Гідрометричні млинки

Основні типи млинків. Гідрометричний млинок є найбільш точним поширеним приладом для вимірювання швидкостей течії води. Існує велика кількість різних типів гідрометричних млинків, які відрізняються між собою розташуванням осі, будовою контактного і лічильного механізмів, способом встановлення на точку та ін. Найбільшого поширення для вимірювання швидкості течії води па гідрологічній мережі останнім часом набули млинки ГР-21, ГР-21М і ГР-55.

Гідрометричний млинок ГР-21 (рис. 4) складається з таких основних частин: корпуса, хвостового оперення, ходової частини з контактним механізмом і лопатевим гвинтом, сигнального пристрою.

Корпус призначений для з'єднання окремих частин млинка. У передній частині корпуса є порожнина, в яку встановлюється і закріплюється стопорним гвинтом вісь ходової частини. Зверху па корпусі є дві клеми для підключення проводів сигналізації. У тильній частині корпус має вертикальний отвір для кріплення млинка на штанзі або на тросу (у випадках роботи з троса). До тильної частини корпуса гвинтом прикріплюють хвостове оперення, призначене для того, щоб утримувати лопаті вертушки проти течії. Хвостове оперення складається із штоку і двох симетричних пластин увігнутої форми.

Рис.4. Млинок ГР-21: 1- лопатевий гвинт, 2 – корпус, 3 – клема, 4 - хвостове оперення

Ходова частина вертушки складається з лопатевого гвинта діаметром

120 мм, осі з контактним механізмом, двох шарикопідшипників, внутрішньої і зовнішньої втулок і осьової гайки. Ходова частина встановляється в циліндричну порожнину лопаті, заповнену трансформаторним маслом, і кріпиться в ній муфтою. При обертанні лопатевого гвинта вісь ходової частини залишається нерухомою.

Схему будови контактного механізму показано на рис. 5. Контактний механізм вертушки замикає електричне коло через 20 обертів лопатевого гвинта.

Рис. 5. Лічильно-контактний механізм;

1 —черв'ячна шестірня. 2 — контактний штифт, 3 – контактна пружина. 4 — контактний гвинт, 5 – струмопровідний стержень.

Рис.6. Схема електричного ланцюга гідрометричного млинка: 1 - джерело живлення, 2 - дзвінок або лампочка, 3 - провід.

Сигнальний пристрій складається з клемної панелі, дзвоника, сигнального проводу і призначений для перетворений електричного імпульсу в звуковий сигнал. Схему електричного кола гідрометричної вертушки показано на рис. 79.

Млинок ГР - 21М (модернізована) відрізняється від млинка ГР-21 лише конструкцією окремих деталей ходової частини, а взагалі це вертушки одного класу.

Гідрометричний млинок ГР - 55 (рис. 7) складається з тих же основних частин, що й млинок ГР-21 і ГР-21М і відрізняється від них лише меншими розмірами, а тому цей млинок називають малогабаритним. Млинок ГР-55 має два лопатеві гвинти діаметром 70 мм: гвинт, №1 застосовується при швидкостях течії під 0,55 до 2,5 м/с, гвинт № 2 —від 2,5 до 5,0 м/с. Внаслідок малих розмірів зазначений млинок зручний для роботи у водотоках з невеликими глибинами.

Рис. 7. Гідрометрична вертушка ГР-55:

1 -- ходова частина, 2 -- корпус, 3 -- затискні гвинти, 4 - хвостове оперення

3.2. Тарування гідрометричних млинків. Т а р у в а н н я м л и н к і в - це спеціальне випробовування млинка, під час якого визначається емпірична залежність між швидкістю течії води і кількістю обертів лопатевого гвинта за одну секунду. Перше тарування млинка виконують після його виготовлення. Наступні тарування за нормальних умов її експлуатації провадять один раз па два роки. В разі пошкодження млинка треба його негайно відправити в ремонт і на тарування.

Гідрометричні млинки тарують у прямолінійних каналах, кільцевих та кругових басейнах і в лотках Уриваєва. Тарування млинків у прямолінійних каналах здійснюється у стоячій воді. По краях каналу прокладено рейки, по яких за допомогою електродвигуна рухається візок з млинком. На рейках через 1…5 м влаштовано контакти, завдяки яким на стрічці хронографа фіксується пройдений візком шлях і підраховується швидкість руху візка.

Млинок закріплюють на штанзі і опускають на глибину 0,4…0,5 м під поверхні води. Тарування млинка відбувається рівномірним пересуванням її вздовж каналу з різною швидкістю - від початкової до 2,5…3,0 м/с; всього виконується 12…15 заїздів. Для визначення початкової швидкості млинка візок пересувають з такою мінімальною швидкістю, при якій лопатевий гвинт обертається нерівномірно і з перебоями. Під час кожного заїзду на стрічці хронографа фіксується кількість обертів лопатевого гвинта млинка N, довжина пройденого візком шляху l і час t.

Потім для кожного заїзду обчислюють швидкість руху млинка u = l/t м/с і кількість обертів лопатевого гвинта за одну секунду п = N / l об/с.

Раніш тарувальні канали були на дослідному заводі гідрометприлад в Тбілісі і в лабораторії головної експериментальної бази ДГІ, а також у Каунасі. Канал у Тбілісі має довжину 80 м, ширину 2 м і глибину 2 м. Тарувальний канал ДГІ розташований у закритому приміщенні і являє собою залізобетонний лоток 150 м завдовжки, 4 м завширшки і глибиною 3,2 м.

Тарування в кільцевих та кругових басейнах і лотках Уриваєва провадиться зі протиставленням роботи дослідної вертушки із зразковою, яку прийнято за еталон. Зразковий млинок попередньо тарується у прямолінійному каналі.

Кільцевий басейн складається з двох концентрично розташованих циліндрів, простір між якими заповнено водою. У центрі басейну встановлено карусель з кількома горизонтальними стрілами з штангами, на яких закріплюють дослідні і зразкові млинки па глибині 0,4 … 0,5 м. Карусель обертається навколо своєї осі з різними швидкостями за допомогою електродвигуна, і на стрічці хронографа записуються кількість обертів для кожного млинка і час, спільний для всіх млинків. Тарують млинки при різних швидкостях від початкової до 2,5…3,0 м/с.

Тарувальний лоток Уриваєва являє собою закритий прямокутний резервуар 3,65 м завдовжки, 1,9 заввишки і 0,9 м завширшки, в робочій частині якого у спеціальних люках встановлюють дослідні і зразкові вертушки. Лоток заповнюють водою, яка приводиться в рух з різною швидкістю за допомогою гвинта електродвигуна. Дані тарування фіксуються па стрічці, хронографа.

Після обробки даних тарування за обчисленими парними значеннями швидкості і кількості обертів лопатевого гвинта за одну секунду креслять тарувальну криву (рис. 8), яка не проходить через початок координат.

Рис. 8. Тарувальна крива млинка.

Нижню криволінійну дільницю тарувальної кривої будують на тому ж рисунку у збільшеному масштабі.

Тарувальна крива є офіційним документом млинка, але користуватись нею для визначення швидкості течії в будь-якій точці потоку не зовсім зручно. Тому за цією кри­вою складають тарувальну таблицю.

3.3. Догляд за млинками. Для забезпечення правильної і безперебійної роботи млинка необхідно акуратне поводження з нею і старанний догляд. Після закінчення вимірювань млинком потрібно протерти сухою ганчіркою і покласти в ящик. У приміщенні її слід розібрати, почистити, промити гасом або бензином, протерти і висушити. Коли млинок висохне, його протирають трансформаторним маслом, наливають масло в порожнину лопатевого гвинта, складають ходову частину і кладуть у ящик.

Взимку при перенесенні млинка з однієї лунки в іншу вода на ній може замерзнути, У цьому випадку ні в якому разі не можна сколювати лід з млинка і прокручувати лопатевий гвинт руками. Треба млинок опустити у воду і витримувати її там доти, доки па пін не розтане лід.

Необхідно забезпечити догляд і за допоміжним обладнанням, яке застосовують при вимірюванні швидкостей течії води. Після роботи потрібно почистити, висушити і змастити маслом штангу, лебідку, вагу, трос. Кабель сигналізації після закінчення вимірювань відключають від елементів батареї, висушують і акуратно намотують на котушку.