2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Буксирование тела в жидкости
Сообщение16.09.2008, 04:39 
Аватара пользователя


16/09/08
6
Здравствуйте.
Подскажите, пожалуйста, путь, а если возможно и конкретные действия или алгоритмы, в котором нужно двигаться для решения следующих задач?
Какие дополнительные данные нужны или какие подзадачи нужно решить для решения двух задач, представленных ниже?

Задача №1.
Идет по морю сyдно, тянет на кaбeль-тpoce дaтчик.
Вопрос: определить глубину погружения датчиkа.
Имеем: скорость судна (15 км/ч), длину кaбeль-троса (250 метров, диаметр 2 см, масса 1 метра - 0,5 кг, гладкая пластиковая оплетка), размеры и массу датчиkа (пластиковый датчиk цилиндрической формы: диаметр 15 см, высота 80 см, масса 20 кг).

Задача №2.
То же самое сyднo с датчиком движется прямолинейно, затем начинает плавно поворачивать, не меняя скорости.
Вопрос: определить траекторию движения датчиkа.
Имеем: все данные из первой задачи и траекторию движения сyднa.

Спасибо, что прочли мой пост до конца.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение16.09.2008, 08:09 


21/03/06
1545
Москва
Естественно еще необходимы какой-либо параметры, характеризующий жидкость, в которой тянут датчик - вязкость и плотность как минимум.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение16.09.2008, 09:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1352
Москва
Задача 1. Есть ли у Вас экспериментальные данные по углу ухода в воду конца троса (90 градусов при нулевой скорости, с ростом скорости угол будет падать)? Датчик будет ниже чем длина троса, умноженная на синус вышеупомянутого угла. Экспериментальные зависимости нужны для определения коэффициентов гидродинамического сопротивления в уравнения равновесия троса. Уравнения равновесия.
1. Изменение натяжения троса по длине троса из-за погонного веса троса с учетом угла провисания и сопротивления воды за счет скольжения жидкости вдоль троса.
2. Изменение кривизны троса из-за погонного веса троса с учетом угла провисания и сопротивления воды за счет перпендикулярной составляющей скорости жидкости к тросу.
Задача 2. Если радиус кривизны траектории судна существенно больше 250 метров, то влияние будет незначительным, что также можно проверить по изменению угла уходу троса в воду. Здесь также могут потребоваться экспериментальные данные по изменению угла натяжения троса в горизонтальной плоскости. Уравнения равновесия в случае движения по кольцевой траектории существенно сложнее.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение17.09.2008, 06:01 
Аватара пользователя


16/09/08
6
Вот так примерно выглядит схема задачи:
Задача 1
Изображение
Задача 2
Изображение
Благодарю за ответы!
e2e4, вязкость и плотность жидкости известны: плотность 1030 кг/м^3, вязкость (1,006 – 1,306)*10-6 м^2/$c.

Zai, про угол отклонения троса данных нет, так как задача возникла при обработке измерений, после завершения полевого сезона.
То есть для решения поставленных задач потребуются углы отклонения троса по вертикали и горизонтали. Какие еще экспериментальные данные могут понадобится в рассчетах?

Спасибо.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение18.09.2008, 01:24 
Заблокирован


22/06/08

642
Монреаль
У вас точность вычисления вязкости равна 30% при медленной буксировке.
С такой же точностью вы знаете величину силы сопротивления, действующей на ваш датчик.
Вязкость сильно зависит от температуры, солености и наличия водорослей, грунта в воде.
Вас не интересуют подводные течения.

Проще установить датчик на определенную, фиксированную глубину как грузило на леске с удочкой и тянуть.Чем гадать, как меняется глубина от скорости и поворота.
Рыбаки поэтому используют грузило вместе с поплавком.

Привязать к датчику шнур мом трос 2 мм и к его концу шар. Шар, плавает на поверхности.
К шару привязать второй шнур.Он будет идти на корабль параллельно воде.
Когда корабль движется, верхний шнур, параллельный воде не даст
парусить шнуру, который идет от датчика к шару.
Там где шар, там же и датчик, но под водой.

Длина шнура от датчика до шара постоянна.Он только растягивается.То вы сразу узнаете глубину.
И можете ее менять.
Датчик может вертется, если буксировка проходит с большой скоростью и вы поворачиваете.Глубина его все время меняться.

Вы не учитываете волнение моря и силу ветра.
Высота волн может быть равна 1 метру и больше.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение18.09.2008, 08:16 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1352
Москва
Лучше всего поставить датчик статического давления в донной части Вашего цилиндра. По давлению будет легко определить глубину. Теоретические расчеты могут дать очень большую ошибку. Каждый метр Вашего троса на скорости 4.2 м/с создает силу около 52 ньютонов. При весе метра 5 ньютонов, угол троса на всем протяжении будет около 6 градусов. Подъемная сила на тросе пропорциональна квадрату синуса угла. Глубина погружения при этом будет около 25 метров. Концевой груз (16 процентов от общего веса) может дать просадку датчика еще на несколько метров.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение19.09.2008, 00:59 
Аватара пользователя


16/09/08
6
То barga44.
Вязкость дал в зависимости от температуры.
Подводные течения есть, но не везде. В первом приближении задачу можно решить без них. Вариант с веревкой и шариком не подойдет: веревка в субвертикальном положении сильно «парусит» и утопит шарик, точнее буй, либо поднимет датчик. Датчик под водой не вертится, во-первых, он имеет цилиндрическую форму, во-вторых, трос в месте крепления к датчику имеет конусообразное расширение и, в-третьих, трос достаточно жесткий: 4 медных жилы и стальная экранирующая оплетка залитые в пластике. Минимальный радиус изгиба троса 0.8 м.
То Zai.
Датчик статического давления или глубиномер поставить можно, но тогда придется менять кабель-трос, а он согласован с датчиком, короче придется менять весь измерительный комплекс. Хотя, наверное, можно посмотреть в сторону полностью автономного глубиномера регистрацией на флешку…
Zai, Вы верно рассчитали глубину погружения. При скорости в восемь узлов рекомендовано принимать глубину погружения датчика 25 – 30 метров. По другим скоростям рекомендаций нет.

 Профиль  
                  
 
 Re: Буксирование тела в жидкости
Сообщение19.09.2008, 17:50 


08/05/08
954
MSK
womak писал(а):

Вопрос: определить глубину погружения датчиkа.


Зачем нужно знать глубину погружения датчика, для каких целей она используется далее?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение20.09.2008, 13:31 
Аватара пользователя


16/09/08
6
to e7e5
Мы измеряем м_а_г_н_и_т_н_о_е____п_о_л_е Земли п_р_о_т_о_н_н_ы_м______м_а_г_н_и_т_о_м_е_т_р_о_м. Знать глубину необходимо для точного определения параметров аномалеобразующих тел.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение21.09.2008, 20:26 


08/05/08
954
MSK
womak писал(а):
to e7e5
Знать глубину необходимо для точного определения параметров аномалеобразующих тел.


1) Если глубина измерена с некоторой погрешностью, то какой вклад будет в погрешность измерения интересующей вас величины?

2) Какая допустимая погрешность в измерении глубины?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение22.09.2008, 00:37 
Аватара пользователя


16/09/08
6
Если мы говорим о глубине моря, то она измеряется с точностью не хуже 1%.
Глубина датчиkа не измеряется ни как. Если в море - океане с глубинами 3000 - 5000 - 8000 и более метров этот параметр ни как не сказывается на результатах интерпретации, но при работе на шельфе могут возникать ошибки от 10 до 50 %.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение22.09.2008, 20:53 


08/05/08
954
MSK
womak писал(а):
Если мы говорим о глубине моря, то она измеряется с точностью не хуже 1%.
Глубина датчиkа не измеряется ни как. ...этот параметр ни как не сказывается на результатах .

Поясните. Хоть на 20 метров датчик погрузится ( Задача 1), хоть на 100 метров, по вашему ответу = этот параметр не сказывается на результатах.

Зачем тогда его вычислять или измерять? ТУМАННО Проясните пожалуйста.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение22.09.2008, 21:28 
Заблокирован


22/06/08

642
Монреаль
Задача конечно показывает незнание экспериментаторов моря.Дно то у него не ровное.
Поэтому если не задана точность измерений, то о какой задаче может идти речь?

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение23.09.2008, 01:22 
Аватара пользователя


16/09/08
6
To barga44
barga44 писал(а):
Задача конечно показывает незнание экспериментаторов моря. Дно то у него не ровное.
Поэтому если не задана точность измерений, то о какой задаче может идти речь?

womak писал(а):
Если мы говорим о глубине моря, то она измеряется с точностью не хуже 1%.

Такую точность, 1% от глубины, дает штатный эхолот (разработка в лучшем случае 60 - 70 г.). Современные эхолоты точнее, от 10 до 1 см, но малоглубинны.
Общеизвестно что интенсивность мaгнитнoгo пoля обратнопропорциональна кубу расстояния от источника. Вот это расстояние мы и пытаемся определить. Хотелось бы точнее, но, я думаю, точность 2 - 3 метра будет достаточно.

To e7e5
Вероятно, мы с Вами не поняли друг друга… Я повторю. При работе в глубоком море или в океане, где глубины достаточно большие, а аномальное поле изменяется очень плавно, глубина погружения дaтчиkа(задача №1), 20 или 30 метров, не играет большой роли так, как дaтчиk сильно удален от анамалиеобразующих объектов. Так же и плановым положением дaтчиkа (задача №2) можно пренебречь, считая что он идет в кильватере на расстоянии длины кaбeль-тpoca.
Другая картина наблюдается на мелководье (шельфе). Здесь высокоградиентное поле и маленькие глубины (анамалиеобразующие объекты приближены). Изменение глубины погружения дaтчиkа с 20 до 30 м при глубине моря 50 м внесет существенную ошибку при интерпретации. Та же картина наблюдается и при определении планового положения дaтчиkа(задача №2): ±50 метров в плане (случается при повороте корабля) в аномальной зоне даст значительные расхождения.
Хотя по инструкции обработку нужно вести на прямолинейных участках профиля, но не хочется терять информацию.

 Профиль  
                  
 
 
Сообщение23.09.2008, 10:53 
Аватара пользователя


29/05/07

562
Москва
womak писал(а):
Вот так примерно выглядит схема задачи:
Задача 1
Изображение
Задача 2
Изображение
Благодарю за ответы!

e2e4, вязкость и плотность жидкости известны: плотность 1030 кг/м^3, вязкость (1,006 – 1,306)*10-6 м^2/$c.

Zai, про угол отклонения троса данных нет, так как задача возникла при обработке измерений, после завершения полевого сезона.
То есть для решения поставленных задач потребуются углы отклонения троса по вертикали и горизонтали. Какие еще экспериментальные данные могут понадобится в рассчетах?

Спасибо.

Ну и задачи Вы себе на ровном месте напридумывали. Вам ведь всего-то и нужно:
- держать датчик на определенном удалении от корабля (чтобы исключить его влияние на показания)
- обеспечить постоянную и желательно небольшую (для шельфа) глубину его погружения от поверхности воды.
Простейшее решение:
Прицепляем к тросу лодку с килем обтекаемой формы, в нижней части которого жестко встроен этот самый датчик.
Чтобы не вычерпывать регулярно из нее воду, делаем это изделие герметичным (задраиваем палубу).
Можно и высоту волн замерить, когда они есть, исключив эту величину как шумы из полученных результатов.
Получили простое, надежное и точное измерительное устройство, в котором ничего не нужно регулировать и расчитывать дополнительно.
Пожалуйста.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 17 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group