авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 12 |

«, И. А. СТЕПАНЮК К. К. ДЕРЮГИН М ОРСКАЯ ГИ Д РО М ЕТРИ Я S '2. ...»

-- [ Страница 8 ] --

В одн ом к ор п усе с блоком питания р азм ещ ен о устр ой ство, п о д ­ д е р ж и в а ю щ е е с вы сок ой точн остью т ем п ер а т у р у в т ер м о ст а т и ­ р ов ан н ом к о р п у се дат ч и к а на за д а н н о м р а б о ч ем ур ов н е. Ч у в ств и ­ тельны м и и и сп ол н и тел ь н ы м и эл ем ен т а м и у ст р о й ст в а я вл яю тся платиновы е терм ом етры сопротивлени я и н агр евател ь, п ом ещ ен ­ ны е внутри к ор п уса датч и к а.

С п ом ощ ь ю г р а д у и р о в о ч н о го « ч ер н ого т е л а » м о ж е т бы ть вы ­ п ол н ен операти вн ы й контроль п ок азан и й п р и бор а непосред­ ствен н о в п ол евы х у сл о в и я х.

К р ом е И К -р а д и о м етр а Р Т (Г Г О ), в п рак ти к у оп ерати вн ы х н а б л ю д е н и й Г и д р о м е т с л у ж б ы в п о с л е д н е е в р е м я в н е д р е н ИК-ра диометр на болометрах конструкции ЛО ГОИНа — ЛИТМО, о т л и ­ ч аю щ и й ся п овы ш енной точн остью ( ± 0,3 ° С ) и ум ен ь ш ен н ы м и г а ­ бар и там и и м ассой. В этом п р и бор е датчи к ам и, восп рин им аю щ и м и и з л у ч е н и е, я в л я ю т с я п о л у п р о в о д н и к о в ы е б о л о м е т р ы т и п а Б С Г -2, и м ею щ и е б о л ее вы сок ую ч ув ств и тел ьн ость по ср авн ен и ю с п л а ­ т и н о в ы м и т е р м о м е т р а м и, п р и м е н е н н ы м и в р а д и о м е т р е РТ-.

С хем а п р и бор а J 1 0 Г О И Н а — Л И Т М О состои т из д в у х и д ен ­ тичны х к а н а л о в, в к а ж д о м и з к о т о р ы х и м еет ся зер к а л ь н ы й о б ъ ­ ектив, п р и ем н и к и зл у ч е н и я и п р ед в а р и тел ь н ы й у си л и т ел ь. Т а к о е у с л о ж н ен и е п р ед н а зн а ч ен о д л я повы ш ения н а д еж н о ст и при д л и ­ тел ь н ы х а в и а с ъ е м к а х, р а сш и р ен и я о б ъ е м а и н ф о р м а ц и и з а сч ет одн ов р ем ен н ой ф и к сац и и о б щ его ф он а тем п ер атур ы и ее м ел к о­ м асш табны х ф луктуаций, в о зм о ж н о ст и п р ов еден и я и зм ер ен и й в д в у х р а з л и ч н ы х с п е к т р а л ь н ы х д и а п а з о н а х (п р и у с т а н о в к е р а з ­ личны х ф ильтров в о б о и х к а н а л а х ).

[ Зап и сь тем пературы п р ои зв оди тся на л ен те стан дартн ого м а л о г а б а р и т н о г о с а м о п и ш у щ е г о п о т е н ц и о м е т р а т и п а П С -1 -0 2.

К он стр ук ти в н о И К -р а д и о м е т р Л О Г О И Н а — Л И Т М О вы п ол ­ н ен в в и д е о т д ел ь н ы х б л о к о в, ж е с т к о к р еп я щ и х ся к сп ец и а л ь н о м у л абор атор н ом у столу.

Р ади ац и он н ы е терм ом етры (И К -р а д и о м е т р ы ) в н астоящ ее вр ем я и сп ол ь зую тся не только д л я оп ер ати в н ого к ар ти р ован и я т ем п ер а ту р ы п ов ер хн ости м ор я, но и д л я р еш ен и я р я д а д р у г и х о к еа н о л о ги ч еск и х за д а ч, н а п р и м ер при и зуч ен и и сп ец и ал ь н ы х воп р осов взаи м одей стви я ок еан а и атм осф ер ы, при и ссл едован и ях т еп л ов ого б а л а н са м оря и д р. В т ак и х сл у ч а я х и зм ер ен и я т ем ­ п ер атур ы с п ом ощ ью И К -р а д и о м ет р а ' п р ов одя т н еп оср едств ен н о с корабля.

В св я зи с тем, что И К -р а д и о м е т р р еги стр и р у ет и зл у ч е н и е с а ­ м о г о в е р х н е г о с л о я в о д ы т о л щ и н о й о к о л о 0,02 м м, к о т о р ы й м о : ж е т бы ть н а зв а н п о в ер х н о ст н о й п лен к ой, п ол уч аем ы е дан н ы е чрезвы чай н о важ н ы при р а сч ет а х и сп ар ен и я и д р у ги х со ст а в л я ю ­ щ и х т еп л о в о го б а л а н с а. О п ы т^ й ец ол ь зов ан и я р а д и о м е т р а на к о ­ р а -б л я х (н а п р и м е р, э / с « А й сб ер г п о к а з а л е г о б о л ь ш у ю э ф | ф ективность по ср авн ен и ю с др уги м и тер м оэл ек тр и ч еск и м и п р и ­ б о р а м и. В ч астн ости, при и зм ер ен и я х эф ф ек ти вн ого, и зл уч ен и я радиом етр д а ет б о л ее вы сок ую тбчй ость, м о ж ет прим ен яться в л ю б о е в р е м я с у т о к (в о т л и ч и е о т т е р м о э л е к т р и ч е с к о г о б а л а н с о м е р а ) д л я р е г и с т р а ц и и к а к и з л у ч е н м ч ^ т м.о с ф е р ы, т а к и в о с х о ­ дя щ его потока ради ац и и от поверхности м оря.

П р и п р о в е д е н и и н а б л ю д е н и й б о р т с у д н а -л р а к т и ч е с к и н е в л и я е т на п ок азан и я р ад и о м ет р а. Д л я того чтобы И збеж ать влияния Iкачк и, п р и бор у ст а н а в л и в а ет ся н а к а р д а н н о м п о д в е с у 1 Д л я р е ш е н и я р а з л и ч н ы х в о п р о с о в т е п л о в о г о ‘''.в за и м о д е й с т в и я !о к е а н а и а т м о с ф е р ы в а ж н о з н а т ь р а с п р ё ж ^ л е н и ^ т е м п е р а т у р ы в с л о е в о д ы о т п о в е р х н о с т н о й п л е н к и ( 0,02 м м ) " ^ г л у б и н ы 0,5 — 1,0 м, п р и н я т о й в к а ч е с т в е в е р х н е г о г о р и з о н т а п р и с т а н д а р т н ы х ок еан огр аф и ч еск и х н абл ю д ен и я х. Т еорети чески е и ссл едован и я п о­ к а за л и, что р а с п р е д е л е н и е н е я в л я ет ся и зо тер м и ч еск и м и т е м п е ­ р а т у р а п л е н к и м е н ь ш е, ч ем т е м п е р а т у р а н и ж е л е ж а щ и х с л о е в, а м а к си м ум т ем п ер а ту р ы н а х о д и т ся на н ек отор ой гл уби н е. Э то бы ло п о д т в ер ж д ен о эк сп ер и м ен тал ь н ы м и дан н ы м и, п олучен н ы м и в э к с п е д и ц и я х Г Г О ( 1 9 6 2 г.) и Л О Г О И Н а ( 1 9 6 5 — 1 9 6 6 г г.). И з м е ­ рен и я тем п ер атур ы пл енки п р ои зв оди л и сь с п ом ощ ь ю И К -р а д и о м етр а, и зм ер ен и я т ем п ер а ту р ы на д р у г и х у р о в н я х — с п ом ощ ью сп ец и альн ы х тер м огр ади ен тн ы х устан овок.

Взятие проб морской воды В зя ти е проб м орск ой воды дл я п р ов еден и я в л абор атор н ы х у с л о в и я х ф и з и к о -х и м и ч е с к и х и с с л е д о в а н и й п р о и з в о д и т с я д в у м я основны м и сп о со б а м и : ш ланговы м и бат ом етр и ч еск и м. П ервы й сп особ п ри м ен яется сравн и тельно р едк о. О н п р ед н азн ач ен д л я п о л у ч ен и я п р о б б о л ь ш о го о б ъ е м а и м о ж е т бы ть и сп о л ь зо в а н лиш ь на н еб о л ь ш и х гл у б и н а х. С ущ н ость его за к л ю ч а ет ся в том, что в о д а за са сы в а ет ся с п ом ощ ь ю н а со са на бор т су д н а по сп ец и а л ь ­ н о м у д л и н н о м у ш л а н гу, о п у с к а е м о м у на за д а н н ы й гор и зон т.

Н а и б о л ее ш ироко р асп ростран ен второй (б а т о м е т р и ч е с к и й ) с п о со б, п о зв о л я ю щ и й п олучить п р обы воды с б ол ьш и х гл уби н с п ом ощ ью сп ец и ал ь н ого п р и б о р а, н азы в аем ого ба т о м етр о м. О сн ов ­ н ое н а зн а ч ен и е л ю б о го б а т о м ет р а — в зяти е п робы на за д а н н о м гор и зон т е и д а л ь н ей ш ее п р ед о х р а н ен и е ее от см еш и в ан и я с водой д р у г и х го р и зо н то в при п о д ъ е м е п р и б о р а. С у щ еств у ет м н ого р а з- | личны х к он стр ук ц и й б а т о м ет р о в, но в н а ст о я щ ее в р ем я в эк с п е ­ ди ц и он н ы х и ссл ед о в а н и я х п р и м ен яется лиш ь несколько основны х т и п о в. С р е д и н и х — с е р и й н о в ы п у с к а е м ы е б а т о м е т р ы Б М -4 8, б а т о ­ м ет р ы А А Н И И и н е к о т о р ы е д р у г и е.

Батометр БМ-48 (р и с. Х. 1 3 а ) с о с т о и т и з л а т у н н о г о ц и л и н д р а с крановы м и затв ор ам и 8 на о б ои х конц ах, устр ой ств а д л я к р е­ п л е н и я р а м ы с т е р м о м е т р а м и 5, з а ж и м н о г о у с т р о й с т в а 7 и с п у ­ с к о в о г о м е х а н и з м а 1. К р а н о в ы е з а т в о р ы 8 п р е д н а з н а ч е н ы д л я гер м ети зац и и ц и л и н др а п о сл е взяти я п робы и п р ед ст а в л я ю т собой усеченн ы е' конусы с щ ел ев и д н ы м и отв ер ст и я м и, п р о в о р а ч и в а ю ­ щ и еся в конц евы х р а ст р у б а х 2 ц и л и н др а. Т р ущ и еся п овер хн ости за т в о р о в тщ ател ь н о отш л и ф ов ан ы. В и сх о д н о м п о л о ж ен и и щ е л е ­ ви дны е отверсти я за тв ор ов со в п а д а ю т с отверсти ям и р а ст р у б о в и м ор ск ая в о д а св о б о д н о п р о х о д и т ч ер ез ц и л и н др. П о с л е взяти я пробы затв ор ы п ов ор ач и в аю тся, п ер ек р ы в ая отв ер сти я, тем сам ы м п р е д о х р а н я я п р о б у о т с м е ш и в а н и я с о к р у ж а ю щ е й в о д о й п р и;

подъем е прибора.

Н а з а д а н н ы й г о р и з о н т б а т о м е т р о п у с к а е т с я н а с т а л ь н о м ги д -;

р ол оги ч еск ом тр осе, к к от о р о м у к реп и тся с п ом ощ ью за ж и м н о го устройства и сп уск ового м ехан и зм а. Заж им ное устройство (р и с. Х.1 3 6) с о с т о и т и з о с н о в а н и я 1, п л а н к и 5, п р и ж и м а е м о й к о с н о в а н и ю б а р а ш к о в ы м в и н т о м 6, и м е х а н и з м а к р е п л е н и я n o j сы л ьн ого гр у зй к а, п р е д с т а в л я ю щ е г о с о б о й р ы чаг 4 с к р ю ч к ом 3, к он ец к отор ого входи т в зап и л 2 осн ов ан и я. Г идрол оги ческий трос проп уск ается м еж д у планкой и основанием и заж и м ается б а р а ш к о в ы м ви нтом. П осы л ьн ы й гр у зи к к р еп и тся к у ст р о й ств у на п р ов ол ок е с петл ей, к отор ая н а са ж и в а ет ся на верхн и й кон ец крю чка в зап и л осн ован и я. К рю чок п о д д ер ж и в а ется в верхн ем п о л о ж ен и и ры чагом 4, им ею щ и м п л оск ую п р уж и н у.

С п у с к о в о й м е х а н и з м б а т о м е т р а (р и с. Х. 1 3 в ) п р е д с т а в л я е т с о ­ бой цилиндр 2 с продольны м п а зо м, которы й перек ры вается а — общий вид, б — заж имное устройство, в — спусковой механизм.

в в ер х н ей ч а сти и зо гн у т ы м с т е р ж н е м 3, ск р еп л ен н ы м со ш т и ф ­ т о м 4. Ш т и ф т у д е р ж и в а е т с я в в е р х н е м п о л о ж е н и и с п и р а л ь н о й п р уж и н ой, н а х о д я щ ей ся вн утри ц и л и н др а. П р и зак р еп л ен и и б а т о ­ м етр а на т р о се п р одол ьн ы й п а з о с в о б о ж д а е т с я н а ж а т и ем на ш тиф т, и т р ос в х о д и т в п а з. Д л я п овы ш ения устой ч и в ости п о л о ж ен и я п р и ­ б о р а к н и ж н ей части сп уск ов ого м ех а н и зм а п р ик р епл ен а н а ­ п р а в л я ю щ а я п л а с т и н к а 1.

П ри п р ои зв одств е ок еан огр аф и ч еск и х р а б о т пробы воды б е ­ р утся од н о в р ем ен н о с р азн ы х гл уби н сер и ей б ат ом етр ов, у к р еп ­ л ен н ы х на т р о се на р азл и ч н ы х р а сст о я н и я х д р у г от д р у г а. Р а ­ бота с сер и ей б атом етр ов вы п олн яется сл ед у ю щ и м обр азом.

К к о н ц у т р о с а, п е р е к и н у т о г о ч е р е з б л о к -с ч е т ч и к, п о д в е ш и в а е т с я обтек аем ы й гр у з, за т ем стр ав л и в ается н еск ол ьк о м етров тр оса и к н ем у п р и к р еп л я ет ся п ер вы й б а т о м ет р, п р ед н а зн а ч ен н ы й д л я в з я т и я п р о б ы с с а м о г о н и ж н е г о г о р и з о н т а (р и с. Х.1 4 ). П р и э т о м стр елк и б л о к -с ч е т ч и к а устанавливаю т в н улевое п олож ение.

С л едую щ и й бат ом етр п р и к р еп л яется на так ом р асст оя н и и от п ер ­ вого, чтобы при о ж и д а е м о м у г л е н ак л он а т р о са он в зя л п р о б у с п р ед п о сл ед н ег о гор и зон т а. К за ж и м н о м у у ст р о й ств у второго и п о ­ сл е д у ю щ и х б а т о м ет р о в п о д в еш и в а ет ся сп ец и ал ь н ы й посы льны й г р у ­ зи к, п р ед ст а в л я ю щ и й со б о й ц и л и н др с п р о р езь ю, вн утр и к о т о р о го Рис. Х.14. Работа с батометром на гидрологической станции.

н а х о д и т с я в т о р о й, п о д в и ж н ы й Ц илиндр с т а к о й ж е п р о р е зь ю и кры ш кой. В и сх о д н о м п о л о ж ен и и п р о р ези о б о и х ц и л и н др ов со в ­ п а д а ю т. Т р о с, п р о п у щ ен н ы й в п р о р е зь, н а д е ж н о за п и р а е т с я в ней п о в о р о т о м в н у т р е н н е г о ц и л и н д р а н а 9 0 °. Ф и к с а ц и я о б о и х п о л о ­ ж ен и й вн утрен н его ц и л и н дра осущ еств л я ется с пом ощ ью ш ари к а, н а х о д я щ ег о ся п о д кры ш кой и п о д ж и м а е м о г о к н ей сп и р ал ь н ой пруж ин ой. В кры ш ке р асп ол ож ен ы д в а ф иксирую щ их угл убл ен и я.

Б о л е е у д о б е н в р а б о т е посы льны й гр у з П Р -2 8, в к о т о р о м за п и р а ! ние тр оса осу щ еств л я ется с п ом ощ ью сп ец и альн ой кнопки, р а с ­ полож енной сбок у цилиндра.

П о сл е оп уск ан и я сери и б ат ом етр ов о ж и д а ю т 5 — 7 мин д л я того чтобы т ер м о м ет р ы п р и н я л и т е м п е р а т у р у воды на г о р и зо н т е н а б л ю д ен и й, за т е м п у ск а ю т по т р о с у посы льны й гр у зи к. Д о й д я Рис. Х.15. Автоматический батометр-батитермограф ГМ-7-Ш.

а — общий вид, б — прибор ГМ-7-III со снятыми батометрами, в — ба­ тометр.

д о п ер в ого б а т о м е т р а, гр у зи к у д а р я е т по ш ти ф ту сп у ск о в о го м е х а ­ н и зм а, о св о б о ж д а я трос, и п од дей стви ем собствен н ого веса б а т о ­ м етр о п р о к и д ы в а ется. П р и этом ср а баты в аю т гл убок ов одн ы е т ер м ом етр ы и зак р ы в аю тся к ран ов ы е затвор ы, а гр узи к п а д а ет на ры чаг за ж и м н о го у ст р о й ств а, о с в о б о ж д а я тем сам ы м с л е д у ю ­ щ и й посы льны й г р у зи к, к отор ы й бы л п о д в еш ен к б а т о м ет р у.

П о сл е ср абаты ван и я всей сери и п р и бор ы п одн и м аю т на п а л у б у.

П р о б ы и з к а ж д о г о б а т о м е т р а с л и в а ю т ч е р е з к р а н 3 (р и с. Х. 1 3 а ), п р е д в а р и т е л ь н о о с в о б о ж д а я к л а п а н 6, п р е д н а з н а ч е н н ы й д л я д о ­ ступ а в о зд у х а внутрь ц илин дра.

Б о л е е л е г к и м п о с р а в н е н и ю с Б М -4 8 и п о э т о м у б о л е е у д о б н ы м дл я п ри м ен ен и я на м алы х с у д а х явл яется батом етр Д А Н И И о б ъ е м о м 2 2 0 с м 3. О н п р е д с т а в л я е т с о б о й л а т у н н ы й ц и л и н д р, з а ­ к р ы в аю щ и й ся д в у м я п л оск и м и к ры ш кам и с р ези н ов ы м и п р о к л а д ­ к ам и. К ры ш ки св я зан ы м еж д у собой пруж ин ой, п роходящ ей внутри ц и л и н др а. Р а м а с т ер м ом етр ам и, р а сп о л о ж ен н а я сбок у ц и л и н др а, сн и зу ук р еп л ен а на ш арн ире, св ер ху у д ер ж и в а ется сп ец и ал ь н ой за щ ел к о й. П р и б о р оп уск ает ся на гор и зон т с п о д ­ няты м и кры ш к ам и. П р и у д а р е п осы л ьн ого гр у зи к а с р а б а т ы в а ет сп уск ов ой м ех а н и зм, о св о б о ж д а ю щ и й кры ш ки и р а м у с т ер м о ­ м етрам и. К ры ш ки п о д дей ств и ем пруж ин ы захл оп ы в аю тся, а р ам а п од дей стви ем собствен н ого веса опроки ды вается вокруг ш ар ­ нирн ого за ж и м а.

А нал оги ч н ы й принцип гер м ети зац и и п р и м ен ен в нек оторы х д р у г и х б а т о м ет р а х, и сп ол ь зуем ы х в п рак ти к е эк сп еди ц и он н ы х и с с л е д о в а н и й. С р е д и н и х н а и б о л е е и зв е с т н ы б а т о м е т р К н у д с е н а и батом етр «С еверны й п ол ю с».

В зя ти е п р об м орской воды при одн ов р ем ен н ой автом атической з а п и с и т е м п е р а т у р ы м о ж е т п р о и з в о д и т ь с я с п о м о щ ь ю батометра батитермографа ГМ-7-III (р и с. Х.1 5 ), с к о н с т р у и р о в а н н о г о н а о с н о в е б а т и т е р м о г р а ф а Г М - 9 - Ш. П р и б о р Г М -7 -I I I с о с т о и т и з т е р м о ­ б л о к а, б а т и б л о к а, вось м и со су д о в д л я в зяти я п р о б и к ор п уса с м ех а н и зм о м зак р ы в ан и я со су д о в на за д а н н ы х го р и зон тах. У ст ­ р о й с т в о т е р м о - и б а т и б л о к а а н а л о г и ч н о Г М -9 -I I I. М е х а н и з м з а ­ к р ы в а н и я с о с у д о в (р и с. Х.1 5 б ) с о с т о и т и з д в у х ф а с о н н ы х к о л е ц 1, восьм и п од п р уж и н ен н ы х ш токов 2 р азл и ч н ой длины, на к оторы х у к р е п л е н ы с п е ц и а л ь н ы е в т у л к и с з у б ь я м и 3, и у п о р н о г о к о л ь ц а б а т и б л о к а 4. К а ж д ы й с о с у д д л я в з я т и я п р о б ы (р и с. Х.1 5 в ) п р е д ­ ст а в л я ет со б о й ц и л и н др 2 с д в у м я к он и ч еск и м и затв ор н ы м и к л а ­ п а н а м и 6, с в я з а н н ы м и т я г о й 3, н а к о т о р о й р а с п о л о ж е н ф и к с а ­ т о р 4. Т я г а п р и в о д и т с я в д в и ж е н и е п р у ж и н о й 5, п р и к р е п л е н н о й одн и м к онц ом к к ор п усу. О ди н из затв ор н ы х к л ап ан ов с н а б ж ен р у ч к о й 1. Н а о б о и х к о н ц а х ц и л и н д р а и м е ю т с я ф л а н ц ы 7, п р е д ­ н азн ач ен н ы е д л я за к р еп л ен и я с о с у д а на ф асон н ы х к ол ь ц ах.

П е р е д оп уск ан и ем п р и б о р а зат в ор н ы е к лап ан ы к а ж д о го с о ­ с у д а в з в о д я т с я р у ч к о й 1, п р и э т о м ф и к с а т о р 4 в х о д и т в з а ц е п л е ­ н и е с з у б о м в т у л к и 3 (р и с. Х.1 5 б ). Т а к и м о б р а з о м, п р и о п у с к а н и и ч ерез к аж ды й сосуд свободн о п роходи т вода. П осл е дости ж ен и я п ер в о го з а д а н н о г о г о р и зо н т а у п о р н о е к о л ь ц о 4, п е р е д в и г а я с ь в м е с т е со св ободн ы м к он ц ом б а т и б л о к а, н а д а в л и в а ет на сам ы й длинны й ш ток, п р одв и гая его и о с в о б о ж д а я ф и к сатор. В сл ед ст в и е эт ого тяга со с у д а п о д дей ст в и ем п руж и н ы п р ов ор ач и в ает затвор н ы е к лап ан ы. А н ал оги ч н ы м о б р а зо м ср абаты ваю т и все остальны е со су д ы. Д л и н ы ш ток ов в ы бр ан ы т ак и м и, что п р обы в од ы б ер у т ся н а с т а н д а р т н ы х о к е а н о г р а ф и ч е с к и х г о р и з о н т а х : 10, 15, 2 5, 5 0, 7 5, 100, 150 и 200 м.

Р а б о т а с п р и б о р о м Г М -7 -I I I м о ж ет п р ои зводи ться к ак на стоян к е, так и на х о д у су д н а.

ГЛАВА XI О ПРЕДЕЛЕНИЕ СОЛЕНОСТИ И ПЛОТНОСТИ М О РС КО Й ВОДЫ С ол ен ость и п л отн ость воды от н ося т ся к осн овн ы м ги д р о ф и зи ­ чески м х а р а к т ер и ст и к а м. О п р ед ел ен и е и х, к ак п р ав и л о, в ходи т в п р огр ам м у р а б о т больш и нства ок еан огр аф и ч еск и х эксп еди ций.

Н ео б х о д и м о ст ь и зуч ен и я со л ен о ст н о го и п л отн остн ого р еж и м о в в м ор я х и о к еа н а х ди к туется р азн о обр азн ы м и научны м и и н а р о д ­ н охозя й ств ен н ы м и за д а ч а м и.

С оленость я вл яется м ерой сум м ар н ого со д ер ж а н и я р аств о р ен ­ ны х в м орской в о д е твер ды х м инеральны х вещ еств и вы р аж ается в е д и н и ц а х п р о м и л л е (% о), ч т о с о о т в е т с т в у е т к о л и ч е с т в у с о л е й в гр а м м а х, р аств ор ен н ы х в од н ом к и л огр ам м е воды. П р и этом у сл ов н о сч и тается, что сол и и о д а и б р о м а зам ещ ен ы сол я м и х л о р а, в се у гл ек и сл ы е со л и п р ев р а щ ен ы в окисл ы, а ор га н и ч еск и е ве : щ ест в а с о ж ж е н ы при т е м п е р а т у р е 4 8 0 ° С.

З н а н и е сол ен ости воды н а р я д у с ее т ем п ер а ту р о й п озв ол я ет п о т а к н а з ы в а е м о й Т, S - х а р а к т е р и с т и к е о п р е д е л я т ь п р о и с х о ж д е ­ н и е к он к р етн о й в о д н о й м ассы ;

д а н н ы е по в ер т и к а л ь н о м у р а сп р е | дел ен и ю сол ен ости хар а к т ер и зу ю т сл ои стость водн ой толщ и, ее гидрол оги ч еск ую страти ф и к ац и ю, д а ю т возм ож н ость вы дел ить с л о и с к а ч к а и т. д.

С ол ен ость м ор ск ой воды п рак ти ческ и учи ты вается при в сех р а б о т а х, св я зан н ы х с м ор ем. О со б ен н о бол ь ш о е п р и м ен ен и е н а х о ­ д я т н а б л ю д ен и я з а со л ен о ст ь ю п р и п о и ск е и п р о м ы сл е ры бы.

П л о т н о с т ь ю в о д ы, к ак и п л отн ость ю л ю б о г о т ел а, н азы в аю т о тн ош ен и е м ассы тел а к его о б ъ ем у. З а ед и н и ц у п л отн ости п р и ­ н я т а п л о т н о с т ь д и с т и л л и р о в а н н о й в о д ы п р и т е м п е р а т у р е + 4° С.

Н а р я д у с п лотн остью в ок еан ол оги и и сп ол ь зую тся так и е х а ­ рактеристи ки, как удельн ы й вес и удельн ы й объ ем.

П о д у д е л ь н ы м в е с о м м орск ой воды в н астоя щ ее врем я пони ­ м а ю т б е з р а з м е р н о е о т н о ш е н и е в е с а ('или м а с с ы ) э т о й в о д ы п р и т е м ­ п е р а т у р е + 17,5° С (1 4 ° ш к а л ы Р е о м ю р а ) к в е с у (и л и м а с с е ) д и с т и л ;

л и р ован н ой воды того ж е о б ъ ем а и при той ж е тем п ер а ту р е.

У д е л ь н ы м о б ъ е м о м н азы в аю т вел и ч и н у, об р а т н у ю пл отности, т. е. о б ъ е м е д и н и ц ы м а с с ы.

Т ак к ак зн а ч ен и я п л отн ости и у д е л ь н о го в еса м ор ск ой воды в сег д а бо л ь ш е еди н и ц ы, а о п р ед ел ен и я их п р о и зв о д я тся с точ н остью д о пяти зн а к о в п о сл е за п я т о й, д л я у д о б с т в а п о л ь зо в а н и я ок еа н о гр а ф и ч еск и м и м а т ер и а л а м и бы ли приняты усл ов н ы е о б о ­ зн а ч ен и я у к а за н н ы х вели чи н:

у сл о в н а я п лотн ость t° где 5 —— ------- п л о т н о с т ь ;

4° условн ы й удельн ы й вес или у сл ов н ая п л о т н о с т ь п р и 0° С a, = ( s ^ - - i ) • 1000, 0° г д е 5 —^ ------у д е л ь н ы й в е с п р и 0 ° С;

у с л о в н ы й у д е л ь н ы й в е с п р и 17,5 ° С 17,5° P ir ^ W - 1) ' 1000' 1 7 5° г д е 5 - - ’у — удельн ы й Б ез­ условн ы й удел ьн ы й об ъ ем 0,9 ) • 1000, f f i г д е а — ------у д е л ь н ы й о б ъ е м, т. е. а t° 4° S 4° З н а н и е п лотн ости м орск ой воды н ео б х о д и м о д л я р еш ен и я р а з ­ личны х ги др оди н ам и ч еск и х за д а ч. В н ар одн ом хозя й ств е п л от­ ность воды уч и ты в ается в ц ел ом р я д е сл у ч а ев, н ап р и м ер при оптим альн ой за гр у зк е неф тенали вны х танк еров, при п р оек ти р о­ в а н и и р а з л и ч н ы х п о г р у ж а е м ы х о б ъ е к т о в и т. д.

К ак св и д етел ь ств у ет М а к а р о в, од н и м и з п ервы х и с с л е д о в а ­ тел ей, п р ов оди вш и х и зм ер ен и я удел ь н о го в еса м ор ск ой воды, б ы л и т а л ь я н с к и й у ч е н ы й Ф е р д и н а н д М а р с и л ь и (X V I I в. ). И з м е ­ р ен и я вы п олн яли сь в Б о сф о р е и Л и он ск ом за л и в е С р ед и зем н о г о м оря с пом ощ ью специ ального прибора — ар еом етр а.

В о врем я кругосветн ого плаван ия ш лю па «П р едп р и яти е» под к ом ан дов ан и ем К о ц еб у бол ьш ое к оличество н абл ю ден и й за в ер ­ тикальны м р а сп р ед ел ен и ем сол ен ости и п л отн ости воды в А т л а н ­ ти ч еск ом, И н ди й ск ом и Т и хом о к еа н а х бы ло вы п олн ен о Л ен ц ем.

Д л я в зя ти я п р о б воды на р а зл и ч н ы х г о р и зо н т а х в эк сп ед и ц и и и сп ол ь зов ал и сь батом етр ы.

П ервая м орская м еж дународная к онф еренц и я (Б р ю с с е л ь, 1 8 5 3 г.) р е к о м е н д о в а л а м о р е п л а в а т е л я м о б р а т и т ь в н и м а н и е н а н а ­ бл ю д ен и я за удел ьн ы м в есом воды.

В 1 8 6 5 г. Ф о р ш х а м м е р, в ы п о л н я я х и м и ч е с к и й а н а л и з п р о б, взяты х в р а зл и ч н ы х м е с т а х о к еа н о в, п о к а за л, что со л ев о й состав м ор ск ой воды пр актическ и п остоян ен. Э ти д а н н ы е бы ли п о д ­ т в е р ж д е н ы в о в р е м я п л а в а н и я н а « Ч е л л е н д ж е р е » ( 1 8 7 2 — 1 8 7 6 г г.).

Б о л ь ш о е к ол и ч еств о и зм ер ен и й п л отн ости м ор ск ой воды бы ло вы п олнен о М ак ар овы м. О со б ен н о е вн и м ан и е в и ссл ед о в а н и я х М а ­ карова у д ел я л о сь в оп р осам м етоди ки н абл ю ден и й.

В 1 9 0 2 г. М е ж д у н а р о д н ы м советом по и ссл едов ан и ю м оря бы ли приняты соотн ош ен и я м е ж д у условн ы м удел ьн ы м весом п р и 17,5° С, с т а н д а р т н ы м у с л о в н ы м у д е л ь н ы м в е с о м (п р и О’ С ), сол ен остью и со д ер ж а н и ем х л о р а, полученн ы е М. К н удсен ом и другим и иссл едовател ям и.

К а к с л е д у е т и з п р и в ед ен н ого вы ш е о п р ед ел ен и я, п л отн ость в о д ы м о ж е т бы т ь и з м е р е н а н е п о с р е д с т в е н н ы м в з в е ш и в а н и е м н е ­ к отор ого и зв естн ого о б ъ ем а е е с одн ов р ем ен н ы м и зм ер ен и ем т ем ­ п е р а т у р ы. С а м п р о ц е с с в з в е ш и в а н и я м о ж е т бы т ь в ы п о л н е н н е ­ ск ольк и м и сп о со б а м и. П ервы й и з ни х — н еп о ср ед ст в ен н о е в зв еш и ­ ван и е воды — н а и б о л ее точен, од н а к о н еп ри м ен и м в судовы х у сл о в и я х, та к к ак на к о р а б л е н е в о зм о ж н о п о л ь зо в а т ь ся точны м и в еса м и. В ы п ол н я ется он с п ом ощ ь ю п р и б о р о в, н а зы в а ем ы х п и к н о­ м е т р а м и. В т о р о й м е т о д — в з в е ш и в а н и е в в о д е (и л и г и д р о с т а т и ­ ч еск ое в зв еш и в а н и е) — в н а ст о я щ ее в р ем я ещ е и сп о л ь зу ет ся на б е ­ реговы х ги д р ом етстан ц и я х и в н ек оторы х эк сп еди ц и я х. В ы п ол ­ н я ется он с п ом ощ ь ю т а к н азы в аем ы х а р ео м ет р о в п остоя н н ого веса. В п ер вы е при и ссл ед ов ан и я х ок еан а ар еом етр ам и п остоян ­ н о г о в е с а п о л ь з о в а л с я М а к а р о в ( 1 8 8 6 — 1 8 8 9 г г.).

А р ео м ет р п р е д с т а в л я ет со б о й стек л ян н ы й п оп л а в ок с тон к ой ц и л и н др и ч еск ой ш ейкой, в к от ор ую в ст а в л ен а ш к ал а с д ел ен и я м и.

Д л я того чтобы при и зм ер ен и я х п р и бор уста н а в л и в а л ся в в оде вер ти к ал ь н о, в его н и ж н ей части н а х о д и т ся н ебол ь ш ой к он тей ­ н е р, з а п о л н е н н ы й д р о б ь ю (и л и р т у т ь ю ). В з а в и с и м о с т и о т п л о т ­ н ости и сс л е д у е м о й воды г л у б и н а п о г р у ж ен и я в н ее а р ео м е т р а м ен я ется, что м о ж е т бы ть за р е г и ст р и р о в а н о по ш к ал е, н а х о ­ дящ ей ся в ш ей к е прибора. На ш кале, оц и ф р ован н ой ч ер ез к а ж д ы е д еся ть д ел ен и й, н ан есен ы зн ач ен и я усл ов н ого уд ел ь н ого веса.

О дн ов р ем ен н о при ар еом етр и р ован и и и зм ер я ется тем п ер атур а пробы.

В св я зи с тем что при и зм ер ен и я х плотн ости н ео б х о д и м а в ы с о к а я ч у в с т в и т е л ь н о с т ь, к о т о р а я н е м о ж е т б ы ть о б е с п е ч е н а одним п р и бор ом, при ок еан огр аф и ч еск и х р а б о т а х, как правило, п ол ь зую т ся н а б о р о м а р еом етр ов, к аж ды й из которы х п р ед н а зн а ­ чен д л я н ек о т о р о го св о его у зк о г о п о д д и а п а з о н а.

М етоди к а р а б о т с а р ео м ет р а м и п остоян н ой м ассы дов ол ь н о сл ож н ая. И зм ер ен и я вы п олняю тся на специ альном подвесн ом ст о л и к е. Т а к к ак а р ео м ет р я в л я ет ся оч ен ь х р у п к и м п р и б о р о м, он т р еб у ет чрезвы чай н о б ер еж н о го о бр ащ ен и я. В н еш н яя п ов ерхн ость п о п л а в к а во и зб е ж а н и е и ск а ж ен и я р езу л ь та т о в д о л ж н а с о х р а ­ н я т ь ся м аксим ально чистой. В се это создает зн а ч и т е л ь н ы е н еу д о б ст в а при п р ов еден и и м ассов ы х н абл ю ден и й в эк сп еди ц и о н ­ ны х у сл о в и я х.

В н астоя щ ее врем я в эк сп еди ц и он н ой п рактике д л я о п р е д е л е ­ ния со л ен о ст и и п л о т н о сти м о р ск о й воды н а и б о л е е ш и р ок о п р и ­ м ен я ется сп о со б, п р ед л о ж ен н ы й К н у д сен о м. О сн ов ан он на м н о го ­ чи слен н ы х и ссл ед о в а н и я х, н ач аты х ещ е Ф о р ш х а м м ер о м и п о к а за в ­ ш их, что со л ев о й со ст а в м ор ск ой воды п р ак ти ч еск и п остоян ен.

Н а осн ов ан и и эт о го К н у д сен о м и д р у г и м и и ссл е д о в а т ел я м и бы ли получены эм п и р и ч еск и е соотн ош ен и я, св я зы в а ю щ и е сол ен ость, п л о т н о с т ь и у д е л ь н ы й в е с с с о д е р ж а н и е м х л о р а (С 1% о):

5 0/ 00= 0, 0 3 0 + 1,8 0 5 0 С 1 0/ 00, Оо= - 0, 0 6 9 + 1,4 7 0 8 С 1 - 0,0 0 1 5 7 0 С 1 2+ 0, 0 0 0 0 3 9 8 С 1 3, р175= ( 0, 1 2 4 5 + 0, 9 4 0 5 а 0+ 0, 0 0 0 1 5 5 а 2). 1,0 0 1 2 9, а0= - 0,0 9 3 + 0,8 1 4 9 5 - 0,0 0 0 4 8 2 5 2+ 0, 0 0 0 0 0 6 8 5 3.

П о п р и в еден н ы м соотн ош ен и я м, уточн ен н ы м в п осл едств и и З у ­ б о в ы м, в ы ч и с л е н ы т а б л и ц ы « С о о т в е т с т в и е в е л и ч и н С1%о, S%o, его и p i7,5» (« О к е а н о л о г и ч е с к и е т а б л и ц ы » ). Б л а г о д а р я т а к о м у с о о т в е т ­ ствию в эк сп ед и ц и я х н еп о ср ед ст в ен н о о п р ед ел я ет ся лиш ь о д н а и з у к а з а н н ы х в е л и ч и н, к а к п р а в и л о — с о д е р ж а н и е С1%0, о с т а л ь ­ ны е величины н а х о д я т с я по т а б л и ц е.

Д л я о п р е д е л е н и я С1%0 п р и м е н я е т с я т а к н а з ы в а е м ы й а р г е н т о ­ м ет р и ч е с к и й м е т о д, о т н о с я щ и й с я к м е т о д а м о б ъ е м н о г о к о л и ч е ­ ствен н ого хи м и ч еск ого а н а л и за. З а к л ю ч а ет ся он в том, что н ек о ­ торы й и зв естн ы й о б ъ е м воды н еи зв ест н о й к о н ц ен тр а ц и и ти тр у ет ся р а с т в о р о м а з о т н о к и с л о г о с е р е б р а A g N 0 3, к о н ц е н т р а ц и я к о т о р о г о и зв естн а. П р и этом н а х о д я щ и еся в м ор ск ой в о д е хл ор и сты е, и оди с т ы е и б р о м и с т ы е с о е д и н е н и я, р е а г и р у я с A g N 0 3, п р е в р а щ а ю т с я в галои дн ы е соли сер еб р а и вы п адаю т в осадок :

N a C l + A g N 0 3= A g C l j + N a N 0 3, N a B r + A g N 0 3- = A g B r j + N a N 0 3.

П о к оли честву р а сх о д у ем о го азотн ок и сл ого серебр а судят о конц ен трац ии и ссл ед уем ой пробы. И н ди к атор ом д л я ти тр ов а­ н и я с л у ж и т 1 0 % -н ы й р а с т в о р х р о м о в о к и с л о г о к а л и я ( К 2СГО4).

П о о са ж д ен и и всех галои дов в ви де солей сер еб р а индикатор, р е а г и р у я с A g N 0 3, о б р а з у е т х р о м о в о к и с л о е с е р е б р о A g 2C r 0 4, и з м е ­ н я ю щ ее о к р а с к у п р обы со с в е т л о -ж е л т о й на к р а сн о в а т о -о р а н ж евую :

K 2C r04+ 2A g N 0 3= 2K N 0 3+ 2Cr0 4.

Ag В п р о ц ессе р абот ы к он ц ен тр ац и я р аст в ор а азо т н о к и сл о го с е ­ р еб р а н еодн ок р атн о уточ н я ется о п р ед ел ен и ем так н азы в аем ого титра по норм альн ой в оде, к он ц ен трац и я к оторой и зв естн а. Н о р ­ м ал ьн ая в о д а п р ои зв оди т ся и з очи щ ен н ой ок еан ск ой воды в сп е ­ ц иальны х л а б о р а т о р и я х и в ы п уск ается в стек л ян н ы х зап ая н н ы х а м п у л а х, н а э т и к е т к е к о т о р ы х у к а з ы в а е т с я к о н ц е н т р а ц и я С1%о с т о ч н о с т ь ю д о т р е т ь е г о з н а к а ( с о д е р ж а н и е С1%0 в н о р м а л ь н о й в о д е п о д о г н а н о к з н а ч е н и ю 19,380% о).

Д л я титрования проб на судн е оборудуется сп еци альная ги др охи м и ч еск ая устан ов к а, вк лю чаю щ ая в себя: бю ретку, пи­ п етк у ст а н д а р т н о го о б ъ е м а, с о с у д с азотн ок и сл ы м с е р е б р о м, с о ­ с у д с ди сти л л и р ов ан н ой в одой, с о с у д д л я сли ва оттитрован ной п р о б ы, т и т р о в а л ь н ы й с т а к а н, с о с у д с х р о м о в о к и с л ы м к а л и ем., в) а — автоматическая бюретка;

б, в — пипетки.

Бюретка п р е д н а з н а ч е н а д л я т о ч н о г о и з м е р е н и я о б ъ е м а а з о т н о ­ к ислого сер еб р а, и зр а сх од ов а н н ого на ти тр ован и е пробы. В н а ­ ст о я щ ее в р ем я, как п р ав и л о, п ол ь зую т ся автом ати ческ ой б ю ­ р етк ой, п р ед л о ж ен н о й Б линовы м (Г О И Н, 1 9 5 0 г.). Е е о б щ и й в и д п р и в е д е н н а р и с. X I. 1 а.

Д л я автом ати ч еск ой ф и к сац и и в бю р етк е за д а н н о го о б ъ ем а р а с т в о р а A g N 0 3 с л у ж и т к а п и л л я р 1, з а к л ю ч е н н ы й в с т е к л я н н у ю а м п у л у 2, к о т о р а я с о е д и н е н а с ш а р о о б р а з н ы м п р и е м н и к о м 3 д л я сл и ва и збы тк а р а ст в о р а. Д л я ти тр ов ан и я п р обы п о л ь зу ю т ся к р а ­ ном 5, д л я н ап ол н ен и я бю ретк и по оконч ании ти трован и я — к р а ­ н о м 4.

А в т о м а т и ч е с к а я пипетка (р и с. X I. 1 б, в ) п р е д н а з н а ч е н а д л я о т ­ м еривания- точного о б ъ ем а и ссл ед уем ой пробы. К ак правило, и с п о л ь з у ю т с я п и п е т к и с р а б о ч и м о б ъ е м о м 15 с м 3. Д в у х х о д о в о й кран 2 (р и с. X I. 1 б ) о б е с п е ч и в а е т н а п о л н е н и е п и п е т к и в с а с ы ­ в а н и ем ч е р е з т р у б к у 1 и св о б о д н ы й сл и в о т м е р е н н о й п р обы. П и ­ п е т к а, п р е д л о ж е н н а я Б л и н о в ы м (р и с. X I. 1 в ), с н а б ж е н а у с т р о й ­ ством д л я ф и к сац и и о б ъ ем а, ан алоги чн ы м п р и м ен я ем о м у в ав т о ­ м атической бю ретк е.

О стал ьн ое о б о р у д о в а н и е гидрохи м и ческ ой устан овк и м ож ет и сп ол ь зов ат ь ся и н есп ец и ал ь н ое. Е д и н ст в ен н о е т р еб о в а н и е, к а ­ са ю щ ееся с о с у д а д л я р а ст в о р а а зо т н о к и сл о го с е р е б р а, за к л ю ­ ч а е т с я в т о м, ч т о в о и з б е ж а н и е р а з л о ж е н и я A g N 03 с о с у д д о л ж е н б ы т ь з а щ и щ е н о т с в е т а, т. е. в ы п о л н е н и з т е м н о г о с т е к л а и д о ­ п ол н и тел ь н о за к р ы т л ю бы м м а л о п р о зр а ч н ы м м а т ер и а л о м. | К ром е рассм отренного оборудован и я, для и зм ер ен и я с о л е ­ ности м ор ск ой воды м огут п р и м ен я ть ся эл ек т р о н н ы е п р и бор ы, так н азы в аем ы е ти тр атор ы, с п ом ощ ь ю к отор ы х п р оц ессы т и т р о в а ­ ния п р об п р о и зв о д я т ся автом ати ч еск и. Т итраторы м огут и сп ол ь ­ зов аться т а к ж е д л я автом ати ческ ого за б о р а п роб с п ов ерхн ости j м оря на х о д у су д н а и и зм ер ен и я сол ен ости эт и х п р об. О течествен - | ной п р ом ы ш л ен н ость ю в ы п уск ается р я д т и тр а т о р о в, п р е д н а зн а - I ченн ы х д л я а н а л и за со ст а в а ж и дк остей при техн ологи ч еск и х ;

п р о ц есса х. Н ек отор ы е из них с у сп ех о м м огут п ри м ен яться д л я оп р едел ен и я конц ен трац и и сол ей арген том етрическ и м м етодом. I И зв ест ен р я д оптически х м етодов оп р ед ел ен и я сол ен ости и | п лотн ости м орск ой воды. С ущ н ость эти х м етодов зак л ю ч а ется j в том, что в за в и си м о ст и о т со л ен о ст и и п л от н ости и зм ен я ет ся п о к а з а т е л ь п р е л о м л е н и я в о д ы, к о т о р ы й м о ж е т бы т ь и з м е р е н с п о ­ м ощ ью сп ец и аль н ы х п р и бор ов. М ак ар ов п о л ь зо в а л ся д л я эт ой цел и сп ек тр ом етр ом, К рю м м ель в 1 8 9 3 г. п р и м е н и л р е ф р а к т о м е т р двой н ого п рел ом л ен и я и и н т ер ф ер ом етр. В н а ст о я щ ее врем я в И н ституте ок еан ол оги и А Н С С С Р прим ен яется интер ф ер ом етр.

В общ ем виде устройство интерф ером етра п о к а з а н о на р и с. Х 1.2 а. З д е с ь 1 — з е р к а л о с д в у м я д в о й н ы м и д и а ф р а г м а м и, — т ер м о м ет р, 3 — т ер м о ст а т, 4 — си ст ем а к о м п ен с а т о р а, 5 — ре, гул и р уем ая п л асти нк а, 6 — ок уляр, 7 — к ол л и м атор, 8 — нерегули - j р у ем а я п ласти н к а, 9 — к ю вета с и ссл ед у ем о й п р обой. j П ринцип дей стви я п р и бор а зак л ю ч ается в сл едую щ ем. Р а с ­ щ епленны й в к ол л и м атор е луч света п р оход и т ч ер ез си стем у линз и п л а с т и н к и 5 и 8, п о п а д а я в к ю в е т ы с п л о с к о п а р а л л е л ь н ы м и с т е к л а м и, в о д н о й и з к о т о р ы х н а х о д и т с я и с с л е д у е м а я п р о б а (к ю ­ вета 9 ), а в т ор ая, у ст а н о в л ен н а я р я до м, за п о л н ен а н ор м ал ь н ой в о д о й. О б а л у ч а, п р о й д я с к в о з ь к ю в ет ы, о т р а ж а ю т с я о т з е р к а л а и п о п а д а ю т в о к у л я р 6. Р а с п о л о ж е н н ы е в п л о с к о с т и з е р к а л а д в о й ­ ны е д и а ф р а гм ы с о зд а ю т д и ф р а к ц и ю л уч ей. З а сч ет р а зн о ст и п о ­ к азател ей п р ел ом л ен и я и ссл ед у ем о й пробы и н орм альной воды в п о л е зр ен и я о к у л я р а п о я в л я ется и н т ер ф ер ен ц и о н н а я к ар ти н а, j При п о м о щ и с и с т е м ы к о м п е н с а т о р а с м и к р о м е т р е н н ы м в и н т о м м о ж н о м енять оп ти ч еск ую д л и н у пути о д н о г о из л уч ей, п е р е ­ д в и га я п л аст и н к у 5, тем сам ы м со в м ещ а я и н тер ф ер ен ц и о н н ы е линии. П р и этом по отсч ету м и к р ом етр ен н ого винта м о ж н о суди ть о сол ен ости и п л отн ости и ссл ед у ем о й пробы. Т ер м остат 3 о б е с п е ­ чивает равен ство тем п ер атур в о беи х кю ветах.

Т ех н и ч еск и е д а н н ы е о т еч ест в ен н о го и н т е р ф е р о м е т р а И Т Р - (р и с. X I.2 б ) п о з в о л я ю т и з м е р я т ь с о л е н о с т ь п р о б с т о ч н о с т ь ю д о 0,02% о п р и п о л ь з о в а н и и к ю в е т а м и д л и н о й 4 с м. С у м е н ь ш е ­ н и е м о б ъ е м а к ю в ет ы т о ч н о с т ь у м е н ь ш а е т с я. В р е м я, з а т р а ч и в а е ­ м ое на о п р ед ел ен и е сол ен ост и о дн ой п робы, 7 — 8 м ин.

Рис. XI.2. Интерферометр.

а — оптическая схема, б — общий вид.

И н т ер ф ер о м ет р И Т Р -2 с н а б ж е н тр ем я п ар ам и к ю в ет д л и н о й 2, 4 и 8 см.

М етоди к а р абот с и н терф ером етром усл ож н я ется н ео б х о д и ­ м остью т ер м о ста т и р о в а н и я п р о б п ер ед н ач ал ом за м е р а. Н а это з а т р а ч и в а е т с я б о л ь ш а я ч а с т ь в р е м е н и '— д о 5 — 6 м и н. П р о м ы в к а р а б о ч ей кю веты при см ен е п р о б м о ж е т п р ои зводи ться врдой из п осл едую щ ей пробы. П о с л е о к он ч ан и я р а б о т кю веты т щ а ­ тельн о оп ол аск и в аю тся д и сти л л и р ов ан н ой водой и вы суш и ваю тся.

18 Морская гидрометрия Н е д о п у ск а ет ся чи стк а к ю в ет сп и р том, б ен зи н о м или д р уги м и р а с ­ твори телям и.

В о зм о ж н о ст ь прим ен ения ак усти чески х м етодов дл я и зм ер е­ ния сол ен ост и м ор ск ой воды сл е д у е т и з и зв естн ой за в и си м ост и С = 1 4 4 5 + 4, 4 6 / - 0, 0 6 / 2+ ( 1, 2 — 0, 0 1 5 / ) ( 5 — 3 5 ), (X I.1 ) где С — ск орость зв ук а в в о д е, t — тем п ература м /с ;

в о д ы, °С;

5 — с о л е н о с т ь, %о.

З ав и си м ост ь ск ор ости зв ук а от п л отн ости ср еды им еет вид С= 1V РРад 7= (XI.2) г д е р — п л о т н о с т ь, |Зад — к о э ф ф и ц и е н т ади абати ческ ой сж им ае­ м ости.

П р и м ен я я п р и боры д л я точн ого и зм ер ен и я ск ор ости зв ук а, в сл едств и е достаточ н о ж ест к и х зав и си м остей (X I. 1) и ( X I.2 ) м о ж н о в ы п о л н я т ь о п р е д е л е н и е с о л е н о с т и (п р и к о м п е н с а ц и и в л и я ­ ния т ем п ер а ту р ы ) и п л отн ости п о р езу л ь т а т а м эт и х и зм ер ен и й.

В бол ьш и н ств е п р и бор ов, и зм ер я ю щ и х ск ор ость зв у к а, п р и ­ м ен я ется так н азы в аем ы й м ет о д «си н хр ок ол ь ц а» Ш еп п а р д а. С у щ ­ ность м е т о д а за к л ю ч а ет с я в том, что в и с с л е д у е м у ю с р е д у и з л у ­ ч ает ся зо н д и р у ю щ и й ул ь т р а зв у к о в о й и м п ул ь с, которы й, п р ой дя о п р е д е л е н н о е р а с с т о я н и е в с р е д е, ч е р е з н е к о т о р о е в р е м я Д т, о п р е д е л я е м о е ск о р о ст ь ю его п р о х о ж д е н и я, п о п а д а е т в п р и ем н и к и ч ер ез эл ек т р о н н у ю с х е м у вы зы вает п о в то р н о е ср а б а т ы в а н и е г е ­ н ер а т о р а, и зл уч аю щ его и м п ульс. Т аким обр азом, пром еж уток врем ен и Дт б у д ет о д н озн ач н о определять ч астоту п овторен и я зо н д и р у ю щ и х и м п у л ь со в, к о т о р а я м о ж е т бы ть и зм е р е н а с д о с т а ­ точно вы сок ой точн остью.

И зв ест ен р я д л а б о р а т о р н ы х п р и бор ов д л я и зм ер ен и я ск ор ости зв ук а в ж и дк остях, с р е д и н и х — -у л ь т р а з в у к о в о й а н а л и з а т о р У З А -З С и д р. К с о ж а л е н и ю, т о ч н о с т ь и з м е р е н и й э т и х п р и б о р о в в н а ст о я щ ее в р ем я ещ е н ед о ст а то ч н о вы сок а д л я п р ак ти ч еск и х ц елей оп р ед ел ен и я сол ен ости и п л отн ости м ор ск ой воды. Т ак, н а ­ при м ер, осн ов н ая погреш н ость у л ь т р азв ук ов ого а н а л и за т о р а с ц и ф ­ р о в ы м в ы х о д о м У З А - З С. с о с т а в л я е т 0,5 8 м /с, ч т о с о о т в е т с т в у е т и з м е н е н и ю с о л е н о с т и п р и м е р н о н а 0,5% 0.

Н ек отор ы е за р у б еж н ы е о б р а зц ы и зм ер и тел ей ск ор ости зв ук а in s it u п о з в о л я ю т п р о и з в о д и т ь и з м е р е н и я а б с о л ю т н о й в ел и ч и н ы с к о р о с т и н а г л у б и н а х д о 5 7 0 0 м с т о ч н о с т ь ю 0,0 2 %, ч т о с о о т в е т ­ с т в у е т 0,3 м /с. Э т а т о ч н о с т ь т а к ж е н е д о с т а т о ч н а д л я п р е ц и з и о н ­ ны х и зм ер ен и й сол ен ости.

В п о сл ед н ее врем я в п рак ти к е ок еан огр аф и ч еск и х н а б л ю д е ­ ни й в с е б о л ь ш е е р а с п р о с т р а н е н и е п о л у ч а ю т э л е к т р о н н ы е п р и б о р ы д л я о п р ед ел ен и я сол ен ост и, осн ов ан н ы е на при н ц и п е и зм ер ен и я эл ек т р о п р о в о д н о ст и. К а к и зв естн о, м о р ск а я в о д а я в л я ет ся с л о ж ­ ны м р а ст в о р о м, эл ек т р о х и м и ч еск и е св о й ств а к о т о р о го о б у с л о в л и ­ ваю тся н али чи ем бол ьш ого чи сла п ол ож и т ел ь н ы х и о т р и ц а т ел ь ­ ных ионов неорганических солей. По своему составу она отно­ сится к классу сильных электролитов. Физическая картина элек­ тропроводности сильных электролитов основана на допущении, что в их растворе существует определенное закономерное рас­ пределение ионов, так называемая «статистическая решетка».

При этом расположение ионов в решетке в среднем по времени соответствует наиболее высокой степени симметрии — сфере.

Вследствие электростатических сил каждый ион в растворе окру­ жен ионами противоположного знака, создающими так называе­ мую «ионную атмосферу». При наложении внешнего электриче­ ского поля ионы смещаются из центров их ионных атмосфер по направлению действия поля, стремясь образовать при этом новую ионную атмосферу. Из-за прежних, не успевших разру­ шиться связей на ион действует сила, обратная направлению его движения. Кроме нее, добавочное сопротивление движению соз­ дают вязкость раствора и другие факторы.

Таким образом, электрическое сопротивление раствора будет связано с концентрацией находящихся в нем ионов и его вяз­ костью, зависящей от температуры, а также от концентрации.

Аналитическое выражение этой сложной зависимости, известное как уравнение Дебая— Гюккеля— Онзагера, лишь в грубом при­ ближении характеризует электрохимические свойства растворов сильных электролитов — отклонения становятся заметными уже при концентрациях выше 0,01 N.

Электропроводные свойства морской воды принято характери­ зовать удельной электропроводностью о, которая является вели­ чиной, обратной удельному сопротивлению р, и выражается в Ом-1 см-1 или См/м (сименс на метр) (1 Ом-1 см-1 = 100 См/м).

Идея определения солености морской воды по величине ее электропроводности возникла давно. Первый прибор такого типа был сконструирован Шулейкиным и применен во время Таймыр­ ской гидрографической экспедиции на г/с «Таймыр» в 1932 г.

В 1937 г. подобная установка использовалась в высокоширотной экспедиции Арктического института на л/п «Садко».

В настоящее время как в СССР, так и за рубежом разра­ ботано большое количество электрических приборов, позволяю­ щих измерять соленость в условиях судовых лабораторий, а также непосредственно в море на различных глубинах. Точность неко­ торых из них (например, RS7-B, IM C и др.) превышает точность определения аргентометрическим методом наряду с целым рядом несомненных преимуществ: удобством использования в экспеди­ ционных условиях, оперативностью получения информации, низ­ кой себестоимостью каждого определения и т. д. Все это создает перспективу широкого внедрения электрических солемеров в прак­ тику морских исследований.

Основным элементом электрических солемеров, основанных на измерении электропроводности морской воды, является первич­ ный преобразователь значения электропроводности в какой-либо электрический параметр — датчик электропроводности. Большое 18* * количество разработанных к настоящему времени датчиков можно разбить на два основных класса:

1) контактные, или так называемые кондуктивные датчики, т. е. датчики, имеющие непосредственный электрический контакт со средой;

2) бесконтактные, т. е. датчики, не имеющие электрического контакта со средой.

Ко второму классу относятся индуктивные и емкостные дат­ чики. В последних преобразуется в электрический параметр не электропроводность среды, а ее комплексная диэлектрическая проницаемость, связанная с электропроводностью функциональ­ ной зависимостью вида (X I.3) е я = г я — г в) г) д) а) 6) d Sii= Рис. XI.3. Электродные датчики солености.

где ва — абсолютная диэлектрическая проницаемость, со — кру­ говая частота питающего напряжения.

К первому классу относятся электродные датчики, выходным параметром которых является электрическое сопротивление или напряжение. В элементарном виде, такой датчик представляет собой пару электродов, погружаемых в исследуемую среду.

Конструкции электродных датчиков могут быть весьма разно­ образными в зависимости от выполняемых прибором функций.

Некоторые из них, используемые в солемерах, разработанные в СССР (ГО И Н и ИОАН) и в СШ А (Вудс-Холл), приведены на рис. X I.3. Датчики а и б рассчитаны для работы в термоста­ тах с автоматическим поддерживанием постоянства температуры.

Датчик в при измерениях помещается в цилиндрический сосуд Дьюара для создания необходимой тепловой инерции. Для кон­ троля температуры к внешней стенке датчика приклеивается термистор. Введение третьего, дополнительного электрода в цен­ тре сосуда позволяет значительно расширить диапазон в сторону малых соленостей. Действительно, замыкая между собой крайние электроды, мы уменьшаем сопротивление пробы в 4 раза. Дат­ чики г и д предназначены для измерения солености in situ. От­ личие между системами в и г заключается только в размерах и конструктивном оформлении. Наличие в датчике г трех элек­ тродов объясняется тем, что внешние слои воды шунтируют от­ крытые концы трубки. Система д представляет собой датчик ИОАНа. В этой системе при одинаковом электрическом сопро­ тивлении длина датчика в 2 раза меньше длины датчика г.

Токоподводящие электроды в датчиках изготовляются обычно из платиновой жести или какого-либо металла, имеющего пла­ тиновое покрытие. В менее прецизионных солемерах могут ис­ пользоваться электроды из высококачественной легированной стали.

Очень важным фактором, сказывающимся на точности изме­ рений электродными датчиками, является эффект поляризации электродов, который заключается в образовании двойного слоя зарядов на границе раствор — электрод. Этот слой зарядов экви-, валентен по действию конденсатору емкостью порядка 16— 20 мкФ/см2, включенному последовательно с сопротивлением рас­ твора. Из-за этого, как правило, измерения проводят на перемен­ ном токе. При этом реактивное сопротивление эквивалентного поляризационному слою конденсатора на частоте 2 кГц соста­ вляет 4— 5 Ом.

Интересный способ снижения влияния поляризационного эф­ фекта применяется в электродных датчиках геофизических каро­ тажных солемеров (резистивиметрах). Заключается он в том (рис. Х 1.4а), что в измерительную ячейку вводится дополнитель­ ная пара электродов С ', которые являются токосъемными. Токо­ подводящие электроды С подключены к источнику переменного напряжения щ через резистор R i, сопротивление которого во много раз больше сопротивления измерительной ячейки. Проходящий через ячейку ток создает на участке между электродами С ' неко­ торое падение напряжения, зависящее от электропроводности раствора. Снимаемое с электродов напряжение поступает в изме­ рительную схему. Таким образом, схема работает в режиме гене I ратора тока, и изменение контактных сопротивлений г и г ' элек­ тродов мало влияет на силу тока в цепи, так как выполняется | условие R i R s - Z 3 (R s — сопротивление ячейки, Z3 — сумма реактивных контактных сопротивлений электродов).

Двухэлектродные кондуктивные датчики применяются в оте­ чественных солемерах ЭС-56, ЭС-62, в кондуктометре ММ34- и др. Четырехэлектродные системы, аналогичные приведенной на рис. X I.7, используются в резистивиметрах РЭУ-57, РСЭ-3-57, электросолемере IM C и др.

Среди бесконтактных датчиков наиболее широко распростра­ нены индуктивные, представляющие собой два магнитных тороида с обмотками W \ и W 2 (рис. XI.4 б ). Если поместить оба то роида в исследуемую среду, между ними за счет окружающего витка воды возникнет взаимоиндуктивная связь. При подаче переменного напряжения на обмотку одного из них, называемого возбуждающим, в обмотке второго (приемного) будет индуциро­ ваться э. д. с., пропорциональная величине взаимоиндуктивной связи, которая в свою очередь зависит от электропроводности а) а— б— четы рехэлектродн ы й д атч и к, индуктивны й д атчи к.

витка воды (на схеме это показано эквивалентным сопротивле­ нием Z3).

Известны различные конструкции применяемых датчиков:

в некоторых из них тороиды расположены рядом, в других — вме­ щены друг в друга. При этом обязательным условием является надежное электрическое экранирование каждого тороида. В про­ тивном случае между ними будет наблюдаться значительная ин­ дуктивная связь при отсутствии витка воды, что резко снизит'чув­ ствительность датчика.

Отнесенный к классу бесконтактных емкостный датчик исполь­ зуется в высокочастотном солемере для гидроакустических иссле­ дований, разработанном в СШ А в 1954 г. Точность измерений ВЧ-солемером не превышала 0,04%о.

Для преобразования сигналов от кондуктивных датчиков электропроводности чаще всего используются уравновешенные и неуравновешенные четырехплечные мосты переменного тока на активных сопротивлениях. Уравновешенные мосты имеют более высокие качественные показатели, но их применение в измери­ тельных устройствах in situ зачастую затруднено в связи с необ­ ходимостью автоматического изменения балансировки моста при изменении электропроводности среды. Тем самым уравновешен­ ные мосты более часто используются в лабораторных солемерах, неуравновешенные — в солемерах in situ.


Принцип действия четырехплечных мостов переменного тока на активных сопротивлениях аналогичен принципу действия мо­ стов постоянного тока. Дополнительные требования, предъявляе I мые к мостам переменного тока, состоят в исключении или спе ' циальной компенсации реактивных составляющих отдельных плеч моста, которые неизбежно возникают при применении прецизион­ ных проволочных резисторов, из-за монтажа и т. д. Важное зна­ чение при этом имеет правильный выбор частоты питающего на­ пряжения моста.

В геофизических резистивиметрах в качестве схем вторичного преобразования зачастую используются компенсаторы постоян­ ного и переменного тока, представляющие собой устройства для уравновешивания э. д. с. исследуемого источника сигнала путем сравнения с известным падением напряжения на, участке сопротивления. Погрешность преобразования в компенсаторах может быть достаточно низкой.

При работе с индуктивными датчиками электропроводности I применяется также специальный мост переменного тока для измерений коэффициента взаимоиндукции — так называемый мост Хевисайда.

В некоторых схемах солемеров используется непосредственная компенсация взаимоиндуктивной связи между тороидами с по­ мощью дополнительных обмоток, связанных друг с другом через компенсирующую цепочку резисторов (рис. X I.5 а ). Такой способ преобразования применяется, например, в приборах COJ1-65, | СО ЛЕКС-1.

j Уравновешивание схемы выполняется изменением числа вит­ ков компенсационной обмотки L 3.

i В М ГИ А Н У С СР применяется резонансная схема включения двухтороидального датчика, которая дает возможность значи­ тельно повысить чувствительность прибора (рис. X I.5 6). Обмотка первого тороида L 1 составляет с конденсатором С 1 последова­ тельный колебательный контур с резонансной частотой, равной частоте питающего напряжения. Обмотка выходного тороида L и емкость С 2 образуют параллельный контур, настроенный на ту же частоту. Такое включение датчика позволяет получить близкий к единице коэффициент передачи схемы по напряжению' тем самым повысить разрешающую способность прибора и до 1,5 -10-4 от средней величины, в то время как в схемах с нерезо­ нансным включением датчика максимальная разрешающая спо­ собность может составлять лишь 10~3.

Очень важным вопросом, который решается при проектирова­ нии измерительной схемы солемера, является компенсация неодно­ значности зависимости между измеряемой прибором электропро а) воды б) - Cf : С •L2 Вых.

Vnum LI 0— Рис. XI.5. Схемы включения индуктивных датчиков.

водностью и значением солености. Как известно, электропровод­ ность морской воды в общем случае является сложной функцией солености и температуры:

/ ( а ) = р(5)ф (0. (X I.4) Конкретные зависимости o ( t var, Sconst) и о (/const, Svar) имеют в общем случае нелинейный характер, так что точный учет их автоматическими электронными средствами представляет собой довольно сложную техническую задачу. В некоторых лаборатор­ ных солемерах (например, в зарубежном приборе IM C и др.) этот вопрос решен следующим образом. Исследуемая проба воды помещается в масляный термостат, температура которого под­ держивается постоянной с помощью специальной схемы, обеспечи­ вающей точность термостатирования не менее 0,005° С. В этом случае измеренная величина электропроводности однозначно опре­ деляет значение солености пробы с высокой точностью (точность солемера IM C составляет 0,005%о), однако, несмотря на высокие качественные показатели, такой способ сильно снижает произво­ дительность лабораторных определений.

В большинстве существующих приборов применяется автома­ тическая компенсация зависимости электропроводности от темпе­ ратуры. К настоящему времени разработан ряд способов, имею­ щих достаточно высокую эффективность. Одним из таких спо­ собов является включение в измерительную схему нелинейного элемента, например термистора, сопротивление которого зависит от температуры. В схемах солемеров COJ1-65 и СОЛЕКС- (см. рис. X I.5 а ) термистор R T включен в цепь компенсирующих:

обмоток. Необходимая температурно-компенсационная характе­ ристика для данного диапазона соленостей подбирается с по­ мощью шунтирующего магазина сопротивлений.

Практически достаточно точная температурная компенсация в приборах СОЛ-65 и СО ЛЕКС-1 (до ±0,003— 0,006°С) может I быть осуществлена автоматически в узком диапазоне температур (1— 5° С) из-за несовпадения температурных коэффициентов ком­ пенсирующей цепи и исследуемой пробы. При измерениях в диа­ пазоне температур 10— 35°С в приборах предусмотрена возмож­ ность оперативного изменения температурного коэффициента | цепи компенсации вручную.

Менее удобным в эксплуатации, но зачастую лучшим по своим:

качественным показателям является полуавтоматический способ компенсации, заключающийся в том, что непосредственно перед, определением солености пробы измеряется с высокой точностью ! ее температура, а затем вручную в компенсирующей цепи уста­ навливается номинал сопротивления, соответствующий'Точной ком­ пенсации при измеренном значении температуры.

Интересен способ компенсации, применяемый в лабораторных, солемерах, который заключается в том, что в измерительную схему двухтороидального датчика вводится компенсирующий зам­ кнутый виток с эталонной водой известной концентрации. Оче­ видно, при одинаковых температурах эталона и исследуемой пробы в некотором диапазоне соленостей, близких к солености эталона,, температурная компенсация может быть выполнена с достаточно^ высокой точностью.

В солемерах in situ (например, в приборах 6007, 6220 и дру­ гих фирмы «Hytech», солемерах RS5-3, RS7-B и др.) чаще всего»

применяется способ компенсации элементами, сопротивление кото­ рых зависит от температуры (термисторами, платиновыми термо­ метрами сопротивления и т. д.). Однако в некоторых случаях при использовании некомпенсационных измерительных схем спо­ собы учета влияния температуры значительно усложняются. Напри­ мер, в электротермосолемере ЭТС-65 применен функциональный преобразователь на варисторах, непосредственно реализующий зависимость (X I.5). Это позволило получить точность измерении в диапазоне 27— 37%о не хуже 0,05%0.

Среди схем вторичного преобразования, применяемых в элек­ трических солемерах, особенно интересны цифровые схемы, по­ зволяющие получить выходные данные в виде, удобном для об­ работки на ЭЦВМ.

В М ГИ АН УССР разработан и используется в гидрофизиче­ ском комплексе измерительной аппаратуры аналого-цифровой преобразователь код — проводимость, в общем виде представ­ ляющий собой замкнутую следящую систему. Принцип действия преобразователя заключается в автоматическом подборе номинала проводимости в компенсационном витке, охватывающем датчик.

Подбор осуществляется из набора резисторов, расположенных в схеме по убывающему ряду 2™ R 1 4 (R 1 4 — сопротивление наи­ меньшего резистора, n=,13-f-0). Из этого набора к компенсацион­ ному витку автоматически подключаются именно те резисторы, совокупность которых даст нужное, значение проводимости. Под­ ключение резисторов осуществляется электромагнитными реле, работой которых управляет специальная электронная схема.

В приборе имеются схемы автоматической компенсации тем­ пературы и давления, обеспечивающие точность измерений соле­ ности не хуже 0,03%о в диапазоне.10— 40%0 при изменениях тем­ пературы от + 5 др + 2 5 ° С и давления от 0 до 120 атм.

Известен ряд схем вторичного преобразования, в которых сиг­ нал от датчика электропроводности осуществляет ЧМ-модуляцию несущей частоты измерительного генератора.

В регистраторе солености, температуры и глубины, разрабо- :

танном в 1958 г. Хеймоном и Брауном (Австралия), кондукто метрическйй датчик электропроводности включен в цепь задаю­ щего четырехполюсника измерительного генератора. При измене­ нии проводимости среды изменяются фазовые характеристики четырехполюсника, а вследствие этого — частота генератора. Точ­ ность измерения солености прибором Хеймона и Брауна 0,03%о Методика расчета измерительных схем ЧМ-преобразования [ при использовании индуктивного двухтороидального датчика была предложена Хиннельманом. Суть метода заключается в том, что двухтороидальный датчик с компенсационной цепью представляют на эквивалентной схеме в виде так называемого пассивного четы­ рехполюсника, фазовые характеристики которого зависят от элек­ тропроводности среды. При включении четырехполюсника в цепь обратной связи измерительного генератора выходная частота бу­ дет меняться пропорционально электропроводности.

Способ ЧМ-преобразования применяется в измерителе давле­ ния, температуры и солености морской воды, описанном Лоурен­ сом. В приборе использован двухтороидальный датчик с автома­ тической компенсацией температуры и давления.

Методы записи и обработки информации электрических соле­ меров близки методам, применяемым в измерителях температуры I морской воды.

При океанографических исследованиях используется ряд при­ боров, основанных на вышерассмотренных принципах. j Солемер CO JI-65 (Г М -5 5 ) предназначен для измерения солености проб морской воды. Диапазон измерений прибора — 27— 42%0, точность ± 0,01 % о Измерительная схема СОЛ-65 рассмотрена выше. Питание схемы осуществляется от генератора переменного напряжения ча­ стотой 10 кГц. Выходной сигнал усиливается усилителем и через фазочувствительный демодулятор подается на стрелочный нуль индикатор. Для правильной установки термокомпенсатора в при­ боре имеется отдельный блок измерения температуры пробы..


Датчиком блока является полупроводниковый терморезистор, схемой вторичного преобразования — уравновешенный мост пере­ менного тока, питающийся от отдельной обмотки генератора. Пере­ мешивание пробы воды в процессе измерений осуществляется электрической мешалкой.

Конструктивно прибор СОЛ-65 выполнен в виде настольного' блока, состоящего из электронной измерительной части и системы датчика (рис. X I.6). На лицевую панель выведены ручки 1— («калибровка»), 8 («компенсация»), 1 6, 1 8, 1 9 — 2 1 («электропро­ водность»), 5 («температура»), тумблер 9 («измерение»), тум­ блер 1 0 («нагрев»), переключатель рода работ 17, шкала уравно­ вешивающего потенциометра 6 схемы измерения температуры,, шкала нуль-индикатора 7.

Система датчика расположена в отдельной секции с правой стороны прибора. Она представляет собой корпус из органиче­ ского стекла объемом около 75 см3, состоящий из двух частей 22' и 2 5, скрепленных винтами (рис. X I.6 б). К основанию 2 4 корпуса жестко прикреплены тороидальный датчик электропроводности в отливке из эпоксидной смолы 2 3 и два полупроводниковых терморезистора 2 4 (на рисунке указан только один из них)..

Двухлопастная мешалка, служащая для перемешивания пробы в процессе измерений, насажена на ось закрепленного в основа­ нии 2 5 электродвигателя 2 6.

В нижней части корпуса датчика помещены два крана 1 и 12 с гибкими шлангами 1 4, 15. Всасывание исследуемой пробы производится с помощью ручного насоса 13, соединенного с си­ стемой датчика гибкими трубками.

М е т о д и к а р а б о т ы с п р и б о р о м. Высокая точность измерений солености проб, обеспечиваемая солемером СОЛ-65,, может быть реализована лишь при условии правильной его экс­ плуатации. При этом важное значение имеет выбор места уста­ новки прибора. Температура лаборатории, в которой произво­ дятся измерения, не должна значительно колебаться. Место уста­ новки прибора должно быть по возможности удалено от потоков теплого и холодного воздуха и защищено от прямых солнечных лучей. _ Перед началом измерений рекомендуется проводить калибровку прибора по нормальной (субнормальной) воде. Методика калиб­ ровки полностью аналогична методике проведения измерений. Для проверки устойчивости калибровки ее рекомендуется повторять че- !

рез каждый час работы.

Так как в схеме СОЛ-65 для компенсации влияния температуры применен полупроводниковый терморезистор (термистор), который подвержен старению, то при длительной эксплуатации прибора сле­ дует проводить периодическую проверку точности компенсации.

Первая проверка осуществляется через шесть месяцев аксплуата- j дни, последующие — не реже одного раза в год. Проверка выполня­ ется для всего рабочего диапазона температур. При проведении проверочных измерений используется нормальная (субнормальная) вода.

С такой же периодичностью, как и проверка термокомпенсации, производится регулярная поверка термистора для измерения тем­ пературы пробы. Контрольным прибором для поверки является ртутный термометр с ценой деления 0,2 или 0,1° С. При поверке термистор снимается с датчика СОЛ-65 и вместе с ртутным тер­ мометром помещается в нерегулируемый термостат, наполненный водой. Поверка осуществляется для всего рабочего диапазона тем­ ператур добавлением в термостат горячей или холодной воды.

Опытная эксплуатация электросолемеров СОЛ-65 на различных океанографических судах показала их полную применимость для экспедиционных работ.

Электросолемер CO JIEK C-1 является модификацией прибора СОЛ-65 и предназначен для измерений солености проб воды 'В ла бораторных условиях в диапазоне 1,5—39%о- Погрешность измере­ ний не хуже ±0,02%о. Диапазон рабочих температур 10—35° С.

Геофизические резистивиметры Р Э У -57 и Р С Э -3-57 предназна­ чены для измерений электропроводности в скважинах, но могут : с успехом использоваться для измерений Солености морской воды in situ.

В приборах РЭУ-57 и РСЭ-3-57 применены кондуктивные дат ;

чики электропроводности. Сигналы с измерительных электродов : датчиков по трехжильному кабелю подаются на регистрирующую аппаратуру, установленную на борту судна. Регистрация произво ;

дится компенсационным способом с помощью стандартных потен­ циометров.

Перед началом измерений приборы градуируются по нормаль­ ной морской воде.

Для перевода полученных при зондировании данных по распре­ делению электропроводности в значение солености воды необхо­ димы синхронные измерения температуры.

Электросолемер ЭС-56 (усовершенствованная модель ЭС-57), разработанный Институтом океанологии АН СССР, предназначен для измерений солености в диапазоне от 2 до 40%о с погрешностью не хуже ±0,05%0. Измерительная схема прибора представляет со­ бой уравновешенный мост Уитстона, в одно из плеч которого вклю­ чена ячейка датчика, выполненная в виде стеклянного сосуда, с платиновыми электродами. В качестве нуль-индикатора исполь­ зован микроамперметр. Учет влияния температуры осуществляется с помощью термистора, что дает возможность производить измере­ ния, помещая датчик прибора в нерегулируемый термостат типа ;

сосуда Дьюара. Производительность электросолемеров ЭС-56 и ЭС-57 до 15— 18 проб в час.

Прибор 6007 фирмы «H ytech» (СШ А) предназначен для наблю­ дений за соленостью морской воды in situ. Погрешность измерений ±0,03%о, включая гистерезис, температурный эффект в диапазоне от — 2 до +35° С на глубинах 0— 6000 м. Диапазон регистрируемых значений солености 30— 40%о.

В приборе 6007 значение солености с помощью специального из­ мерительного генератора преобразуется в частотно-модулирован ный сигнал, который подается в однопроводную линию связи. Для компенсации температурного эффекта используется платиновый термометр сопротивления. Кроме этого, в приборе имеется схема компенсации давления. Датчик солемера 6007 — индуктивный.

Соленограф 6600 фирмы «H ytech» (СШ А) предназначен для работы с борта корабля. Он состоит из контрольно-записывающего аппарата, соединительного кабеля и измерительного зонда. Диапа- ;

зон измерений прибора 28—38%о разбит на узкие поддиапазоны по 2% Погрешность измерений в каждом поддиапазоне ±0,03%о. Из-!

о.

мерительный зонд крепится к борту судна. Длина соединительного кабеля 50 м.

Лабораторный солемер 6220 фирмы «H ytech» (СШ А) позволяет измерять соленость проб морской воды в лабораторных условиях с точностью до +0,003%о. Чувствительность прибора 0,0004%о, диа­ пазон измерений 0— 51%о. Датчик прибора — индуктивный. Темпе­ ратурная компенсация осуществляется двойным платиновым тер-| мометром. | Солемер in situ RS5-3. Батарейный прибор RS5-3 измеряет электрическую проводимость и температуру и использует эти изме­ рения для расчета солености с точностью ±0,3%0. Датчик при­ бора • •индуктивный. Для учета влияния температуры в приборе — применяется дополнительная измерительная схема с полупроводни-j ковым терморезистором в качестве датчика. Его постоянная вре­ мени не превышает 1с. | Особенностью прибора является возможность контроля тари-| ровки с помощью проволочной петли, замкнутой на постоянное со-!

противление. Петля и сопротивление при контроле играют роль!

среды. В описании прибора отмечается, что высокая погрешность!

(±0,3%о) обусловлена нестабильностью используемых измеритель­ ных схем. При желании могут быть построены кривые ошибок и отсчеты уточнены. При этом погрешность составит ±0,05%о для солености, ± 0,0 5 ° С для температуры, ± 0,05 м Ом/см для электро­ проводности.

Прибор R S7-B позволяет определять соленость проб морской воды способом сравнения электрической проводимости стандарт­ ной нормальной воды и пробы. Разность их температур компенси-!

руется специальной электронной схемой с двойным платиновым термометром сопротивления. Это позволяет отказаться от термо-!

статирования измерительной ячейки, что значительно упрощает|;

конструкцию. Максимальная разница температур стандарта и!

пробы, для которой осуществляется автоматическая компенсация] составляет 3° С. Датчик прибора— индуктивный, двухтороидаль­ ный. Вода заливается внутрь датчика воздушным насосом. При из­ мерениях производится непрерывное перемешивание пробы специ-;

альной электрической мешалкой.

Технические данные прибора:

диапазон измерений 0— 49%о, чувствительность +0,0004%, погрешность ±0,003%о, объем пробы 50 мл.

Индукционный солемер CSIRO (Австралия) предназначен для измерений солености морской воды в судовых и береговых лабора­ ториях в диапазоне от 2 до 42%о с погрешностью не хуже ±0,005%о.

В приборе применен индуктивный двухтороидальный датчик.

Измерительная схема представляет собой компенсатор, аналогич­ ный применяемому в отечественном солемере СОЛ-65 (ГМ-55).

Отсчет, взятый с лимбов компенсатора, переводится в значение со­ лености с помощью соответствующих таблиц.

Учет влияния температуры пробы на показания прибора произ­ водится автоматически с помощью термистора. Подборка нужного коэффициента термокомпенсации осуществляется вручную на осно­ вании результата измерения температуры пробы, выполняемого до­ полнительной мостовой схемой с термисторным датчиком.

Объем исследуемой пробы в солемере C SIRO 80 мл. Производи­ тельность— до 40 проб в час.

Электросолемер IMC предназначен для измерений электропро­ водности проб морской воды в стационарных лабораторных усло­ виях с последующим переводом в значение солености с помощью таблиц. В приборе используется кондуктивный четырехэлектродный датчик. Измерительная схема представляет собой компенсатор пе­ ременного тока. Частота питающего напряжения схемы 1 кГц.

Для исключения влияния температуры на показания прибора исследуемая проба помещается в масляный термостат, температура которого с помощью термисторного регулятора автоматически под­ держивается равной + 10° С с точностью не менее 0,005° С. Допол­ нительный контроль за температурой термостата осуществляется визуально через оптическую систему по ртутному термометру. При отклонении температуры от заданного номинала в результат изме­ рений могут быть введены соответствующие поправки по таблицам.

Технические данные прибора:

диапазон измерений 20—40%о, точность до 0,005%о, объем исследуемой пробы 25 мл, производительность до 20 проб в час.

Известен ряд других электрических солемеров, выпускаемых зарубежными фирмами, но в силу различных причин они не нашли применения в отечественных океанографических исследованиях.

Измерение турбулентных флуктуаций солености дает возмож­ ность получить непосредственную количественную оценку коэффи­ циентов диффузии вещества, что очень важно для решения различ­ ных задач турбулентной диффузии в океане.

Методы измерения флуктуаций отличаются от методов измере­ ния абсолютных значений солености тем, что наблюдения могут производиться только in situ, при этом разрешающая способность аппаратуры должна быть выше и составлять, по мнению некото­ рых исследователей, 10~4.

На кафедре физики моря М ГУ под руководством Колесникова был разработан комплексный прибор для измерений турбулентных флуктуаций электропроводности, температуры и скорости течения, имеющий разрешающую способность канала электропроводности 2 • 10-4.

Регистратор, представляющий собой шлейфовый осциллограф, размещается на борту судна, измерительные блоки — в погружа­ емом контейнере.

Регистрация любого из указанных выше параметров произво­ дится при 'подключении к измерительной схеме соответствующего датчика.

Для измерений флуктуаций электропроводности применен двух­ тороидальный индуктивный датчик. Измерительная схема представ­ ляет собой неуравновешенный мост Хевисайда. Установка схемы на среднее значение электропроводности выполняется дистанционно с помощью балансирующего резистора.

Электронные схемы прибора 'выполнены на лампах миниатюр­ ной серии. Питание погружаемого контейнера осуществляется с борта судна.

Чувствительность прибора по солености 0,005%0.

Модифицированный вариант прибора, созданный в 1963 г., зна­ чительно улучшен по своим качественным показателям. Его чувст­ вительность 0,002%о.

В М ГИ АН У С СР разработан измеритель турбулентных флук­ туаций электропроводности и температуры морской воды «Сигма-2», позволяющий регистрировать пульсации солености с пороговой чувствительностью до 0,005%0.

В приборе применен двухтороидальный индуктивный датчик с резонансным включением обмоток. Для компенсации среднего значения электропроводности тороиды датчика имеют дополнитель­ ные обмотки, замкнутые на цепочку резисторов. Величина одного из резисторов может изменяться с помощью дистанционно управ­ ляемого электродвигателя.

ГЛАВА XII НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЛЬДОМ Наиболее древним видом ледовых наблюдений являются, не­ сомненно, наблюдения за состоянием льдов с берега,, доступные любому жителю побережья. Сведения о состоянии, льдов в море всегда были очень важными, поскольку от них зависело время от­ крытия и закрытия навигации, условия рыбной ловли и промысла морских животных. Уже в X V в. достаточно большой опыт, цлава ний в ледовых условиях имели поморы, открывшие Шпицберген и Новую Землю, а затем освоившие пути к ним.

В донесениях, челобитных, расспросных записях сибирских ка­ заков и промышленников X V II и X V III вв. нередко имеются под­ робные сведения о состоянии льдов на различных участках Север­ ного морского пути. Некоторые из этих сведений могут быть сопо ;

ставлены с современными сведениями о ледовом режиме, для чего I качественные оценки льда того времени переводятся в характери I стики, выражаемые в современных единицах измерения.

I Данные наблюдений за состоянием льдов в арктических морях позволили русским промышленникам и исследователям первыми выполнить сверхдальние переходы по льду на санях с различными, в том числе и научными, целями. Позднее опыт этих походов был широко использован Великой Северной экспедицией в 1733— 1743 гг., организованной Российским адмиралтейством, а затем и другими экспедициями, проводившими съемку побережья и остро­ вов Северного Ледовитого океана.

Исключительно ценный вклад в науку о льдах внес М. В. Ломо­ носов, который в 1761 г. в труде «Мысли о происхождении ледя­ ных гор в северных морях» и в 1763 г. в труде «Краткое описание разных путешествий по северным морям и показание возможного проходу Сибирским океаном в Восточную Индию» сделал важные обобщения материалов, собранных к тому времени по России и за рубежом. Проанализировав разрозненные факты, Ломоносов соз­ дал единую картину формирования и развития ледяного покрова в Северном Ледовитом океане. Он рассмотрел вопрос о первичном ледообразовании в воде, о нарастании льдов по толщине, причем совершенно правильно сформулировал основную зависимость:

«вода замерзает с верху к низу, и чем мороз сильнее и долее дей­ ствует, тем лед становится толще». М. В. Ломоносов описал фор : ‘ 19 М орская ги дром етри я мирование льдов различных видов, их дрейф, условия навигации среди льдов, особенности льдов в различных районах и т. д. Спра­ ведливость большинства выводов Ломоносова была подтверждена данными, собранными через 100— 150 лет после издания его трудов.

Новаторская роль Ломоносова 'в науке о льдах вытекает не только из справедливости ряда его заключений, но и из общей постановки вопроса о всестороннем изучении льдов. Достаточно напомнить, что даже через сто с лишним лет после его смерти крупные поляр­ ные исследователи оставляли ледовые проблемы без особого вни­ мания. Материалы ледовых наблюдений таких полярных экспеди­ ций, как на судах «Жаннетта» в 1879— 1881 гг., «Фрам» в 1893— 1896 гг., оказались весьма скудными и были собраны вместе с другими как подсобные (за исключением вопросов дрейфа). Все это позволяет считать М. В. Ломоносова зачинателем новой от­ расли науки — ледоведения.

Исключительно подробная для своего времени программа ледо­ вых наблюдений в северных морях была изложена в 1871 г. в док­ ладе П. Н. Кропоткина «Экспедиция для исследования русских северных морей».

С. О. Макаров неоднократно высказывал мысль о возможности применения активных методов борьбы со льдами, а также об их изучении посредством специально построенного мощного ледокола. I По этому поводу Макаров писал: «Простой взгляд на карту Рос- !

сии показывает, что ледокол откроет дверь в этом главном фасаде, он снимет ледяные ставни с окна, которое Петр I прорубил в Европу...». Первый в мире мощный ледокол. «Ермак» 'был пост­ роен в 1898 г. по непосредственным указаниям Макарова. Два больших плавания Макарова на «Ермаке» по Северному Ледови­ тому океану позволили ему провести специальные наблюдения в области ледоведения, океанографии, метеорологии, а также вы­ полнить крайне важное исследование работы ледокола во льдах.

Важнейшие выводы исследований С. О. Макаров изложил в 1901 г.

в замечательной книге «„Ермак” во льдах».

Первый международный полярный год, проводившийся в 1882— 1883 гг., безусловно, дал ценный материал по изучению гидроме­ теорологических, в том числе и ледовых, явлений.

После Великой Октябрьской социалистической революции в связи с коренной реорганизацией научно-оперативного обслужи­ вания морского и рыбного хозяйства созданием широко развет­ вленной сети береговых гидрометстанций занимались Гидромет служба, Гидрографическое управление, Главсевморпуть и учреж­ дения водного транспорта.

Сведения, собранные различными способами в разных водоемах и районах, быстро концентрировались в научно-оперативных цент-!

рах, где они обрабатывались, обобщались и издавались.

Однако интересы ледовой навигации требовали прежде всего!

организации службы ледовых наблюдений, посылки специальных наблюдателей в необходимые районы, бесперебойной и быстродей­ ствующей связи между наблюдателями, научными центрами и потребителями. Создание такой службы — заслуга советских научно оперативных учреждений, ведущих гидрометеорологическое обслу­ живание навигации в северных морях. Для ледовой службы по Бе­ лому и Карскому морям, где она зародилась, были созданы первые береговые станции, оборудованные радиосвязью. Ледовой службой была разработана и широко распространена система сбора с судов и самолетов ледовой информации и передачи им обобщенных сво­ док. С 1927 г. на корабле-лидере Карской морской экспедиции по инициативе Н. И. Евгенова было создано первое плавучее бюро погоды. Это бюро работало в тесном контакте со службой погоды при Управлении безопасности кораблевождения на северных морях (Убекосевер). Кроме того, штаб экспедиции, в состав которого с зимы 1924/25 г. входили океанографы, а с 1927 г.-— синоптики, поддерживал связь с отделом долгосрочных прогнозов Главной геофизической обсерватории в Ленинграде. Имея такие связи, штаб экспедиции в Карском море, а также служба погоды в Архан­ гельске располагали самыми новыми сведениями о состоянии льдов, сообщали их судоводителям и в зависимости от той или иной ледо­ вой обстановки рекомендовали определенные курсы, которыми сле­ довало идти судам. Ледовая служба при ГГО действовала некото­ рое время и на Балтийском море, но научно-оперативные задачи ее здесь были менее значительны.

! • Опыт ледовой службы, обеспечивавшей вначале лишь летние операции по проводке судов через льды полярных морей, позволил в годы Великой Отечественной войны организовать научно-опера-, тивное обслуживание более сложных зимних операций на арктиче­ ских и других морях.

Результаты проведения Первого международного полярного года показали, что систематические стационарные наблюдения дол­ жны быть заменены эпизодическими экспедиционными исследова­ ниями. В работе Первого международного полярного года прини­ мала участие и Россия. Ею были организованы две полярные стан |ции — на Новой Земле и в северной части дельты р. Лены.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 12 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.