RU2227284C2 - Method and device for evaluating density of simulated sea ice - Google Patents

Method and device for evaluating density of simulated sea ice

Info

Publication number
RU2227284C2
RU2227284C2 RU2002106957/28A RU2002106957A RU2227284C2 RU 2227284 C2 RU2227284 C2 RU 2227284C2 RU 2002106957/28 A RU2002106957/28 A RU 2002106957/28A RU 2002106957 A RU2002106957 A RU 2002106957A RU 2227284 C2 RU2227284 C2 RU 2227284C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
vessel
liquid
sample
reservoir
Prior art date
Application number
RU2002106957/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002106957A (en
Inventor
Е.Б. Карулин
М.М. Карулина
А.А. Курленков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова"
Priority to RU2002106957/28A priority Critical patent/RU2227284C2/en
Publication of RU2002106957A publication Critical patent/RU2002106957A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2227284C2 publication Critical patent/RU2227284C2/en

Links

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: evaluation of physical and chemical characteristics of simulated ice. SUBSTANCE: ice specimen is conveyed without removing it from water to reservoir wherein it is forced down to complete immersion in water and in this state water level in reservoir is recorded; then reservoir is weighed together with its content and ice specimen is rapidly removed, whereupon reservoir containing remaining water is weighed again, and weight of chosen ice specimen is determined judging from results of weighing reservoir with and without this specimen; then reservoir with all its content and with remaining water is replenished with water up to level noted earlier and volume of ice sample is indicated by that of added water, and its density is calculated using weighing results and sample volume measurements. Device implementing this method has reservoir, scales, and graduated jar; reservoir is provided with water-tight removable container, forcing-down lid with thrust flanges, and water level gage. EFFECT: enhanced reliability and accuracy of ice density evaluation results. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерений и касается вопросов моделирования ледяного покрова в ледовых опытовых бассейнах и определения физико-механических характеристик моделированного льда.The invention relates to the field of measurements and concerns the modeling of ice cover in ice test pools and the determination of the physicomechanical characteristics of simulated ice.

Наиболее распространенными способами определения плотности моделированного льда являются способы, основанные на гидростатическом взвешивании образца льда (см. И.А.Степанюк. Технологии испытаний и моделирования морского льда. Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 2001). Один из известных способов и устройств для определения плотности моделированного льда (см. указанный источник, стр. 54), принятый за прототип, предполагает выполнение следующих операций. Из ледяного покрова вырезают образец льда заданного объема VЛ и производят взвешивание его в жидкости с заранее известной плотностью, меньшей предполагаемой плотности образца льда. Плотность льда определяют по формуле:The most common methods for determining the density of simulated ice are methods based on hydrostatic weighing of an ice sample (see I. A. Stepanyuk. Technologies for testing and modeling sea ice. St. Petersburg, Gidrometeoizdat, 2001). One of the known methods and devices for determining the density of simulated ice (see the indicated source, p. 54), adopted as a prototype, involves the following operations. An ice sample of a predetermined volume V L is cut out from the ice sheet and weighed in a liquid with a predetermined density lower than the assumed density of the ice sample. The density of ice is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где ρЛ и ρЖ - плотность льда и плотность жидкости соответственно;where ρ L and ρ W - ice density and liquid density, respectively;

РЖ - вес образца льда в жидкости;R W - the weight of the ice sample in the liquid;

g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.

Устройство для определения плотности моделированного льда включает сосуд и весы.A device for determining the density of simulated ice includes a vessel and scales.

Основным недостатком известного способа является то, что для проведения перечисленных операций необходимо извлечение образца льда из жидкости, в которой он образовался. Между тем известно, что морской лед, в том числе и моделированный в ледовом опытовом бассейне, содержит определенное количество жидких фракций - рассола, который при извлечении образца льда из воды довольно быстро вытекает из него. Истечение рассола будет происходить как в воздухе, так и в жидкости, плотность которой меньше плотности льда. Взвешивание образцов льда занимает некоторое время, и за этот период вытекает значительная часть содержащегося в образце льда рассола, который становится неучтенным при взвешивании, а для решения практических задач необходимо определять плотность льда вместе с содержащимся в нем рассолом.The main disadvantage of this method is that to carry out the above operations, it is necessary to extract a sample of ice from the liquid in which it was formed. Meanwhile, it is known that sea ice, including that modeled in an ice test basin, contains a certain amount of liquid fractions - brine, which, when a sample of ice is removed from the water, quickly flows out of it. The outflow of the brine will occur both in air and in a liquid whose density is less than the density of ice. Weighting of ice samples takes some time, and during this period a significant part of the brine contained in the ice flows out, which becomes unaccounted for when weighing, and for solving practical problems it is necessary to determine the ice density together with the brine contained in it.

Другим недостатком способа, основанного на гидростатическом взвешивании образцов льда, является обязательное наличие жидкости, плотность которой известна и меньше ожидаемой плотности льда. Кроме того, к этой жидкости предъявляется ряд дополнительных требований: она не должна растворять лед, температура кристаллизации жидкости должна быть ниже -20°С, жидкость должна быть марки ЧДА (чистой для анализов), - все это ограничивает возможности применения упомянутых методов.Another disadvantage of the method based on hydrostatic weighing of ice samples is the mandatory presence of a liquid whose density is known and less than the expected ice density. In addition, a number of additional requirements are imposed on this liquid: it should not dissolve ice, the crystallization temperature of the liquid should be below -20 ° C, the liquid should be of the grade ChDA (clean for analysis) - all this limits the possibilities of using the mentioned methods.

Указанное устройство не позволяет осуществлять измерения веса и объема выбранного образца льда с учетом истечения рассола из образца, а следовательно, получить достоверные результаты.The specified device does not allow measurements of the weight and volume of the selected ice sample, taking into account the outflow of brine from the sample, and therefore, to obtain reliable results.

Другим существенным недостатком устройства, предполагающего реализацию метода гидростатического взвешивания, является необходимость проектирования и изготовления специальных креплений, обеспечивающих фиксацию образца при его взвешивании и одновременно не нарушающих целостности образца. Решение этой задачи сопряжено со значительными трудностями, поскольку моделированный морской лед является, как правило, мягким и непрочным, и при манипулировании с образцом льда последний легко разрушается. Кроме того, при определении веса образца льда в жидкости необходимо учитывать влияние креплений, которые тоже погружаются в жидкость. При этом к материалу креплений предъявляются определенные требования (см. И.А.Степанюк. Технологии испытаний и моделирования морского льда. Санкт-Петербург. Гидрометеоиздат. 2001): его плотность должна примерно равняться плотности льда. Подбор специального материала с такой плотностью и достаточной прочностью довольно затруднителен.Another significant drawback of the device, which implies the implementation of the hydrostatic weighing method, is the need to design and manufacture special fasteners that ensure fixation of the sample during weighing and at the same time do not violate the integrity of the sample. The solution to this problem is fraught with considerable difficulties, since the simulated sea ice is, as a rule, soft and fragile, and when handling an ice sample, the latter is easily destroyed. In addition, when determining the weight of an ice sample in a liquid, it is necessary to take into account the influence of fasteners, which are also immersed in the liquid. At the same time, certain requirements are imposed on the fastening material (see I. A. Stepanyuk. Technologies for testing and modeling sea ice. St. Petersburg. Hydrometeo publ. 2001): its density should be approximately equal to the density of ice. The selection of a special material with such a density and sufficient strength is quite difficult.

Задачей изобретения является повышение достоверности результатов определения плотности моделированного морского льда и его точности путем учета содержащегося в измеряемом образце льда рассола.The objective of the invention is to increase the reliability of the results of determining the density of simulated sea ice and its accuracy by taking into account the brine contained in the measured ice sample.

Для этого в предлагаемом способе определения плотности льда выбранный образец льда, не вынимая из жидкости, переносят и помещают вместе с ней в сосуд, после чего принудительно притапливают образец льда в сосуде до полного его погружения в жидкость и в этом состоянии отмечают уровень жидкости в сосуде, затем взвешивают сосуд со всем содержимым и быстро удаляют образец льда из сосуда, после чего производят повторное взвешивание сосуда с оставшейся в нем жидкостью и по разнице результатов взвешиваний сосуда с образцом льда и без него судят о весе выбранного образца льда, затем в сосуд со всем содержимым и с жидкостью, оставшейся после удаления из него образца льда, доливают жидкость до ее ранее отмеченного уровня и по объему доливаемой в сосуд жидкости судят об объеме образца льда, а его плотность рассчитывают по результатам взвешиваний и определения объема образца льда по соотношению:To do this, in the proposed method for determining the density of ice, the selected ice sample, without being removed from the liquid, is transferred and placed with it into the vessel, after which the ice sample is forcibly heated in the vessel until it is completely immersed in the liquid, and in this state, the liquid level in the vessel is noted, then the vessel with all contents is weighed and an ice sample is quickly removed from the vessel, after which the vessel is re-weighed with the liquid remaining in it and the difference between the weighing results of the vessel with the ice sample and without it is judged the weight of the selected ice sample, then into the vessel with all the contents and the liquid remaining after removing the ice sample from it, add liquid to its previously noted level and judge the volume of the ice sample by the volume of liquid added to the vessel, and its density is calculated by weighing and determining the volume of the ice sample by the ratio:

Figure 00000003
Figure 00000003

где P1 - вес сосуда с жидкостью и с образцом льда;where P 1 is the weight of the vessel with liquid and with an ice sample;

Р2 - вес сосуда с жидкостью после удаления из него образца льда;P 2 - the weight of the vessel with the liquid after removing an ice sample from it;

VЛ - замеренный объем образца льда;V L - the measured volume of the ice sample;

g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.

Таким образом удается избежать истечения рассола из образца льда при проведении измерений и определить плотность льда с учетом содержащегося в нем рассола.Thus, it is possible to avoid the outflow of brine from the ice sample during measurements and to determine the density of ice, taking into account the brine contained in it.

Для исключения указанных недостатков в состав известного устройства введена мензурка, а сосуд оснащен водопроницаемым съемным контейнером, крышкой-притапливателем, имеющей упорные фланцы, и уровнемером жидкости.To eliminate these drawbacks, a beaker was introduced into the composition of the known device, and the vessel is equipped with a water-permeable removable container, a heat sink cap having persistent flanges, and a liquid level gauge.

Перенос выбранного образца льда в сосуд вместе с жидкостью, в которой он образовался, не вынимая из нее, для взвешивания дает возможность исключить вытекание из него рассола и тем самым уменьшить погрешность измерения веса и повысить достоверность результата.The transfer of the selected ice sample into the vessel together with the liquid in which it was formed without being removed from it for weighing makes it possible to exclude brine from flowing out and thereby reduce the error of weight measurement and increase the reliability of the result.

Принудительное притапливание образца льда в сосуде до полного погружения его в жидкость с помощью крышки-притапливателя позволяет правильно определить объем выбранного образца льда и существенно снизить площадь свободной поверхности жидкости в сосуде, что способствует снижению погрешности измерений.Forced warming of an ice sample in a vessel until it is completely immersed in a liquid using a heat-insulating cap allows you to correctly determine the volume of the selected ice sample and significantly reduce the free surface area of the liquid in the vessel, which helps to reduce the measurement error.

Оборудование крышки-притапливателя упорными фланцами позволяет фиксировать ее положение по высоте на одной и той же отметке, что необходимо для снятия уровня жидкости при определении объема образца льда.The equipment of the bonnet-heater with stop flanges allows you to fix its height position at the same elevation, which is necessary to remove the liquid level when determining the volume of the ice sample.

Введение в состав устройства водопроницаемого съемного контейнера позволяет осуществлять быстрое извлечение образца после первого взвешивания сосуда со всем содержимым, исключить воздействие на него выталкивающей силы и произвести слив жидкости обратно в сосуд.Introduction to the composition of the device of a permeable removable container allows for quick extraction of the sample after the first weighing of the vessel with all contents, to exclude the impact of buoyancy force on it and to discharge the liquid back into the vessel.

Предложенный способ может быть реализован с помощью устройства, разрез которого представлен на чертеже. В устройство входит прозрачный сосуд 1, в который вставлен водопроницаемый съемный контейнер 2. Сверху сосуд 1 закрыт съемной крышкой-притапливателем 3 с упорными фланцами 4, установленной на верхнем торце сосуда 1. На стенке сосуда 1 смонтирован уровнемер жидкости в виде мерной линейки 5. В состав устройства также входят мензурка и весы (на чертеже не показаны).The proposed method can be implemented using a device, a section of which is shown in the drawing. The device includes a transparent vessel 1, into which a water-permeable removable container 2 is inserted. On top of the vessel 1 is closed a removable cover-heater 3 with stop flanges 4 mounted on the upper end of the vessel 1. A liquid level gauge is mounted on the wall of the vessel 1 in the form of a measuring line 5. B the composition of the device also includes a beaker and scales (not shown in the drawing).

Предлагаемый способ включает следующие операции. Образец льда 6 вместе с жидкостью, в которой он находится, помещают в сосуд 1 со вставленным в него водопроницаемым контейнером 2. После этого наполненный сосуд 1 закрывают крышкой-притапливателем 3, с помощью которой притапливают образец льда 6 до его полного погружения в жидкость, и по мерной линейке 5 отмечают уровень жидкости в сосуде 1. С помощью лабораторных весов производят взвешивание наполненного сосуда 1 со всем его содержимым. Затем, сняв крышку-притапливатель 3, образец льда 6 удаляют из сосуда 1 с помощью съемного контейнера 2, накрывают опять сосуд 1 крышкой-притапливателем 3 и производят повторное взвешивание сосуда 1 со всем содержимым, но уже без образца льда 6. После чего в сосуд 1 доливают с помощью мензурки жидкость до отмеченного ранее после утапливания образца льда 6 уровня. По объему долитой воды, определяемому по показаниям мензурки, определяют объем образца льда 6.The proposed method includes the following operations. The ice sample 6, together with the liquid in which it is located, is placed in a vessel 1 with a water-permeable container 2 inserted into it. After that, the filled vessel 1 is closed with a heat-sink lid 3, with which an ice sample 6 is melted until it is completely immersed in the liquid, and according to a measuring line 5, the liquid level in the vessel 1 is marked. Using a laboratory balance, the filled vessel 1 is weighed with all its contents. Then, having removed the lid-heater 3, the ice sample 6 is removed from the vessel 1 using a removable container 2, the vessel 1 is again covered with the lid-heater 3 and the vessel 1 is re-weighed with all its contents, but without the ice sample 6. Then into the vessel 1 using a beaker, add liquid to the level 6 ice that was noted earlier after melting. The volume of added water, determined by the testimony of the beaker, determines the volume of the ice sample 6.

Плотность льда определяют по формуле:The density of ice is determined by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (2)

1. Способ определения плотности моделированного морского льда, включающий отбор образца льда, помещение его в сосуд с жидкостью, определение веса и объема образца и по данным измерений вычисление плотности льда по известным соотношениям, отличающийся тем, что выбранный образец льда, не вынимая из жидкости, переносят и помещают вместе с ней в сосуд, после чего принудительно притапливают образец льда в сосуде до полного его погружения в жидкость и в этом состоянии отмечают уровень жидкости в сосуде, затем взвешивают сосуд со всем содержимым и быстро удаляют образец льда из сосуда, после чего производят повторное взвешивание сосуда с оставшейся в нем жидкостью, и по разнице результатов взвешиваний сосуда с образцом льда и без него судят о весе выбранного образца льда, затем в сосуд со всем содержимым и с жидкостью, оставшейся после удаления из него образца льда, доливают жидкость до ее ранее отмеченного уровня и по объему доливаемой в сосуд жидкости судят об объеме образца льда, а его плотность рассчитывают по результатам взвешиваний и определения объема образца льда по соотношению1. A method for determining the density of simulated sea ice, including sampling an ice sample, placing it in a vessel with liquid, determining the weight and volume of the sample, and using the measurement data to calculate the ice density using known ratios, characterized in that the selected ice sample is not removed from the liquid, transferred and placed with it in a vessel, after which a sample of ice in the vessel is forcedly submerged until it is completely immersed in the liquid and in this state the liquid level in the vessel is noted, then the vessel with all contents is weighed and quickly remove the ice sample from the vessel, after which the vessel is re-weighed with the liquid remaining in it, and the weight of the selected ice sample is judged by the difference in the weighing results of the vessel with and without ice, then into the vessel with all its contents and the liquid remaining after removing an ice sample from it, add liquid to its previously noted level and judge the volume of the ice sample by the volume of liquid added to the vessel, and its density is calculated by weighing and determining the volume of the ice sample according to to
Figure 00000005
Figure 00000005
где P1 - вес сосуда с жидкостью и с образцом льда;where P 1 is the weight of the vessel with liquid and with an ice sample; Р2 - вес сосуда с жидкостью после удаления из него образца льда;P 2 - the weight of the vessel with the liquid after removing an ice sample from it; VЛ - замеренный объем образца льда;V L - the measured volume of the ice sample; g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.
2. Устройство для определения плотности моделированного морского льда, включающее сосуд и весы, отличающееся тем, что в его состав введена мензурка, а сосуд оснащен водопроницаемым съемным контейнером, крышкой-притапливателем, имеющей упорные фланцы, и уровнемером жидкости.2. A device for determining the density of simulated sea ice, including a vessel and scales, characterized in that a beaker is introduced into its composition, and the vessel is equipped with a water-permeable removable container, a heat sink cap having persistent flanges, and a liquid level gauge.
RU2002106957/28A 2002-03-18 2002-03-18 Method and device for evaluating density of simulated sea ice RU2227284C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002106957/28A RU2227284C2 (en) 2002-03-18 2002-03-18 Method and device for evaluating density of simulated sea ice

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002106957/28A RU2227284C2 (en) 2002-03-18 2002-03-18 Method and device for evaluating density of simulated sea ice

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002106957A RU2002106957A (en) 2003-11-27
RU2227284C2 true RU2227284C2 (en) 2004-04-20

Family

ID=32465009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002106957/28A RU2227284C2 (en) 2002-03-18 2002-03-18 Method and device for evaluating density of simulated sea ice

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2227284C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559175C1 (en) * 2014-04-02 2015-08-10 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Method of determination of density of solid materials and device for its implementation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559175C1 (en) * 2014-04-02 2015-08-10 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Method of determination of density of solid materials and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hughes Archimedes revisited: a faster, better, cheaper method of accurately measuring the volume of small objects
Huppert et al. Ice blocks melting into a salinity gradient
Kireš Archimedes’ principle in action
RU2227284C2 (en) Method and device for evaluating density of simulated sea ice
König et al. Carbon dynamics during the formation of sea ice at different growth rates
Naumann et al. Laboratory study of initial sea-ice growth: properties of grease ice and nilas
Can Use
WO2017046623A1 (en) Method for analysing liquid samples
RU2708714C1 (en) Method for determination of density of solid bodies and device for its implementation
KR100790513B1 (en) Hydrometer
RU2559175C1 (en) Method of determination of density of solid materials and device for its implementation
US7707884B2 (en) Apparatus for measurement of absorption and displacement
RU2008142698A (en) METHOD AND DEVICE FOR TESTING OF BULK SORBENTS
CN106769602B (en) Automatic testing device and method for axial distribution of section of rusted steel bar
RU2311629C1 (en) Balancing device for determining buoyancy of solid body
RU2698552C1 (en) Method of estimating the flow of methane into the atmosphere, which is carried by floating bubbles emerging from the upper layer of sedimentary rocks at the bottom of the water reservoir, and a device for its implementation
US4967588A (en) Method of determining the air bubble size distribution in fresh concrete, an analytical assembly and a sample taking device for use herewith
CN200986520Y (en) Argillite density determination instrument
RU2002106957A (en) A method for determining the density of simulated sea ice and a device for its implementation
RU2193180C2 (en) Procedure establishing physical properties of frozen ground and device for its realization
CN105352840A (en) Apparatus for measuring decomposition rate of natural gas hydrate and method thereof
CN113218832A (en) Shale osmotic pressure simulation generation device, measurement experiment system and method
CN107238550B (en) Constant-temperature hydrostatic balance and using method thereof
SU958906A1 (en) Frozen rock physical characteristic determination method
DE10154431A1 (en) Densitometer for determining the density of liquids and solid bodies has little plastic centrifugal glass vessels, a float and a ballast body with a PVC/Plexiglas tube for graduation.

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner