CN113759144B - 一种水位流动变动区的流速观测装置及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水位流动变动区的流速观测装置,包括竖直的钢桩(1),钢桩(1)上设有滑动连接的悬浮平台(2),悬浮平台(2)的下方设有与钢桩(1)滑动连接的升降台(3),升降台(3)上设有流速观测设备(4);还包括滑轮机构(5),滑轮机构(5)包括动滑轮(50),动滑轮(50)的外侧设有绳索(51),绳索(51)的一端与钢桩(1)的上端固定,绳索(51)的另一端绕过动滑轮(50)后连接与悬浮平台(2);所述钢桩(1)的外侧设有导轨(6),导轨(6)的外侧面上设有导向槽(60)。本发明具有观测代表性较好、反应及时、不受现场作业条件限制、使用成本较低和维护成本较低的优点。
Description
技术领域
本发明属于水位流动变动区的流速观测领域。
背景技术
自然界水域的水流速度呈现从水表面到水底逐渐减小的特征,相对水深0.6的位置(即至水底的距离为水表面至水底的0.6倍的位置)流速最接近于垂向平均流速,因此为了获得较好的观测代表性,流速观测设备最好安装于相对水深0.6的位置,否则需进行经验系数修正。
在水位流动变动区,如潮差起伏较大的海域,高潮和低潮时的水深可能相差数米,如一些河流,洪水季和枯水季的水深也会相差数米甚至十几米。固定安装的流速观测设备在水位流动变动区难以稳定保持在相对水深0.6的位置,就需要进行经验系数修正,但相对水深变化较为剧烈,经验系数修正效果不佳,观测代表性较差。
为了保持流速观测设备的相对水深的稳定、获得较好的观测代表性,需要用到可移动的流速观测设备,采用人工或电驱的方式使流速观测设备随水位变化调整水深位置,使流速观测设备持续保持在相对水深0.6的位置。人工方式调整需耗费大量的人力物力,并且水位变化较快的情况下,反应不够及时,受现场作业条件限制;电驱方式调整需要提供额外升降***,升降***包括电源、电机、传感设备等,结构复杂,使用成本和维护成本都比较高。
因此,现有流速观测设备在水位流动变动区使用存在观测代表性较差的缺陷,或存在反应不及时和受现场作业条件限制的缺陷,或存在使用成本和维护成本较高的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种水位流动变动区的流速观测装置及安装方法。本发明具有观测代表性较好、反应及时、不受现场作业条件限制、使用成本较低和维护成本较低的优点。
本发明的技术方案:一种水位流动变动区的流速观测装置,包括竖直的钢桩,钢桩上设有滑动连接的悬浮平台,悬浮平台的下方设有与钢桩滑动连接的升降台,升降台上设有流速观测设备;还包括滑轮机构,滑轮机构包括与升降台转动连接的动滑轮,动滑轮的外侧设有绳索,绳索的一端与钢桩的上端固定,绳索的另一端绕过动滑轮后连接悬浮平台。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述钢桩的外侧设有竖向的导轨,导轨的外侧面上设有竖向的导向槽,悬浮平台与升降台均通过导轨与钢桩滑动连接。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述悬浮平台包括环形的第一支架,第一支架与绳索固定,第一支架的外侧设有环形的第二支架,第一支架和第二支架之间设有多个周向分布的浮体,第一支架上设有转动连接的第一导向轮,第一导向轮位于导向槽内。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述升降台上设有被钢桩穿过的通孔,通孔内设有环形的第三支架,第三支架通过连杆与升降台固定,第三支架上设有转动连接的第二导向轮,第二导向轮位于导向槽内,第三支架上设有动滑轮。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述升降台上设有配重块,所述配重块和流速观测设备分别位于钢桩的两侧。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述导轨有四根,均匀分布在钢桩的外周面上。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述浮动平台的上方设有与钢桩固定的数据传输箱,数据传输箱的顶部设有太阳能板,钢桩的上端设有警示灯,警示灯、太阳能板和流速观测设备均与数据传输箱连接。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述升降台上设有导套,导套内设有与流速观测设备连接的导杆,所述流速观测设备的内侧设有竖向的第一齿条,第一齿条与钢桩之间设有水平向的齿轮轴,齿轮轴通过支座连接钢桩,齿轮轴上设有第一齿轮和第二齿轮,第一齿轮与第一齿条啮合,第一齿轮和第二齿轮之间的速比为1.2,第二齿轮的一侧设有与升降台固定的第二齿条。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述钢桩上设有与绳索固定的钢环。
前述的水位流动变动区的流速观测装置中,所述钢桩上设有与绳索固定的钢环。
前述的水位流动变动区的流速观测装置的安装方法,在水位流动变动区,将钢桩的下端打入到水体下方的地面中,通过调整绳索的长度使流速观测设备处于相对水深0.6的位置。
与现有技术相比,本发明通过悬浮平台带动流速观测设备自动沉降,使流速观测设备自动处于相对水深0.6位置或处于相对水深0.6位置的附近,能获得较好的观测代表性,不需要进行经验系数修正。由于。由于流速观测设备可自动沉降,并持续保持在相对水深0.6或其附近位置,本发明的反应及时,也不需要以人工方式使流速观测设备随水位变化而调整水深位置,节省了大量的人力物力,不受现场作业条件限制。此外,本发明通过浮动平台带动流速观测设备升降,结构较为简单,不需要电机和传感设备等,使得本发明的使用成本和维护成本都比较低。因此,本发明具有观测代表性较好、反应及时、不受现场作业条件限制、使用成本较低和维护成本较低的优点。
附图说明
图1是实施例1的立体示意图。
图2是实施例1中的悬浮平台的示意图。
图3是实施例1中的升降台的示意图。
图4是实施例2的升降台的正视示意图。
图5是实施例2的升降台的俯视示意图。
附图中的标记为:1-钢桩,2-悬浮平台,20-第一支架,21-第二支架,22-浮体,23-第一导向轮,3-升降台,300-通孔,301-第三支架,302-连杆,303-第二导向轮,304-配重块,305-导套,306-导杆,307-第一齿条,308-齿轮轴,309-支座,310-第一齿轮,311-第二齿轮,312-第二齿条,4-流速观测设备,5-滑轮机构,50-动滑轮,51-绳索,6-导轨,60-导向槽,7-数据传输箱,8-太阳能板,9-警示灯,10-钢环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种水位流动变动区的流速观测装置,如图1所示,包括竖直的钢桩1,钢桩1上设有滑动连接的悬浮平台2,悬浮平台2的下方设有与钢桩1滑动连接的升降台3,升降台3上设有流速观测设备4;还包括对称分布于钢桩1两侧的两个滑轮机构5,滑轮机构5包括与升降台3转动连接的动滑轮50,动滑轮50的外侧设有绳索51,绳索51的一端与钢桩1的上端固定,绳索51的另一端绕过动滑轮50后连接悬浮平台2,所述绳索51是钢索。
所述钢桩1的外侧设有四根周向分布的、竖向的导轨6,导轨6的外侧面上设有竖向的导向槽60,悬浮平台2与升降台3均通过导轨6与钢桩1滑动连接。
所述悬浮平台2包括环形的第一支架20,第一支架20与绳索51固定,第一支架20的外侧设有环形的第二支架21,第一支架20和第二支架21之间设有四个周向分布的浮体22,所述浮体22为空心的浮球,浮体22的内侧与第一支架20固定,浮体22的外侧与第二支架21固定,第一支架20上设有四个转动连接的第一导向轮23,四个第一导向轮23分别位于四根导轨6的导向槽60内。
所述升降台3上设有被钢桩1穿过的通孔300,通孔300内设有环形的第三支架301,第三支架301通过四根连杆302与升降台3固定,第三支架301上设有转动连接的四个第二导向轮303,四个第二导向轮303分别位于四根导轨6的导向槽60内,第三支架301上设有被绳索51绕过的动滑轮50,所述动滑轮50的外周面上设有与绳索51相配合的环形槽,避免绳索51从动滑轮50上脱开。
所述升降台3上设有配重块304,所述配重块304和流速观测设备4分别位于钢桩1的两侧。配重块304可避免升降台3上下移动时发生卡滞。
所述悬浮平台2的上方设有与钢桩1固定的数据传输箱7,数据传输箱7的顶部设有太阳能板8,钢桩1的上端设有警示灯9,警示灯9、太阳能板8和流速观测设备4均与数据传输箱7连接。警示灯9、太阳能板8、流速观测设备4和数据传输箱7以及相互之间的连接关系均为现有技术,数据传输箱7内还设有与太阳能板8连接蓄电池,流速观测设备4产生的水流数据传输到数据传输箱7,数据传输箱7利用4G或5G网络将水流数据对外发出,水利人员可远程接收到水流数据。太阳能板8为蓄电池充电,蓄电池为警示灯9、流速观测设备4、数据传输箱7供电。警示灯9位于水面之上,用于预警,防止过往船只与钢桩1发生碰撞。
所述钢桩1上设有与绳索51固定的钢环10,绳索51绑定在钢环10上。
实施例1的安装方法:在水深变化范围10-20m的水位流动变动区,将钢桩1的下端打入到水体下方的地面中,通过调整绳索51的长度使流速观测设备4处于相对水深0.6的位置。
实施例1的工作原理:悬浮平台2在水面上提供浮力,随着水深变化,悬浮平台2持续保持在水面。水深每变化1m、悬浮平台2的高度变化1m,悬浮平台2通过绳索51带动升降台变化高度0.5m,即流速观测设备4的高度变化0.5m。假设本发明在水深10m的时候安装,安装完成后流速观测设备4距离水底高度6m,水深在10-20m范围内变化时,升流速观测设备4至水底的高度在6-11m范围内自动变化,相对水深位置在0.6-0.55范围内变动,检测出来的水流数据具有较好的观测代表性。
实施例。与实施例1不同的是,升降台3的结构不同,所述升降台3上设有导套305,导套305内设有与流速观测设备4连接的导杆306,所述流速观测设备4的内侧设有竖向的第一齿条307,第一齿条307与钢桩1之间设有水平向的齿轮轴308,齿轮轴308通过支座309连接钢桩1,齿轮轴308穿过支座309,齿轮轴308上设有第一齿轮310和第二齿轮311,第一齿轮310与第一齿条307啮合,第一齿轮310和第一齿条307均与齿轮轴308固定,第一齿轮310和第二齿轮311之间的速比为1.2,第二齿轮311的一侧设有与升降台3固定的第二齿条312。
在实施例2中,当升降台3高度变化时,升降台3带动第二齿条312升降,第二齿条312通过第二齿轮311带动齿轮轴308旋转,齿轮轴308带动第一齿轮310旋转,第一齿轮310通过第一齿条307带动流速观测设备4升降。此时,水深每变化1m、悬浮平台2的高度变化1m,悬浮平台2通过绳索51带动升降台3变化高度0.5m,升降台3带动流速观测设备4变化高度0.6米,使流速观测设备4始终处于相对水深位置0.6,检测出来的水流数据具有最佳的观测代表性。
实施例2中,悬浮平台2与升降台3之间通过滑轮结构连接,实现大速比调节,升降台3与流速观测设备4之间通过两组齿轮齿条实现小速比调节,在确保悬浮平台2每升降1m、流速观测设备4升降0.6m,流速观测设备4一直处于相对水深位置0.6的前提下,减少齿条的长度,便于齿条的制作,降低成本。
实施例1和实施例2相比较,实施例1的结构更加简单,不容易故障,适合在水体杂物较多的地方、水深变化幅度不大的地方使用;实施例2适合在水体比较干净的地方使用,并可在水深变化幅度大的地方使用。
Claims (9)
1.一种水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:包括竖直的钢桩(1),钢桩(1)上设有滑动连接的悬浮平台(2),悬浮平台(2)的下方设有与钢桩(1)滑动连接的升降台(3),升降台(3)上设有流速观测设备(4);还包括滑轮机构(5),滑轮机构(5)包括与升降台(3)转动连接的动滑轮(50),动滑轮(50)的外侧设有绳索(51),绳索(51)的一端与钢桩(1)的上端固定,绳索(51)的另一端绕过动滑轮(50)后连接悬浮平台(2);
在水位流动变动区,将钢桩(1)的下端打入到水体下方的地面中,通过调整绳索(51)的长度使流速观测设备(4)处于相对水深0.6的位置。
2.根据权利要求1所述的水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:所述钢桩(1)的外侧设有竖向的导轨(6),导轨(6)的外侧面上设有竖向的导向槽(60),悬浮平台(2)与升降台(3)均通过导轨(6)与钢桩(1)滑动连接。
3.根据权利要求2所述的水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:所述悬浮平台(2)包括环形的第一支架(20),第一支架(20)与绳索(51)固定,第一支架(20)的外侧设有环形的第二支架(21),第一支架(20)和第二支架(21)之间设有多个周向分布的浮体(22),第一支架(20)上设有转动连接的第一导向轮(23),第一导向轮(23)位于导向槽(60)内。
4.根据权利要求2所述的水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:所述升降台(3)上设有被钢桩(1)穿过的通孔(300),通孔(300)内设有环形的第三支架(301),第三支架(301)通过连杆(302)与升降台(3)固定,第三支架(301)上设有转动连接的第二导向轮(303),第二导向轮(303)位于导向槽(60)内,第三支架(301)上设有动滑轮(50)。
5.根据权利要求1所述的水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:所述升降台(3)上设有配重块(304),所述配重块(304)和流速观测设备(4)分别位于钢桩(1)的两侧。
6.根据权利要求2所述的水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:所述导轨(6)有四根,均匀分布在钢桩(1)的外周面上。
7.根据权利要求1所述的水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:所述悬浮平台(2)的上方设有与钢桩(1)固定的数据传输箱(7),数据传输箱(7)的顶部设有太阳能板(8),钢桩(1)的上端设有警示灯(9),警示灯(9)、太阳能板(8)和流速观测设备(4)均与数据传输箱(7)连接。
8.根据权利要求2所述的水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:所述升降台(3)上设有导套(305),导套(305)内设有与流速观测设备(4)连接的导杆(306),所述流速观测设备(4)的内侧设有竖向的第一齿条(307),第一齿条(307)与钢桩(1)之间设有水平向的齿轮轴(308),齿轮轴(308)通过支座(309)连接钢桩(1),齿轮轴(308)上设有第一齿轮(310)和第二齿轮(311),第一齿轮(310)与第一齿条(307)啮合,第一齿轮(310)和第二齿轮(311)之间的速比为1.2,第二齿轮(311)的一侧设有与升降台(3)固定的第二齿条(312)。
9.根据权利要求1所述的水位流动变动区的流速观测装置,其特征在于:所述钢桩(1)上设有与绳索(51)固定的钢环(10)。
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