RU2311629C1

RU2311629C1 - Balancing device for determining buoyancy of solid body

Info

Publication number: RU2311629C1
Application number: RU2006105758/28A
Authority: RU
Inventors: Валерий Павлович Монахов (RU); Валерий Павлович Монахов
Original assignee: Валерий Павлович Монахов
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-11-27

Abstract

FIELD: swimming.

SUBSTANCE: device comprises closed measuring cylinder, counterweight connected with the bottom face of the cylinder, drain wire container provided with two bottoms, and round float provided with air space and controlled buoyancy. The half of container bottom can be opened and receive the specimens of solid bodies to be measured.

EFFECT: enhanced reliability.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к водному спорту, к подводной балансировке материалов для снаряжения, оборудования и инвентаря пловца.The invention relates to water sports, to underwater balancing of materials for equipment, equipment and inventory of a swimmer.

По закону Архимеда подъемная плавучесть физического тела в воде равна массе объема жидкости, вытесняемой погруженным телом, умножив которую на удельный вес воды, определяем подъемную Архимедову силу тела. Вычитая из подъемной плавучести массу физического тела определяют вид плавучести: положительная, отрицательная, нулевая. Положительная разность соотношений масс характеризует размер положительной плавучести (ПП) тела, например полиэтилена, и показывает конкретную потребность в размере отрицательной плавучести балласта, необходимом для выведения тела на нулевую плавучесть. Отрицательная разность соотношений характеризует размер отрицательной плавучести (ОП) тела под водой. Например, 100 г свинца под водой, вытесняя 8,82 см³ воды, имеют отрицательную плавучесть -91,18 г, 100 г алюминия имеют -62,96 г, железа -87,29 г. Именно отрицательную плавучесть тела компенсируют таким же размером положительной плавучести, например, воздушной емкости. Подводное использование предметов снаряжения, оборудования, материалов строительства и обустройства требует применения данных по их характеристикам положительной или отрицательной плавучести, которые могут быть получены при разработке устройств прямых замеров показателей плавучести, отсутствующие в настоящее время.According to the Archimedes law, the buoyancy of a physical body in water is equal to the mass of the volume of liquid displaced by a submerged body, multiplying which by the specific gravity of the water, we determine the Archimedean lifting force of the body. Subtracting from the buoyancy buoyancy the mass of the physical body determines the type of buoyancy: positive, negative, zero. A positive difference in mass ratios characterizes the size of the positive buoyancy (PP) of the body, such as polyethylene, and shows the specific need for the size of the negative buoyancy of the ballast necessary to bring the body to zero buoyancy. A negative difference in the ratios characterizes the size of the negative buoyancy (OD) of the body under water. For example, 100 g of lead under water, displacing 8.82 cm ^{3 of} water, have a negative buoyancy of -91.18 g, 100 g of aluminum have -62.96 g, iron -87.29 g. It is the negative buoyancy of the body that is compensated by the same size positive buoyancy, for example, air capacity. Underwater use of equipment, equipment, materials for construction and arrangement requires the use of data on their characteristics of positive or negative buoyancy, which can be obtained by developing devices for direct measurements of buoyancy indicators, which are currently not available.

Аналогами предлагаемого технического решения является вертикальное размещение в жидкости воздушной емкости с балластом внизу, нашедшее применение в ареометрах (авт. св. SU №735965, 25.05.1980, G01N 9/12), плотномерах и измерителях объема тела (патент US №3085441, 16.04.1963, 73-450), гидрометрах, спиртометрах, сахаромерах. При разработке поплавка выявлен аналог его заполнения уравновешивающей жидкостью (авт. св. SU №135268, 1961, G01L 13/04), но с другим конструктивным решением и по другому назначению.The analogues of the proposed technical solution is the vertical placement of an air tank with a ballast at the bottom, which has found application in hydrometers (ed. St. SU No. 735965, 05.25.1980, G01N 9/12), densitometers and body volume meters (US patent No. 3085441, 16.04 .1963, 73-450), hydrometers, alcoholometers, sugar meters. When developing a float, an analogue of its filling with a balancing liquid was revealed (ed. St. SU No. 135268, 1961, G01L 13/04), but with a different constructive solution for a different purpose.

Цель изобретения: разработать балансировочный определитель размера положительной или отрицательной плавучести стандартного веса в 100 г твердого (нерастворимого) тела, имитируя натурные условия и используя выемки образцов испытуемого материала.The purpose of the invention: to develop a balancing determinant of the size of positive or negative buoyancy standard weight per 100 g of solid (insoluble) body, simulating natural conditions and using the notches of the samples of the test material.

Указанная цель достигается тем, что в емкость с глубиной более 45 см и диаметром от 20 см (стеклянная банка, аквариум, бак, ведро) заливается вода, в которой будут производиться определения. В нее помещается балансировочный определитель размера положительной или отрицательной плавучести нерастворимого твердого тела. Определитель содержит закрытый измерительный стеклянный или дюралевый, или пластмассовый, или из нержавеющей стали цилиндр с противовесом внизу по отрицательной плавучести, составляющим массу половины объема вытесняемой воды воздушной емкостью цилиндра и включающим вес цилиндра, дренажного проволочного корзинчатого контейнера и возможных припоев на верхнем донце изнутри корзинки контейнера, имеющего два донца, прикрепляющегося к нижней торцевой стенке цилиндра и раскрывающегося нижней половиной для помещения измеряемых образцов твердых тел. При этом цилиндр своей серединой по вертикали находится на границе раздела воздушной и водной сред с возможностью вертикальных передвижений и этот уровень берется за нулевую отметку с разметкой шкалы вверх для определений отрицательной плавучести твердых тел и шкалы вниз для определений положительной плавучести. С тем, чтобы контейнер не касался стенки емкости с водой или с другой жидкостью и для удобства снятия показаний по шкалам цилиндра, предлагается круглый поплавок либо в виде пластины вспененной пластмассы или с воздушной емкостью радиусом 6-8 см, высотой от 1,5 до 2,5 см (внутри поплавка). Поплавок выполнен с центральным отверстием для цилиндра, которым он с небольшим зазором надет на цилиндр, и с регулируемой плавучестью - заливом воды через отверстие с пробкой в верхней плоскости поплавка до уровня, при котором нижний край скошенной выемки верхнего внутреннего края центрального отверстия поплавка совпадает с нулевой отметкой шкал цилиндра на границе раздела двух сред. Замеры производятся в пресной, дистиллированной, морской, искусственной воде или в другой жидкости, к которой балансировочный определитель готовится заранее по необходимым весовым параметрам измерений, размерности цилиндра и балласта, размещения на вертикали цилиндра нулевой отметки, например, с учетом измерений преимущественно отрицательной или положительной плавучести исследуемых физических тел.This goal is achieved by the fact that in a container with a depth of more than 45 cm and a diameter of 20 cm (glass jar, aquarium, tank, bucket), water is poured into which the determination will be made. A balancing determinant of the size of the positive or negative buoyancy of an insoluble solid is placed in it. The determinant contains a closed measuring glass or duralumin, or plastic, or stainless steel cylinder with a counterbalance at the bottom for negative buoyancy, which makes up the mass of half the volume of displaced water by the air capacity of the cylinder and includes the weight of the cylinder, the drain wire basket container and possible solders on the upper bottom from the inside of the container basket having two bottoms, attached to the lower end wall of the cylinder and revealing the lower half to place the measured samples Verdi tel. In this case, the cylinder with its vertical middle is at the interface between air and water environments with the possibility of vertical movements and this level is taken as the zero mark with the scale marking up for determining the negative buoyancy of solids and the scale down for determining positive buoyancy. So that the container does not touch the wall of the container with water or other liquid and for the convenience of taking readings on cylinder scales, a round float is offered either in the form of a plate of foam plastic or with an air tank with a radius of 6-8 cm, height from 1.5 to 2 5 cm (inside the float). The float is made with a central hole for the cylinder, with which it is worn on the cylinder with a small clearance, and by pouring water through a hole with a plug in the upper plane of the float to a level at which the lower edge of the beveled recess of the upper inner edge of the central hole of the float coincides with zero the mark of the cylinder scales at the interface between two media. Measurements are made in fresh, distilled, sea, artificial water or in another liquid, to which a balancing determinant is prepared in advance according to the necessary weight parameters of measurements, cylinder and ballast dimensions, placement of a zero mark on the cylinder vertical, for example, taking into account measurements of mainly negative or positive buoyancy investigated physical bodies.

Изобретение поясняется чертежом, на котором в наполненной пресной водой круглой стеклянной банке изображен балансировочный определитель положительной или отрицательной плавучести твердого тела. Например, при радиусе, учитывающем внешнюю стенку измерительного цилиндра 1, 17,85 мм площадь поперечного сечения, составляет 10 см², и при высоте в 10 см его нижняя половина в пресной воде вытесняет 100 г воды, что определяет размер отрицательной плавучести противовеса в -100 г. Противовес в виде веса цилиндра, контейнера 2 и возможных припоев в верхнее донце изнутри корзинки контейнера выполнен до общей отрицательной плавучести в -100 г, которая обеспечивает необходимую балансировку половины воздушной емкости цилиндра, его другая половина в 10 см находится над поверхностью воды. На середине вертикали цилиндра на границе раздела воздушной и водной сред делается отметка 3, которая в балансировочном устройстве - определителе является нулевой. От нее для замеров положительной плавучести (ПП+) вниз делается шкала 4 с разметкой каждого сантиметра цифрой с нарастанием на 10 г и внутри сантиметра риской каждого миллиметра отмечается каждый грамм. Шкала вниз доходит до +100 г. Такая же разметка шкалы 5 вверх от 0 до -100 г делается для замеров отрицательной плавучести (ОП-). Для замеров берутся образцы материалов весом 100 г. В случае большего или меньшего 100 г веса образцов для сопоставления между ними делаются по результатам взвешивания пересчеты на 100 г. Если используется поплавок 6, залитый балластной водой 7, то по его нижнему краю 8 скошенной выемки верхнего внутреннего края поплавка с зазором перед цилиндром выполняется съем данных замеров.The invention is illustrated by a drawing, in which a round glass jar filled with fresh water shows a balancing determinant of positive or negative buoyancy of a solid. For example, with a radius taking into account the outer wall of the measuring cylinder 1, 17.85 mm, the cross-sectional area is 10 cm ² , and at a height of 10 cm, its lower half in fresh water displaces 100 g of water, which determines the size of the negative buoyancy of the counterweight in - 100 g. A counterweight in the form of the weight of the cylinder, container 2 and possible solders in the upper bottom from the inside of the container basket is made up to a total negative buoyancy of -100 g, which provides the necessary balancing of half the air capacity of the cylinder, its other half is 10 cm n hoditsya above the water surface. In the middle of the cylinder’s vertical line at the interface between air and water, mark 3 is made, which is zero in the balancing device - determinant. From it, for measurements of positive buoyancy (PP +), a scale of 4 is made down with a marking of each centimeter, a figure with an increase of 10 g and within each centimeter, each gram marks the risk of each millimeter. The scale down comes to +100 g. The same marking of the scale 5 up from 0 to -100 g is done for measurements of negative buoyancy (OP-). For measurements, samples of materials weighing 100 g are taken. In the case of more or less than 100 g of the weight of the samples, comparisons are made based on the results of weighing for 100 g. If a float 6 is used, filled with ballast water 7, then the lower edge 8 of the beveled recess the inner edge of the float with a gap in front of the cylinder is taken measurements.

Осуществление прямого определения размера положительной или отрицательной плавучести твердого тела заключается в помещении образца этого тела в проволочный корзинчатый контейнер, для чего через верх цилиндра вынимается поплавок, затем из банки вынимается цилиндр с контейнером, в который вкладывается образец. Измерительный цилиндр с содержимым в контейнере опускается в воду, опускается поплавок и производятся замеры по нижнему краю скошенной выемки поплавка.The direct determination of the size of the positive or negative buoyancy of a solid consists in placing a sample of this body in a wire basket container, for which a float is removed through the top of the cylinder, then a cylinder with a container is removed from the can into which the sample is inserted. The measuring cylinder with the contents in the container is lowered into the water, the float is lowered and measurements are made along the lower edge of the beveled recess of the float.

Балансировочный определитель позволяет работать с прямым показателем положительной или отрицательной плавучести образцов твердых материалов, используемых, например, дайвером под водой, а также различных объектов исследования в отдельных жидкостях.The balancing determinant allows you to work with a direct indicator of the positive or negative buoyancy of samples of solid materials used, for example, by a diver under water, as well as various objects of study in individual liquids.

Claims

1. Balancing buoyancy measuring instrument for solid solids, containing a closed measuring glass, or duralumin, or plastic or stainless steel cylinder with a counterweight at the bottom, negative buoyancy comprising the mass of half the volume of displaced water by the air capacity of the cylinder and including the weight of the cylinder, drainage wire basket container and possible solders on the upper bottom from the inside of the basket of the container having two bottoms attached to the lower end wall of the cylinder and opening the lower half for placing the measured samples of solids, while the cylinder with its vertical middle is at the interface between air and water with the possibility of vertical movements, and this level is taken as the zero mark with the scale marking up for determining the negative buoyancy of solids and the scale down for definitions positive buoyancy, as well as containing a round float with an air tank, used to take readings on a cylinder scale, with adjustable buoyancy - filling the water to a level in which the lower edge of the beveled recess of the upper inner edge of the Central hole of the float for the cylinder, with a clearance dressed on the cylinder, coincides with the zero mark of the cylinder scales at the interface between two media.

2. The balancing determinant according to claim 1, characterized in that at a radius that takes into account the outer wall of the cylinder, 17.85 mm, the cross-sectional area is 10 cm ² , and at a height of 10 cm, the lower half of the cylinder in fresh water displaces 100 g of water , which determines the size of the negative buoyancy of the counterweight of 100 g for determining a sample of a solid body weighing 100 g by marking the scale down on the cylinder from 0 to +100 g of its positive or scale up from 0 to -100 g of its negative buoyancy, while the float is performed with a radius of 6-8 cm, height from 1.5 to 2.5 cm with a central hole for the cylinder with a gap in front of it, and filled with water until the bottom edge of the beveled recess of the float coincides with the zero mark of the cylinder scales at the interface between two media.