Высотомер

редактировать
Диаграмма, показывающая лицевую сторону «трехпозиционного» авиационного альтиметра, отображающего высоту 10,180 футов (3100 футов). м) и показание давления около 29,92 дюймов ртутного столба (1013 гПа).

Высотомер или высотомер - это прибор, используемый для измерения высота объекта над фиксированным уровнем. Измерение высоты называется альтиметрия, что связано с термином батиметрия, измерение глубины под водой. Наиболее распространенной единицей калибровки высотомера во всем мире является гектопаскали (гПа), за исключением Северной Америки и Японии, где используются дюймов ртутного столба (дюймы ртутного столба). Чтобы получить точное значение высоты в футах или метрах, необходимо правильно откалибровать местное барометрическое давление.

Содержание

  • 1 Высотомер давления
    • 1.1 Использование в походах, скалолазании и катании на лыжах
    • 1.2 Прыжки с парашютом
    • 1.3 Использование в самолетах
  • 2 Использование в транспортных средствах с эффектом земли
  • 3 Звуковой альтиметр
  • 4 Радарный высотомер
  • 5 Глобальная система позиционирования
  • 6 Другие виды транспорта
  • 7 См. Также
  • 8 Справочная информация
  • 9 Внешние ссылки

Высотомер давления

Цифровой датчик атмосферного давления для измерения высоты измерения в бытовой электронике

Высота может быть определена на основе измерения атмосферного давления. Чем больше высота, тем ниже давление. Когда барометр поставляется с нелинейной калибровкой для индикации высоты, этот прибор называется высотомером давления или барометрическим высотомером. Барометрический альтиметр - это высотомер, который есть в большинстве самолетов , и парашютисты используют его версии для аналогичных целей, которые крепятся на запястье. Путешественники и альпинисты используют наручные или портативные высотомеры в дополнение к другим навигационным инструментам, таким как карта, магнитный компас или GPS-приемник.

Калибровка альтиметра выполняется по уравнению

z = c T log ⁡ (P o / P), {\ displaystyle z = c \; T \; \ log (P_ {o} / P),}z = c \; T \; \ log (P_ {o} / P),

где c - постоянная величина, T - абсолютная температура, P - давление на высоте z, а P o - давление на уровне моря. Константа c зависит от ускорения свободного падения и молярной массы воздуха. Однако необходимо знать, что этот тип высотомера основан на «высоте по плотности», и его показания могут отличаться на сотни футов из-за внезапного изменения давления воздуха, например, из-за холодного фронта, без каких-либо фактических изменений высоты.

Использование в походах, скалолазании и катании на лыжах

Барометрический альтиметр, используемый вместе с топографической картой, может помочь определить ваше местоположение. Он более надежен и часто более точен, чем приемник GPS для измерения высоты; сигнал GPS может быть недоступен, например, когда человек находится глубоко в каньоне, или он может давать очень неточные данные о высоте, когда все доступные спутники находятся около горизонта. Поскольку атмосферное давление меняется в зависимости от погоды, путешественники должны периодически калибровать свои высотомеры, когда они достигают известной высоты, например, пересечения троп или пика, отмеченного на топографической карте.

Прыжки с парашютом

Цифровой наручный альтиметр для прыжков с парашютом в режиме журнала, отображающий последний записанный профиль прыжка. Парашютист в свободном падении, используя ручной высотомер. Видно аналоговое лицо, показывающее высоту принятия решения с цветовой кодировкой. Изображенный альтиметр является электронным, несмотря на использование аналогового дисплея.

Высотомер является наиболее важной частью парашютного снаряжения после самого парашюта. Осведомленность о высоте имеет решающее значение на всех этапах прыжка и определяет соответствующую реакцию для поддержания безопасности.

Поскольку в прыжках с парашютом очень важно знать высоту, существует большое разнообразие конструкций высотомеров, разработанных специально для этого вида спорта, и парашютист, не являющийся учеником, обычно использует два или более высотомеров в одном прыжке:

  • Ручные, запястья или нагрудные механические аналоговые визуальные высотомеры . Это самый простой и распространенный тип, который используется (и обычно обязателен) практически всеми студентами-парашютистами. Обычный дизайн имеет циферблат, отмеченный от 0 до 4000 м (или от 0 до 12000 футов, имитирующий циферблат ), на котором стрелка указывает на текущую высоту. Спортивные секции лицевой панели заметно отмечены желтым и красным цветом соответственно, что означает рекомендуемую высоту развертывания, а также высоту принятия решения в аварийной ситуации (обычно называемую «жесткой палубой»). У механического высотомера есть ручка, которую необходимо вручную отрегулировать, чтобы она указала на 0 на земле перед прыжком, и если точка приземления находится не на той же высоте, что и точка взлета, пользователь должен отрегулировать ее соответствующим образом. Также доступны некоторые усовершенствованные электронные высотомеры, которые используют знакомый аналоговый дисплей, несмотря на внутреннее управление цифровым устройством.
  • Цифровые визуальные высотомеры, устанавливаемые на запястье или руке. Этот тип всегда работает с электронным управлением и передает высоту в виде числа, а не стрелки на циферблате. Поскольку эти высотомеры уже содержат все электронные схемы, необходимые для расчета высоты, они обычно оснащены дополнительными функциями, такими как электронный журнал, воспроизведение профиля прыжка в реальном времени, индикация скорости, режим симулятора для использования в наземных тренировках и т. Д. активируется на земле перед прыжком и автоматически калибруется, чтобы указать на 0. Таким образом, важно, чтобы пользователь не включал его раньше, чем это необходимо, чтобы избежать, например, движения в зону сброса, расположенную в высота над уровнем моря, отличная от высоты дома, что может привести к потенциально фатальным ошибочным показаниям. Если предполагаемая зона приземления находится на высоте, отличной от точки взлета, пользователь должен ввести соответствующее смещение с помощью назначенной функции.
  • Звуковые высотомеры (также известные как «dytters», обобщенный товарный знак первого такого продукта на рынке). Они вставляются в шлем и издают предупреждающий сигнал на заданной высоте. Современные акустические системы значительно эволюционировали от их примитивного начала и обладают широким набором функций, таких как несколько тонов на разных высотах, несколько сохраненных профилей, которые можно быстро переключать, электронный журнал с передачей данных на ПК для последующий анализ, различные режимы свободного падения и купола с разными высотами предупреждения, свуп направляющие сигналы приближения и т. д. Звуковые сигналы являются строго вспомогательными устройствами и не заменяют, а дополняют визуальный высотомер, который остается основным инструментом для обслуживания осведомленность о высоте. Появление современных парашютных дисциплин, таких как свободный полет, в которых земля может не находиться в поле зрения в течение длительного периода времени, сделало использование звуковых сигналов практически универсальным, и практически все парашютные шлемы поставляются с один или несколько встроенных портов, в которые может быть помещен звуковой сигнал. Звуковые сигналы не рекомендуются и часто запрещаются к использованию студентами-парашютистами, которым необходимо создать для себя надлежащий режим измерения высоты.
  • Вспомогательные визуальные высотомеры . Они не показывают точную высоту, а скорее помогают поддерживать общий показатель периферийного зрения. Они могут либо работать в тандеме со звуковым сигналом, оснащенным соответствующим портом, и в этом случае они излучают предупреждающие вспышки, дополняющие звуковые сигналы, либо быть автономными и использовать другой режим отображения, например, показывать зеленый или красный свет в зависимости от высоты.
Говорящий высотомер со шлемом для прыжков с парашютом
  • Говорящий высотомер (также известный как голосовой высотомер). Другой тип альтиметра, который сочетает в себе функции звукового и визуального альтиметра. Устройство имеет все необходимые высоты, используемые в парашютном спорте, и объявляет это числом на родном языке парашютистов. Они также вставлены в шлем (такой же размер кармана, как и для звуковых сигналов), но издают голос с автоматической регулировкой громкости в зависимости от скорости до четкого слышимости. Обычно у говорящих высотомеров есть настройка программного обеспечения через мобильное приложение. Основная цель этого типа альтиметра - надежная функция безопасности для опытных парашютистов, поэтому они всегда знают свое текущее положение, что очень полезно для организаторов нагрузки FS или инструкторов AFF.

Точный выбор высотомеров сильно зависит от индивидуальных предпочтений парашютиста, уровня опыта, основных дисциплин, а также от типа прыжка. С одной стороны, демонстрационный прыжок на малой высоте с приземлением на воду и без свободного падения может отказаться от обязательного использования высотомеров и вообще не использовать их. Напротив, парашютист, выполняющий свободный прыжок и летающий на высокоэффективном куполе, может использовать механический аналоговый альтиметр для удобства при свободном падении, встроенный в шлем звуковой сигнал для предупреждения о высоте отрыва, дополнительно запрограммированный с помощью управляющих сигналов свопа для фонарь для полетов, а также цифровой высотомер на повязке для быстрого определения точной высоты при приближении. Другой парашютист, выполняющий аналогичные типы прыжков, может использовать цифровой альтиметр в качестве основного визуального, предпочитая прямое считывание высоты на цифровом дисплее.

Использование в самолетах

самолетный альтиметр барабанного типа, показывающий маленькие Kollsman окошки слева внизу (гектопаскали) и внизу справа (дюймы ртутного столба) лица.

В самолете барометр-анероид измеряет атмосферное давление из статического порта вне самолета. Давление воздуха уменьшается с увеличением высоты - примерно 100 гектопаскалей на 800 метров или один дюйм ртутного столба на 1000 футов около уровень моря.

старый самолетный высотомер

высотомер-анероид откалиброван так, чтобы показывать давление непосредственно как высоту над средним уровнем моря в соответствии с математической моделью атмосферы определяется Международной стандартной атмосферой (ISA). В более старых самолетах использовался простой барометр-анероид, в котором стрелка совершала менее одного оборота вокруг лица от нуля до полной шкалы. Эта конструкция превратилась в высотомеры с основной стрелкой и одной или несколькими вспомогательными стрелками, показывающими количество оборотов, аналогично циферблату . Другими словами, каждая стрелка указывает на разные цифры текущего измерения высоты. Однако этот дизайн потерял популярность из-за риска неправильного понимания в стрессовых ситуациях. Конструкция развивалась далее до барабанных высотомеров, последнего шага в аналоговой аппаратуре, где каждый оборот одной стрелки составлял 1000 футов (300 метров), с шагом в тысячу футов, записываемым на цифровом одометре -типа. барабан. Чтобы определить высоту, пилот должен сначала прочитать барабан, чтобы определить тысячи футов, а затем посмотреть на стрелку, чтобы увидеть сотни футов. Современные аналоговые высотомеры в транспортных самолетах, как правило, барабанного типа. Последней разработкой в ​​области ясности является система электронных пилотажных приборов со встроенными цифровыми дисплеями высотомера. Эта технология унаследована от авиалайнеров и военных самолетов, и теперь она стала стандартной для многих самолетов авиации общего назначения.

В современных самолетах используется «чувствительный высотомер». На чувствительном альтиметре эталонное давление на уровне моря можно отрегулировать с помощью ручки настройки. Эталонное давление в дюймах ртутного столба в Канаде и США, а также гектопаскалях (ранее миллибар ) в других местах отображается в маленькое окошко Kollsman на лицевой стороне высотомера самолета. Это необходимо, поскольку эталонное атмосферное давление на уровне моря в данном месте со временем изменяется в зависимости от температуры и движения систем давления в атмосфере.

Схема, показывающая внутренние компоненты чувствительного авиационного высотомера.

В терминологии авиации региональное или местное атмосферное давление на среднем уровне моря (MSL) называется QNH или «настройка высотомера », а давление, которое будет калибровать высотомер для отображения высоты над землей на данном аэродроме, называется QFE поля. Однако высотомер не может быть настроен на колебания температуры воздуха. Отличия температуры от модели ISA, соответственно, вызовут ошибки в отображении высоты.

В аэрокосмической отрасли механические автономные высотомеры, основанные на диафрагменных сильфонах, были заменены интегрированными системами измерения, которые называются компьютерами данных по воздуху (ADC). Этот модуль измеряет высоту, скорость полета и внешнюю температуру, чтобы обеспечить более точные выходные данные, позволяющие автоматически управлять полетом и делить эшелон полета . Несколько высотомеров можно использовать для разработки системы отсчета давления, чтобы предоставить информацию о позиционных углах самолета для дальнейшей поддержки расчетов инерциальной навигационной системы.

Использование в наземных транспортных средствах

После обширных исследований и экспериментов было показано, что «фазовые радиовысотомеры» наиболее подходят для наземных транспортных средств по сравнению к лазерным, изотропным или ультразвуковым высотомерам.

Звуковой высотомер

В 1931 году армейский авиационный корпус США и компания General Electric испытали звуковой высотомер для самолетов, который считался более важным. надежный и точный, чем тот, который полагался на давление воздуха при сильном тумане или дожде. Новый альтиметр использовал серию высоких звуков, подобных тем, что издает летучая мышь, для измерения расстояния от самолета до поверхности, которое по возвращении в самолет преобразовывалось в ступни, показанные на измерителе внутри кабины самолета.

Радиовысотомер

A Радиовысотомер более точно измеряет высоту, используя время, необходимое для отражения радиосигнала от поверхности обратно в самолет. В качестве альтернативы можно использовать радар непрерывного излучения с частотной модуляцией. Чем больше сдвиг частоты, тем дальше пройдено расстояние. Этот метод может обеспечить гораздо лучшую точность, чем импульсный радар при тех же затратах, а радарные высотомеры, использующие частотную модуляцию, являются отраслевым стандартом. Радиолокационный высотомер используется для измерения высоты над уровнем земли при посадке коммерческих и военных самолетов. Радарные высотомеры также являются компонентом систем предупреждения о препятствиях на местности, предупреждая пилота, если самолет летит слишком низко или если впереди есть возвышающаяся местность. Технология радиолокационного высотомера также используется в радаре для отслеживания местности, позволяющем истребителю летать на очень малой высоте.

Высотомер на этом Piper PA-28 виден в верхнем ряду приборов, второй справа

Global Positioning System

Global Positioning System (GPS) Приемники также могут определить высоту с помощью трилатерации с четырьмя или более спутниками. В самолетах высота, определенная с помощью автономного GPS, недостаточно надежна, чтобы заменить барометрический альтиметр без использования какого-либо метода увеличения. В походах и скалолазании часто бывает, что высота, измеренная GPS, отличается на целых 400 футов (122 метра) в зависимости от ориентации спутника.

Другие виды транспорта

Альтиметр - это дополнительный инструмент для внедорожников, помогающий в навигации. Некоторые высокопроизводительные роскошные автомобили, которые никогда не предназначались для выезда с асфальтированных дорог, такие как Duesenberg в 1930-х годах, также были оснащены высотомерами.

Путешественники и альпинисты используют ручные или наручные барометрические высотомеры, как и парашютисты.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Altimeter.
Последняя правка сделана 2021-06-11 02:57:01
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте