Гидрометрия

1.24-расм. Микровертушка қайд этувчи микрокалкулятор-таймер билан

Гидрометрик вертушкалар учун диаметри 27 мм, узунлиги 3 м буралма мих билан бирлаштирилган икки қисмли цандарт штанга ишлатилади. Штанга юзаси узунлиги бўйича ҳар 10 сантиметрда белгиланган. Штангадан сувнинг оқиш тезлиги 1,5 м/с дан катта ва чуқурлиги 2 м дан ошганда фойдаланиш анча қийинчилик келтиради. Штангага ўрнатилган вертушка билан ишлашнинг қуйидаги икки усули мавжуд:

1. Сувнинг оқиш тезлигини ўлчаганда штанга қуйи қисми дарё тубига туширилади, унинг юқори қисми эса икки қўллаб ушлаб турилади. Вертушкани тегишли нуқтага ўрнатиш учун штанга сувдан чиқарилади;
2. Штанга гидрометрик кўприкка махсус ушлагич ёрдамида маҳкамланади. Вертушкани керакли нуқтага ўрнатиш учун штангани юқорига кўтариб ёки пастга тушириб турилади.
Амалиётда кўпроқ биринчи усул қўлланилади. Гидрометрик вертушкани бир мавсум ишлатгандан сўнг, уни текшириш учун тегишли идорага топширилади. Сувнинг оқиш тезлиги ва парракни бир сония давомидаги айланишлари сони ўртасидаги боғланиш вертушканинг тарировкаси дейилади. Ҳосил бўлган боғланиш эгри чизигининг математик ифодаси тарировка тенгламаси дейилади.


Синов саволлари:
1. Сувнинг оқиш тозлигини аниқлашга имкон берадиган асбоблар нечта гуруҳга ажратилади?
2. Гидрометрик парракнинг афзалликларини эсланг.
3. Гидрометрик паррак ёрдамида тезликни аниқлашда қандай графикдан фойдаланилади?
4. Парракнинг бошланғич тезлиги қандай қийматларда бўлади?


1.3.3 Гидрометрик парракларни тарировкалаш

Сувнинг нуқтадаги тезлигини топиш учун вертушка парраги­нинг бир сонияда неча марта айланиши ҳисобланади., Сўнг тарировка эгри чизиғидан ёки тарировка тенгламасидан тезликнинг киймати аникланади.

Гидрометрик парракнинг ишлашида бирон нуқсон сезилган тақдирда, у тез таъмирлашга ва тарировка қилишга жўнатилади. Вертушкани тарировка қилишга турғун сувда уни ҳар-хил тезликда ҳаракатга келтириш билан эришилади. Тарировка қилишнинг бундай усули табиий шароитда олиб борилмасада, ундан амалиётда кенг фойдаланилади. Вертушкаларни тарировка қилиш махсус каналлар ёки тарировка ҳовузларида олиб борилади.
Гидрометрик парраклар аниқ ўлчайдиган асбоб бўлганлиги учун улар эътиборни талаб қилади. Ўлчаш ишлари тугагач вертушка ва унинг мосламалари қуруқ латта билан артилади, унга мой қуйилиб, сўнг у махсус қутига жойлаштирилади.
Вертушка ишлашининг назарий асослари. Тезлик ўлчаш вертушка паррагининг бир сониядаги айланишлари сони билан сувнинг оқиш тезлиги ўртасидаги боғланишдан фойдаланилади. Идеал ҳолатда, яъни вертушка механизмида ишқаланиш ва суюқликда ёпишқоқлик бўлмаса, боғланиш қуйидаги тенглама билан ифодаланади:
(1.14)
бу ерда — сувнинг оқиш тезлиги; — бир сонияда парракнинг айланишлар сони; — парракнинг геометрик қадами бўлиб, у парракнинг винт чизиғининг узунлигига тенг. Амалда гидравлик ва механик қаршиликлар туфайли парракнинг бир сониядаги айланишлар сони билан сувнинг оқиш тезлиги ўртасидаги боғланиш анча мураккаб бўлади. Паррак юзасига сувнинг ишқаланиши, парракнинг юза чизиғида бурама ҳаракат ҳосил бўлиши ва сувга туширилган вертушка оқими димланиш ҳосил қилиб, тезлик йўналишлари ўзгариши туфайли гидравлик қаршилик ҳосил бўлади.
Вертушка механизмида ишқаланиш пайдо бўлиши механик қаршиликни келтириб чиқаради. Шунинг учун боғланиш (1.14) вертушкани табиий шароитда ишлатишда мураккаб тенглама кўринишида бўлади, чунки қаршиликларнинг таъсирини аниқ ҳисобга олиб бориш мумкин эмас. Бу масалани ечиш учун эмпирик ва ярим эмпирик тенгламалар таклиф қилинган.
Ярим эмпирик тенгламалардан бири М. Шмидт таклиф этган ифода устида тўхталамиз:


, (1.15)

бу ерда: а,в,c — параметрлар. Юқоридаги (1.15) тенглама графикда гипербола кўринишида бўлади. Агар n=0 бўлса, бунда бўлиб, нинг қиймати ордината ўқида (1.18-расм) вертушканинг бошланғич тезлигига тўғри келади.

Бошланғич тезлик ( ), бу шундай тезликки, парракка оқимнинг таъсир кучи барча қаршиликлар йиғиндиси тенг бўлиб, паррак айланмай туради. Кейинчалик сувнинг тезлиги ортган сари паррак айланиши бир текисда бўлади. Қайд этилганларни ҳисобга олиб, (14) тенгламани қуйидаги шаклда ёзиш мумкин: , (1.16)
бунда — бошланғич тезлик.
Сувнинг оқиш тезлиги ошиб борган сари нинг қиймати дан анча кичик бўлади ва (16) тенгламани қуйидагича ёзиш мумкин:
(1.17)
Бу ерда k (14) ифодага қараганда бошқа қийматга эга, чунки (14) тенглама вертушканинг табиий ҳолатда ишлашини ифодалайди. Шунинг учун коэффициент k гидравлик қадам деб аталади. Гидравлик қадам геометрик қадамга нисбатан каттароқ қийматга эга, чунки юқорида қайд қилинган қаршиликлар туфайли вертушканинг парраги бир сонияда назарий айланишга кўра камроқ айланади. Гидравлик қадамнинг киймати вертушкани тарировка қилганда тажриба йўли билан аниқланади. Юқорида келтирилган (1.17) ифодадаги а ва в параметрлар қуйидагича топилади:
(1.18)


(1.19)

бу ерда b— параметр бўлиб, у Г.В. Железняковнинг қуйидаги ифодаси бўйича ҳисобланади:

(1.20)

Юкорида келтирилган(1.16) тенглама эгри чизиқли боғланишнинг икки қисмдан иборатлигини кўрсатади: биринчиси эгри, иккинчиси тўғри чизиқ шаклида. Булар (17) ифодада ўз аксини топган. Эгри чизиқдан тўғри чизиққа ўтиш нуқтаси (m) пастки чегара нуқтаси деб номланади ва унга тегишли тезлик ( ) ҳамда парракнинг бир сониядаги айланишлар сони ( ) чегаравий кийматлар ҳисобланади.

Ҳар бир вертушка учун боғланишнинг тўғри чизиқ шаклида бўлиши маълум бир чегарагача бўлади. Кейин оқим тезлиги ошган сари тўғри чизиқ шакли эгри бўлиб, ордината ўқига йўналган бўлади (1.18-расм). Тўғри чизиқ шаклидан эгри чизиққа ўтиш нуқтаси юқори чегаравий тезлик ( ) деб номланади. Бу нуқтага тегишли тезлик ва парракнинг бир сониядаги айлан­ишлари ( ) чегаравий ҳисобланади.
Тажрибалар шуни кўр­сатадики ва лар канал­­нинг чуқурлиги ва энига, вертушка паррагининг диаметри ва гео­метрик қадамига боғлиқдир. Масалан, юқори чегаравий тезлик ГР-55 русумли вертушка учун 5 м/с ва ГР-21м учун 8 м/с га тенг.
Тажриба асосида парракнинг айланишлари сони n билан сувнинг оқиш тезлиги V орасидаги боғланишни топиш гидрометрик парракни тарировкалаш доб аталади.
Тарировкалаш мақсадида ўтказиладиган тажриба табиат ҳодисасига тоскари олиб борилади. Маълумки, табиий шароитида гидрометрик паррак сув оқими таъсирида айланади. Тарировкалашда эса унга тоскари иш олиб борилади, аниқроғи, сув массаси тинч ҳолатда бўлади, гидрометрик паррак эса белгиланган S масофада турли тезликларда ҳаракатлантирилади.
Маълум t вақт ичида белгиланган тезликда ҳаракатлантирилган гидрометрик парракнинг умумий айланишлари сони n ни аниқлаймиз. Энг кичик тозликдан бошлаб, тозликларни сокундига 3 м гача ўзгартириб, тажрибани қайта-қайта такрорлаймиз. Қайд этиш лозимки, тажриба сокундига 3 м дан ортиқ тозликда ўтказилмайди. Тажрибалар сони 15 тадан 30 тагача бўлиши мумкин. Ҳар бир тажриба натижасида аниқланган V ва n лар қайд этиб борилади: V₁= n₁; V₂ = n₂; V₃ = n₃ ва ҳоказо. Сўнг тажрибалар натижаларидан фойдаланиб, V = f(n) боғланиш графиги чизилади.
Тажрибалар махсус тарировка ҳавзаларида ўтказилади. Улар икки турда бўлади: 1) тўғри ўзанли канал шаклида; 2) хавза ўзани айлана шаклида.
Ушбу ҳавзаларда гидрометрик паррак 5-10 м масофада ҳаракатлантирилади. Юқорида қайд этилган тажрибалар мажмуаси 4-5 марта қайтарилади. Тарировкалашда дастлаб, парракни жуда кичик тозлик билан ҳаракатлантиришга алоҳида эътибор бериш лозим. Жуда кичик тезликда паррак айланмайди, тезлик 0,04 м/с атрофида бўлганда паррак секин айлана бошлайди.
Заводда ишлаб чиқарилган ҳар бир гидрометрик паррак албатта тарировка қилинади. Тарировка қилинган гидрометрик парракни икки йил давомида ишлатиш мумкин.
Гидрометрик паррак билан тозликни ўлчашдан олдин унинг ишга яроқлилик ҳолати махсус токширувдан ўтказилиши лозим. Айниқса асбобнинг паррагига алоҳида эътибор борилиши шарт. Шу тарзда гидрометрик паррак ўлчаш ишларига тайёрланади.
Тарировка маълумотларини ишлаб чиқиш. Гидрометрик парракни тарировкалаш маълумотлари график ёки аналитик усулда ишлаб чиқилиши мумкин. Лекин бунда график усули асосий ҳисобланади. ×унки график усулдан фойдаланиб, тарировка маълумотларини ишлаб чиқиш оддий ва шу билан бирга натижа яққол кўриниб туради.
График усулни қўллашда V ва n ларнинг тажриба вақтида аниқланган жуфт қийматлари бўлиши корак. График миллимотровка қоғозга чизилади ва гидрометрик парракнинг паспорти ҳисобланади (1.25-расм).
Тарировкалаш графигидан амалда фойдаланишда хатоликни камайтириш учун шу график асосида қуйидаги кўринишга эга бўлган ҳисоблаш жадвали тузилади (3-жадвал).

3-жадвал