Устройство для измерения расходов воды в открытом канале

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, восприни. мающая 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 - вид сбоку устройства по фиг. 2.Допустим, чдинамометромшуюся вокруг производит давление движущаяся по каналу вода. Пусть какое-то давление Р приложено к точке Б. Принимая пластину невесомой, условие нахождения ев в покое выразится уравнением Р БО=р АО, где р в 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:кгдеускоренирина взЬ 11 - ееуравнени коэфициент формы, д - е силы тяжести, Ь - шиятой площадки пластины, высота. Подставив второе е в первое, получим: Ч" Ь ЬЬ Б.О=р,. АО. гя Если рабочую пов стины, воспринимаю потока, выполнить чтобы произведени произведение ширин стины в любом ее с расстояние от этой вращения, было вели ерхность плащую давлениетакой формы, е Ь Б,о,т,е.ы сечения плаечении на его точки до точки чиной постоянто на пластину с в точке А, вращаю- точки О (фиг, 1),Устройство для измерения расхода воды в открытом каналеной, то, считая 1 также величиной постоянной, получим для любого Ь Ь по всей глубине потока от нуля до Ь следующее условие вертикального положения пластины1( Ьк БкОЬЬ Р ичи9,81 АОй=р,Приняв Р за равнодействующую скоростного напора по всей глубине Ь, можем написать(2)При этом необходимо обратить внимание на очень важное обстоятельство: величина р будет зависеть только от глубины Ь 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 образованаиз ряда пластинок 1, с соблюдением указанного выше соотношения для ширины их сечения, соединен.ных 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 О - О. Пользуясь указателями 5, решетку приводят в вертикальное положение при помощи груза б, передвигаемого по металлическому стержню 7, сЧср - 1 = Р (3).Но Е 1 есть функция площади водного сечения потока со и может быть выражена так; Е Ь = к. о. Подставив это значение Е Ь в уравнение (3), получим: к, ч в = р; умножив обе части этого уравнения на а, имеем: к,Ф в = р а.Й срПроизведение ч ш есть квадрат расхода ( воды в потоке, равного ч ш. Поэтому уравнечие перепишем так: к,Я" = р а или 0= кз Рр(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 а от уровня воды по шкале, можно в течение минуты подсчитать величину Я, 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 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 О - О вращения пластины есть величина постоянная, то для системы пла. стинок 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 ч, по всему профилю. Поэтому, пользуясь уравнением (2), можем на- писатьХ 64422 Фиг. 1 фиг. 2 очень большой скоростью течения воды, можно изготовлять пластины с различной степенью чувствительности, манипулируя шириной пластинок и их числом,Ось О - О вращения пластины расположена вне уровня потока. Предмет изобретения 1, Устройство для измерения расхода воды в открытом канале, выполненное в виде поворотной пластины, соединенной 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 ж 1 стко на одной поворотной оси,3. Форма выполнения устройства по и. и. 1 и 2, отличающаяся тем, что ось вращения пласт и. ны расположена вне измеряемого потока,