Способ определения плотности поверхностного слоя жидкости

(19 9/ 1)5 6 РЕТЕ Т ОТНОСТИ ОСТИ идродинагии и озетения; в в, создав ния, реги-. аний, глутояние от лотн ости, и и по иэают искоЦелью изобие надежност тениякоррепове яется увеличе ктности определехностного слоя шая сам поверхнония плотности ржидкости (ПМС), не нарустный микрослой,Цель достигается тем, что с цел личения надежности и корректност деления плотности ПМС произв принудительное возбуждение сейше лебаний жидкости и путем измерени ода сейшевых колебаний, глубины жи в бассейне, глубины положения скачк ности в ПМС, плотности нижнего сл кости при заданных геометри размерах бассейна и иэ уравнения связывающего измеренные показа плотностью ПМС, последняя рассчи ся. нению с и бенностью использова я плотности деляющей со По сра тельной осо ба является определени кости, опре рототипом аявляемог ие прямог двухслойн бственную отличи- спосометода й жид- частоту ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(71) Одесский гидрометеорологический институт(72) Г.С.Башкиров и Н.ВЗСучеренко (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.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЖИДК (57) Использование; измерение г мических параметров в океаноло роведении. Сущность иэобре бассейне определенных размеро искусственные сейшевые колеба стрируют период сейшевых колеб бину жидкости в бассейне, расс поверхности жидкости до скачка и плотность нижнего слоя жидкост меренным параметрам рассчитыв мую величину. ью увеи опреодится вых коя перидкости а плотоя жидческих Стокса, тели с тывает40 50 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 длинойи глубиной Н, верхний менее плотный слой которого имеет глубину й 1 и плотностьр 1, а нижний- глубину п 2 и плотность р 2, период и-узловой внутренней сейши равен Т 2 1 а Н 12--р,м,и ЯЙ 2Экспериментальное подтверждениеэтого процесса было получено Уэдерберномв 1905-1912 г. и объяснено вместе с Янгом в1915 г. В 1952 г; Мортимер, опираясь на. теорию Лонге-Хиггинса, распространил исследования внутренних сейш на случаймногослойной стратификации в целом рядеэкспериментов 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 вбассейн с известными геометрическимиразмерами. Предпочтительно использоватьпрямоугольный бассейн. При необходимости определения плотности ПМС в натурных условиях, например на поверхностиморя, озера или других водоемов, такой бассейн погружают в воду и снизу подводят к.исследуемому слою жидкости, не нарушаяего и отделяя в ограниченный объем с известными геометрическими характеристиками, Далее производят измерение глубиныжидкости в бассейне, Измерение. глубиныможет производиться любыми известными 10 15 20 25 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 известногообъема жидкости, Далее, используя, напри.- мер, 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, "ЭОС". 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, приведенную к заявке, остается 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 киносъемкой 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 и178 б 394 Составитель Г,БашкировРедактор А.Павловская Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш Заказ 243 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ча ю щи й 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 рэссчиты вают искомую величину.