Устройство для измерения расходов воды в открытом канале Советский патент 1945 года по МПК G01F1/28 G01P5/04 

Уже известны устройства для измерения расхода воды в открытом канале, выполненные в виде поворотной пластины, соединённой с динамометром и одним концом погруженной в поток. Недостатком таких устройств является необходимость экспериментального тарирования шкалы динамометра, отнимающая много времени и требующая применения контрольных расходомеров для непосредственного измерения расхода воды при тарировании.

Предлагаемое устройство устраняет отмеченный недостаток и имеет ту особенность, что рабочая поверхность пластины, воспринимающая давление потока, выполнена с соблюдением условия постоянства величины произведения ширины сечения пластины на его расстояние от точки вращения пластины.

На чертеже фиг. 1 схематически поясняет действие устройства, фиг. 2 - изображает вид спереди примерной формы его выполнения, а фиг. 3 - вид сбоку устройства по фиг. 2.

Допустим, что на пластину с динамометром в точке А, вращающуюся вокруг точки О (фиг. 1),

производит давление движущаяся по каналу вода. Пусть какое-то давление Р приложено к точке Б. Принимая пластину невесомой, условие нахождения её в покое выразится уравнением Р АО, где р-усилие динамометра.

Величина любого давления Рк воды на площадку пластины зависит от скорости движения воды УК и площади, на которую производится давление, и выражается так:

2g

Р., k -

b Ah,

где k - коэфициент формы, g - ускорение силы тяжести, b - ширина взятой площадки пластины. Ли -её высота. Подставив второе уравнение в первое, получим:

k.JLb. Ah- Б,0 р, -АО.

Если рабочую поверхность пластины, воспринимающую давление потока, выполнить такой формы, чтобы произведение b Бк о, т. е. произведение щирины сечения пластины в любом её сечении на его расстояние от этой точки до точки вращения, было величиной постоянной, то, считая k также величиной постоянной, получим для любого Д h по всей глубине потока от нуля до h следующее условие вертикального положения пластины dh p. Ah p. Приняв P за равнодействующую скоростного напора по всей глубине h, можем написать kj . У2 . h р При этом необходимо обратить внимание ка очень важное обстоятельство: величина р будет зависеть только от глубины h и величины скорости V, независимо от того, будет ли эпюра скоростей по вертикали иметь форму, указан ную на чертеже сплошной линией, или указанную пунктиром, т. е. будет ли равнодействующая скоростного напора приложена в точке Б или же в точке Б . Это обстоятельство позволяет использовать устройство в каналах, где наблюдается большое разнообразие в распределении скоростей по вертикали. Пластина устройства образована из ряда пластинок 1, с соблюдением указанного выще соотношения для ширины их сечения, соединённых жестко собой двумя поперечными планками 2 так, чтобы форма полученной таким путём решётки соответствовала форме зафиксированного при помощи деревянных брусьев 3 (фиг. 2) поперечного профиля канала в створе измерения расхода воды. Для производства замера пластина ставится сделанными в верхней поперечной планке 2 гнёздами на соответствующие металлические ребра, вделанные в забитые по створу две сваи 4. Текущая в канале вода будет стремиться повернуть решётку вокруг оси О-О. Пользуясь указателями 5, решётку приводят в вертикальное положение при помощи груза 6, передвигаемого по металлическому стержню 7, с анесённой на последний шкалой фиг. 3). По положению груза 6 на шкале тержня 7 можно получить измеяемый расход воды. Так как для аждой из пластинок 1 произведеие ширины её сечения на расстояие от него до общей оси О-О ращения пластины есть величина остоянная, то для системы платинок остаются в силе все преыдущие рассуждения. А так как все пластинки 1 по юбой горизонтали одинаковой ширины и равномерно распределены по всему профилю водного сечения потока (фиг. 2), то суммарное давление на них зависит от средней скорости течения Vc,, по всему профилю. Поэтому, пользуясь уравнением (2), можем написатьк, . Vep . p(3). Но I h есть функция площади водного сечения потока со и может быть выражена так; Sh Kn w. Подставив это значение She уравнение (3), получим: к| v 0) р; умножив обе части этого уравнения на ш, имеем: к v ш р ш. Произведение v ш есть квадрат расхода Q воды в потоке, равного VCP ш. Поэтому уравнение перетак: Кз Q р ш или пишем Для фиксированного профиля соотношение между глубиной его любой вертикали и площадью водного сечения потока будет всегда величиной постоянной. Нанеся на одну из вертикальных пластинок шкалу и построив кривую зависимости W от уровня воды по шкале, можно в течение минуты подсчитать величину Q, установив величину Кз заранее опытнььм путём. Пластина выполнена переносной, с отворачивающимся вбок, для удобства переноски, металлическим стержнем 7. Гидростворы можно устраивать на бетонных или деревянных лотках, акведуках и других сооружениях каналов. Для кана.лов с очень малой или, наоборот с

очень большой скоростью течения воды, можно изготовлять пластины с различной степенью чувствительности, манипулируя шириной пластинок и их числом.

Ось О-О вращения пластины расположена вне уровня потока.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения расхода воды в открытом канале, выполненное в виде поворотной пластины, соединённой с динамометром и одним концом погружённой в поток, отличающееся тем, что рабочая поверхность пластины.

воспринимающая давление потока, выполнена с соблюдением условия постоянства величины произведения ширины сечения пластины на его расстояние от точки врап1ения пластины.

2.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что пластина образована рядом пластинок, укреплённых жёстко на одной поворотной оси.

3.Форма выполнения устройства по п. п. 1 и 2, отличающаяся тем, что ось вращения пластины расположена вне измеряемого потока.

Фиг. 2

Фиг. 3