УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ВОДЫ В ОТКРЫТЫХ ВОДОТОКАХ

Устройство относится к области гидрометрии и может использоваться для измерения средней скорости воды в речных руслах и гидромелиоративных каналах.
Известно устройство для определения средней скорости водных или иных потоков /1/, содержащее гибкую пластину, поворотно укрепленную по концам и жестко скрепленную выступающим из потока концом с указательной стрелкой, с той целью, чтобы угол ее находился в зависимости от среднего значения скорости измеряемого слоя потока. Средняя скорость потока является функцией динамического давления на гибкую пластину и глубины водного потока.
При эксплуатации устройства существенное влияние на погрешность измерения средней скорости оказывает переменная величина динамического давления потока на рабочую поверхность пластины, которая зависит от глубины потока. Устройство более эффективно при больших глубинах потока воды, так как в этом случае рабочая поверхность гибкой пластины максимальна. В случаях малых глубин потока из-за уменьшенной площади рабочей поверхности гибкой пластины погрешность измерений увеличится, и их достоверность будет зависеть от частоты тарировки устройства, что усложняет эксплуатацию и снижает надежность работы устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для измерения малых скоростей течения воды конструкции В. Э. Вида /2/, содержащее гидрометрический шест упруго закрепленный своим нижним концом за поддон неподвижной вертикальной штанги и горизонтальную измерительную рейку, один
конец которой подвижно закреплен на штанге, а второй снабжен поплавком для удержания измерительной рейки на поверхности воды. Средняя скорость на вертикали является функцией угла отклонения гидрометрического шеста и длины его смоченной части.
Недостатком устройства является необходимость периодического перемещения измерительной рейки при изменении уровня. При рекомендуемом размещении устройства в потоке это усложняет эксплуатацию устройства и снижает надежность его работы.
Задачей создания полезной модели является упрощение конструкции и эксплуатации устройства. Это достигается применением двух одинаковых гидрометрических реек жестко соединенных между собой под острым углом, а узел их соединения снабжается противовесом и шарнирно прикрепляется к поддону расположенному на дне русла водотока.
Для упрощения эксплуатации устройства гидрометрические рейки имеют одинаковую штриховую меру длины, что позволяет производить дистанционный визуальный съем информации с гидрометрических реек и выполнять расчет средней скорости воды без корректировки положения элементов устройства.
На фиг.1 изображено устройство для измерения средней скорости воды в открытых водотоках.
Конструкция устройства включает две гидрометрические рейки 1 и 2, нижними концами соединенные между собой под острым углом a, a узел соединения гидрометрических реек 3 шарнирно связан с поддоном 4, расположенным на дне русла водотока, и жестко объединен с противовесом 5.
Устройство работает следующим образом.
После помещения конструкции в поток воды, с условием устойчивого размещения поддона 4 на дне русла водотока, на гидрометрические
рейки 1 и 2 будет оказываться гидродинамическое воздействие, пропорциональное скорости течения воды и отклоняющее гидрометрические рейки 1 и 2 по направлению потока. Противовес 5, через узел соединения реек 3, противодействует изменению начального положения гидрометрических реек 1 и 2. С повышением скорости потока увеличивается гидродинамическое воздействие, которое еще более изменяет положение гидрометрических реек 1 и 2. Соответствующее изменение положения противовеса 5, обеспечиваемое шарнирной связью узла соединения гидрометрических реек 3 с поддоном 4, увеличивает величину момента вращения компенсирующего увеличение гидродинамического воздействия на гидрометрические рейки 1 и 2. Средняя скорость течения воды по глубине потока определяется по формуле V=KΔh,
где К - коэффициент соответствия, определяемый при градуировке устройства;
Δh - разность отсчетов текущего уровня воды по первой и второй гидрометрическим рейкам.
Повышение точности измерения средней скорости течения воды достигается отсутствием дополнительной горизонтальной измерительной рейки и исключением ее влияния на суммарную погрешность устройства. Независимость процесса измерения Δh от текущего уровня воды в русле водотока существенно упрощает эксплуатацию устройства и достоверность определения скорости воды. Введение противовеса вместо упругой связи измерительного элемента с поддоном, повышает стабильность и достоверность измерения средней скорости потока.