и пр.;
2) совместная перевозка и хранение с химическими веществами, вызывающими коррозию металла;
3) удары по ящику, а также его резкое перемещение.
Расчетная часть
| Вариант № 15 | |||
| № | tº | Р, мм.рт.ст | H (м) |
| 8,9 | 736,5 | ||
| -8,0 | 769,7 | ||
| 8,4 | 744,9 | ||
| -7,6 | 735,1 | ||
| 12,2 | 747,5 | ||
| -7,8 | 740,7 | ||
| 18,5 | 754,4 | 11,8 | |
| -25,7 | 785,1 | 4,2 | |
| 17,8 | 764,4 | 9,5 | |
| -5,1 | 777,7 | 13,8 |
| №п/п | Ризм. | tо | h | ∆Рш | ∆Рt | ∆Pд | ∆Рh | ∑P | Pиспр. Мм.рт.ст/ГПа |
| 736,5 | 8,9 | 1,8 | -0,26 | 1,54 | 1,1 | 4,18 | 739,1/985 | ||
| 769,7 | -8,0 | -3,6 | 0,24 | -3,36 | 0,8 | -5,92 | 767,1/1023 | ||
| 744,9 | 8,4 | 0,7 | -0,25 | 0,45 | 1,1 | 2,0 | 746,4/995 | ||
| 735,1 | -7,6 | 1,7 | 0,23 | 1,9 | 0,8 | 4,63 | 737,8/984 | ||
| 747,5 | 12,2 | 0,3 | -0,4 | -0,1 | 1,2 | 1,0 | 748,6/998 | ||
| 740,7 | -7,8 | 1,3 | 0,23 | 1,53 | 0,4 | 3,46 | 742,6/990 | ||
| 754,4 | 18,5 | 11,8 | -0,9 | -0,55 | -1,45 | 1,2 | -1,7 | 754,1/1005 | |
| 785,1 | -25,7 | 4,2 | -1,95 | 0,8 | -1,15 | 0,4 | -1,9 | 784,4/1046 | |
| 764,4 | 17,8 | 9,5 | -2,8 | -0,5 | -3,3 | 0,95 | -5,65 | 762,05/1016 | |
| 777,7 | -5,1 | 13,8 | -2,3 | 0,15 | -2,15 | 1,4 | -2,9 | 776,9/1035 |
1.1 Устанавливаем ΔРш путем интерполяции
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
Теоретическая часть работы
Гидрометеонаблюдения на судне производятся вахтенным штурманом. В отдельных случаях наблюдения могут быть выполнены по распоряжению капитана другим подготовленным членом экипажа. Однако за своевременное производство наблюдений и их качество отвечает вахтенный помощник капитана. Ответственным штурманом-наблюдателем является, как правило, третий помощник капитана.
Наблюдения производятся на судах по маршруту их плавания вне пределов акваторий портов 4 раза в сутки по всемирному координированному времени (UTC) в сроки наблюдений 00, 06, 12, 18 ч. На судах каботажного плавания и судах, которые не выполняют попутных гидрометеорологических наблюдений, наблюдения производятся каждые 4 часа, начиная с 00, 04 ч. и так далее.
Под сроком наблюдений здесь понимается 30-минутный период до указанных сроков. При стоянке в порту наблюдения не производятся. Измерения ветра производятся согласно рекомендуемой схемы [1].
Для измерения ветра на судне могут применяться следующие ветроизмерительные приборы:
-анемометр ручной чашечный МС-13 со счётным механизмом;
-анемометр цифровой переносной АП-1;
-анемометр ручной индукционный АРИ-49;
Ветер(горизонтальное движение воздушных частиц относительно подстилающей поверхности) – векторная величина и описывается двумя параметрами – скоростью (м/с, узл.) и направлением.
Направление ветра – направление, откуда перемещаются воздушные частицы (откуда дует ветер) и определяется углом между географическим меридианом и направлением на точку горизонта, откуда дует ветер, т.е. ветер дует в компас. Выражается в градусах (от 0 до 360) или в румбах: N, NE, E, SE и так далее
Если судно не имеет хода, задача определения направления и скорости ветра не представляет трудностей. Наблюдаемые направления и скорости ветра являются истинными. В штилевую погоду на судне, имеющего ход, всегда ощущается встречный ветер, равный скорости судна. Этот ветер называется курсовымVки направлен в сторону, обратную движению судна.
Во всех случаях на движущемся судне наблюдается кажущийсяветер W, вектор которого является геометрической суммой истинного Vикурсового ветра Vк .Направление кажущегося ветра определяется либо по отношению к курсу судна (определяется КУ), либо с помощью пеленгатора на репитере гирокомпаса и вымпела.
Рисунок1. Определение истинного ветра на движущемся судне.
Скорость и направление истинного ветра на ходу судна не измеряются, а рассчитываются по скорости и направлению кажущегося ветра, по курсу и скорости движения судна. Расчёт выполняется графически на миллиметровке, маневренном планшете (см. рис 1), либо с использованием вычислительных средств или ветрочёта КСМО-1М.
В аварийных ситуациях (при выходе из строя измерительных приборов), когда невозможно измерить скорость и направление кажущегося ветра, направление и скорость истинного ветра следует определять визуально: скорость – по состоянию поверхности моря (океана), а направление – по направлению перемещения ветровых волн.
Геострофический ветер —это прямолинейное равномерное движение воздуха которому не препятствуют силы трения.
Градиентный ветер — равномерное горизонтальное движение воздуха при отсутствии силы трения по прямолинейным и круговым траекториям, совпадающим с изобарами. Градиентный ветер приблизительно соответствует действительному ветру в свободной атмосфере циклона или антициклона.
Барический закон ветра- Если в северном полушарии встать лицом по направлению ветра, то область низкого давления будет находиться примерно в 70 градусах слева, а высокого – примерно 110 градусах справа.
Местные ветры:
Бриз — тёплый ветер, дующий с берега на море ночью и с моря на берег днём; в первом случае называется береговым бризом, а во втором — морским. Важными эффектами образования преимущественных ветров в прибрежных районах является морской и континентальный бризы. Море (или меньший водоем) нагревается медленнее суши за счет большей теплоемкости воды. Более теплый (а поэтому и более легкий) воздух над сушей поднимается вверх, создавая зоны пониженного давления. В результате образуется перепад давления между сушей и морем, который обычно составляет 0,002 атм. Благодаря этому перепаду давления прохладный воздух над морем движется к суше, создавая прохладный морской бриз на побережье. Из-за отсутствия более сильных ветров, скорость морского бриза пропорциональна разнице температур.
Бора — холодный резкий ветер, дующий с гор на побережье или долину.
Фён — сильный тёплый и сухой ветер, дующий с гор на побережье или долину.
Сирокко — итальянское название сильного южного или юго-западного ветра, зарождающегося в Сахаре.
Муссон — периодический ветер, несущий большое количество влаги, дующий зимой с суши на океан, летом — с океана на сушу. Муссоны наблюдаются главным образом в тропическом поясе. Муссоны являются сезонными ветрами, которые длятся несколько месяцев каждого года в тропических районах. Этот термин возник на территории Британской Индии и близлежащих стран как название сезонных ветров, которые дуют с Индийского океана и Аравийского моря на северо-восток, принося региону значительные количества осадков. Их движение в направлении полюсов вызвано образованием районов низкого давления в результате нагрева тропических районов в летние месяцы, то есть Азии, Африки и Северной Америки с мая по июль и в Австралии в декабре.
Пассаты — постоянные ветры, дующие с довольно постоянной силой трёх-четырёх баллов; направление их практически не меняется, лишь слегка отклоняясь. Пассатами называется преимущественные приповерхностные ветры, которые дуют в тропических районах Земли в западном направлении, приближаясь к экватору, то есть северо-восточные ветры в Северном полушарии, а юго-восточные в Южном. Постоянное движение пассатов приводит к перемешиванию воздушных масс Земли, что может проявляться в больших масштабах: например, пассаты, дующие над Атлантическим океаном, способны переносить пыль из африканских пустынь до Вест-Индии и некоторых районов Северной Америки.
Ледниковый ветер. Ветер, дующий над ледником вниз по течению последнего, обусловлен охлаждением воздуха над поверхностью льда. Этот ветер особенно сильно проявляется в Антарктиде. Здесь в результате стекания выхоложенного воздуха с плато вниз в сторону побережья возникают очень сильные холодные ветры (скорость 20 м/с и более). Ветер порывистый, при порывах может достигать ураганной силы. Ледниковый ветер имеет суточный ход, начинается обычно вечером, постепенно усиливается, достигает максимума ночью и затем постепенно ослабевает. Ледниковый ветер отмечается также у берегов Гренландии.
Шкала Бофорта
| Балл | Скорость (м/с),характеристика силы ветра | Состояние водной поверхности | Высота волн(м) |
| 0-0,2(штиль) | Зеркально гладкая поверхность | ||
| 0,3-1,5(тихий) | Зеркальная рябь, но без образования гребней. | 0,25 | |
| 1,6-3,3(легкий) | Небольшая рябь с ровными не разорванными гребнями. | 0,25-0,75 | |
| 3,4-5,4(слабый) | Крупная рябь, гребни начинают разрываться, появляются редкие барашки. | 0,75-1,25 | |
| 5,5-7,9(умеренный) | Не большие волны, с довольно частыми барашками. | 1,25-2 | |
| 8-10,7(свежий) | Протяженные волны среднего размера с многочисленными барашками и мелкими брызгами. | 1,25-2,1 | |
| 10,8-13,8(сильный) | Начинают образовываться крупные волны, барашки везде, брызги. | 2-3,5 | |
| 13,9-17,1(крепкий) | Белая пена срывается ветром с волн | 3,5-6 | |
| 17,2-20,7(крепкий) | Волны средней высоты, но большой длины, гребни разрываются в брызги, пена сдувается хорошо заметными полосами. | 6-8,5 | |
| 20,8-24,4(шторм) | Высокие волны начинающиеся закручиваться, плотные потоки пены, брызги ухудшают видимость | 8,5-11 | |
| 24,5-28,4(сильный шторм) | Очень высокие волны с нависающими гребнями, вода белая из-за мощных потоков пены, видимость уменьшена | 8,5-11 | |
| 28,5-32,6(жестокий шторм) | Исключительно высокие волны, вода покрыта клочьями белой пены, видимость плохая. | Свыше 11 | |
| 32,6-36,9 (ураган) | Воздух насыщен водяными брызгами, вода белая из-за потоков пены, видимость очень плохая. | Свыше |
Таблица 1 – Поверочное свидетельство анемометра
| Nдел/c | ||||||||||
| Wм/c | 1,3 | 1,9 | 3,1 | 3,7 | 4,8 | 5,5 | 6,5 | 7,3 | 8,2 | 9,1 |
| Nдел/c | ||||||||||
| Wм/c | 10,9 | 11,6 | 12,5 | 14,3 | 15,2 | 15,9 | 16,8 | 18,5 | 19,4 |
Если N> 20,принимается значение W = N.
Расчетная часть
Вариант № 15
| № п/п | Кс | Vc уз/м/с | Кw | II Отсчёт анемометра | I Отсчёт анемометра | N дел/с | Wк Исправл. | Кист | Vист | Усл.обозн. ветра |
| 10/5,14 | 15,3 | 13,6 | 9,4 | |||||||
| 22/11,32 | 16,4 | 14,6 | 7,2 | |||||||
| 9/4,63 | 15,1 | 13,4 | 13,6 | |||||||
| 14/7,2 | 13,5 | 11,4 | ||||||||
| 22/11,32 | 9,8 | 8,9 | 6,6 | |||||||
| 20/10,29 | 11,5 | 10,4 | 17,4 | |||||||
| 10/5,14 | 21,5 | 21,5 | ||||||||
| 14/7,2 | 16,4 | 13,8 | 12,4 | |||||||
| 22/11,32 | 15,1 | 13,4 | 9,4 | |||||||
| 22/11,32 | 13,4 | 12,0 |
Сила ветра по шкале Бофорта. Вариант № 15 : п. 2,5,10 – 4 балла, ветер умеренный, высота волны 1,25 – 2 м.,п. 1,9 – 5 баллов, ветер свежий, высота волны 1,25-2,1 м., п. 3,4,8 – 6 баллов, ветер сильный, высота волны 2 – 3,5 м., п. 6 – 8 баллов, ветер крепкий, высота волны 6-8,5 м., п. 7 – 9 баллов, шторм, высота волны 8,5-11 м.
Список использованной литературы
1. РД 52.04.585-97 Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 9. ч.3. - М.: Росгидромет, 1999 – 197 с.
2. Гордиенко А.И.,. Гидрометеорологическое обеспечение судовождения / А.И. Гордиенко, В.В.Дремлюг. - М.: Транспорт, 1989. - 240 с.
Гидрометеорологическое обеспечение судоходства
Практическая работа № 1,2
Тема:
«Расчет атмосферного давления на судне»
«Определение истинного и кажущегося ветра на судне»
Вариант №15
Выполнил студент гр. СВЗ-4 Шайхутдинов А.М.
Проверил: Маркин А.П.
Новосибирск, 2017
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1