Способ определения плотности поверхностного слоя жидкости

 

Использование: измерение гидродинамических параметров в океанологии и озероведении . Сущность изобретения; в бассейне определенных размеров, создав искусственные сейшевые колебания, регистрируют период сейшевых колебаний, глубину жидкости в бассейне, расстояние от поверхности жидкости до скачка плотности, плотность нижнего слоя жидкости и по измеренным параметрам рассчитывают искомую величину.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 и 9/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

*, .

If (21) 4783240/25 (22) 22.11.89 (46) 07.01.93. Бюл. ¹ 1 (71) Одесский гидрометеорологический институт (72) Г.С.Башкиров и Н.В;Кучеренко (56) 1. Снежинский В.А. Практическая океанография. 1954, с. 592-600.

2. Жуков Л.А..Общая океанология. Л., 1976, с. 75-76.

Изобретение относится к океанологии.

Известны способы определения плотности жидкости, например аэрометрический или посредством измерения распространения скорости звука в морской среде.

Наиболее близким к изобретению является способ определения плотности из уравнения состояния морской воды путем измерения температуры, солености, давления.

Недостатком способа является то, что коэффициенты, входящие в формулу, эмпирические, изменяющиеся в зависимости от диапазона измеренных температуры и солености, Также в формуле не учитываются другие факторы, могущие влиять на плотность воды, — это газонасыщенность, изменение структурных и гидрохимических характеристик воды вблизи границ раздела фаз, измерить влияние которых экспериментально в натурных условиях практически невозможно.

ЯЛ 1786394 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЖИДКОСТИ (57) Использование; измерение гидродинамических параметров в океанологии и озероведении. Сущность изобретения; в бассейне определенных размеров, создав искусственные сейшевые колебания, реги-. стрируют период сейшевых колебаний, глубину жидкости в бассейне, расстояние от поверхности жидкости до скачка плотности, плотность нижнего слоя жидкости и по измеренным параметрам рассчитывают искомую величину.

1

Целью изобретения является увеличение надежности и корректности определения плотности поверхностного слоя жидкости (ПМС), не нарушая сам поверхностный микрослой.

: Цель достигается тем, что с целью увеличения надежности и корректности определения плотности ПМС производится принудительное возбуждение сейшевых колебаний жидкости и путем измерения периода сейшевых колебаний, глубины жидкости в бассейне, глубины положения скачка плотности в ПМС, плотности нижнего слоя жидкости при заданных геометрических размерах бассейна и иэ уравнения Стокса, связывающего измеренные показатели с плотностью ПМС, последняя рассчитывается.

По сравнению с прототипом отличительной особенностью заявляемого способа является использование прямого метода определения. плотности двухслойной жидкости, определяющей собственную частоту

1786394

40

55 колебаний системы, по сравнению с косвенным методом определения плотности, основанным на оценке влияния факторов, формирующих плотность жидкости, Предложенный метод аналогичен по сути способу измерения степени натяжения струны по тону ее звучания (частоте), Это и является отличительным признаком заявляемого способа определения плотности жидкости, позволяющим в отличие от прототипа, не изучая вклад составляющих плотность жидкости, что в некоторых случаях неосуществимо на практике (температуру, вес солей, содержание газов, "структурированность" и т.п.), прямым методом определить плотность ПМС, Обоснование способа проводилось на теоретических разработках Стокса в 1847 году(Ьейсин У. Уилсон, Океанографическая энциклопедия. Л.: Гидрометиздат, 1974, с, 461-472), Им была показана зависимость периода внутренних волн на границе плотности от глубин и плотности слоев. Для прямоугольного бассейна длиной L и глубиной Н, верхний менее плотный слой которого имеет глубину h1и плотностьр1, а нижний — глубину п2 и плотность р2, период и-узловой внутренней сейши равен

2 L Я2 H Y2 (-., ).

Я "2

Экспериментальное подтверждение этого процесса было получено Уэдерберном в 1905-1912 г. и объяснено вместе с Янгом в

1915 г. В 1952 г; Мортимер, опираясь на . теорию Лонге-Хиггинса, распространил исследования внутренних сейш на случай многослойной стратификации в целом ряде экспериментов на моделях и в полевых наблюдениях(Бейсин У.Уилсон. Океанографическая энциклопедия. Л.: Гидрометиздат, 1974, с. 461-472), Последовательность операций определения плотности состоит в следующем.

Исследуемую жидкость помещают в бассейн с известными геометрическими размерами. Предпочтительно использовать прямоугольный бассейн. При необходимости определения плотности ПМС в натурных условиях, например на поверхности моря, озера или других водоемов, такой бассейн погружают в воду и снизу подводят к. исследуемому слою жидкости, не нарушая его и отделяя в ограниченный объем с известными геометрическими характеристиками, Далее производят измерение глубины жидкости в бассейне, Измерение. глубины может производиться любыми известными

30 способами: от обыкновенного сравнения с эталоном мер (линейкой, циркулем и др.) до использования гидроакустических или лазерных методов определения глубины. Производят определение плотности исследуемой жидкости в "объеме". Для этого можно использовать известные способы определения плотности, например при помощи ареометра или путем взвешивания на весах известного обьема жидкости. Далее, используя, например, гидроакустические или другие, возможно лазерные, методы, определяют глубину расположения скачка плотности, разделяющего ПМС и объемный слой жидкости, Определение этого параметра можно успешно осуществлять при помощи, например, "3QC22". В результате проведения перечисленных операций получают числовые значения следующих параметров: геометрических размеров бассейна, глубины жидкости в бассейне, плотности жидкости в "объеме" — в нижнем слое, глубины расположения скачка плотности между жидкостью в "объеме" и

ПМС. Располагая численными значениями всех параметров, входящих в формулу, при-веденную к заявке, OGTBGTcR искусственным путем возбудить в бассейне сейшевое колебание жидкости. Например, одноузловое сейшевое колебание воспроизводят путем одноразового подъема и опускание одного из краев бассейна. В результате этого в жидкости возникают сейшевые колебания определенного периода, отражающиеся в появлении внутренней волны на поверхности скачка плотности, Период внутренней волны, как и показано выше, можно измерять гидроакустическими или лазерными методами, или киносьемкой траектории движения трассеров. посредством измерения изменения во времени положения скачка плотности, В последнем случае период внутренней сейши равен времени между прохождением двух ближайших точек среды. Подставив в формулу период внутренней сейши и все остальные количественные значения измеренных показателей, определяют неизвестное значение плотности искомого ПМС.

В связи с повышением надежности и корректности определения плотности ПМС могут быть более качественно решены проблемы переноса вещества в поверхностном слое, проблемы спутниковой океанологии, что, в конечном счете, может иметь техникоэкономический эффект, исчисляемый десятками тысяч рубле в год.

Формула изобретения

Способ определения плотности поверхностного слоя жидкости путем измерения физических параметров жидкости, о т л и178б394

Составитель Г.Башкиров

Редактор А.Павловская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В.Петраш

Заказ 243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ча ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности определения, осуществляют вынужденные колебания жидкости в ограниченном бассейне, измеряют период сейшевых колебаний, глубину жидкости в бассейне, расстояние от поверхности жидкости до эоны возникновения скачка плотности, плотность нижнего слоя жидкости и по измеренным параметрам рэссчиты5 вают искомую величину.