Устройство для измерения поверхностной скорости течения в потоках Советский патент 1983 года по МПК G01P5/18 

Изобретение предназначено для измерения средней поверхностной скорости и исследования влияния структурных образований потока на траектории движения и может быть использон ано при .специальных методологических экспериментах по выявлению влияния размеров и- формы поплавков на скорость их движения. Известен способ и устройство для измерения скорости течения в открытых потоках,, где направление и величину поверхностных скоростей течения измеряют фотосъемкой светящихся поверхностных поплавков i Для этого фотоаппарат снабжается устройством автоматического открытия и закрытия затвора через заданные промежутки времени. В результате на изображении (фотопленка или фотография) траектория движения поплавка отображена в виде пунктирной линии; по расстоянию между пунктирами и периоду открытия затвора фотоаппарата судят о скорости на этом участке. Источником света от поплавка является , маленькая свечка, закрепленная .на нем. Недостатками указанного способа и устройства являются: трудоемкост получения материала измерений, заключающихся в .экспонировании, об ботке фотоматериала (фотопленки), отпечатывании снимков; неудобства в работе (пуск поплавков производи ся вручную, по одному поплавку, пр варительно зажигается свечка, выла ливание поплавков сачком и другое большой период времени получения информации о скорости. Наиболее близким к предлагаемом является устройство для измерения скорости течения воды при поплавков, содержащее поплавки, пускатель поплавков с выпускным блоком, их улавливатель и регистра тор 2 . . Со дна водотока к поверхности , выпускается ряд поплавков, наприме дутых шариков с постоянным весом и диаметром,которые всплывают в отделениях отсчетной сетки. Количе во шариков в отделениях является мерой для определения интегрирован ной скорости по всей вертикали. Недостатками известного устройства является невозможность получе ния полной достоверности картины при изучении и измерении скоростны параметров поверхностного потока и трудоемкость процесса измерения. Цель изобретения - повышение достоверности измерения скоростных парггметров потока и уменьшение тру емкости процесса измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения поверхностной скорости течения в потоках, содержащем поплавк.и, пускатель поплавков с выпускным блоком и.их улавливатель, пускатель поплавков выполнен в виде плоской круглой кассеты, имеющей ячейки с размещенными в них- поплавками, выпускной блок выполнен в виде установленных по разные стороны от кассеты неподвижного основания с пусковым отверстием и ферромагнитной |Пластины, укрепленной над пусковым отверстием основания со смещением относительно оси отверстия, а улавливатель поплавков выполнен в виде барабана с цилиндрической поверхностьгю из ферроматнитного материала с нанесенной на ней масштабной сеткой, при этом в поплавки вмонтированы сердечники из магнитотвердого материала, а пускатель и улавливатель установлены с возможностью их вращения. На фиг. 1 Изображено предлагаемое устройство, вид в планеJ на . фиг. 2 --схематическое изображение проскакйвания поплавка изячейки -вращающейся кассеты. .Устройство содержит пускатель поплавков с выпускным блоком 1 и. , улавливатель 2 поплавков (фиг. 1)J Выпускной блок имеет неподвижное основание 3 с пусковыми отверстиями 4 для выпускания поплавков в поток. Пускатель выполнен в виде плоской кругло.й KacceTk 5, в ячейки б которой.вставляются маркированные поплавки 7 . Поплавки содержат сердечники 8 из магнитотвердого материала (фиг. 2). Ферромагнитная пластина 9, связанная с неподвижным основанием 3 выпускного блока, смещена относительно оси пускового отверстия 4. Улавливатель поплавков выполнен в виде вращающегося барабана с. цилиндрической поверхностью из ферромагнитного материала с нанесенной -на ней масштабной сеткой, с помощью которой определяется положение поплавков на улавлива.теле. Пускатель и улавливатель установле-: ны с возможностью их вращения с попощью электродвигателей 10 с источником 11 питания. Устройство работает следующим образом., Перед началом измерений средней поверхностной скорости или ее исследований пусйатель магнитных поплавков 1 и улавливатель 2поплавкоВг - закрепленные на штангах, устанавливаются -над поверхностью потока, причем улавливатель поплавков 2 устанавливается так, чтобы образующая его находилась приблизительно йа расстоянии 8 мм от воды. Затем включаются источники 11 пигания. Устанавливается необходимый

период вращения кассеты 5 подбором напряжения питания электродвигателя 10 из условиязадаваемой частоты выпуска магнитных поплавков 7 (для установки, более низкой частоты выпуска поплавков возможен вариант укладки поплавков в кассету с (пропуском ячеек).

Устанавливается необходимый период вращения улавливателя поплавков 2 подбором.напряжения электродвигателя 10.

При вращении-подвижной кассеты (фиг. 2) ячейки 6 поочередно подходят к отверстию 4,. над которым закреплена пластина 9 из ферромагнетика, смещенная относительно этого отверстия.

При приближении магнитного поплака к пластине 9 из ферромагнетика поплавок притягивается к пластине 9, но в то же время поплавок остается в ячейке б кассеты 5 и продолжает вместе с ней вращаться, при этом поплавок проскальзывает по пластине 9 и, оказавшись над отверстием 4, падает в поток. Таким образом, пластина 9 из ферромагнетика обеспечивает горизонтальное положение плоскос.ти. поплавка при падении его в поток. Далее поплавок движется в потоке по течению воды и, подходя к улавливателю 2 поплавков, притягивается к его поверхнос- ти.. ..

. Улавливатель 2 поплавков является одновременно и регистратором информации. . .

Снимая координаты расположения поплавков на поверхности образующей улавливателя 2 поплавкрв, зная периоды вращения пускателя 1 и улавливателя 2 и фиксированное расстояние между ними, определяют поверхностную скорость течения и судят о структурных .образованиях потока. При этом скорость поплавков и соответственно поверхностная скорост течения на участке между двумя створами, в которых расположены пускатель и улавливатель поплавков, определяется как

,.(«.ут.,

где

расстояние.между двумя створами ;

1время прохождения участка первымпоплавком; .

к порядковый номер поплавка; т - период вращения кассеты пускателя поплавков;, N - количество поплавковв кассете; .

Tf,- перкодвращения -улавливателя поплавков; L - длина окружности образующей

улавливателя поплавков; 2j,- расстояние между первым и , k-тым поплавками на координатной сетке улавливателя поплавков.

Применение изобретения при измерении и исследовании скорости течения значительно улучшают условия измерительных работ, повышает достоверность скоростных характеристик потока, что позволяет уточнить количество сбрасываелих поплавков ,в аэрогидрометрии и имеет важное значение с точки зрения сохранения окружающей среды.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ В ПОТОКАХ, содержащее поплавки, пуС.катель поплавков с выпускным блоком и их улавливатель, отличающ е е.с я тем, что,с целью повышения достоверности измерения ско- . ростных параметров потока и уменьшения трудоемкости процесса измерения, пускатель п.оплавков выполнен в виде плоской .круглой кассеты, имеющей ячейки с размещенными в них поплавками, выпускной блок выполнен в виде установленных по разные стороны от- кассеты неподвижного основания с пусковым .отверстием и ферромагнитной пластины, укрепленной Над пусковым отверстием основания со смещением относительно оси отверстия, а улавливатель выполнен в виде барабана с цилиндрической поверхнхэстью из ферромагнитного материала с нанесенной на ней мае- . штабной сеткой, при этом в поплавки вмонтированы сердечники из магнито(Л твердого материала а улавливатель и пускатель установлены с возможностью их вращения.