Измеритель вектора скорости водного потока на лабораторных моделях

 

(72) Автор изобретения

1" С Ж О ЩЗд, я

"" Ч 1ИТЖТыр

1"

ТЕВ,--..:;р;,.„,, l4

Знамени

ЕчцiдфЩ $

Н.И.Зайцев

Государственный ордена Трудового Красног гидрологический институт (71) Заявитель

{54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЕКТОРА СКОРОСТИ ВОДНОГО ПОТОКА

НА ЛАБОРАТОРНЫХ МОДЕЛЯХ

Изобретение относится к гиДрометеорологическим приборам и может быть использовано в исследованиях кинематической структуры водных по токов на лабораторных ги,поавлических моаелях. 5

Известно устройство, регистрирующее все три компоненты скорости водного потока на лабораторных экспериментальных установках и работающие на принципе преобразования гидродинамического давления в электрический сигнал (11.

Данное устройство представляет собой гидродинамический датчик скорости, имеет сравнительно большие га- 15 бариты и плохую надежность работы в потоках со взвешенными наносами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

20 устройство для измерения величины и направления скорости водного потока в натуральных условиях, содержащее подвешенный на штанге гидрофпюгер с хвостовиком, датчик углов горизонтального и вертикального поворотов гидрофлюгера,датчик скорости и регистратор (2).

Однако известное устройство имеет низкую точность измерения из-за наличия трения в датчиках угла, а так-же малую надежность в работе; для увеличения чувствительности датчика требуется увеличивать его габариты, что делает устройство непригодным для измерения вектора скорости водного потока на лабораторных моделях.

Цель изобретения — повышение точности измерений, расширение функциональных возможностей, уменьшение га-. баритов и веса и увеличение надежности в работе. .Указанная цель достигается тем, что в устройстве датчик скорости выполнен термоанемометрическим и установлен неподвижно на первом стержне двухстержневой штанги гидрофлюгера в центре его вращения, а датчик углов

93240

3 8 вынесен за хвостовик гидрофлюгера и выполнен электролитическим с одним под вижным и с двумя парами укрепленных на втором стержне штанги неподвижных электродов, при этом каждая пара неподвижных электродов имеет сферическую форму, центр которой совпадает с центром вращения гидрофлюгера, прицем поверхность одной пары отнесена от поверхности другой пары на рас- EÎ стояние по величине не менее половины линейного размера неподвижных электродов.

На фиг.1, 2 и 3 показана конструкция измерителя вектора скорости; на фиг.4 - конструктивная схема электролитического датчика углов поворота гидрофлюгера; на фиг.5 " структурная схема регистрации скорости и углов направления с помощью измерите20 ля.

Измеритель полного вектора ско рости содержит (фиг.1 и 2) гидрофлюг р, состоящий из оси 1, на которой установлены хвостовики 2 и поплавок

25 удерживающий гидрофлюгер в горизонтальной плоскости при нулевой скорости потока. С помощью тонкой капро новой нити 4 ось подвешена к металлической трубке 5 с необходимым для

ЗО работы зазором d". В трубку вставлен полупроводниковый терморезистор 6, служащий датчиком скорости водного потока. Терморезистор установлен так, чтобы его чувствительный точечный элемент совпадал с центром вращения гидрофлюгера. Штанга 7 состоит из двух стержней, на первом из которых укреплен датчик скорости, а на вто- ром — две пары 8 и 9 неподвижных электродов, электролитического датцика угла (фиг.4), подвижный электрод

10 которого укреплен за хвостовиком гидрофлюгера, На фиг.5 показаны два генератора

11 и 12 синусоидального напряжения 4> ! усилители 13 и 14, выпрямители 15 и

1б, линеаризаторы.17 и 18, термогидроанемометр 19 постоянной температуры и трехканальный самописец 20.

Измеритель работает следующим образом.

Датчик 6 скорости, имеющий круговую характеристику направленности, регистрирует величину модуля вектора скорости. Мгновенное положение век- 55 тора скорости в пространстве измеряется электролитическим датчиком углов положения гидрофлюгера относительно осей прямоугольной системы координат. Электрический датчик углов измеряет углы отклонения гидрофлюгера в горизонтальной плоскости с помощью пары неподвижных электродов 8-1 и

8-2 с линейным размером L и в вертикальной плоскости с помощью пары неподвижных электродов 9-1 и 9-2. При. этом каждая пара имеет сферическую форму с центром вращения гидрофлюгера (точка 0 на фиг.4), а поверхность одной пары отнесена от поверхности другой на расстояние по величине не менее половины линейного размера в неподвижного электрода.

Система электродов 8-1, 8-2, 9- 1, 9-2 и 10 включена по потенциометрической схеме (фиг.5) и запитывается напряжением от генераторов

11 и 12. С делителя напряжения, составленного сопротивлениями участков воды между электродами 9-1 и 10, 10 и 9-2,- снимается сигнал вертикального угла поворота гидрофлюгера и через водный зазор d, образуемый осью

1 и трубкой 5, подается на вход усилителя 13, с его выхода на выпрямитель Е5, затем на линеаризатор 17 и на трехканальный самописец 20. Аналогично построена и схема измерения горизонтального угла поворота гидрофлюгера — электроды 8-1, 10, 8-2, усилитель 14, выпрямитель 16, линеаризатор 18 и самописец 20, на который поступает также сигнал, пропорциональный скорости потока с термометра 6.

Такое выполнение измерителя позволяет повысить точность измерения, расширить функциональные возможности, увеличить надежность и=обеспечить уменьшение габаритов и веса.

Формула изобретения

Измеритель вектора скорости водного потока на лабораторных моделях, содержащий подвешенный на штанге гидрофлюгер с хвостовиком, датчик углов горизонтального и вертикального поворотов гидрофлюгера, датчик скорости и регистратор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, расширения функциональных воэможностей, уменьшения габаритов и веса и увеличения надежности в работе, датчик скорос5 932408 -6 ти выполнен термоанемометрическим от поверхности другой пары на раси установлен неподвижно на первом стояние по величине не менее половистержне двухстержневой штанги гидро- ны линейного размера неподвижных флюгера в центре его вращения, а электродов. датчик углов вынесен за хвостовик Источники информации гидрофлюгера и выполнен электроли- принятые во внимание при экспертизе тическим с одним подвижным электро- 1. Жданкус Н.В. Датчики скорости. дом и с двумя парами укрепленных на Приборы для гидравлических исследовтором стержне штанги неподвижных ваний. - Труды координационных сове" электродов, при этом каждая пара не- 10 щаний по гидротехнике. Вып. 51, нЭнерподвижных электродоа имеет сферичес- гия", 1969, с. 71-75. кую форму, центр которой совпадает 2. Авторское свидетельство СССР с центром вращения гидрофлюгера, при- У 532818, кл. G 01 P 5/06, 1977 (прочем поверхность одной пары отнесена тотип).

932408

Фи. 5

КоооекторВ. Синицкая

Подписное

Составитель Л. Иариан

«Pegaxxop В. Пилипенко Texgeg Е. Харитончик

Заказ 3775/65 Тираж 883

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l)0)5 Москва Ж-)5 Раушская наб. g. 4Д филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4