 |
Гидрометрические вертушки. Классификация гидрометрических вертушек. Устройство гидрометрических вертушек. Основные части вертушек.
|
|
|
|
Гидрометрические вертушки.
Применение гидрометрических вертушек для измерения скорости течения воды позволило приступить к накоплению систематических сведений о режимах водных потоков.
Идея прибора – измерение скорости в зависимости от числа оборотов ротора.
Классификация гидрометрических вертушек.
Вертушки различают по виду признаков: направлению оси вращения, устройству лопастного винта или ротора, устройству контактного и счетного механизмов, способу опускания вертушки в воду и пр.
По направлению оси вращения различают вертушки с горизонтальной (вертушки типа Ж – 3, ГР-21) и вертикальной осью (вертушки Прайса).
По устройству лопастного винта или ротора вертушки подразделяются на две группы: с лопастным винтом, образованным винтовой поверхностью, и с ротором, состоящим из конусообразных чашек.
Форма лопастного винта или ротора имеет большое значение для правильного измерения скорости течения.
По устройству счётно-контактного механизма различают вертушки с механическим счётчиком числа оборотов и с электрической сигнализацией.
Преимущество вертушек с электрической сигнализацией: вертушку не надо вынимать из воды для отсчётов.
По способу опускания в воду вертушки подразделяются на штанговые, опускаемые на штанге, и тросовые, опускаемые на тросе.
Устройство гидрометрических вертушек.
Основные части вертушек.
Гидрометрическая вертушка состоит из следующих основных частей:
1) Ходовой части с лопастным винтом и контактным механизмом;
2) Корпуса вертушки;
3) Стабилизатора направления;
4) Сигнального устройства.
Ходовая часть является главным узлом вертушки и состоит из оси, лопастного винта, контактного механизма, находящегося во внутренней камере, заполняемой маслом. Замыкание контактов происходит при вращении лопастного винта через определённое число оборотов.
|
|
|
Корпус вертушки служит для сочленения частей и крепления её на штанге или тросе; в последнем случае применяется вертлюг, входящий в комплект прибора. Ходовая часть укрепляется в корпусе в собранном виде с помощью стопорного винта. В задней части корпуса укрепляется стабилизатор направления. На корпусе имеются две клеммы для проводов сигнальной цепи.
Стабилизатор служит для установки прибора в потоке по направлению течения, лопастным винтом навстречу набегающему потоку. Стабилизатор необходим в основном при работе с тросом.
Сигнальное устройство служит для передачи сигналов при замыкании контактов вертушки. В современных вертушках применяется звуковая сигнализация посредством звонка, к которому подводятся провода от клемм на корпусе вертушки. В некоторых типах вертушек применяются счётно-импульсные механизмы.
В комплект вертушки входят принадлежности для её опускания в воду и обеспечения сигнализации, запасные части, отвертки, масло для заполнения контактной камеры, а так же описание с правилами эксплуатации и тарировочное свидетельство.
Тарирование гидрометрических вертушек.
Тарированием называется определение зависимости между скоростью течения и числом оборотов лопастного винта в секунду, производимое опытным путём. Тарированию подвергаются все вновь изготовленные вертушки, в результате для каждой составляется тарировочное свидетельство, являющееся необходимым документом вертушки. В процессе эксплуатации вертушек детали их механизмов изнашиваются, в связи с чем постепенно изменяется величина механических сопротивлений, а следовательно, нарушаются данные первоначального тарирования. Кроме того, в процессе работы возможны повреждения отдельных частей вертушки и в первую очередь лопастного винта. При этом так же изменяются тарировочные данные. В указанных случаях должно проводиться повторное тарирование.
|
|
|
В случае явных повреждений вертушки сразу должны отправляться в ремонт и на тарирование.
Тарирование вертушек производится в неподвижной воде путём перемещения их с различными скоростями. Такой метод тарирования является общепринятым, хотя при этом вертушка работает в условиях, отличных от условий её работы в турбулентном потоке. Силовое воздействие набегающего потока при турбулентном режиме отличается от воздействия неподвижной водной среды на перемещающуюся вертушку: в первом случае давление потока на лопастной винт больше, чем во втором. Однако эта разница мала, и практически считается допустимым тарировать вертушки не в турбулентном потоке, а путём буксировки их в неподвижной воде. Расхождения между результатами тарирования в потоке и неподвижной воде находятся в пределах принятых в гидрометрии погрешностей. Кроме того, тарирование в проточной воде вносит некоторую неопределённость, так как потоки обладают различной степенью турбулентности.
Тарирование вертушек производят в специальных каналах и бассейнах, которые называются тарировочными. Их устройство бывает различным: прямолинейные, круговые, кольцевые и т. д. Лучшими являются прямолинейные каналы. Для достижения достаточной точности тарирования эти каналы должны отвечать определённым требованиям. Длина канала определяется в соответствии с наибольшей скоростью, с которой должна двигаться тележка с вертушкой, с учётом участков разгона и торможения.
На точность тарирования оказывает влияние размер поперечного сечения канала, при этом ширина оказывает большее влияние, чем глубина.
Н точность тарирования оказывает влияние расположения вертушки относительно поверхности воды, стенок и дня канала. Близость вертушки к стенкам и ко дну вносит погрешность в результаты.
Данные тарирования автоматически записываются на ленте хронографа. Синхронно регистрируются сигналы вертушки, отметки времени (секунды) и отметки пути. Обработка хронограммы позволяет получить скорость перемещения вертушки
(где l – путь, пройденный вертушкой; t – время, за которое пройден путь) и число оборотов лопастного винта в секунду
,
(где N – число оборотов лопастного винта за время t).
|
|
|
