Батометр

 

Изобретение относится к технике пробоотборника и может быть использовано для взятия проб морской воды с больших глубин в океанологических исследованиях. Сущность изобретения заключается в организации надежного герметичного отсечения пробы морской воды на заданной глубине посредством применения самоцентрирующихся крышек-поршней. Строгая соосность достигается благодаря снабжению устройства направляющим стержнем, установленным по оси пробозаборной емкости. Устройство кроме того, позволяет произвести косвенное определение содержания растворенных е воде газов, что достигается с помощью вспомогательного цилиндра с поршнем, установленного на боковой поверхности пробозаборной емкости. При плавном сбросе давления в емкости посредством выдвижения поршня визуально через стеклянный колпачок фиксируется момент начала газовыделения, соответствующий определенным давлению и глубине десорбции, 1 ил. с/ с

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4815977/05 (22) 19,03.90 (16) 15,09.92, Бюл. N. 34 (71) Научно-технический кооператив "Изобретатель" (72) В.И.Кривощеков и В.И,Крымский (56) Патент США

N. 3489012, кл. 73-425.4, 1970.

Авторское свидетельство СССР

N 894420, кл. G 01 N 1/10. 1971.

Авторское свидетельство СССР

N1518701,,кл. 6 01 N 1/10, 1988. (54) 6АТОМЕТР (57) Изобретение относится к технике пробоотборника и может быть использовано для взятия проб морской воды с больших глубин в океанологических исследованиях, Сущность изобретения заключается в аргаИзобретение относится к устройствам для взятия проб морской воды с больших глубин при гидравлических исследованиях и можетбыть использовано в практике разработки океанологической техники, Известно устройство для отбора проб воды, содержащее цилиндрический держатель с закрепленными на нем сосудами, каждый из которых снабжен коническими крышками, установленными у его открыл.ых концов и удер>киваемых от закрывания шнуром (см. патент США N 3489012, кл.73-425 4. 1970).

Недостаток этого устройства заключается втом,,что при зак,рывании крышки не могут герметично закрыл ь сосуд, так как они поворачиваются произвольно без каких ли„„SU ÄÄ 1762159A1 низации надежного герметичного отсечения пробы морской воды на заданной глубине посредством применения самоцентрирующихся крышек-поршней, Строгая соосность достигается благодаря снабжению устройства направляющим стержнем, установленным по оси пробозаборной емкости. Устройство кроме того, позволяет произвести косвенное определение содержания растворенных в воде газов, что достигается с помощью вспомогательного цилиндра с поршнем, установленного на боковой поверхности прабозаборной емкости.

При плавном сбросе давления в емкости посредством выдви>кения поршня визуально через стеклянный колпачок фиксируется момент начала газовыделения. соответствующий определенным давлению и глубине десорбции, 1 ил. бо направляющих и могут закрыть отверстие с перекосом, Известны приборы и устройства для отбора проб воды с различных глубин: батометр морской BM-48, морской батометр

ААНИИ системы Ю.К.Алексеева, батометр

ГМ-42, батометр-батитермограф ГМ-7-111 (см например, Коровин В.П„чверткин Е.И.

Морская гидраметрия. Ленинград: Гидраметраиздат, 1988, с.48 — 52).

Недостатком данных батометров является необходимость сложных лабораторных исследований по содержанию растворенных в .воде газов. Кроме того, конструкция батометров недостаточно герметична и не позволяет учесть и фиксировать наличие и количество растворенных в воде газов.

1762159 дом. 55 направляющим стержнем, установленным 1

Известно устройство для отбора паоб жидкости, заборные цилиндры которого расположены по вертикали и снабжены перекл«ача«ощими механизмами, каждое из которых выполнено в виде корпуса с коак- 5 сиально расположенными сквозными отверстиями и шаровым затвором (см, авт. св.

СССР М 894420, 6 01 И 1/10), Недостатком данного устройства является сложность конструктивного выпог«не- 10 ния г«о герметизации заборных цилиндров, так как необходимо обеспечивать поворот ц«танги вокруг вертикальной оси устройства.

Известен прибор дг«я взятия проб воды, 15 содержа«ций цилиндрический корг«ус, падвижныа кры!цки, прижимаегиые K карг«усу упругими элементами, 38«10р««0 спусковое устройство, BK>I«a÷à«oùåå установленный в направляющих стержень и узлы фикса- 20 ции Kpi«LURK (cM, (см.B.c. СССР Й.. 1 1 751 4, 5 01 М I/10, 1958), Недостатком устройства является недостаточная герметизация отобранной пробы воды в пробоэаборнай емкости.. 25

Известен батоме1р (см. авт.св. СССР

% 1518701, кл. 6 01 М 1/10 — прототип). Ега применение позволяет повысить достоверность атбираемой пробы за счет компенсации термобатическога расширения 30 жидкости при падьеме устройства на поверхность и расширить функциональные вазможности эа счет возма>кност!«измере- . ния (расчета) глубины отбора пробы.

К недостаткам данного устройства сле- 35 дует отнестл следу«ощее.

Для заполнения емкости пробой воды корпус устройства необходимо опрокидывать на 180;что не искл«очает при динамио

«еском режиме его работы поломки 40 устройства;

Забор пробы и ее доставка на поверхность при прочих равных условиях зависят от наде>кнасти работы обратного клапана;

В устройстве не реализуется плавный 45 регулируемь«й сброс давления в емкости с пробой воды, что не позволяет фиксировать начало десорбции и определять содер:кание растворенных газов в воде.

Цель изобрете««ия — повышение надеж- 50

««ости и расширение лнформацлонных вазможностей устройства эа счет обеспечения коСвенного определен«ля содержания растворенных в воде газов экспрессным метоЦель достигается тем, что торцевые крышки выполнены в виде самоцентрирующихся поршней с глухими осевыми отверстиями, а пробозаборная емкость снабжена по ее оси, концы которого размещены в глухих отверстиях поршней, при этом устройство снабжено цилиндром с поршнем с ходовым штоком, установленным радиально на ее боковой поверхности, и прозрачным колпачком.

На чертеже показан общий вид батометра, продольный разрез, Устройство содержит полный латунный цилиндр 1 (пробозаборную емкость), систему крышек-поршней 2, замок-крючок 3, срабатывающий от посыльного груза 4, пружину 5, тяги 6, приводящие самоцентриру«ощиеся крышки-поршни в положение герметизации пробозаборну«о емкость 1 с пробой морской воды. Внутри емкости 1, по ее оси размещен направляющий стержень

7, концы которого помещены с центрирующие глухие отверстие 8 крышек-поршней 2.

Емкость 1 снабжена (на ее боковой поверхности) цилиндром 9 с поршнем 10, перемещающимся штоком 11 путем вращения штока по резьбе штурвалом 12, и стеклянным колпачком 13 для фиксации начала десорбции растворенных в воде газов.

Цилиндр 1 имеет по образу«ощей продольное окно (на рис. не показано) из прозрачного материала.

Батометр крепится к гидрологическому тросу 14 посредством кронштейна 15 с помощью за>кимного устройства (на фиг. не показано).

Спусковой механизм включает кронштейн 16, рычаг 17, тросик 18, плоскую пру>кину 19.

Все части батометра, эа исключением пружин и прокладок, изготавливаются из латуни, Изготавливать батометры можно целиком из материалов, не подвергающихся коррозии, или защищая антикоррозийными покрытиями их внутреннюю (рабочую) поверхность.

Перед подвешиванием к тросу 14 батометр приводят в рабочее положение: открывают его прабозаборную емкость 1, приводя

KpüøIKè-поршни 2 в крайнее положение(показанное на чертеже), фиксируя его замкомкрючком 3 и плоской пружиной 19.

Батометр работает следующим образом, . Батометр опускают в воду с открытыми крышками-поршнями 2, при этом посыльной груз 4 фиксируется на поверхности моря. При дости>кении определенной глубины батометра ега спуск пад собственным весом приостанавливают и по гидрологическому тросу 14 опуска«от посыльной груз 4.

Последний ударяет по рычагу 17 спускового ме"анизма, при этом натягивается тросик

8, который отжимает замок-крючок 3 и пло1762159

40

55 скую пружину 19, высвобождает пружину 5.

Она, разжимаясь. приводит тяги б в движение: прилегающие к пружине 5 концы тяг б движутся по направлению от поверхности емкости 1, а концы тяг 6, закрепленные шарнирно на крышках-поршнях 2, движутся по направлению к открытым торцам емкости

1, Крышки-поршни 2 под воздействием пружины 5, перемещаясь навстречу друг другу по направляющему стержню 7 в пробозаборной емкости 1, герметично закрывают ее. Это обуславливает повышение надежности устройства, а именно: крышки-поршни входят в емкость 1 llëoòíoïðèòåðòo, подпружинено, без перекоса и смещения относительно оси емкости 1 с отбором представительной пробы воды с заданной глубины моря.

Затем батометр извлекают на поверхность воды. Посредством штурвала 12 и вращения по резьбе штока 11 перемещают поршень 10 в цилиндре.9, плавно уменьшая этим давление в емкости 1, наполненной морской водой. При определенном давлении начинается десорбция растворенных в воде газов. Начало десорбции фиксируют визуально в стеклянном колпачке 13 с предварительным визуальным контролем (отслежкой) процесса в емкости 1 через продольное окно на ее боковой поверхности.

Цилиндр 9 проградуирован. Фиксируемое начало десорбции (появление пузырьков газов в цилиндре 9) соответствует определенному значению давления в емкости 1, а это в свою очередь — конкретному численному значению глубины начала десорбции, о котором судят по метке (напротив поршня 10) на поверхности цилиндра 9.

При этом необходимую величину хода h поршня определяют по формуле п=0,127КЧц а Н/(О Л Ь), см (1) где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Vц — обьем цилиндра. см; Н вЂ” глубина забоз, ра пробы воды, м; 0 — диаметр поршня, см; а — коэффициент сжимаемости воды, 1/м водн.ст;; Л Ь вЂ” перемещение крышек— поршней в цилиндре 1 при его герметизации, см, Содержание растворенного в морской воде газа определяют по формуле а;= а, ехр(— — (1 — Чр ) ), С Н НОЛТ

RT Но g

f4 /м (2) 5

30 где а — растворимость данного газа на глубине Но при температуре Т морской воды, град. К; ao — растворимость данного газа при нормальных условиях, определяемая по таблице; С вЂ” молярная TGlllloBMKQGTb газа, Дж/(моль.К); g — ускорение силы тяжести, м/сек; R=S,31- 10 Дж/(моль. К) — универсальная газовая постоянная; V — удельный объем данного газа при нормальных условиях, м /кг; р — плотность морской воды. кгlм; Но — глубина начала десорбции, м: з.

ЛТ вЂ” градиент температуры, К/м.

Преимуществом предложенного "Батометра" является: простая кинематика механизма {узла) герметизации пробозаборной емкости с надежным самоцентрированием крышек-поршней; плавная регулировка сбросом (уменьшением) давления в емкости с пробой воды; возможность получения численных значений Но — глубины начала десорбции (определяется по градуированной шкале на поверхности цилиндра 9) и обеспечение косвенного определения содержания растворенных в воде газов экспертным методом по формуле (2).

По заданным значениям Но и а (например, для конкретного газа: метан, сероводород, углекислый газ, кислород. азот) из выражения (2) можно вычислить глубину забора пробы морской воды, т.е. решить обратную задачу. 3тим данный способ отличается, например, от метода непосредственного определения глубины забора по длине троса.

Формула изобретения

Батометр, содержащий пробозаборную цилиндрическую емкость с торцевыми крышками, запорно-спусковой механизм и посыльный груз, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения информационных возможностей батометра путем обеспечения косвенного определения содержания растворенных в воде газов экспрессным методом, торцевые крышки выполнены в виде самоцентрирующихся поршней с глухими осевыми отверстиями, а пробозаборная емкость снабжена направляющим стержнем, установленным по ее оси, концы которого размещены в глухих отверстиях поршней, при этом батометр снабжен цилиндром с поршнем с ходовым штоком, установленным радиально на его боковой поверхности, и прозрачным колпачком.

1762159

Составитель В.Кривощеков

Техред М,Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор И.Соколова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3253 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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