Речной батометр Советский патент 1924 года по МПК G01C13/00 

Предлагаемый прибор предназначается для производства гидрологических наблюдений, касающихся распределения в потоке вод, как величин скоростей воды, так и наносов уд. веса большего единицы, переносимых движущейся водою во взвешенном состоянии. Он пригоден также и для исследования морских течений по скорости и по составу воды на различных глубинах.

Особенностью прибора является мгновенное, вслед за измерением скорости течения, взятие на любой, заранее выбранной, глубине потока пробы смеси воды и наносов непосредственно в тот момент, -когда эта смесь находится в состоянии поступательного своего движения. Размеры пробы могут варьироваться в зависимости от конструктивных размеров деталей прибора, при чем эти последние легко могут быть выбраны такими, чтобы относительные погрешности наблюдений были весьма малы.

Прибор состоит из металлической продолговатой рамы 7 (фиг. 1, 2, 3), несущей основные части прибора и шарнирно сочлененной со скобою 2, которая подвешивается на вертлюге 3 к тяговому шнуру 4-4, имеющему противоположный свой конец укрепленным на палубе судна, поставленного на якорях, или на перекинутом через водоток помосте или канате.

К переднему концу рамы 7 неподвижно прикрепляется гидрометрическая вертушка 5 той или иной системы, с обычным устройством электрической сигнализации, обслуживаемой цепью гальванического тока , с электрическим звонком а . Отсчитывая параллельно время наблюдений и число подаваемых этим звонком сигналов, определяют обычным способом среднюю местную скорость движения воды.

К заднему же концу рамы неподвижно прикрепляется крестообразный руль 6, состоящий из четырех металлических пластин, скрепленных между собою под прямым углом при посредстве трубчатого стержня 7. Вдоль концевой части стержня 7 может перемещаться противовес 8, положение которого фиксируют тем или иным способом при выверке прибора (напр., контргайками или закрепительным винтом) по выходе его из мастерской.

К средней нижней части рамы 1 наглухо прикреплены два параллельных валика 9 (фиг. 1, 2 и 6, 7) перпендикулярных к продольной оси рамы, снабженные на концах выточками W (фиг. 7). К валикам 9, помощью четырех крюков 12, входящих в выточки 70, прикрепляется сосуд 77 батометра, представляющий собою полое тонко - и гладко - стенное призматическое или цилиндрическое тело с заостренными краями в обрезах и лищенное, как передней, так и задней стенок. Помощью крюков 12 по мере надобности сосуд 11 присоединяется к раме 1 или же отделяется от нее. В те же выточки 10 валиков 9 входят крюки 73, вырезанные в концевых частях двух металлических полос 14, плотно обхватывающих сосуд батометра, но непосредственно не скрепленных с ним и несущих донное сигнальное устройство 75 (фиг. 1). Это последнее состоит из металлического стержня 16, наглухо прикрепленного к средним частям полос 14 плотно примыкающего к сосуду 11 батометра в нижней его части и поддерживающего помощью двух мягких кольцевых пружин 18 подвещенное к нему корытообразное тело 77, при чем продольные оси: сосуда 11, стержня 16 и тела 17 параллельны продольной оси симметрии рамы 1; корытообразное тело 77 имеет длину несколько большую длины сосуда 11 и несколько выступает за его пределы, симметрично спереди и сзади. На стержне 16, в концевых его частях, укреплено на изолирующих эбонитовых прокладках по одному металлическому кольцу 19, к каждому из которых присоединено по одному проводу от двух самостоятельных цепей гальванического тока и и с, с введенными в них двумя электрическими звонками Ь и с различного тона; обратным проводом для обоих этих цепей, как и для цепи а, служат металлические части прибора и шнура (стального троса) 4. Поэтому, когда прибор достигает дна и корытообразное тело 77 прикасается, например, к переднему кольцу 19, ближайшему к начальной точке касания дна телом 77, то подается сигнал звонком Ь, что и указывает на существование донного возвыщения ложа реки выше входа в сосуд батометра; если же подается сигнал звонком с, то это указывает на существование неровности русла ниже выхода из сосуда батометра; если же оба звонка сразу начинают звонить одновременно, то этим отмечается однообразие поверхности ложа на пути движения той струи воды, часть которой берется в качестве пробы. Когда проба берется в вышележащих точках вертикали, тогда приспособление 75, конечно, остается в бездействии. Во избежание случайного соскакивания с валика Р крюков 12 и 73 последние надеваются друг другу навстречу (фиг. 6, 7) и скрепляются с неподвижными отростками 9 рамы 1 помощью шпильки 20 со съемной головкой 20. В верхней части сосуда 11 батометра шарнирно укреплены две металлических крышки 27, врашающиеся на осях 22 и снабженные прочными ручками 23, концы которых приспособлены для сцепления (фиг. 4, 5) их с собачками 24; последние имеют оси вращения 25, укрепленные на поверхности сосуда 11, на которой также укреплены и оси 22. В открытом и сцепленном с собачками виде обе крышки располагаются в одной плоскости, параллельной раме 1 и геометрической оси сосуда 11, достаточно удаленной от сосуда 11, для исключения возмущающего действия крышек на струю воды, втекающую в сосуд 11 и вытекающую из него. Обе крышки стягиваются двумя сильными (фиг. 1-3) спиральными пружинами 26, присоединенными своими концами к отросткам 27 в средних частях крыщек и побуждающих последние ко взаимному сближению, как в открытом, так и в закрытом состоянии. Стороны крышек обращенные к сосуду 11 выстланы слоем мягкой резины 28, позволяющим достигнуть полной герметичности закрытия сосуда 11. Собачки 24 (фиг. 4) имеют вид коленчатых рычажков с плечом 24 параллельным оси симметрии сосуда 11, где на поверхности последнего укреплено спусковое приспособление, управляющее положением собачек 24. Это приспособление может иметь различное устройство из числа применяемых в аналогнчных случаях. Принятое в предлагаемом

устройстве (фиг. 4, 5) состоит из неподвижно укрепленной на сосуде 11 рамки 29, из спиральной пружины 30, работающей на сжатие и из стержня 31 со скрепленной с ним дугою 32, огибающей снаружи рамку 29 и имеющей боковые отростки 33. Пружина 30 верхним своим кольцом давит в крыщку 29 рамки 29, а нижним на щайбу 34, опирающуюся снизу на щплинт35, укрепленный в стержне 37 и параллельный плоскости поворотов собачек 24; отверстие 34 для стержня 37 в щайбе 34 (фиг. 9) имеет несколько овальную форму, а нижняя поверхность щайбы имеет внизу углубление 34 по направлению малой полуоси овала, ориентированной вдоль сосуда 11, в которое укладывается закругленная поверхность шплинта; благодаря этому шайба, находясь под давлением пружины, может в некоторых пределах качаться. Под щайбой располагаются (фиг. 4, 5) концы рычажков 24 собачек, несколько изогнутые и выведенные из вертикальной плоскости симметрии сосуда 11 для того, чтобы расположиться по бокам стержня 31; снизу концы рычажков 24 опираются (фиг. 5) на буртик 36, выточенный на стержне 37, а сверху их движение ограничивается качающейся щайбой 34. Качающаяся щайба с пружиной приводит собачки к сцеплению при подъеме крыщек и вместе с тем позволяет ставить крыщки на собачки порознь, не вызывая постановкой второй крышки спуска крышки первоначально поставленной на собачку. Для облегчения выхода из сосуда 11 излишков воды в момент захлопывания крышек по направлению стержня 37 устроено отверстие 37, закрываемое и открываемое нижней плоскостью буртика 36 стержня 37, опирающейся на резиновую прокладку 36, а в нижней части тела последнего пропилены три продольных канала для прохода воды из полости сосуда к буртику и наружу.

Боковые отростки 33 имеют призматическую форму с острой вершиной двухгранного угла, обращенной вниз, при чем размеры дуги 32 выбираются так, чтобы ребро 33 этого двухгранного угла находилось в центре тяжести

прибора,погруженного в воду, приоткрытых крышках. Гайки 35-35 служат для установки и закрепления положения дуги 32 на стержне 37.

Прибор имеет горизонтальное вращение на цапфах 39 на концах болтов 40, укрепляемых в приливах 40 рамы 1. Гайки 41 служат для точной установки горизонтальной оси вращения в центре тяжести прибора, погруженного при открытых крыщках в воду и предварительно уравновешенного противовесом 8, Для облегчения последующей установки дуги 32 на стержне 37 служат отверстия 42 в цапфах 39 и временно вставляемые в них заостренные с одного конца шпильки 43, к остриям которых и подводят, действуя гайками 38, ребра 33. Все эти установки относятся к числу фабричных, производимых по выходе прибора из мастерской ранее его применения.

Подъем дуги 32 и расцепление собачек, благодаря чему происходит захлопывание крышек 27, производятся помощью двойного крюка 44, нажимающего при своем подъеме на ребра 33 и отжимающего, таким образом, стержень 37 от поверхности сосуда, благодаря чему открывается отверстие 37 и отклоняются собачки 24, освобождая ручки 23 крыщек. Подъем же крюка 44 производится натяжением спускового шнура 45 (фиг. 1), остающегося свободным с момента спуска прибора в воду и до момента подъема пробы. Верхний конец щнура 45 находится все время в распоряжении наблюдателя, а нижний прикреплен помощью вертлюга 46 (фиг. 1 и 4) к скобе 47, щарнирно соединенной с металлическим стержнем 48. Стержень 48 проходит через отверстие в средине скобы 2 и несет на нижнем своем конце наглухо насаженную на него колодку 49, поддерживающую прикрепленные к ней с двух сторон половинки двойного крюка 44. Каждая половинка крюка 44 прикреплена (фиг. 5) к колодке помощью плоской пружины 5(5; таким образом половинки крюка 44, в концевых их частях, легко раздвигаются и автоматически сдвигаются, не касаясь ребер 33 дуги 32, при постановке на место сосуда батометра 11, производимой после

его выемки по окончании наблюдения. Этой же цели способствуют и клинообразные обводы, приданные внешним очертаниям дуги 32 и нижним частям крюков 44. Для автоматического возвращения крюков 44 в нормальное положение служит спиральная пружина 57, работающая на сжатие и упирающаяся j одним своим концом в крышку непод- I вижной рамки 52, привинченной к ско- ; бе 2, а другим концом на шплинт 53, укрепленный в надлежащем месте на j стержне 48. В то же время рамка 52 ; служит направляющей для движения стержня 48, при помощи боковых прорезов, вдоль которых двигаются суха- I рики 53 наглухо прикрепленные к шплинту 53; этим предотвращается возможность вращения стержня 4В вокруг своей геометрической оси, а следо- j аательно и возможность поворотов | крюка 44.

Во избежание несвоевременного приведения спускового механизма в дей- i ствие под влиянием давления воды на спусковой шнур 45, спусковой стержень 48, до момента преднамеренного спуска собачек, остается зажатым щипцовым устройством вблизи точки его пересечения со скобою 2. С этой целью в верхней части скобы 2 укреплены оси вращения двух рычагов 54, которые короткими своими плечами производят двухсторонний, встречный нажим на стержень 48, под действием веса всего : прибора на длинные плечи 54 рыча- I гов. Концы этих последних соединены | шарнирно с тягами 55, шарнирно же соединенных А{ежду собою и с еертлю- i гом 3. Если тяговый шнур 4 остается неподвижным, а спусковой 45 натяги- : вается, то при этом всегда наступает момент когда действие щипцового зажима ослабляется, стержень 48 проскальзывает в нем и одновременно приходит в действие спусковой механизм.

Во избежание сильного сноса прибора под действием течения, при наличии : значительных глубин воды и скоростей : течения, тяговый шнур снабжается до- ; статочно тяжелым грузом 56 (фиг. 1, 3), имеющим самостоятельное вертикальное рулевое перо 57 которое предотвра- j щает поворот груза, который мог бы

вызвать сильное движение окружающей его воды и повлиять на точность измерений. Во избежание влияния на положение груза при раскручивании тягового шнура 4, вводится вертлюг 51. Между грузом 56 и вертлюгом 3 прибора вводится несколько колец или цепных звеньев 59, облегчающих вращение прибора вокруг его вертикальной оси.

Изолированные провода трех цепей Электр, тока я, 6 и с включаются в общий кабель, который может одновременно служить также и спусковым шнуром 45.

Для спуска и подъема прибора следует пользоваться при больших глубинах и скоростях одной или двумя лебедками той или иной контрукции.

Когда глубины потока невелики, взамен тягового шнура 4 можно (фиг. 8) пользоваться трубчатой штангой, устранив зажимное приспособление 54-55, прикрепив вместо него к скобе 2 муфту 60, свободно вращающуюся на шаряковых подшипниках 61 и 62 вокруг геометрической оси штанги; штанга устанавливается вертикально, а спусковой щнур пропускается внутри штанги.

Процесс наблюдения в каждой точке потока начинают с измерения скорости воды, затем приводят в действие спусковой механизм и берут пробу воды, поднимают прибор на поверхность, отделяют донное сигнально-контактное устройство, снимают закрытый ; сосуд батометра с рамы прибора и относят сосуд в помешение, служащее для анализа получаемых проб, где его опрожняют и прополаскивают. После этого сосуд, а вслед за ним и донный контакт, вновь пристегивают к раме прибора, открывают сосуд, задевая крышки собачками, и переходят к наблюдениям к следующей очередной точке потока.

Определив в дальнейшем полный вес 7 высушенных наносов, найденных в данной пробе, а также и скорость i воды в точке забора пробы (на продольной оси симметрии сосуда),-что проще всего сделать путем построения графика скоростей воды на данной вертикали,-легко определить величину g, секундного прохода наносов через

KB. мт. живого сечения реки в пункте забора пробы при помощи равенства:

(.V

гр.

ё

/. ш мт.- сек.

где / - длина сосуда батометра И а OJ-площадь его поперечного сечения, выраженные в мт.

ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА.

Речной батометр для определения скорости течения количества перемеил,аемых водою, во взвешенном состоянии, наносов и взятия проб воды, характеризующийся совокупным применением: а) подвешенной посредством шнура 4 (фиг. 1) или трубчатой штанги с

поворотною муфтою 60 (фиг. 8), рамы I с рулем б, несущей гидрометрическую вертушку 5 и трубчатый сосуд J1, снабженный пружинными крышками 27, автоматически закрывающими сосуд посредством спускного устройства 24, 25, 29-38, 44-53, приводимого в действие шнуром 45 и при подвещивании прибора на шнуре 4 снабжаемого зажимным приспособлением 54 - 55, исключающим возможность преждевременного закрытия сосуда 11, и б) донного электрического сигнально-контактного устройства 13-79-с целью, по характеру сигналов, двумя звонками, включенными в него, определять конфигурацию ложа реки вблизи прибора-по пути движения донной струи воды, из которой берется проба.

Н патенту Н.Н.ШШВОШГО J 992