Наиболее распространенным передаточным водомерным устройством является устройство с непрерывной регистрацией уровня при помощи самописцев уровня воды (СУВ). В настоящее время применяются самописцы «Валдай» и ГР-38 (длительного действия).
Установка СУВ состоит из следующих элементов (рис. 4): самописца уровня 2, установленного на столе 3, — прибора, измеряющего и регистрирующего изменения высоты уровня воды в реке (озере); колодца 5, называемого поплавковым, для размещения поплавка (датчика) уровнемера и его защиты от внешних воздействий; соединительного устройства 6 для обеспечения непрерывной связи уровней в реке с поплавком в колодце; измерительного павильона 1 для размещения регистрирующей части уровнемера и его защиты от внешних воздействий; вспомогательных гидротехнических устройств, предназначенных для защиты установки от заиления, подмыва, разрушения льдом при ледоходе и предотвращения волновых возмущений уровня в поплавковом колодце.
Рис. 4. Схема установки самописца уровня воды |
Принцип работы самописца в следующем: поплавок, заключенный в специальный колодец,
|
|
связанный соединительным устройством с рекой, перемещается вместе с уровнем воды. Егоперемещение передается передаточным механизмом регистрирующему устройству, которое непрерывно записывает изменение уровня воды во времени. Передача колебаний уровня воды сообщается посредством троса, перекинутого через блок, барабану, насаженному на общую с блоком ось. При этом вертикальные перемещения поплавка преобразуются во вращательные движения барабана вокруг своей оси. На барабан накладывается бумажная лента, и запись на ней осуществляется пером, приводимым вдвижение часовым механизмом; перо движется по горизонтали вдоль образующей барабана. Возможна и другая схема, когда перемещения поплавка передаются непосредственно пишущему устройству (перу), а барабан движется вокруг вертикальной оси с помощью часового механизма.
СУВ оборудуется двумя контрольными рейками, одна из которых (внешняя) располагается непосредственно в реке вблизи от места ввода в колодец соединительной трубы, другая (внутренняя 4) — в поплавковом колодце. Их назначение — обеспечить проверку наличия одинаковой высоты уровня в реке и колодце.
Стандартным прибором суточного действия является самописец уровня воды «Валдай» образца 1948 г. и модернизированный самописец образца 1952 г. Первый имеет два масштаба записи уровня (1: 1 и 1: 2) при одном масштабе записи времени (1 ч = 12 мм хода пера на ленте), второй — четыре (1:1, 1:2, 1:5, 1:10) и регистрирует амплитуду колебания уровня до б м. Точность регистрации уровня воды по техническим данным прибора не превышает при указанных масштабах записи соответственно ±3, 5, 7, 10 мм. Толщина штриха записи на ленте 0,3—0,4 мм. Для записи времени существуют два масштаба: 12 мм/ч при скорости вращения барабана один оборот за 26 ч и 24 мм/ч при скорости вращения барабана один оборот за 13 ч. При масштабе записи 12 мм/ч точность хода часов ±5 мин за сутки или ±1 мм на ленте, при масштабе записи 24 мм/ч точность хода часов ±3 мин за половину суток или ±1,2 мм на ленте.
|
|
Самописец уровня «Валдай» (рис. 5) состоит из поплавкового устройства, передающего колебания уровня
Рис. 5. Самописец уровня воды СУВ – М «Валдай»: а – общий вид; б – кинематическая схема; в – схема включения масштабных шестерёнок с барабаном
воды, барабана с надетой на него бумажной лентой, на которой в заданном масштабе вычерчивается график колебания уровня, и пишущего устройства, приводимого в действие часовым механизмом.
Поплавковое устройство включает в себя: пустотелый металлический поплавок 2, прикрепленный к нему груз-балласт 1 для погружения поплавка, противовес-гирю 3, металлический мягкий трос в хлорвиниловой оболочке 18 и поплавковое колесо 4, 5, которое вращает через систему шестерен 6, 17 барабан 16. В зависимости от подъема или спада уровня воды барабан поворачивается вокруг своей оси в ту или иную сторону.
Барабан вращается на подвижном центре, укрепленном в левой боковине прибора, и на оси 22 поплавкового колеса, расположенной в правой боковине прибора. Бумажная лента для записи уровня удерживается в прорезях барабана зажимом, который расположен внутри него.
Пишущее устройство состоит из часового механизма 7, пера 15 с кареткой 10, двух направляющих стержней 12, стальной струны 11 и гирьки-отвеса 14. Струна проходит через ролики 9 и 13 между двумя стержнями каретки; один конец ее закреплен и навит на барабанчик 8 заводной головки 29 часового механизма, другой конец, выпущенный из корпуса самописца, несет гирьку-отвес, которая, оттягивая и раскручивая струну с головки барабана, приводит в действие часовой механизм. Каретка с пером при помощи специального зажима крепится к натянутой струне и во время хода часового механизма движется вместе со струной вдоль барабана. Перо в это время чертит график колебания уровня на ленте барабана. По горизонтальной оси этого графика дается время в часах, а по вертикальной — высота уровня.
Часовой механизм помещен во влагонепроницаемой коробке 28, на верхней стороне которой укреплена заводная головка и выведены два рычага: один из них служит для пуска и остановки часового механизма, а другой «П» («прибавить ход», если часы отстают) и «У» («убавить ход», если часы спешат) предназначен для регулировки, если поправка на ход часов превышает ±5 мин за сутки.
Поплавковая система самописца «Валдай» позво-
ляет выбирать масштаб записи уровня воды на ленте в зависимости от величины амплитуды его колебания:
амплитуда, м масштаб
до 1 1:1
1 – 2 1: 2
2 – 3 1: 5
3 – 6 1: 10
Установка желаемого масштаба записи достигается следующим образом. Для записи хода уровня в масштабах 1:1 и 1:2 поплавковое колесо закрепляется на основной оси прибора 22 (см. рис. 5). Масштаб записи I: 1 будет получен при наложении троса на малый диск 4 поплавкового колеса, а масштаб 1:2 — при наложении троса на большой диск 5. Поплавок при указанных масштабах записи навешивается слева от поплавкового колеса. Для записи хода уровня в масштабах 1:5 и 1:10 поплавковое колесо закрепляется на вспомогательной оси 21. Зубчатое колесо-трибка 20 при этом сдвигается вдоль оси 21 до
Рис. 6. Запись суточного хода уровня на летнее самописца «Валдай»: а – запись на ленте при повороте барабана вокруг своей оси более 2 раз; б – развертка этой записи на миллиметровой бумаге.
|
|
сцепления с шестерней 23, закрепленной на оси 22. Для получения записи в масштабе 1:5 трос надевается на малый диск поплавкового колеса 4, а вмасштабе 1:10— на большой диск 5. Поплавок при масштабах записи 1:5 и 1:10 навешивается справа от поплавкового колеса. При установке поплавковой системы на масштаб 1:1 пли 1:5 трос с противовесом-гирей 3 навешивают дополнительно на оттяжной блок 27, чтобы противовес при ходе поплавка не касался последнего.
Конструкция СУВ «Валдай» допускает производить запись уровня при многократных оборотах поплавкового колеса (барабана) (рис.6).