Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

ния таких пиков характеризует величину скорости: чем больше скорость, тем чаще пики.

Из иностранных современных лабораторных вертушек отметим лабораторную вертушку фирмы Отта (рис. 11.22). Она приме­

ным механизмом через один оборот лопастного винта. Лопастный винт обладает достаточно хорошими компонентными свойствами: при косоструйности до 30° погрешность не превышает 5% (по дан­ ным П. Н. Бурцева и А. Г. Левченко). Опыт применения этой вертушки еще не накоплен.

Оборудование и принадлежности для работы с вертушками.

Для установки вертушки в потоке на нужной глубине применяют штанги и тросы.

плект вертушки. Он укрепляется на штанге выше уровня воды параллельно оси вертушки (иногда его располагают перпендику­ лярно оси вертушки, т. е. по направлению створа). Необходимость в применении указателя направления возникает при мутной воде и при большой глубине, когда вертушку не видно.

При глубинах больше 3 м, а также при работе с гидрометри­ ческих люлек и мостов, расположенных высоко над водой, вер­ тушки опускают в воду на тросе с помощью гидрометрических лебедок. Для предотвращения или уменьшения сноса вертушки течением применяют гидрометрические грузы (рис. 11.23). Вес груза и диаметр троса подбирают в зависимости от скорости течения.

При подвешивании вертушки на тросе применяют вертлюг, ко­

к вертлюгу при помощи карабинов. Между вертушкой и грузом

влияния нарушений скоростного поля на показания вертушки. Это особенно важно при больших грузах.

скорости придонного слоя. Для учета этих скоростей более целе­ сообразны устройства, показанные на рис. 11.24s,г. Кроме того, такие формы грузов обеспечивают устойчивое положение прибора в потоке. Груз, показанный на рис. 11.24е, применяется в дистан­ ционных гидрометрических установках ГР-70 и ГР-64.

Для определения времени между сигналами вертушки чаще всего применяют секундомер, за исключением вертушек ГР-11 и ГР-11М, снабженных импульсными счетчиками.

При проведении научных исследований запись сигналов вер­ тушки производится с помощью хронографа (рис. 11.25), примене­ ние которого целесообразно также при тарировании вертушек и при необходимости вести измерения одновременно несколькими вертушками. На ленте хронографа синхронно записываются сиг­ налы вертушек и отметки времени. Как уже указывалось, пока­ зания вертушки при надобности можно записывать на ленте осциллографа.

Тарирование гидрометрических вертушек. Тарированием назы­ вается определение зависимости между скоростью течения и чис­ лом оборотов лопастного винта в секунду, производимое опыт­ ным путем. Тарированию подвергаются все вновь изготовленные

133

В случае явных повреждений вертушки сразу должны отправ­ ляться в ремонт и на тарирование.

а)

Рис. 11.24. Способы применения вертушки на тросе с грузом.

Тарирование вертушек производится в неподвижной воде путем перемещения (буксировки) их с различными скоростями. Такой метод тарирования является общепринятым, хотя при этом вер­ тушка работает в условиях, отличных от условий ее работы в тур­ булентном потоке. Силовое воздействие набегающего потока при турбулентном режиме отличается от воздействия неподвижной водной среды на перемещающуюся вертушку: в первом случае давление потока на лопастный винт больше, чем во втором. Однако эта разница мала, и практически считается допустимым тарировать вертушки не в турбулентном потоке, а путем буксировки их

135

ной воде вносит некоторую неопределенность, так как потоки обладают различной степенью турбулентности.

Тарирование вертушек производят в специальных каналах и бассейнах, которые называются тарировочиымп. Их устройство бывает различным: прямолинейные, круговые, кольцевые п т. д. Лучшими являются прямолинейные каналы. Для достижения до­ статочной точности тарирования эти каналы должны отвечать определенным требованиям. Длина канала определяется в соот-

Рис. 11.25. Хронограф типа 572П.

ветствии с наибольшей скоростью, с которой должна двигаться тележка с вертушкой, с учетом участков разгона и торможения.

На точность тарирования оказывает влияние размер попереч­ ного сечения канала, при этом ширина оказывает большее влия­ ние, чем глубина. Исследованиями установлено, что изменение ширины перестает влиять на результаты тарирования при ширине около 3 м. Однако для практических целей с учетом требуемой точности измерений скорости считается допустимым делать тарировочные каналы меньшей ширины.

На точность тарирования оказывает влияние расположение вертушки относительно поверхности воды, стенок п дна канала. Близость вертушки к стенкам и ко дну вносит погрешности в ре­ зультаты; опытным путем определено, что прибор должен нахо­ диться в середине канала, на расстоянии не менее 60 см от поверх­ ности, ото дна и от стенок.

136

Прямолинейные тарировочные каналы имеют прямоугольное поперечное сечение. Дно и стенки делаются бетонными, гладкими. Вдоль стенок прокладывается рельсовый путь, по которому дви­ жется буксировочная тележка. Для повышения точности тариро­ вания необходимо, чтобы рельсовый путь обеспечивал исключи­ тельно плавный ход тележки. Для этого рельсы укладывают весьма тщательно, стыки сваривают и зашлифовывают; горизон­ тальность поверхностей рельсов проверяется нивелировкой, а рас­ стояние между ними — шаблоном.

Движение тележки осуществляется с различными скоростями с помощью электродвигателя. Для определения скорости приме­ няется тахометр (специально для целей тарирования тахометр сконструирован С. К. Пукенисом); с помощью тахометра можно правильно назначать задаваемые скорости тарирования.

Тарируемая вертушка укрепляется на тележке с помощью штанги или, если это нужно, на тросе. Для регистрации пройден­ ного расстояния вдоль рельсового пути устраиваются специальные выступы, служащие для замыкания контактов при движении тележки; расстояния между ними принимаются 0,5—2,0 м. При каждом замыкании регистрируются отметки пути и, следовательно, пройденное расстояние.

Данные тарирования автоматически записываются на ленте хронографа. Синхронно регистрируются сигналы вертушки, от­

Для каждого заезда устанавливаются различные скорости, на­ чиная от наименьших, для определения начальной скорости вер­ тушки. Начальную скорость обычно определяют так. Тележку передвигают со скоростью, при которой лопастный винт начинает равномерно вращаться; затем скорость уменьшают до величины, при которой лопастный винт вращается неравномерно, с пере­ боями. Эта скорость и принимается за начальную скорость вер­ тушки. Обычно начальную скорость определяют дважды: в начале и в конце тарирования; за окончательный результат принимают среднюю величину.

Всего делают 12—15 заездов, при этом учитывают, что участок тарпровочной кривой до критической скорости, т. е. криволиней­ ный должен быть освещен подробнее. Рекомендуются следующие скорости заездов: 0,06; 0,08; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,50; 1,00; 1,50;

137