Устройство для определения уклона водной поверхности

 

Изобретение относится к гидравлике и инженерной гидрологии и может быть использовано для измерения уклона на реках и каналах. С целью повышения точности за счет учета потерь напора на концах трубы на них установлены с возможностью поворота тройники 3 с направляющими пластинами 4 В тройниках размещены второй и третий датчики 6 скорости, а первый датчик скорости расположен D центральной части трубы 1. При измерении устройство располагают в любом направлении к среднему направлению ее течения и по измеренным скоростям течения в трубе 1 и на ее концах определяют величину уклона водной поверхности. 3 ил.

СОЮЗ СОБЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s 0 01 С 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЪ|И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1, .

%See

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Q

Iô„

IV1

1 (21) 4676007/10 (22) 16.01.89 (46) 07.05.91. Бюл, М 17 (71) Гасударственный гидрологический институт (72) Н,И, Зайцев и А.Н. Зайцев (53) 528.541.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 263177, кл, G 01 С 13/00, 06.04.68.

Авторское свидетельство СССР

N 1760, кл. 6 01 Р 5/16, 02.02.24. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕН|ИЯ УКЛОНА ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТ Л,„,«Ж„„1647257 А1 (57) Изобретение относится к гидравлике и инженерной гидрологии и может быть использовано для измерения уклона на реках и каналах. С целью повышения точности за счет учета потерь напора на концах трубы на них установлены с возможностью поворота тройники 3 с направляющими пластинами 4, В тройниках размещены второй и третий датчики 6 скорости, а первый датчик скорости расположен в центральной части трубы

1. При измерении устройство располагают в любом направлении к среднему направлению ее течения и по измеренным скоростям течения в трубе 1 и на ее концах определяют величину уклона водной поверхности, 3 ил, 1647257

Изобретение относится к гидравлике и инженерной гидрологии и может быть использовано для измерения пьезометрического уклона на реках и каналах.

Цель изобретения — повышение точности за счет учета потерь напора на концах трубы.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — центральная часть тру6ы; на фиг. 3 — схема размещения устройства при производстве измерений.

Устройство содержит жесткую трубу 1, установленную над поверхностью водотока и наполненную проточной водой (сифон), В трубе установлен датчик 2 скорости течения .(он может быть любого типа: роторный термоанемометрический или с использованием тепловых меток), Основное требование к датчику — это чувствительность его к весьма малым (0,05 м) скоростям потока и надежная работа его в полевых условиях в достаточно широком интервале изменения скоростей (0,05 — 1 м) в трубе (поскольку измеряемые уклоны на реках колеблются в пределах от

0,00001 до 0,01).

На концы трубы, заглубленные в поток вертикально к его поверхности, установлены насадки типа тройников 3. Эти насадки снабжены направляющими пластинами 4.

Насадки 3 прикреплены к трубе 1 через шарнирное соединение 5. Насадки 3 позволяют проходные отверстия поворотных тройников всегда ориентировать по местно.му направлению течения в водотоке, В проходном отверстии каждого тройника установлены датчики скорости, например вертушки 6, Рабочее положение трубы — сифона над поверхностью потока фиксируется установочным узлом в виде поплавков 7.

Для надежного выпуска воздуха из трубы, при наполнении ее речной водой, труба выгнута в виде арки, а в верхней точке ее установлен клапан 8. Он снабжен поплавком 9 и перемещается в скобе 10. Через клапан 8 выпускается воздух путем погружения трубы 1 в водоток до открытия клапа-. на 8 от всплытия поплавка 9, Конструкция измерительного устройства, а именно установка трубы над поверхностью потока и установка íà ее концы поворотных насадок типа тройников 3, рассчитана на снижение возмущений в потоке, исходимых от устройства, а также возможность проведения оперативных измерений уклона на любом участке реки. Последнее выполняется путем крепления трубы 1 к плавсредству 11 (моторной лодке или катеру) посредством шарнирного кронштейна

12. В таком снаряжении устройства измерения уклонов производятся во время стоянки плавсредства на якоре.

Устройство работает следующим образом, 5 Переносную трубу 1 с гидростатическими приемниками устанавливают на любом участке водотока и в любом направлении к среднему направлению ее течения и измеряют три скорости течения: скорость тече10 ния (ламинарного или турбулентного) в трубе и две местные скорости течения в точках потока, где находятся приемники гидростэтического давления (у входа и выхода трубы), располагаемые в этом случае в

15 верхнем слое водотока, а уклон (продольный или поперечный) водной поверхности с учетом потерь напора на входе и выходе трубы, непосредственно зависимых от местных скоростей потока в этих точках, опре20 деляют по формуле

i =(1) z((+(„(u1/ч)+@(б2/ч)) — 29 где! — уклон водной поверхности;

V — средняя скорость течения в трубе;

g — ускорение силы тяжести; f — коэффициент сопротивления по длине трубы;

, 1 (U1/V ),@ (62/V ) — коэффициенты сопротивления, учитывающие падение напора на входе и выходе трубы в зависимости . от отношений местных средних скоростей потока в этих точках к средней скорости в трубе;

L — базовое расстояние измерения разности пьезометрических высот; (+ 1) — указатель знака уклона. устанавливаемого по направлению течения в трубе, причем коэффициент сопротивления « фф и @ устанавливаются опытным путем непосредственно для каждого устройства.

Вычисления по указанной формуле могут производиться с помощью бортовой ЭВМ, к входам которой подключены. все три датчики скорости.

Формула изобретения

Устройство для определения уклона водной поверхности, содержащее жес-. ткую трубу с центральной частью и с загнутыми параллельно друг другу концами, установочный узел и первый датчик скорости, расположенный в трубе, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет учета потерь напора нэ концах трубы, она снабжено двумя тройниками с направляющими пластинами, установленными с возMîæностью поворота

1647257 на концах трубы, и вторым и третьим датчикскоростирасположенвцентральной датчиками скорости, расположенными в со- части трубы, ответствующих тройниках, и ри этом первый

Редактор В. Данко

Заказ 1389 Тираж 309 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

12

Составитель С. Юмашев

Техред М.Моргентал Корректор Q. Ципле