Гидрометрическое устройство Советский патент 1992 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для измерения расхода воды на малых и средних реках.

Известно гидрометрическое устройство, содержащее береговые опоры, связанные между собой несущим тросом, на котором размещена каретка с обводным роликом, гидрометрический груз с датчиками, трос его вертикального перемещения, торс горизонтального перемещения, одним концом соединенный с кареткой, и привод перемещения.

Основной недостаток такого устройства заключается в больших физических нагрузках на оператора, не допускающих приме-, нения гидрометрического груза массой свыше 50 кг, что исключает применение устройства на реках шириной свыше 100 метров, и ограничивает, таким образом, его применение на равнинных реках, а также полностью исключает его применение.на годных реках с большими скоростями течения воды, при которых необходимо применение гидрометрического груза массой 100 кг.

Целью изобретения является снижение энергетических затрат при работе по перемещению гидрометрического груза.

Указанная цель достигается тем, что в гидрометрическом устройстве привод выполнен в виде ручной лебедки, связанной тросом через полиспаст, нагруженный противовесом, с одним концом троса вертикального перемещения гидрометрического груза, другой конец которого через другую ручную лебедку и обводные ролики соединен с осью свободного ролика, при этом другой конец троса горизонтального перемещения через третью ручную лебедку, свободный ролик и обводный ролик каретки связан с гидрометрическим грузом. Гидрометрический груз включает в себя источник питания и генератор электрических импульсов, выходы которого соответственно сое(Л

С

ю

00

о о

динены с корпусом гидрометрического груза, изолированным от него тросом горизонтального перемещения, который в свою Очередь, соединен с приемником электрических импульсов, причем последний электрически связан с приемным электродом, которым снабжено гидрометрическое устройство и размещенным вне гидрометрического груза.

На фиг, 1 показана кинематическая схема гидрометрического устройства; на фиг. 2 - гидрометрический груз; на фиг. 3 - канал передачи информации о состоянии контролируемых контактов; на фи г. 4 - функциональная схема генератора электрических импульсов; на фиг. 5-функциональная схема приемника электрических импульсов.

Гидрометрическое устройство содержит две береговые опоры 1, соединенные между собой несущим тросом 2, на котором размещена подвижная каретка 3 с обводными роликами; с береговыми опорами жестко. скреплены ролики 4 и 5, при этом, через ролик 4 перекинут трос 6 горизонтального перемещения, а через ролик 5 - трос 7 вер- тикального перемещения гидрометрического груза 8; трос горизонтального перемещения 6 представляет собой стальной канат, один конец которого закреплен на каретке 3 и далее перекинут через ролик 9, лебедкуЮ, ролик 11, свободный ролик 12, ролики 4 и 13; второй конец троса 6 закреплен на грузе 8; перемещение каретки 3 с грузом 8 по горизонтали осуществляется вручную вращением ролика (лебедки) 10; трос вертикального перемещения 7 представляет собой также стальной канат, один конец которого закреплен на оси свободного ролика 12 и далее перекинут через ролики 5, 14 лебедку, 15, ролик 16, полиспаст 17, ролик 18 и далее второй конец троса закреплен на барабане вспомогательной лебедки 19; перемещение гидрометрического груза по вертикали осуществляется вручную вра- . щением ролика (лебедки) 15; полиспаст 17с грузом-противовесом 20 предназначен для разгрузки привода, поскольку он дает возможность скомпенсировать вес гидрометрического груза 8, благодаря чему усилия на рукоятке привода определяются в основном силой трения в подвижных частях тросовой системы и привода. Такое построение тросовой системы позволяет в несколько раз уменьшить усилия на рукоятке механического привода, необходимые для перемещения гидрометрического груза. Масса противовеса и передаточное число полиспаста выбираются для каждого гидрометрического створа отдельно в зависимости от скорости и глубины потока; противовес 20

выполнен в виде металлического контейнера,его масса может быть легко отрегулирована путем загрузки контейнера соответствующим количеством песка, обеспочивающим полную компенсацию массы груза; вспомогательная лебедка 19 предназначена для разгрузки тросовой системы в нерабочем состоянии устройства путем опускания груза 20 на грунт; 21 и 22 - дат0 чмкк горизонтального и вертикального перемещения груза 8; металлические ролик 9, лебедка 10, ролики 11, 14, лебедка 15, ролики 16,18 и лебедка 19 установлены и закреплены на металлической монтажной стойке

5 23 (на фиг. 1 эта стойка обведена пунктиром), что обеспечивает надежную электрическую связь троса б со стойкой 23; поддон 24, постоянный магнит 25 и геркон 26 (фиг. 2) образуют донный контакт, предназначен0 ный для замыкания цепи сигнализации в момент достижения грузом дна потока, при срабатывании которого поддона 24 упирается в дно потока, а корпус груза продолжает опускаться до упора в верхний торец

5 поддона, что приводит к сближению магнита 25 и геркона 26, контакты которого под действием поля магнита замыкаются; поверхностный контакт предназначен для замыкания цепи сигнализации в момент

0 достижения грузом поверхности воды; элементом поверхностного контакта является винт 27, который изолирован от корпуса груза: замыкание винта 27 с корпусом груза происходит при опускании гидрометриче5 ского груза в воду, в момент, когда уровень воды достигает головки винта; 28-герме- точный корпус из немагнитного материала, в котором размещена схема генератора электрических импульсов 29 (фиг. 4), геркон

0 26 и винт 27, изолированный от корпуса; 30-герметичный корпус, в котором размещен источник питания; трос 6 изолирован от корпуса груза посредством изолятора 31 и соединен с генератором 29 посредством то5 коведущей перемычки 32; 33-гидрометриче- ская вертушка, 34 -токоведущая перемычка от контактов гидрометрической вертушки.

В.состав генератора электрических импульсов 29 входят (фиг. 4): генератор опор0 ной частоты 35, делитель частоты 36, коммутатор 37, усилитель 38. Сигналы о состоянии поверхностного контакта К1, донного контакта К2 и контактов гидрометрической вертушки КЗ по электрической це5 пи, включающей в себя металлический корпус монтажной стойки 23, трос 6, перемычку 32, корпус груза-8, воду и приемный электрод 39, с генератора 29 подаются на входы А и В размещенного на берегу приемника электрических импульсов 40 (фиг. 5), в

состав которого входят: усилитель 41, фильтр 42, формирователь импульсов 43 и дешифратор 44. Частота следования импульсов генератора 29 зависит от состояния контактов, а именно: при разомкнутом состоянии всех контактов подаются импульсы с частотой 2 кГц, при замыкании поверхностного контакта К1-4кГц, при замыкании донного контакта К2 -8 кГц, при замыкании контактов вертушки КЗ - 16 кГц.

Коммутатор 37 имеет четыре входа, по которым на него с блока 36 одновременно подаются все частоты 2, 4, 8 и 16 кГц, и три другие входа, которые являются управляющими входами: на них подаются сигналы от контактов К1, К2 и КЗ при их замыкании; коммутатор 37 имеет только один выход и по нему может одновременно подаваться только один сигнал: при одновременном замыкании двух или трех контактов первый приоритет имеет сигнал от контактов вертушки, затем от донного контакта и последний приоритет - от поверхностного контакта; выход генератора 29 электрически подсоединен одним концом через монтажную стойку 23 к тросу 6, а другим - к грузу 8 (фиг. 3 монтажная стойка 23 не показана).

Перед измерением груз-противовес 20 лежит на грунте, гидрометрический груз 8 также лежит на берегу, благодаря чему система тросов не нагружена.

Для приведения устройства в рабочее состояние груз 20 посредством лебедки 19 и полиспаста 17 поднимают вверх на высоту нескольких сантиметров и включают электропитание генератора и приемника электрических импульсов, при этом генератор начинает излучать частоту 2 кГц.

Для доставки гидрометрического груза в заданную точку водоема вращением лебедки 10 груз перемещают по горизонтали на заданное расстояние, измеряемое датчиком 21, затем вращением лебедки 15 груз опускают вниз; при соприкосновении груза с водой замыкается электрическая цепь канала передачи информации о состоянии контролируемых параметров (см, фиг. 3), при этом частота 2кГц подается на гидрометрический груз, являющийся передающим электродом, и излучается в воду, при этом снятый с приемного электрода 39 сигнал усиливается, фильтруется от наводок и ложных выбросов, формируется в прямоугольные импульсы и поступает на цифровой дешифратор 44, который выдает информацию, свидетельствующую о прохождении по каналу контрольной частоты 2 кГц, а следовательно, и о работоспособности схемы.

При замыкании головки винта 27 с водой электрический сигнал подается на левый вход коммутатора 37, который этим сигналом переключается на выдачу частоты 5 4 кГц и эта частота фиксируется дешифратором 44; одновременно фиксируют показания датчика 22.

При достижении грузом дна срабатывает донный контакт и при замыкании контак10 тов геркона 26 подается сигнал на коммутатор 37, который начинает выдавать частоту 8 кГц и при регистрации которой вторично фиксируют показания датчика 22: сравнивая эти показания с показаниями,

5 полученными при срабатывании поверхностного контакта, определяют глубину потока Н, при этом свободный ролик 12 перемещается слева направо на расстояние 0,5 Н; зная профиль русла реки в измеряе0 мом створе, по полученной величине Н определяют площадь поперечного сечения потока.

Затем груз 8 поднимают вверх, по показаниям датчика 22 фиксируют его на задан5 ном горизонте (на заданных горизонтах) и измеряют число замыканий контактов вертушки за заданное время и затем по граду- ировочнйй характеристике вертушки определяют среднюю скорость потока в

0 данной точке водоема, зная которую вычисляют расход воды в реке по методу скорость-площадь.

Фор мул а изобретения

1.Гидрометрическое устройство, содер- 5 жащее береговые опоры, связанные между

собой несущим тросом, на котором размещена каретка с обводным роликом, гидрометрический груз с датчиками, трос его вертикального перемещения, трос гори0 зонтального перемещения, одним концом соединенный с кареткой, и привод перемещений, от л ича ющееся тем,что, с целью сокращения энергетических затрат при работе по перемещению, привод выполнен в

5 виде ручной лебедки, связанной тросом через полиспаст, нагруженный противовесом, с одним концом троса вертикального перемещения гидрометрического груза, другой конец которого через вторую ручную лебед0 ку и обводные ролики соединен с осью свободного ролика, при этом другой конец троса горизонтального перемещения через третью ручную лебедку, свободный ролик и обводной ролик каретки связан с гидромет5 рическим грузом.

2.Устройство по п. 1, от л и ч а ю щее- с я тем, что гидрометрический груз включает в себя источник питания и генератор электрических импульсов, выходы которого соответственно соединены с корпусом гидрометрического груза, изолированным отследний электрически связан с приемным

него тросом горизонтального перемещения,электродом, котором снабжено гидрометкоторый, всвою очередь, соединен с прием-рическре устройство и размещенным вне

ником электрических импульсов, причем по-гидрометрического груза.

0.5ft

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано на малых и средних реках для измерения расхода воды. Цель - снижение энергетических затрат по перемещению гидрометрического устройства. Это достигается тем, что установленная между береговыми опорами 1 на тросе 2 каретка 3 с гидрометрическим грузом 8 связана через ролик 12 с ручной лебедкой 10. При этом ось этого ролика через вспомогательные ручные лебедки 15 и 19 соединена с полиспастом 17, нагруженным грузом- противовесом 20. Электрические сигналы с гидрометрического груза 8 через приемный электрод 39 и трос 6 поступают на приемник электрических импульсов, размещенный на берегу. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

фигЛ

33

24

7

Фиг.г

33

/// /// у//

2

(в)

L

31

32 $ XI №#3

v

. 6

/

40

Фиг.З

Фиг.4