Измеритель полного вектора скорости водного потока

 

Изобретение Относится к гидрометрии и может быть использовано для измерения полного вектора скорости потока. Целью изобретения является повышение точности в условиях взвесенесущих русловых потоков. В иссле дуемом потоке устанавливают измеритель , в котором датчик скорости в виде вертушки 1 и гидрофлюгер в виде обтекателя 2, направляющих пластин 3, уравновешивающих поплавков 4, карданного подвеса 5 и корпуса 6, закреплены консольно на опоре 7 с одной стороны вертикальной несущей штанги 9. С помощью электрода 10 электролитическим способом снимают информацию о модуле вектора скорости потока, пропорционального частоте вращения вертушки 1. С помощью электродов 11-13 регистрируют аналогичным способом направление вектора скорости 3 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И1

Р1) G 01 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (2 1) 4623902/10 (22) 22 ° 12» 88 (46) 30»03»91» Бюл Ы 12 (71) Государственный гидрологический институт (72): Н,И,Зайцев и: А,Б,Клавен (53) 532 ° 574 (088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 277423, кл, G 01 P 13/00, 1970, Авторское свидетельство СССР

11- 532818, клв С 01 P 5/06, 1978» (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОЛНОГО ВЕИТОРА СКО

РОСТИ ВОДНОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано дпя, измерения полного вектора скорости потока, Целью изобретения является

2 повышение точности в условиях взве сенесущнх русловых потоков» В иссле дуемом потоке устанавливают измеритель, в котором датчик скорости в виде вертушки 1 и гидрофпюгер в виде обтекателя 2, направляющих пластин

3, уравновешивакщих поплавков 4, кар данного подвеса 5 и корпуса 6, закреплены консольно на опоре 7 с од ной стороны вертикальной несущей штанги.9» С помощью электрода 10 электролитическим способом снимают информацию о модуле вектора скорости потока, пропорционального частоте вращения вертушки: i, С помощью элект родов 11-13 регистрируют аналогичным способом направление вектора скорости» 3 илв

Изобретение относится к гидромет-, рии и может быть использовано для исследования характеристик крупномасштабной турбулентности в натурных условиях и на больших лабораторных установках, Целью изобретения является повышение точности в условиях взвесенесущих русловых потоков 10

На фиг,! приведена конструкция измерителя вектора скорости водного потока; на фиг.2 - вид А на фиг,1; на фиг.3 - структурная схема регист рации скорости и углов направления течения.

Измеритель полного вектора скорас ти водного потока (фиг,1) состоит из датчика 1 скорости (вертушки), установленного на обтекателе 2 - де 20 тали датчика направления течения (гидрофпюгера), содержащего также направляющие пластины 3 и уравновешивающие поплавки:4» Гидрафлюгер под вешен на карданном механизме 5 к кор 25 пусу 6 электролитическаго преабраза вателя углов поворота гидрофлюгера

Ф

Этот корпус закреплен на трубчатой опоре 7, входящей в корпус 8, где расположены элементы электрической 30 схемы первых каскадов вторичных пре» образователей вертушки и гидрафлюге» ра, Через корпус 8 проходит верти» кальная несущая штанга 9, с помощью которой прибор устанавливается в по токе, Б состав измерителя входят также преобразователь частоты враще ния вертушки в виде электрода 10 и преобразователь углов поворота гидрафлюгера в виде двух пар электродов 40

l1 и 12 и одного общего рулевого электрода 13, а также регистратор (фиг,2) в виде частотомера 14 и вто» ричных преобразователей 15-18, подключенных к электродам, Выходы бло 45 ков 14-18 подключены к вычиспительно му устройству 19, соединенному выходом с запоминающим устройством 20 и индикаторным устройствам 21, Измеритель работает следующим об 50 разам

Регистрация модуля вектора скорости проводится с помощью частота» мера 14 через электролитический пре образователь (электрод 10) 11гновенное положение вектора скорости в про странстве регистрируется также элект ролитическим преобразователем, са стоящим из двух пар электродов 11 (+P; -P) и 12 (+of; -o(,) (фи г.2) и одного общего нулевого электрода

13 (О), перемещающегося относительно системы этих криволинейных электродов, располагаемых на сферической поверх» ности корпуса 6.

Hyrred0A электрод, выполненный из металлической трубочки, из которой выходят два гибких соединительных провода от электродов (нулевого н сигнального 10 вертушки) к схеме в корпусе 8, вместе с поворотом оси гидрофлюгера отклоняется соответственно на тот же угол относительно центра &-.О. Положение нулевого электрода, перемещающегося в полости S кор пуса 6, фиксируется двумя углами ог. кланения его от оси нулевого положения гидрофлюгера (в спокойной воде): в вертикальной плоскости - углами +ф и - P и в горизонтальной плоскостиуглами + О и g а Углы pe стрируют ся по изменению электрических сопротивлений четырех участков водной сре о (+Р) * e (Р» "о(+ " о ( где г (P,{Ê) — сопротивление между центральным электродом и одним из четырех электродов 11 (+ 3, -P) и 12 (+oC, -of).

Электролитиче ские преобразователи вертушки и гидрафлюгера входят, соответственно в электрическую схему частотомера 14 и вторичных преобразователей 15-18 (фиг,3), в которых сигнал от вертушки, поступающий с элект рода Э, вырабатывается в ниде частоты следования импульсов„ пропорциональной скорости вращения. лопасти и числу плюсов модулятора М, на ней установленного, а сигналы углов флюгера - в виде длительности импульсов с постоянной частотой следования, Все сигналы поступают на вход вычислительнага устройства 19, где осуществляется предварительная обработка измерительной информации в удобный для ее хранения в запоминающем устройстве 20 и последующей обработки на ЭБМ вид, а также экспресс-вычисления основных средних характеристик измеряемого элемента, которые отображаются в процессе измерений на индикаторном устройстве 21, На вычислительном устройстве выполняются также коррекции сигнала, например его линеаризация, исключение влияний на показания прибора изменений теь " лературы водного потока и др, 16386 30

Риг.2

Конструкция чувствительного элемента датчика направления течения позволяет получить хорошие характеристики обтекания при высокой чувст» вительно сти к изменениям направления течения при малых скоростях потока, Последняя достигается тем, что на каждой направляющей пластине 3 крестовины флюгера установлены поплавки

4 сигарообразнойформы, с. помощью ко» торых путем их перемещения вдоль ппас. тины устанавливается в спокойной воде состояние нулевой плавучести гидрафлюгера, Высокая чувствительность гидрофлюгера поддерживается также за счет уменьшения гидравлического со« противления, возникающего при вращении флюгера в зазоре между поверхностями внутренней полости обтекателя и корпуса электролитического преобразователя углов, посредством придания поверхностям этих детал и полусферических форм разных радиусов с единым центром, совпадающим с центром карданного подвеса, Оптимальный раз мер зазора б между этими поверхностями устанавливается из условий исклю чения заклинивания вращающихся по» верхностей твердыми частицами взвешенных наносов, Фор мул а из обретения

Измеритель полного вектора ско» рости водного потока, содержащий закрепленные в корпусах на несущей

5 штанге вертушку, гидрофлюгер и пре» образователи частоты вращения вертушки и углов поворота гидрофлюгера, а также регистратор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности в условиях взвесенесу» щих русловых потоков, вертушка с гид рофлюгером закреплены консольно по одну сторону от несущей штанги, ри15 чем вертушка закреплена на корпусе гидрофлюгера, выполненного в виде обтекателя с установленной на нем крестовиной из направляющих пластин с поплавками сигарообразной формы, выполненными с возможностью смещения относительно этих пластин, и падве щенного через карданный подвес к кор» пусу преобразователя углов поворота, закрепленного на консоли, а карданный подвес и преобразователь углов размещены во внутренней полости обте кателя, при этом поверхности внутренней полости обтекателя и корпуса преобразователя углов выполнены в ви

3О де полусфер разных радиусов с еди» ным центром, совпадающим с центром

: карданного подвеса.

1638630

ФИГ. «

Составитель:Ю,Власов

Техред Л.Олийнык, Корректор Л.Пилипенко

Редактор.А«Лежнина

Заказ 924 Тираж 344 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101