Бассейн Советский патент 1993 года по МПК G01M10/00 

Изобретение относится к техническим средствам экспериментальной гидромеханики стратифицированной жидкости, созда.- ющейся на основе солевых растворов и пресной воды. Оно существенно повышает стабильность двухслойной стратификации, экономит расход соли, сокращает время проведения опытов.

Известно устройство опытового бассейна со стратифицированной жидкостью на основе температурной стратификации. Оно позволяет достаточно качественно моделировать заданную стратификацию, но имеет ряд существенных недостатков: устройство имеет большую стоимость; на подготовку устройства требуется определенное время; устройство неэкономично (потребление электроэнергии) и создает неблагоприятные температурные и влажностные условия

в помещении. Данный способ создания стратификации характерен непрерывной конвекцией между слоями.

. Известно устройство опытового бассейна со стратифицированной жидкостью на основе несмешивающихся жидкостей. Оно позволяет очень качественно моделировать двухслойную стратификацию, но имеет ряд существенных недостатков: две несмешивающиеся жидкости имеют либо большую сто- имость, либо, как правило, одна из жидкостей ядовита, что делает опасным ее применение в больших объемах внутри закрытых помещений. Смена такой жидкости и ее выброс создает определенные проблемы, связанные с экологией.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являются стратифицированные бассейны, создаваемые на

vl СО Ю

чэ о о

основе растворов соли, сахара и т, д. и пресной воды. Такой бассейн прост в техническом исполнении, безопасен в обслуживании и обеспечивает надежную работу и электрическую и визуальную (в случае подкрашивания слоев) регистрацию параметров ср ёд ьгГв. тх ч Гё/ГёТй внутрённих волн. НедостаткЬм а ко г б оЬытоаого бассейна является то чШ%:Ье|Шо1 Шжду проведения- ми опытов п р 0 йсйод. ит диффузия, вследствие которой граница раствора и пресной воды размывается и изменяет перепад плотности, что отрицательно сказывается на воспроизводстве результатов. Для восстановления качественной границы раздела приходится удалять верхний слой пресной воды и добавлять в раствор сольдо необходимой солености, затем по специальной технологии заливать пресную воду; что требует значительных затрат времени. Таким образом расходуется соль й удлиняется время проведения опытов.

Цель изобретения - существенное повышение стабильности двухслойной страти- фикации, экономия соли и времени проведения серии экспериментов за счет механического разделения двух слоев жидкости (солевой раствор и пресная вода) специальной плёнкой во время, когда не проводятся опыты.

Указанная цель достигается тем, что в период между проведением опытов ДЁЗ слоя жидкости разделяет пленкга (прозрачная или непрозрачная), котбрая крепится на специальные направляющие, закрепленные на стенках бассейна, выполненные с возможностью установки на необходимом горизонте и оперативной установке м удалению разделительной пленки.

На фиг. 1 изображен стратифицированный бассейн; на фиг. 2 - конструкция соединения перетягивающего шнура и разделительной пленки; на фиг. 3 - устройство, устраняющее влияние выступающих частей бассейна на движение стратифицированной жидкости.,

Стратифицированный бассейн содержит емкость t с прозрачными стенками, в которую заливается нижний слой 2 соленой вбдь плотностью pi , верхний слой 3 пресной воды плотностью /91 и тонкий промежуточный слой (толщиной 0,5-1 см), подкрашенной воды плотностью рср 0,5х x(/9t +P2). Над промежуточным слоем располагается разделительная пленка 4, которая может двигаться в направляющих 5. Для передвижения пленки предусмотрены валики 6, барабаны 7 с рукоятками 8. Для возможности установки разделительной

пленки 4 между слоями при изменении их толщин направляющие 5 могут устанавливаться на разной высоте неподвижных стоек 9 при помощи шпилечных соединений 10.

На фиг. 2 изображено устройство крепления пленки 4 к перетягивающему шнуру 11. Шнур выбирается диаметром 3 мм и свободно скользит в направляющих 5, которые имеют горизонтальную прорезь по всей

длине размером 1,5 мм для прохода разделительной пленки. Два перетягивающих шнура 11 с обоих концов неподвижно крепятся к барабанам 7. Часть длины шнуров не перекрыта пленкой. I должна быть не

менее длины бассейна плюс высота бассейна, плюс длина на крепление к барабану. Такая конструкция обеспечивает установку пленки и ее удлинение посредством вращения барабанов 7.

На фиг. 3 изображено устройство, устраняющее влияние выступающих частей бассейна на движение стратифицированной жидкости. Оно состоит из верхних 12 и нижних 14 прозрачных пленок, которые одним концом прикреплены к направляющим 5 по всей длине, а с помощью цилиндрических отвесов |3 и 15 натянуты в вертикальном направлении и закрывают все выступающие части (узлы монтажа стенок,

неподвижные стойки 9, направляющие 5). На цилиндрических отвесах 13 и 15 намотана часть пленки и установлены специальные зажимы. Такое устройство позволяет перекрывать выступающие части в случае изменения высоты расположения направляющих 5 при изменении толщин слоев.

Стратифицированный бассейн работает следующим образом.

В емкость 1 до необходимого уровня

заливается вода и с помощью соли или сахара достигается заданная плотность слоя 2. Сверху солевого (сахарного) раствора заливается тонким слоем подкрашенная жидкость имеющая плотность рср -0,5 (f +pi толщиной 0,5 - 1 см. На неподвижные стойки 5 над подкрашенным слоем воды крепятся направляющие 5. С помощью зажимов на цилиндрических отвесах 13 и 15 устанавливается необходимая длина пленок 12 и 14

соответственно. Цилиндрические отвесы 15 с пленкой 14 опускаются на дно, таким образом, чтобы пленки были натянуты вертикально вниз. Пленки 12 с помощью отвесов 13 устанавливаются вертикально вверх. Посредством вращения одного из барабанов 7 за рукоятку 8 приходят в движение перетягивающие шнуры 11 по направляющим 5 и валикам 6 и устанавливается по всей длине бассейна разделительная пленка 4. На поверхность разделительной пленки заливается пресная вода. Непосредственно перед экспериментом, вращением одного из барабанов разделительная пленка4 убирается, после чего стратифицированный бассейн готов к работе. В нем устанавливаются модели, волнографы, другая необходимая аппаратура. По завершению экспериментов и удалению моделей и аппаратуры вновь устанавливается разделительная пленка на время между проведениями экспериментов. При необходимости изменить высоту слоя солевого (сахарного) раствора, удаляется верхний слой пресной воды, сматывается на барабан разделительная пленка, направляющие поднимаются или опускаются на необходимый уровень, готовится нижний слой жидкости. Затем таким же образом промежуточный и верхний слой.

0

5

0

Описанное выше устройство стратифицированного бассейна позволяет повысить стабильность характеристик двухслойной среды, что позволяет использовать результаты опытов, сделанных в разное время. Этим повышается точность получаемых экспериментальных зависимостей, например от частоты и амплитуды внутренних волн. Кроме того предложенная конструкция позволяет экономить расход соли (сахара), так как в результате естественной диффузии, граница раздела размывается, соль переходит в верхний слой. Чтобы опять сделать близкую к двухслойной стратификацию, приходится промежуточный слой удалять, а потом доливать сверху пресную воду. При этом каждый раз теряется 7-10% первоначального количества соли (сахара). Особенно большая потеря соли происходит при длительном бездействии бассейна.

Назначение изобретения: область технических средств экспериментальной гидромеханики стратифицированной жидкости, создающейся на основе солевых растворов и пресной воды. Сущность изобретения: бассейн снабжен емкостью, заполненной двухслойной стратифицированной жидкостью, разделительной пленкой с перетягивающими шнурами, направляющими для шнуров и пленки, неподвижными стойками для закрепления и перемещения направляющих, трособлоч- ным механизмом. Кроме того, для устранения влияния выступающих частей бассейна на движение стратифицированной жидкости предусмотрена установка прозрачных пленок, перекрывающих стенки бассейна вертикально вверх и вниз от направляющих. Пленки натянуты набором цилиндрических отвесов. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. со

Формула изобретения 1. Бассейн, включающий в себя емкость со стратифицированной жидкостью, вол- нопродуктор-, волногаситель и датчики для измерения характеристик внутренних волн, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен устройством для разделения слоев жидкости, включающим в себя герметичную разделительную пленку, направляющие и трособлочный механизм, при этом упомянутая разделительная пленка установлена в направляющих с возможностью ее перемещения в горизонтальной плоскости посредством трособлочного механизма, а каждая упомянутая направляющая установлена на неподвижных стойках с возможностью ее перемещения по высоте. 2. Бассейн по п. 1, отличающий- с я тем, что он снабжен верхней и нижней герметичными пленками, каждая из которых установлена по периметру боковых стенок и одной своей кромкой прикреплена к соответствующей ей направляющей.

Фиг.}

Склеиха it /neptiooSpaSanixa

Фиё.1

Я 3