Устройство для измерения расходов воды в открытом канале

Патент № 64422

Авторы патента

Патент № 64422 «Устройство для измерения расходов воды в открытом канале» входит в следующие категории:

 

Класс 42е, 234, СССР

Ко 64422

ОПЙСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Го, ССС

Зарегистрировано в Бюро!

1 1

П. П. Уткин

Заявлено 29 марта 1943 года в Наркомзем за М 61 (321443) Опубликовано 28 февраля 1945 года

Уже известны устройства для измерения расхода воды в открытом канале, выполненные в виде поворотной пластины, соединенной 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 в 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 P приложено к точке Б.

Принимая пластину невесомой, условие нахождения ев в покое выразится уравнением P БО=р АО, где р †усил динамометра.

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

Р =k= bah, V,. гя где k — коэфициент формы, g— ускорение силы тяжести, Ь вЂ” ширина взятой площадки пластины, ЬЬ вЂ” ее высота. Подставив второе уравнение в первое, получим:

V=

Ь Ah Б.0 =p, АО. гц

Если рабочую поверхность пластины, воспринимающую давление потока, выполнить такой формы, чтобы произведение Ь Б. о, т. е. произведение ширины сечения пластины в любом ее сечении на его расстояние от этой точки до точки вращения, было величиной постоянУстройство для измерения расхода воды в открытом канале № 64422 ной, то, считая k также величиной постоянной, получим для любого

Л Ь по всей глубине потока от нуля до h следующее условие вертикального положения пластины

k. Üê БкΠ— а) = Р, или

9,81 AO

1< v 2 ° М=Р, Приняв P за равнодействующую скоростного напора по всей глубине h, можем написать (2) kq Ф h=p

При этом необходимо обратить внимание на очень важное обстоятельство: величина р будет зависеть только от глубины h и величины скорости ч, 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 выше соотношения для ширинь их сечения, соединенных жестко между собой двумя поперечными планками 2 так, чтобы форма полученной таким путем решетки 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 гнездами на соответствующие металлические ребра, вделанные в забитые по створу две сваи 4. Текущая в канале вода будет стремиться повернуть ре- шетку вокруг оси Π— О. Пользуясь указателями 5, решетку приводят в вертикальное положение при помощи груза б, передвигаемого по металлическому стержню 7, с нанесенной на последний шкалой (фиг. 3).

По положению груза 6 на шкале стержня 7 можно получить измеряемый расход воды, Так как для каждой из пластинок 1 произведение ширины ее сечения на расстояние от него до общей оси 0 — О вращения пластины есть величина постоянная, то для системы пластинок остаются в силе все предыдущие рассуждения.

А так как все пластинки 1 по любой горизонтали одинаковой ширины и равномерно распределены по всему профилю водного сечения потока (фиг. 2), то суммарное давление на них зависит от средней скорости течения v„ по всему профилю. Поэтому, пользуясь уравнением (2), можем написать - h=p (3).

Но Е h есть функция площади водного сечения потока а и может быть выражена так; -å "h = к„м.

Подставив это значение Z h в уравнение (3), получим: к, v,, в = р; умножив обе части этого уравнения на а, имеем: к, ° Ф со = р . а.

2 ср

Произведение v ш есть квадрат расхода Q воды в потоке, равного

v. .ш. Поэтому уравнечие перепишем так: к, ° Q"- = р 0 или (4)

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 о> от уровня воды по шкале, можно в течение минуты подсчитать величину Q, установив величину к, заранее опытным путем.

Пластина выполнена переносной, с отворачивающимся вбок, для удобства переноски, металлическим стержнем 7. Гидростворы можно устраивать на бетонных или деревянных лотках, акведуках и другух сооружениях каналов. Для каналов с очень малой или, наоборот, с

X 64422 очень большой скоростью течения воды, можно изготовлять пластины с различной степенью чувствительности, манипулируя шириной пластинок и их числом.

Ось Π— О вращения пластины расположена вне уровня потока.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения расхода воды в открытом канале, выполненное в виде поворотной пластины, соедин иной с динамометром и одним концом погруженной 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 вращения пластины.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что пластина образована рядом пластинок, укрепленных ж1 стко на одной поворотной оси.

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

До 64422

Фиг. 3

Отв. редактор Д. А. Михайлов

Техн. редактор M. В. Смольякова

Л123597 Подписано к печати 16/VII 1946 г. Тираж 500 экз. Цена 65 коп. Зак. 202

Типография Гэсплаииздата, им. Воровского, Калуга