ПЛЮВИОГРАФ Российский патент 1995 года по МПК G01W1/14 

Изобретение относится к гидрометеорологии и может быть использовано для регистрации во времени интенсивности выпадания в жидком состоянии атмосферных осадков и их суммарного количества.

Известен плювиограф [1] содержащий осадкоулавливающую воронку, размещенную над мерным сосудом со сливным патрубком и связанным с регистратором- поплавком, упорный механический контакт верхнего гpаничного положения поплавка, связанный с одним концом шарнирно закрепленного рычага, и устройство принудительного слива в виде груза, укрепленного на одном конце перекинутой через блок гибкой тяги. Сливной патрубок в нем присоединен к мерному сосуду посредством гибкой трубки под острым углом к его стенке и снабжен в верхней части фиксирующим выступом для зацепления с другим концом шарнирно закрепленного рычага, а второй конец гибкой тяги прикреплен к верхнему открытому концу сливного патрубка.

Известен также плювиограф [2] содержащий мерный сосуд с присоединенным к нему посредством гибкой трубки сливным патрубком, поплавок, связанный с регистратором, упорный механический контакт верхнего граничного положения поплавка, соединенный с помощью шарнирно закрепленного рычага с фиксирующим выступом, расположенным в верхней части патрубка, и узел принудительного слива, выполненный в виде груза, укрепленного на одном конце перекинутой через блок гибкой тяги, второй конец которой прикреплен к сливному патрубку.

В плювиограф введена буферная емкость с отверстием на дне и насадком на боковой поверхности, размещенная между сливным патрубком, и грузом, выполненным в виде стакана с отверстием на дне, обращенного вверх открытым торцом, причем буферная емкость прикреплена к введенному поворотному рычагу, снабженному контргрузом, с возможностью взаимодействия рычага через введенную жестко присоединенную к нему упорную скобу с выполненным на сливном патрубке упорным штырем, а вертикальные оси симметрии мерного сосуда, стакана, буферной емкости и горизонтальная ось насадка расположены в одной плоскости, совмещенной с плоскостью перемещения сливного патрубка.

Общим недостатком указанных плювиографов является недостаточная точность из-за нестабильности начального и конечного уровня слива, а также неполного слива жидкости из мерного сосуда.

Известно устройство для измерения и регистрации жидких атмосферных осадков [3] снабженное приемной воронкой, осадкосборной камерой с поплавком, сливной сифонной трубкой и регистрирующим механизмом. В крышке поплавковой камеры установлен упорный штифт, взаимодейст- вующий с поплавком при достижении им крайнего верхнего положения и управляющий защелкой кулачкового механизма, производящего погружение поплавка в воду для повышения ее уровня.

Недостатками этого плювиографа являются низкая чувствительность из-за возникновения усилия на выступ "улитки" и сил трения в подвижных частях, а также сложная конструкция узла принудительного слива.

Цель изобретения исключение указанных недостатков.

Цель достигается тем, что в плювиографе, содержащем осадкосборную камеру с приемной воронкой, сифон и поплавок, связанный с регистратором и узлом принудительного начала слива, последний выполнен в виде опрокидывающейся емкости, установленной на поворотной оси, и упора, жестко связанного с осадкосборной камерой, поплавок жестко прикреплен к днищу опрокидывающейся емкости, центр тяжести поплавка и упор расположены по разные стороны относительно поворотной оси, при этом объем опрокидывающейся емкости V_o удовлетворяет условию
V_o= V_oк-V_n. где V_oк объем заполнения осадкосборной камеры, при котором уровень жидкости заполняет трубку сифона в месте ее изгиба на 2/3 ее диаметра;
V_n объем заполнения осадкосборной камеры, при котором поплавок переворачивает опрокидывающую емкость.

На фиг. 1 изображен предлагаемый плювиограф в разрезе; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показан момент опрокидывания емкости.

Плювиограф содержит осадкосборную камеру 1 с приемной воронкой 2, сифон 3 и узел принудительного начала слива, выполненный в виде опрокидывающейся емкости 4, объемом V_o, установленной на поворотной оси 5.

К днищу емкости 4 прикреплен неуравновешенный поплавок 6, обеспечивающий неустойчивое положение емкости 4. Для этого поплавок 6 выполнен с односторонним выступом 7 (возможен также вариант эксцентричного смещения поворотной оси 5 относительно оси емкости 4). В исходном положении повороту емкости 4 от неуравновешенной массы (на чертеже против движения часовой стрелки) препятствует упор 8.

Поворотная ось 5 кинематически связана с регистратором 9 известной конструкции. Для более полного отсоса сифоном 3 жидкости из осадкосборной камеры 1 в ее дне выполнено углубление 10.

При наладке точную регулировку сливаемой дозы из осадкосборной камеры 1 производят с помощью балластных компенса- торов 11, устанавливаемых в осадкосборной камере 1.

Работа плювиографа осуществляется следующим образом.

В исходном положении опрокидывающаяся емкость 4 занимает горизонтальное положение, удерживаясь в этом положении упором 8. Поступающая в воронку 2 жидкость сливается в емкость 4 и заполняет ее. При заполнении емкости 4 до краев избыточная жидкость переливается в осадкосборную камеру 1. По мере повышения уровня жидкости в осадкосборной камере 1 нижняя часть поплавка 6 погружается в жидкость и он начинает испытывать действие выталкивающей силы. При этом емкость 4 сохраняет свое исходное положение, так как неуравновешенная масса превосходит действие выталкивающей силы. К моменту достижения жидкостью уровня 1 (что соответствует объему V_п заполнения осадкосборной камеры 1, при котором поплавок переворачивает опрокидывающуюся емкость 4), под действием выталкивающей силы на неуравновешенную часть поплавка 6 создается крутящий момент, направленный по ходу движения часовой стрелки. Вследствие этого происходит сначала медленный поворот в неустойчивое положение поплавка 6 и емкости 4, а затем резкий поворот ("кувырок") на угол α поплавка 6 и емкости 4. Жидкость из емкости 4 сливается в осадкосборную камеру 1, в результате чего уровень жидкости в ней резко возрастает до уровня II, что соответствует объему V_oк заполнения осадкосборной камеры 1, при котором уровень жидкости заполняет трубку сифона 3 в месте ее изгиба на 2/3 ее диаметра, что достаточно для срабатывания сифона 3. Срабатывая, последний засасывает жидкость из осадкосборной камеры 1, чем осуществляется дозированный слив жидкости.

По мере уменьшения уровня жидкости в осадкосборной камере 1 из-за неуравновешенности поплавка 6 емкость 4 вместе с поплавком 6 поворачиваются против часовой стрелки (по чертежу) до упора 8, возвращаясь в исходное положение. С этого момента происходит повторное заполнение жидкостью емкости 4 и одновременно окончательное опорожнение осадкосборной камеры 1.

Каждый поворот ("кувырок") емкости 4 регистрируется на диаграмме. Весь процесс автоматически повторяется, пока поступает жидкость в приемную воронку 2. По плотности расположения прочерченной диаграммы за определенный промежуток времени судят о суммарном количестве и интенсивности поступающей жидкости через приемную воронку 2.

Предложенный плювиограф прост по конструкции и обладает необходимой чувствительностью, а также обеспечивает более точную дозировку сливаемой жидкости и может быть использован как в стационарных, так и в полевых условиях.

Использование: в гидрометеорологии, в частности в устройствах для регистрации во времени интенсивности и суммарного количества выпадающих атмосферных осадков. Сущность изобретения: для повышения чувствительности и точности дозирования сливаемой жидкости плювиограф содержит осадкосборную камеру, в которой установлены сифон и узел принудительного слива жидкости. Последний выполнен в виде установленной на оси опрокидывающейся емкости с определенным объемом с поплавком, закрепленным у днища емкости, и упора. Объем емкости равен приращению уровня жидкости в осадкосборной камере, обеспечивающего заполнение сифона в месте изгиба на 2/3 диаметра трубки. При опрокидывании емкости жидкость из нее переливается в осадкосборную камеру, за счет чего в ней возрастает уровень жидкости и наполняется сифон, который, срабатывая, засасывает жидкость из осадкосборной камеры. 3 ил.

ПЛЮВИОГРАФ, содержащий осадкосборную камеру с приемной воронкой, сифон и поплавок, связанный с регистратором и узлом принудительного начала слива, отличающийся тем, что узел принудительного начала слива выполнен в виде опрокидывающейся емкости, установленной на повротной оси, и упора, жестко связанного с осадкосборной камерой, поплавок жестко прикреплен к днищу опрокидывающейся емкости, а центр тяжести поплавка и упор расположены по разные стороны поворотной оси, при этом объем V_о опрокидывающейся емкости удовлетворяет условию
V₀ V_о.к V_п,
где V_о.к объем заполнения осадкосборной камеры, при котором уровень жидкости заполняет трубку сифона в месте ее изгиба на 2/3 ее диаметра;
V_п объем заполнения осадкосборной камеры, при котором поплавок переворачивает опрокидывающуюся емкость.