DE638397C

DE638397C - Device for automatic recording of water speeds in flowing waters

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Publication number: DE638397C
Application number: DET44433D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-09-13
Filing date: 1934-09-13
Publication date: 1936-11-14

Description

Die Abflußmenge eines Flußlaufes ist bestimmt durch das Produkt aus dem Durchflußquerschnitt und der Fließgeschwindigkeit. Die Messung der letzteren erfolgt fast allgemein mittels eines hydrometrischen Flügels, der an verschiedene Punkte des Strömquerschnittes gebracht wird und bei den einzelnen Umdrehungen der geeichten Flügelschaufel elektrische Stromstöße erzeugt, deren Anzahl durch ein Zählwerk angezeigt wird. Der Quotient aus der Anzahl dieser Stromstöße und derjenigen der Sekunden während der Messung ist ein Maß für die Fließgeschwindigkeit des Wassers in dem betreffenden Punkt des Meßprofils (ζ. B. eine Umdrehung in der Sekunde gleich 1 m/Sek.).The flow rate of a river course is determined by the product of the flow cross section and the flow rate. The measurement of the latter is almost general by means of a hydrometric wing, which is attached to different points of the flow cross-section is brought and generated with the individual revolutions of the calibrated wing blade electrical current surges, their number is indicated by a counter. The quotient from the number of these power surges and that of the seconds during the measurement is a measure of the flow rate of the water in the relevant point of the measuring profile (ζ. B. one revolution per second equal to 1 m / sec.).

Die auf diese Weise berechneten Geschwindigkeiten werden für alle in einer Meßvertikalen übereinanderliegenden Punkte maßstäblieh aufgetragen, wodurch man ein je nach der Dichte der Punktmessungen mehr oder minder zuverlässiges Bild über die Änderung der Geschwindigkeit in der Vertikalen und ferner vermöge der maßstäblichen Verteilung aller Vertikalen auf den ganzen Querschnitt auch ein Bild über die Geschwindigkeitsverteilung im Durchflußprofil erhält. Hieraus bestimmt man mittels Planimeters die mittlere Fließgeschwindigkeit in jeder Vertikalen, woraus sich endlich nach bekannten Verfahren die Gesamtdurchflußmenge errechnen läßt.The speeds calculated in this way are for all in a measurement vertical superimposed points plotted to scale, whereby one depending on the density of the point measurements more or less reliable picture of the change the speed in the vertical and also by means of the scaled distribution of all verticals on the entire cross-section also a picture of the speed distribution in the flow profile. From this, the mean one is determined using a planimeter Flow velocity in every vertical, which finally results from known methods can calculate the total flow rate.

Eine gewisse Vereinfachung gegenüber diesem Punktmeßverfahren bringt das Integrationsverfahren. Bei diesem läßt man den Meßflügel mit möglichst gleichförmiger Geschwindigkeit von der Wasseroberfläche bis zur Sohle ablaufen. Der Quotient aus der Anzahl sämtlicher Flügelumdrehungen und der ganzen Ablaufdauer gibt als natürliches Integral unmittelbar die durchschnittliche Wassergeschwindigkeit in einer Vertikalen. Hierbei kann aber die Änderung der Geschwindigkeit nach der Tiefe nicht mehr beobachtet werden. Will man sich diese Möglichkeit der Beobachtung der Geschwindigkeitsverteilung dennoch offenhalten, so muß man die Kabelwinde für den Flügelablauf mit einem elektrischen Kontaktkranz versehen, der z. B. bei jedem Zentimeter des Ablaufes ebenfalls einen Stromstoß erzeugt. Mittels eines Selbstschreibers mit drei Schreibfedern kann man dann die drei Arten von Stromstößen (Flügelümdreliungen sowie Sekunden und Zentimeter des Flügelablaufes) auf einem Papierstreifen synchron aufzeichnen. Das Auszählen dieser in die Tausende gehenden Stromstöße auf dem Streifen und die graphische Auswertung der gesamten Abflußmessung erfordern natürlich einen großen Zeitaufwand.The integration method brings a certain simplification compared to this point measuring method. With this one lets the measuring blade with as uniform a speed as possible from the water surface up run off to the sole. The quotient from the number of all wing revolutions and of the entire duration of the process gives the average as a natural integral Water velocity in a vertical. Here, however, the change in speed can no longer be observed after the depth. If one wants to have this possibility of observing the speed distribution keep it open anyway, so you have to provide the cable winch for the wing run-off with an electrical contact ring, the z. B. at every centimeter of the process also generates a current surge. Using a self-pens with three nibs, one can then record the three types of electric shocks as well as seconds and centimeters of the wing movement) on a paper strip synchronously record. The counting of these surges in the thousands on the Of course, strips and the graphic evaluation of the entire discharge measurement require a great deal of time.

Dieser Zeitaufwand kommt bei Benutzung der den Gegenstand der Erfindung bildendenThis expenditure of time comes when using the forming the subject of the invention

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Vorrichtung zur selbsttätigen Aufzeichnung der Wassergeschwindigkeiten in Wegfall. Das Wesen dieser Vorrichtung besteht darin, daß, auf einer Meßtrommel gemeinsam mit d ermittelten Wert der Strömungsgeschwind; keit die Stellung eines Flügelrades in ei zur Strömungsrichtung senkrechten EbenMi nach Tiefe und Breite aufgezeichnet wird mittels einer an sich bekannten ÜberlagerungDevice for automatic recording of water speeds in the absence. That The essence of this device is that on a measuring drum together with d determined value of the flow velocity; speed the position of an impeller in ei EbenMi perpendicular to the direction of flow is recorded according to depth and width by means of an overlay known per se

to von drei Bewegungen, die von Klinkwerken aus auf Meßtrommel und Schreibfeder durch Schnurzüge in bekannter Weise übertragen werden, wobei die Klinkwerke durch die lotrechte und waagerechte Bewegung des Flügelrades und durch dessen Drehung elektromagnetisch in an sich bekannter Weise gesteuert werden.to of three movements made by clinker works transferred from on the measuring drum and pen by cords in a known manner the ratchet works by the vertical and horizontal movement of the impeller and controlled by its rotation electromagnetically in a manner known per se.

Das genannte Klinkwerk wirkt in bekannter Weise mittels eines Flaschenzuges auf den Schnurzug ein, der die Schreibfeder mit' dem Klinkwerk verbindet, das ihr die der waagerechten Bewegung des Meßflügels entsprechende Bewegung erteilt, so daß die ganze Aufzeichnung mit nur einer Feder inThe mentioned latch works in a known manner by means of a pulley on the cord that connects the pen with 'the latch mechanism that you the given the horizontal movement of the measuring blade corresponding movement, so that the entire record with just one pen in

as einem Zuge fortlaufend geschieht; dies bedeutet eine erhebliche Vereinfachung der Vorrichtung. as one move happens continuously; this means a considerable simplification of the device.

Zur Regelung der Ablaufbewegung des Meßflügels an Stelle des bisher hierzu dienenden Windfanges an der Ablauf winde kann in an sich bei Uhrwerken bekannter Weise eine Unruhe- o. dgl. Hemmung vorgesehen sein, so daß der Ablauf mit genau gleichbleibender Geschwindigkeit erfolgt. Da somit die Ablaufzeit zugleich ein Maßstab für die Wassertiefe ist, so kommt in der FormelTo regulate the sequence movement of the measuring blade instead of the one previously used for this purpose Windscreen on the drain can wind in a manner known per se in clockworks a restless o. The like. Inhibition be provided, so that the process with exactly the same Speed takes place. Since the expiry time is also a measure of the water depth, so comes in the formula

q— — '—^—, in der q die Abflußmenge in einem Profilstreifen von der Breite h gleich \o dem Abstand der Meßvertikalen in Metern, η die Anzahl der Flügelumdrehungen bei einem Ablauf, T die Wassertiefe in Zentimetern und t die Ablaufzeit in Sekunden ist, q - - '- ^ -, in which q is the amount of runoff in a profile strip of width h equal to \ o the distance between the measurement verticals in meters, η is the number of wing revolutions in one run, T is the water depth in centimeters and t is the runoff time in seconds is,

T
der Faktor — in Wegfall. Somit wird die T
the factor - in omission. Thus the

Anzahl der Flügelumdrehungen synonym mit der Abflußmenge je Meter Profilbreite; macht man z. B. alle 10 m eine Ablaufmessung, so ergibt also die Gesamtsumme der Flügel-Umdrehungen während des ganzen Meßzeitraumes die wirkliche Abflußmenge im ganzen Profil.Number of wing revolutions synonymous with the flow rate per meter of profile width; power one z. B. a process measurement every 10 m, so the total sum of the wing revolutions results the actual flow rate in the entire profile during the entire measurement period.

Auf der Zeichnung ist durch Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung schematisch dargestellt, während Fig. 2 die durch die Vorrichtung ausgeführte Aufzeichnung einer Abflußmessung wiedergibt.An exemplary embodiment of the device is shown schematically in FIG. 1 in the drawing while Fig. 2 shows the recording of a discharge measurement made by the device.

Die Vorrichtung befindet sich auf einem Meßschiff, das mittels einer Doppelwinde 1 "und zwei auf deren Trommel aufgewundenen und an den Flußufern verankerten Kabeln quer über den Fluß gefahren werden kann. Der Meßflügel 2 ist mittels eines Kabels an _:;ejner einfachen Winde 3 aufgehängt, mittels p|en er gesenkt und gehoben werden kann.The device is on a Meßschiff which can be driven by means of a double winch 1 "and two wound-on whose drum and along the river banks anchored cables across the flow of the current meter 2 is connected to means of a _cable:;. Ejner simple winch 3 suspended, it can be lowered and raised using p |

ffrbeiden. Winden sind je mit einer elektrijf|ggjl|h Kontaktvorrichtung 4 bzw. 5 versehen. |!pe Feder 6 des Selbstschreibers, der die Ortsveränderungen des Meßflügels 2 aufzeichnet, ist an dem waagerechten Hauptteil einer Schnur 7 befestigt, die einerseits über zwei feste Rollen 8 und 9 und dazwischen über eine lose Rolle 10 läuft und auf der Trommel 11 eines mit der Kontaktvorrichtung 4 der Ouerfahrtwinde verbundenen doppelten elektrischen Klinkwerks I aufgewunden ist und andererseits über eine feste Rolle 12 läuft und ein Gewicht 13 trägt. Die Schreibwalze 14 ist am einen Ende mit zwei Schnurkränzen versehen; auf dem einen Kranz ist das eine Ende einer nach oben laufenden Schnur 15 aufgewunden, deren anderes Ende auf der Trommel 16 eines mit der Kontaktvorrichtung 5 der Ablaufwinde 3 verbundenen einfachen elektrischen Klinkwerks II aufgewunden ist, und auf dem anderen Kranz in entgegengesetzter Richtung eine nach unten laufende Schnur 17, die ein Gewicht 18 trägt. Die lose Rolle 10 ist an einer nach oben laufenden Schnur 19 aufgehängt, die auf der g₀ Trommel 2o*eines dritten Klinkwerks III aufgewunden ist.ffr both. Winches are each provided with an electrical contact device 4 or 5. |! pe spring 6 of the self-recorder, which records the changes in position of the measuring blade 2, is attached to the horizontal main part of a cord 7, which runs on the one hand over two fixed rollers 8 and 9 and in between over a loose roller 10 and on the drum 11 one with the contact device 4 of the Ouerfahrtwinde connected double electrical ratchet mechanism I is wound and on the other hand runs over a fixed roller 12 and carries a weight 13. The platen 14 is provided with two cord rings at one end; one end of an upwardly running cord 15 is wound on one ring, the other end of which is wound on the drum 16 of a simple electrical ratchet II connected to the contact device 5 of the winch 3, and on the other ring in the opposite direction one downwards running cord 17 carrying a weight 18. The loose roller 10 is suspended from an upwardly running cord 19 which _{is wound onto the g 0} drum 2o * of a third ratchet mechanism III.

Zunächst wird der Meßflügel 2 mittels der Winde 3 bis zur Wasseroberfläche gesenkt. Die Kontaktvorrichtung 5 erzeugt hierbei in dem Stromkreis α Stromstöße, die mittels der Schaltklinke 21 des Klinkwerks II eine Linksdrehung des Schaltrades 22 samt der Trommel 16 und dadurch mittels der -Schnur 15 eine Drehung der Schreibwalze 14 in der i_Oo Pfeilrichtung bewirken. Alsdann wird, während die Winde 3 und folglich auch die Trommel 16 sowie die Walze 14 sich nicht drehen, das Meßschiff mittels der Winde 1 quer über den Fluß gefahren, z. B. nach rechts. Die Kontaktvorrichtung 4 erzeugt hierbei in dem Stromkreis b Stromstöße, die mittels der einen der beiden Schaltklinken 23 des Klinkwerks I eine Rechtsdrehung des Schaltrades 24 samt der Trommel 11 und dadurch mit- no tels der Schnur 7 eine Rechtsbewegung der Schreibfeder 6 bewirken. Diese zeichnet hierbei auf einem Papierstreifen, der auf der Walze 14 angebracht ist, eine Horizontale χ als Abszisse auf, die der Wasseroberfläche entspricht.First, the measuring blade 2 is lowered by means of the winch 3 to the surface of the water. The contact device 5 generates in this case in the circuit α power surges which cause, by means of the pawl 21 of the ratchet mechanism II-clockwise rotation of the ratchet wheel 22, together with the drum 16 and by means of the twine 15, rotation of the platen roller 14 in the i _O o arrow. Then, while the winch 3 and consequently also the drum 16 and the roller 14 are not rotating, the measuring ship is driven across the river by means of the winch 1, e.g. B. to the right. The contact device 4 generates current impulses in the circuit b which, by means of one of the two pawls 23 of the ratchet mechanism I, cause the ratchet wheel 24 together with the drum 11 to turn clockwise and thus a clockwise movement of the pen 6 by means of the cord 7. This draws on a paper strip that is attached to the roller 14, a horizontal line χ as the abscissa, which corresponds to the water surface.

Die Querfahrt des Schiffes wird in bestimmten Abständen, z. B. alle 30 m, unterbrochen; hierauf wird die Ablaufwinde 3 wieder in Gang gesetzt und durch diese der Meßflügel 2 weiter gesenkt, und zwar mit enau gleichbleibender Geschwindigkeit, daThe transverse movement of the ship is carried out at certain intervals, e.g. B. every 30 m, interrupted; thereupon the drain winch 3 is set in motion again and through this the Measuring blade 2 further lowered, with a constant speed, there

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die Winde 3 mit einer an sich bei Uhrwerken bekannten, den Ablauf regelnden Unruhehemmung 25 versehen ist. Die hierbei von der Kontaktvorrichtung 5 in dem Stromkreis a erzeugten Stromstöße bewirken dann mittels der Schaltklinke 21 eine weitere Drehung der Teile 22, 16 und 14 in der Pfeilrichtung. G leichzeitig erzeugt eine am Meßflügel 2 angebrachte Kontaktvorrichtung 26 in dem Stromkreis c Stromstöße, die mittels der Schaltklinke 27 des Klinkwerks III eine Linksdrehung des Schaltrades 28 samt der Trommel 20 und dadurch mittels der Schnur r 9 eine Hebung der Rolle 10 und eine Rechtsbewegung der Schreibfeder 6 von der der betreffenden Meßvertikalen entsprechenden Ordinate y aus bewirken. Nach Verlauf einer bestimmten kurzen Zeit, z. B. von 9 Sek., erzeugt eine von einer Kontaktuhr 29 bewegte Kontaktvorrichtung 30 in dem Stromkreis %i und folglich ein darin liegendes Relais 31 auch in dem Stromkreis e einen Stromstoß, der die Ausrückung der Sperrklinke 32 und mittels dieser auch die der Schaltklinke 27 bewirkt. Infolgedessen läßt das Klinkwerk III die Rolle 10 und die Feder 6 unter der Einwirkung des Gewichts 13 in ebenfalls bestimmter kurzer Zeit, z. B. von 1 Sek., bis zur Wiederankunft der Feder an der betreffenden Ordinate y zurückgehen.the winch 3 is provided with an unrest escapement 25 which is known per se in clockworks and regulates the sequence. The current surges generated by the contact device 5 in the circuit a then cause, by means of the pawl 21, a further rotation of the parts 22, 16 and 14 in the direction of the arrow. At the same time, a contact device 26 attached to the measuring blade 2 generates current surges in the circuit c which, by means of the pawl 27 of the ratchet mechanism III, turn the ratchet wheel 28 together with the drum 20 to the left and thereby raise the roller 10 and move the pen to the right by means of the cord r 9 6 from the ordinate y corresponding to the relevant measurement vertical. After a certain short time, e.g. B. of 9 seconds, a contact device 30 moved by a contact clock 29 generates a current surge in the circuit% i and consequently a relay 31 located therein also in the circuit e , which disengages the pawl 32 and by means of this also that of the pawl 27 causes. As a result, the Klinkwerk III can the roller 10 and the spring 6 under the action of the weight 13 in a certain short time, for. B. from 1 sec., Go back to the return of the spring at the relevant ordinate y.

Alsdann folgen wieder eine Rechtsbewegung der Feder 6 infolge Bewegung des Klinkwerks III durch die von der Kontaktvorrichtung 26 am Meßflügel 2 erzeugten Stromstöße, ferner wiederum eine Linksbewegung der Feder durch das Gewicht 13 infolge Ausrückung dieses Klinkwerks durch einen von der Kontaktvorrichtung 30 erzeugten Stromstoß usw. Die Sperrklinke 32 bewegt bei der Ausrückung zugleich einen Unterbrecher 33 im Stromkreis c, wodurch das darin liegende Zählwerk 34, das die Anzahl der Flügelumdrehungen anzeigt, auf die Dauer des Federrückganges außer Tätigkeit gesetzt wird.Then again a rightward movement of the spring 6 as a result of movement of the latch mechanism III by the current surges generated by the contact device 26 on the measuring blade 2, further again a left movement of the spring due to the disengagement of this latch mechanism by a current surge generated by the contact device 30, etc. The pawl 32 moves at the same time a breaker 33 in the circuit c during the disengagement, whereby the counter 34 located therein, which shows the number of wing revolutions, is put out of action for the duration of the spring return.

Die Feder 6 zeichnet somit bei jedem Ablauf des Meß flügel s 2 auf dem auf der Walze 14 angebrachten Papierstreifen in bestimmten Abständen, die dem Maß des Flügelablaufs in der von der Kontaktvorrichtung 30 bestimmten kurzen Zeit entsprechen, von der Ordinate y ausgehende Abszissen s in einem stufenförmigen Zuge nach rechts und einem sich daran anschließenden Zuge nach links auf; die Länge dieser Abszissen entspricht der Anzahl von Flügelumdrehungen in dieser Zeit und somit auch der Wassergeschwindigkeit in der betreffenden Tauchtiefe des Flügels. The spring 6 thus draws at each expiration of the measuring wing s 2 on the paper strip attached to the roller 14 at certain intervals, which correspond to the extent of the wing sequence in the short time determined by the contact device 30, from the ordinate y starting abscissa s in a step-shaped train to the right and a subsequent train to the left; the length of this abscissa corresponds to the number of wing revolutions in this time and thus also the water speed in the relevant diving depth of the wing.

Sobald der Flügel sich mit seinem Grund- fio taster 35 auf die Flußsohle aufsetzt, erzeugt eine an diesem Taster angebrachte Kontaktvorrichtung in dem Stromkreis /einen Stromstoß; dieser bewirkt die Ausrückung der Sperrklinke 36 des Klinkwerks II und miltels 6_S dieser auch die der Schaltklinke 2 r desselben. Infolgedessen dreht sich die Walze 14 unter der Einwirkung des Gewichts 18 bis zur Wiederankunft der Feder 6 an der Abszisse χ zu-, rück, wobei die Feder die Ordinate y aufzeichnet, deren Länge der Wassertiefe in der betreffenden Meßvertikalen entspricht. Gleichzeitig bewirkt dieser Stromkreis mittels eines Relais 37 die Unterbrechung des Stromkreises c, wodurch das Klinkwerk III sowie das Zählwerk 34 bis zum Beginn des Flügelablaufs in der nächsten Meßvertikalen außer. Tätigkeit gesetzt werden. Alsdann wird der Meßflügel 2 mittels der Winde 3 wieder bis zur Wasseroberfläche gehoben und die Querfahrt des Meßschiffes mittels der Winde 1 bis zur Ankunft des Meßflügels in der nächsten Vertikalen und damit auch die Aufzeichnung der Abszisse χ bis zu der entsprechenden Ordinate y fortgesetzt, worauf ein Ablauf des Meßflügels und die Aufzeichnung der Wassergeschwindigkeiten in dieser Vertikalen in der beschriebenen Weise folgen.As soon as the wing touches the bottom of the river with its base button 35, a contact device attached to this button generates a current in the circuit / a current surge; this causes the pawl 36 of the ratchet mechanism II to disengage and, by means of this 6 _S, it also disengages the pawl 2 r thereof. As a result, the roller 14 rotates under the action of the weight 18 until the spring 6 arrives again at the abscissa χ , backwards, the spring recording the ordinate y , the length of which corresponds to the water depth in the relevant measuring vertical. At the same time, this circuit causes the interruption of circuit c by means of a relay 37, whereby the latch mechanism III and the counter 34 except for the beginning of the wing sequence in the next vertical measurement. Activity to be set. Then the measuring wing 2 is raised again by means of the winch 3 to the surface of the water and the transverse travel of the measuring ship by means of the winch 1 until the arrival of the measuring wing in the next vertical and thus also the recording of the abscissa χ up to the corresponding ordinate y continued, whereupon a The sequence of the measuring blade and the recording of the water velocities in this vertical follow in the manner described.

Claims

Claim:

Device for automatic recording of the water speed in flowing waters, for the purpose of flow rate measurement, with hydrometric wing which is brought to different points of the flow cross-section and generates current surges acting on a counter during its revolutions, characterized in that on a measuring drum together with the determined value of the flow velocity, the position of an impeller in a plane perpendicular to the direction of flow is recorded according to depth and width by means of a superposition of three movements carried out in a manner known per se, which are transmitted in a known manner from latch mechanisms to the measuring drum and pen by means of cords, the ratchet mechanisms n ₀ being controlled electromagnetically in a manner known per se by the vertical and horizontal movement of the impeller and by its rotation.

1 sheet of drawings