Устройство для определения уклона водной поверхности Советский патент 1991 года по МПК G01C13/00 

(Л

С

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.

сь

IJ vj

Ю

сл

Ы

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

Цель изобретения - повышение точно- сти за счет учета потерь напора на концах трубы.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - центральная часть тру- бы; 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 тер- моанемометрический 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 местному направлению течения в водотоке. В про- ходном 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 клапана 8 от всплытия поплавка 9,

Конструкция измерительного устройства, а именно установка трубы над поверхно- стыо потока и установка на 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.

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 течения (ламинарного или турбулентного) в трубе и две местные скорости течения в точках потока, где находятся приемники гидростатического давления (у входа и выхода трубы), располагаемые в этом случае в 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, определяют по формуле

i(±i)Јf+Јi(ui/v) + &(u2/v)

где - уклон водной поверхности;

V - средняя скорость течения в трубе;

g - ускорение силы тяжести;

Јf - коэффициент сопротивления по длине

Јl (Ui/V ),2 (Ua/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 Јr,Јi 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 жесткую трубу с центральной частью и с загнутыми параллельно друг другу концами, установочный узел и первый датчик скорости, расположенный в трубе, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет учета потерь напора на концах трубы, она снабжено двумя тройниками с направляющими пластинами, установленными с возможностью поворота

на концах трубы, и вторым и третьим датчиками скорости, расположенными в соответствующих тройниках, при этом первый

8

S/S/S/Ssss//Фие.Ъ

датчик скорости расположен в центральной части трубы.

Ю

1