книги из ГПНТБ / Унгерман М.Н. Техника океанологических наблюдений на поисковых и промысловых судах

кварцевым песком. И н ф о р м а ц и я о температуре

подается на

борт судна по одножильному кабель-тросу

в виде

однололяр-

ного импульсного

снпнала.

И н ф о р м а ц и я

о

глубине

поступает

по тому ж е каібелю

в виде

н'мпульоного

снпнала

противополож­

ной ноЛ'ярности. Длительность и амплитуда

импульсов инфор­

диапазоне

0 + ' 3 0 ° С

при

точности

0,1° С. Постоянная

времени

термодатчнка

0,5 с.

М а к с и м а л ь н а я приведенная погрешность

измерения

глубины

0,26%.

Гидрологический

зонд «Исток»

[113] предназначен

для изме­

рения температуры

и

удельной

электропроводности

воды на

глубинах

до

2000 м

при

одновременной регистрации

давления

записи информации в цифровом виде, в приборе

предусмотрена

возможность

ее регистрации

в

аналоговой

форме

с

помощью

ст анд ар™ ы х с амоп і ісцев.

Д л я

вертикального

температурного

зондирования

на

срав­

нительно небольшие

глубины

(до 400—600

м) могут

использо­

ваться

т а к ж е

дистанционные

измерители температуры,

объеди­

няемые с приборами для контроля п а р а м е т р о в

трала .

В ряде

случаев их использование может оказаться

д а ж е более

выгод­

ным, чем применение

специальных зондов,

так к а к не

требует

установки дополнительного

оборудования (см. § 4).

Из зарубежных приборов

удобным

для

зондирования, обе­

спечивающим

высокую точность,

является

кварцевый

термо­

метр НРЙ80ІА

( С Ш А ) .

(Его описание

в варианте

измерителя

температуры поверхности воды было приведено в

§

3). При

зондировании схема измерении остается неизменной, но

в раз ­

рыв кабеля

вставляется

стандартный

усилитель

типа

2830А

для глубин до 800 м или

два

усилителя

типа

2830А

и

типа

283ІА для длины к а б е л я

до 1500 м. (Внешний вид датчиков см.

на .рис. 36).

Следует

оговорить,

что при использовании

этого

термометра

в

качестве

зонда

разъемы

к а б е л я

и

усилителя

должны сыть дополнительно

герметизированы.

Из

других

зарубежных

измерительных

систем

наиболее

удобны

специальные

морские

зонды американских

фирм

«Бнс-

валдт»

используются

аналогичные платиновые электрогермо-

іметры

с

постоянной

времени

0,3—0,35

с. И н ф о р м а ц и я переда­

ется или

в виде ЧМ - сигнала

(Т-8.1/7)

или в последовательном

нитную

и

бумажную

ленту. Пределы

измерения: от —2

до

+ 35 С

с

точностью

0,01—0,02° С;

глубина

п о г р у ж е н и я — д о

2500 м.

Термозонд модели ЕТ-5 предназначен для зондирования до

глубины

300 м. Пределы

измерения

о т — 5

до

+ 4 0 ° С. Д а т ч и к

т е м п е р а т у р ы — т е р м и с т о р ,

помещенный

в

цилиндрический

за­

формация счптьгоаетоя визуально со стрелочного

измеритель­

ного прибора

при одновременной

регистрации

самопишущим

устройством. Прибор выполнен в переносном

п о р т а т и в н о м . в а ­

рианте.

При зондировании с борта движущегося судна или с верто­

летов, которыіми в настоящее

время

оснащаются

некоторые

на­

ши п л а в б а з ы ,

перспективным

может оказаться

применение

тер-

датчиком температуры

очень малой

инерционности

(0,10+

+0,15

с). Капсула

выбрасывается

за

борт метательной

установ­

кой и

погружается

со

скоростью

7

м/с.

Информация

на борт

одножильному

проводу, который

обрывается

под

массой

зонда

при

достижении максимальной длины

600 м

(при

этом глубина

за

с и е т сноса

оказывается около

450

м) .

И н ф о р м а ц и я

в мо­

следует из данных табл. I — 1,

через

промежуток

времени, рав­

ный 3 то, температура

датчика

будет

отличаться

от

температуры

среды па 4%. За

это

время

термозонд пройдет

расстояние

/ =

Зі>3 0 ,.д т„,

(IV—47)

где г-'.шпд — скорость

зондирования.

•Исходя из этих соображений составлена табл.

10, где

да­

ются

расстояния

(в

м)

от

поверхности

р а з д е л а ,

на

которых

термозоид начнет показывать истинную величину

изменившейся

температуры

с точностью 4%

д л я

различных

значений

т 0 ц

с'зонд-

Т а б л и ц а

10

Расстояние

(в

м) при V зонд' м

с

0,1

0,5

1,0

2.0

3,0

•1,0

5,0

0,01

<1

<1

<1

< 1

<1

< I

<1

0,05

<1

<1

<1

<1

<1

<1

< І

0,1

<1

<

1

<1

<1

<1

1,2

1,5

0,3

<1

<1

ч і

1,8

2,7

3,6

4,5

0,5

<1

<1

1,5

3

4,5

6

",5

1.0

<1

1,5

3

6

9

12

15

1.5

<1

2,2

4,5

9

3,5

18

22,5

2.0

<1

3

6

12

18

24

30

3,0

<1

4,5

9

18

27

36

45

5.0

1,5

7,5

15

30

45

60

75

10,0

3

15

30

60

•

90

120

150

Б о л ь ш а я

инерционность и чрезмернаяскорость

зондирова­

нии могут привести к искажению истинной картины

распреде­

ления

температуры

по

вертикали,

особенно

в слое

схачіка,

как

бы с м а з ы в а я

зоны

раздела .

При

реальных

скоростях

зондиро­

мозондов с Т о > 0 , 5 с.

При больших

то, например 10 с,

па зондирование

необходи­

мо з а т р а ч и в а т ь

примерно столько

времени, сколько

требуется

лучении

вертикальных

разрезов,

'картирования,

определения

глубинны

слоя

температурного

скачка -границ водных -м-асс

и т. д. Термозонды

часто

таікже используются при исследова­

нии временной

изменчивости

температуры

в

фиксированных

точках. В

этом случае

при р а б о т а х на

многосуточиых

станциям

терм о зондирование

производится

регулярно

с интервалом

в

1 —

2 ч. Однако такой способ

наследования

связан

с большими

ма­

териальными

затратаіми

и в

практике

промысловой

разведки

д а л е к о не

всегда м о ж е т быть

осуществлен.

В

последние

годы

дли

-продолжителыньгх

измерений

в

одной

и той

ж е

точке

все

большее

применение находят

автономные

самописцы

температуры,

устанавливаемые

на

буйковых

с тан­

ин як.

Примером удачной модели автономного регистратора тем­

пературы

может

служить

фототермограф, сконструированный в

Институте

океанологии АН С С С Р и в

дальнейшем

уоовершен-

сттоваі ный

в Арктическом

и

Антарктическом институте

[105].

Фототсрмограф

состоит из

ртутных

термометров,

фотографи­

рующего

устройства,

механизма перемотки

фотопленки,

спете-

:,ы

'вещения

шікал

термометров, программного

устройства и

не:

.инков питания. Все узлы заключены в герметический

кор-

т:..

В нижней

части

'корпуса

прибора

находится

латунный

ста­

кан

с ртутью,

в котором

помещены

резервуары

термометров.

Д л я

фотографирования их

показаний

применяется

объектив

«Юпитер-8» и кассета с 35-миллпметровой

фотопленкой

«Ми-

крат-200» чувствительностью 4 единицы ГОСТ. Перемотка

плен­

ки производится с помощью микродвигателя

постоянного

тока.

Питание прибора — батарейное [53, 105].

Специально

по з а к а з у организаций

М Р Х С С С Р для исполь­

зования

на

научи о-по исковых

судах

в

Ленин градском

гидр о-

пленку 4M - способом с пространственным

распределением ка­

налов. Скорость

з а п и с и — п е р е м е н н а я ,

со

средним

значением

35 ІМІМ/С. Объем

к а с с е т — д о 150 м. В

отличие от

ЧМ-запион,

кетов

импульсов длительностью 2,5 с. В промежутки

между

ними

лента

протяпіивается

вхолостую

дл я

отделения

пакетов

друг

от

друга

свободными

от записи

интервалами

длительно­

стью

около

1 с. Измерения

производятся с задаваемой дискрет­

ностью

10, 20,

30 или 60 мин. Включение и

выключение при­

бора

осуществляется п р о г р а м м н ы м

часовым механизмом с

электроподзаводом . З а д а ч а

взаимодействия

узлов

при

записи

мографа

при дискретности 30 м и н — 1 5

суток, диапазон реги­

стрируемых температур от —8 до

+ 2 8

° С при

погрешности

±0,02° С;

максимальная глубина

у с т а н о в к и — 5 0 0

м.

Питание

п р и б о р а — б а т а р е й н о е .

После подъема

термографа

на

борт за­

писанная

информация

считывается

и дешифрируется .

Ц и ф р о в а я

торных элементах.

Р а з р е ш а ю щ а я способность

счетных блоков

± 1 Гц. Питание

бортового дешифрирующего

комплекса про­

изводится от борт-сети 220 В 50 Гц.

большой

автономностью

(80

суток)

и допускает

установку на

глубинах до 2000 м. Д и а п а з о н

измерения

температур от —'10° С

до + 4 0 ° С

при точности

измерения

0, Г %.

Дискретность

измере­

ния: 5, 10, 16, 20, 30 и 60 мин — задается

перед установкой тер­

мографа,

время к а ж д о г о

измерения — 4

с. Запнись

информации

производится на Ѵ-і-дюйіМОівой магнитной

ленте;

объем

записи

составляет 55200 намерений.

Питание — батарейное

[204].

Г л а в а

V

Т Е Х Н И К А Ф И З И К О - Х И М И Ч Е С К И Х О П Р Е Д Е Л Е Н И Й

Современная промысловая океанология базируется на изу­

чении основных элементов системы

приспособительных

связен

воспроизводство

и распределение населяющих ее организмов».

В соответствии

с

задачей, стоящей перед промысловой

гидро­

химией, основными методами и средствами получения

первич­

ной информации

в ней являются

методы и средства

аналитиче­

ской химии, в том числе физико-химические

методы

анализа .

Эти методы, с одной стороны, перекрываются методами

и сред­

ствами гидрофизических исследований и, с другой

стороны, —

биохимических

и

биологических

исследований.

Поэтому

очень

ния)

методы или чисто физические методы исследования.

Кро­

ме того, говоря об 'измерении какого - либо конкретного

пара­

метра

океанической среды, постоянно приходится учитывать

но приводит

к необходимости определенного

комплексированпя

методов. Во многих случаях появляется

возможность

заменять

определение

одних п а р а м е т р о в другими,

на

первый взгляд со­

вершенно не

связанными между собой.

Это

особенно

заметно

§ 1. СОЛЕНОСТЬ МОРСКОЙ ВОДЫ И СПОСОБЫ

ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Основное определение

солености, которое

было принято с

н а ч а л а девятисотых годов,

м о ж е т быть сформулировано

ка к

«соленость есть приведенное к пустоте весовое количество

всех

щены эквивалентным

количеством хлора, карбонаты превраще­

ны в окислы, а все

органические

вещества

сожжены»

[106],

Осуществить весовой

метод определения солености с достаточ­

ной точностью

практически очень

трудно.

Он

требует

значи­

тельной затраты времени и очень «чисто» поставленных

экспе ­

риментов.

Учитывая, что практически все свойства морской воды

(при-

условии

постоянного

давления

и

температуры)

зависят

от

ее-

солевого

состава, на

практике

обычно пользуются определени ­

ем какого-либо

одного физико-химического

п а р а м е т р а

воды,

связанного с ее соленостью известной теоретической или

э-мпяі- '

ричѳской

зависим остью. Практические способы

определения

со­

растворенных

в ней

солей, рефрактометрический — по

показа­

телю

преломления света, магнитно-индукционный — по

магнит­

ной

восприимчивости,

н м п е д а н о н ы й — п о емкости

двойного-

электрического

слоя,

электрический

(электрометрический) — п о .

электропроводности,

аргентометрический — п о

концентрации-

хлора, находящейся

в

определенном

соотношении

с соленостью,

высокую точность. Напри-мер, импеданюный

метод

теоретически

позволяет построить приборы с точностью

измерения

концен­

трации 0,00001% [37]. Однако эффективность

применения б о л ь ­

шинства из них низка. С появлением новых технических

в о з ­

можностей в попытках построить высокоэффективные

солемеры

периодически возвращаются к уже отброшенным методам.

Н а ­

пример, развитие техники оптических квантовых

генераторов

(лазеров) привело к разработкам рефрактометрического метода '

с лазерным источником, точность которого

в эксперименталь­

ных условиях Ю - 3 — Л 0 _ 4 % [37], т. е. метода,

потенциально

кон-

Больше всего распространены в настоящее время

два метода

определения солености — аргентометрический (§ 2)

и

электри­

ческий (§ 3, 4).

Аргентометрический метод основан на вычислении

соленоети

•по ее хлоріности. Т а к а я возможность обусловлена

достаточным

с я ) . Следует

отметить, что

постоянство

солевых компонентов

океанической

воды позволяет

проводить

определения солености

высокой

концентрацией

хлоридов и существованием

достаточно

точного

химического способа определения хлорностп. С появ­

л е н и е м

новых

эффективных .методов исследования

концентра­

ции различных

ионов

(например, с помощью ион-сел ектшвныл.

электродов) появилась

и потенциальная возможность практи­

So/«, = 1,80655 С1°/,ю .

|(V—la)

При

сравнении

данных,

получаемых

с

помощью формул

(V—1)

и (V—il а ) ,

практически

полное совпадение наблюдается

п р и

солености 35%о, а при концентрации 32

и 39°/о0 расхожде­

ние

получаемых результатов не превышает

0,0026%о.

ной электропроводности R\5, под

которой понимается

отноше­

ние электропроводности пробы воды .к электропроводности

воды

с соленостью 35%о при условии,

что обе пробы находятся

при

давлении 1,01-105 Па

(1 атм) и

при одной

и той ж е

темпера­

туре

(для / ? і 5 — при

температуре

15°С) . По результатам

мно­

гочисленных экспериментов,

после перевода

хл ори ости в

соле­

ность

по формуле (V—1а)

был

рассчитан

полином

(V—16),

дающий соотношение между соленостью и относительной

элек­

тропроводностью [133]

S'Yuo = - 0.0S996 4

28,29720 RLB

+

12.80S32 R2L5

— 10,67869/??. +.

-+ 5,9S624/?*5 -

1,3231 l/?fj

(V—16)

соотіветстівующей

заданному

диапазону

измерений

или по ар-

гентометріпчеакому методу

(если его точность

удовлетворяет).

Ч а щ е

всего дли тарировки

используют

эталон

«нормальной»

воды.

Н о р м а л ь н а я

вода выпускается в стандартные

стеклянных

степенью точности

(0,003%о). Д л я тарировки электрических

дат­

чиков

солености и

при других

лабораторных

исследованиях

можно

т а к ж е использовать

эталонный

солевой

раствор,

слиз­

кий по химическому составу

к

морской

воде и по своим

элек­

ленной

солености

[75].

Такую

искусственную

морскую воду

удобно

получить,

смешивая

предварительно

приготовленные

2 солевых раствора.

Рецепты

этих растворов

дл я получения

35,00°/оо .приведены в

табл. 11.

Т а б л и ц а 1.1

Раствор 1

Раствор 2

вещество

количество,

вещество

количество,

см 3

с м 3

NaCI

239,00

Na,S04 • 10іН2О

90,600

-MgCIo • 6Ы2 0

.108,30

Naï-ІСОз

о,аоо

СаСЬ

безводный

1.1,50

Na F

0,003

SrCl2

• 6Н,0

0,04

H3BO3

0,027

KCl

6,82

—,

—

КВг

0,99

—

—

Вода

8560,00

Вода

1000,00

щих

в состав

морской воды.

Таікое

постоянство

наблюдается

д л я

вод Мировогоокеана и

большей части окраинных и внут­

ренних морей, где можно не учитывать влияния

материкового

стока и ряда других причин,

изменяющих

в какой-либо

степени

эти

соотношения.

При отклонениях

соотношений солевых

компонентов

от вод

Мирового

океана, которые наблюдаются, например, в Азовском

и Аральском

морях,

н е и з б е ж н о

приходится пользоваться

по­

правками

по

соответствующим

таблицам,

составленным

для

к а ж д о г о конкретного

района.

В л и я н и е на проводим»сть

таких

факторов, как, например,