Батометр

Зарегпсагрировино а 6 К, Орло о метр. аявлено 16 марта 1939 года в ГУГ Он,бднковано 31 лскаоря 194 С аа Л. 223года. Прп экспериментальном исследовании режима взвешенных наносов встречается необходимость иметь такой измерительный прибор, который позволял бы производить одновременные и весьма точные измерения всех элементов твердого ра хода взвешенных наносов в условиях потока небольших разме- ров 8 виду того, что среди существующих приборов и методов изооретатель пе нашел способных удовлетворить всем предъявленным выше требованиям, им был разработан составляющий предмет настоящего авторского свидетельства прибор, названный им уравнительным батометром.Уравнительный бато метр позволяет производить одновременные измерения средней скорости, средней мутности и ряда непрерывно изменяющихся или выборочных значений мгновенной мутности в точке потока. Слово точка взято в ковычки в связи с относительно большими размерами приемной часи прибора.Ь основу действия прибора положен принцип отсасывания воды из потока при помощи насоса или сифона:о скоростью, не отличаюгцейся от естеи изооретенпи Госплана при С.ПЛ И С.у. с твенной скорости потока в месте отсасывания пробы.Этот принцип, обеспечивающий возможность одновременного измерения скорости и мутности, гарантирует и максимальную точность измерения последней. Действительно, в точках потока, где градиент мутности велик, и особенно в точках потока, близких к размываемому дну, несовпадение ско.ростей перед входом и внутри отсасы-вающей трубки может послужить пришной значительного несовпадения мут ности во взятой пробе воды с действительной мутностью в данной точке потока.Последнее вытекает пз следующихэлементарных соображений: если скорость внутри трубки будет меньше скорости потока у входа в трубку, то труока не сможет пропустить всего 1 расхода воды, проходящего через соответствующий элемент живого сечения потока, в результате чего поток перед входом в труоку будет расхо-диться. Наоборот, если скорость нена рушенного потока перед входом в отсасывающую трубку будет меньше скорости внутри нее, то упомянутыйрасход воды окажется недостаточным длязаполнения всего поперечного сечения приемной части трубки и, следовательно, поток перед входом в трубку будет сходиться.Таким образом, при скорости потока перед входом в отсасывающую трубку, меньшей скорости внутри трубки, пюследняя будет частично захватывать мутность из слоев потока, расположенных соответственно выше и ниже занимаемого ею пространства. Вследствие этого эпюра измеренной мутности будет сглажена больше, чем прп измерении мутности в условиях равенства скоростей перед входом и внутри отсасывающей трубки. 1 роме того, если отсасывание воды производится вблизи размываемого дна, то сходягцийся перед труокой поток будет увеличивать интенсивность размыва дна, в связи с чем измеренная мутность окажется значительно завышенной. Наоборот, поток, расходящийся перед трубкой, будет уменьшать интенсивность размыва диа выше прибора и увеличивать интенсивность выпадения здесь наносов. В последнем случае измеренная мутность окажется заниженной.В уравнительном батометре принцип отсасывания воды с естественной скоростью потока реализован на базе следующих очевидных положений.Рассмотрим течение вблизи приемной части всасывающей трубки (фиг. 1 чертежа) в условиях, когда скорости потока непосредственно перед трубкой и внутри ее одинаковы.Такое равенство скоростей обеспечивает отсутствие сжатия струи при входе и потому можно пренебрегать потерей энергии на малой длине 1,Уравнение баланса энергии для участка 1 - 2 потока можно написать в ви- де Так как по условиям работы приборамто уравнениеудовлетворяется при равенствеР - Р.,давлений в точках 1 и 2.Малая длина рассматриваемого участка позволяет пренебрегать перераспределением скорости, вызываемым действием стенок Гр,Оки на поток, как внутри, так и Вие трубки, и считать распределение скоростеи, при условии достаточно малой толщины стенок одинаковым, а распределение давлений - следующим гидростатическому закону.Г 1 оэтому давление Р., в сечении 2 внутри трубки может быть определено как давление па внутреннюк поверхность трубки, а давление Р, вне ее определяется давлением на виешнюк поверхность трубки.Таким образом, совпадение скоростей течения перед трубкой и внутри т 1 убки может быть установлено по равенству давлений иа внешнюю и внутреннюю поверхности труоки на малом расстоянии от входа.Схема прибора изображена иа фиг.2 чертежа. Искомая величина скорост.: отсасывания воды устанавливается регулированием расхода воды в отсасываюгцей трубке (а) посредством винта (г), сжимаюшего трубку (а) в ее гибкой части (а).Необходимый при этом контроль правильности установки скорости отсасывания воды осуществляется с помощью приспособления, позволяющего фиксировать равенство давлений на внутреннюю и внешнюю поверхности приемной части трубки.Это приспособление состоит из тонких трубок (б) и (б), соединяющих ста тические отверстия иа внешней и внутренней поверхностях приемной части трубки (а), При удалении из труоок (б) и (б) воздуха, что достигается его о;- сасыванием через трубку (с), в них возникает течение воды, направление которого определяется превь;шением давления в том илп другом статическом отверстии а или 4,Течение воды в трубках (б) и (б)мохкет быть легко обнаружено в их прозрачных частях (б") посредством введения через трубку (д) относите; ьно небольших объемов подкрашенной воды,Так как искомой величине скорости отсасываемой воды соответствует равенство давлений на внутреннюю и внешнюю поверхности приемной части отсасывающей трубки, то рабочее состояние приоора характеризуется ст сутствием течения воды в частя.; (б") 1 трубок.Таким ооразом, регулирование при-, бора состоит в уравнивании упомяну-, тых давлений, вследствие чего прибори назван изобретателем уравнитель-ным батометром,Описанное приспосооление для кон-, троля равенства давлений весьма вы-годно отличается от манометра тем,что в нем отсутствует сопротивление; сил поверхностного натяжения жидко-сти. Благодаря этому оно делает при-бор одинаково пригодным для работы ) как при больших, так и при весьма ма-лых скоростях потока и обеспечивает возможность достаточно быстрого измерения скорости. Последнее позволя-ет производить точные измерения мут-ности как в случае установившегосятечения, так и в условиях медленного изменения режима потока.Тщательное и одинаковое выполнение статических отверстий х и 3 ис-, ключает необходимость тарировки прп-, оора. Однако, как показали опыты ав-тора, строгое выполнение этого усло-вия при малых скоростях не являетсяобязательным.Измерение средней мутности и сред- ней скорости в точке потока с по-мощью уравнительного, батометра производится объемным способом.Средняя скорость ч определяется из, формулыод)где 0 - объем взятой пробы,время взятия пробы, 1 - площадьвходного отверстия приемной частивсасывающей трубки.Для определения средней мутностислмжнт форм гла;-- . 1 З) где гп =-: 1 - р - коэфициент статической сплошности осажденных в пробе наносов (р - коэфициент порозности),- объем осажденных наносов.Определение выборочных или непрерывно сменяющихся значений мгновенной мутности в точке потока при применении уравнительного батометра сводится к их измерению в определенном месте отсасывающей трубки. Такой спосоо основан на предположении, что неравномерность постпления мутности в отсасывающую трубку, являющаяся результатом пульсации ю тности у входа в последнюю, в основном сохраняет свой характер и в любом сечении отсасываюшей трубки, е с:шшком удаленном от входа.Измерение выборочных величин мгновенной мутности в фиксированном сечении отсасывающей трубки производится путем фотографирования на пленку пучка света от светового источника постоянной силь пропущенного скзозь поток в отсасывающей трубке через специальные окна (в).Различные выборочные величины мгновенной мутности у окошка всасывающей трубки, характеризующие поле мгновенных мутностей в точкевсасывания воды, фиксируются на фотопленке в виде отдельных кадров различной прозрачности.Условные числовые выражения прозрачности полученныкадров могут быть найдены посредством фотометрического и фотоэлектрического анализа их, Переход от условных числовы выражений прозрачности кадров пленки к долям единицы. выражающим мутность, может быть получен путем сопоставления среднего арифметического значения характеристики прозрачности с величиной средней мутности. измеренной объемным способом.Предмет изобретения.1. Батометр, основанный на принци пе отсасывания жидкости из потока при помощи насоса или сифона и используемый для измерения скорости и мутности потока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем отсасывания жидкости со скоростью, не отличающейся от естественной скорости потока в месте отбора пробы, к погружаемому в поток приемному концу всасывающей трубки присоединены две тонкие трубки, соединенные с коленами диференциального манометра и открытые - одна внутрь всасывающей трубки, а другая - наружу (в поток) с тем, что бы по показанию манометра можно, 2. В батометре по п. 1 применение было установить скорость отсасыва- приспособления для фотозаписи, утния равной скорости течения. ности жидкости.