CN111273048B - 一种多普勒流速仪防风罩 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多普勒流速仪防风罩，包括呈正多边形的固定架，所述固定架的各顶点处均设有一个浮子，每个浮子通过若干根弹性固定绳索与一固定底座相连接；所述固定架的中心处设有顶罩，所述顶罩的外周通过挡风侧边与消波侧裙相连接，所述顶罩的中部设有开孔；所述消波侧裙包括由外向内依次设置的裙尖、外消波栏和内消波栏，所述外消波栏和内消波栏均为环形栅栏结构，两者交错设置。本发明的有益之处在于:通过物理方法滤除水体表层风生流动，提高反射式多普勒流速仪断面流速测量准确度。

Description

一种多普勒流速仪防风罩

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种多普勒流速仪防风罩。

背景技术

流速的测量在水利工程技术领域具有重要意义，现有的机械式流速测量仪器已经无法满足目前工程精度的要求，而坐底式流速仪及其他光电流速测量仪器则由于造价过高，限制了其大范围应用。反射式多普勒流速仪凭借其较低的价格、较高的灵敏度在各类河湖工程中广泛应用，但在静水湖泊或者平原河网等流速较低的水体中，表面反射式多普勒流速仪易受到表面风生流的影响，导致流速测量失准。

为提高反射式多普勒流速仪的测量精度，急需一种防风罩来从物理角度减少表面流场对流速测量的影响。

发明内容

针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种多普勒流速仪防风罩，通过物理方法滤除水体表层风生流动，提高反射式多普勒流速仪的断面流速测量准确度。

本发明提供了一种多普勒流速仪防风罩，包括呈正多边形的固定架，所述固定架的各顶点处均设有一个浮子，每个浮子通过若干根弹性固定绳索与一固定底座相连接；所述固定架的中心处设有顶罩，所述顶罩的外周通过挡风侧边与消波侧裙相连接，所述顶罩的中部设有开孔；所述消波侧裙包括由外向内依次设置的裙尖、外消波栏和内消波栏，所述外消波栏和内消波栏均为环形栅栏结构，两者交错设置。

优选地，所述浮子的底部通过稳定舵轴与稳定舵相连接。

优选地，所述消波侧裙的底表面上还开设有环形的消波凹槽，所述消波凹槽位于所述外消波栏和内消波栏之间。

优选地，所述内消波栏的相邻两个栅栏之间均设有一个消能孔，所述消能孔贯穿所述消波侧裙。

优选地，所述消波侧裙还包括设置在所述内消波栏内侧的滤波坎，所述滤波坎呈环形。

优选地，所述消波侧裙采用多孔材质制成。

优选地，所述裙尖的尖端位于待测水体水线以下。

优选地，所述固定架呈正方形，所述浮子的数量为4个。

本发明的有益效果在于：

1、四个固定底座1位于四个浮子3外围，由固定底座1及弹性固定绳索2提供向下的拉力，浮子3提供向上的浮力，浮力及弹力系统具有自调节功能，系统处于自动稳定状态，并能保证消波侧裙9中的裙尖10、外消波栏11、消波凹槽12、消能孔13、内消波栏14和滤波坎15等部分紧贴待测水体水面；

2、裙尖10位于消波侧裙9的最外围，且尖端位于待测水体水线以下，较小水波可以沿裙尖10的尖端爬升至消波侧裙9与挡风侧边8的相交处，受消波侧裙9表面糙率的影响，逐步消能；较大水波沿裙尖10的尖端爬升至消波侧裙9与挡风侧边8的相交处，与挡风侧边8相遇、碰撞、破碎、消能；

3、裙尖10未能完全滤除的波动，可以通过位于裙尖10内侧的下方结构进一步消能。外消波栏11与内消波栏14为交错设置的栅栏结构，两者之间留有消波凹槽12，通过凹槽内的水体或者气体扰动，消耗波能及流速；此外可以通过波流的挤压作用使气体或者流体通过消能孔13泄压，进一步消能。波坎位15于最内侧，为封闭坎，可反射外消波栏11与内消波栏14绕射及未能完全耗散的波流，阻止水波进一步进入消波侧裙9内圈。最后未能消耗的波流绕过滤波坎15进入消波侧裙9内圈后，会在消波侧裙9内圈的开阔圆形水面中得到进一步消耗；

4、将多普勒流速仪防风罩与多普勒流速仪16分离安装，增加探头的稳定性，从而有效提高数据精度。

附图说明

图1是本发明多普勒流速仪防风罩的俯视图；

图2是本发明多普勒流速仪防风罩的仰视图；

图3是图2的局部放大图；

图4是本发明多普勒流速仪防风罩的正视图；

图5是图1中XSEC1向的断面图；

图6是图5中A处的局部放大图；

图7是图1中XSEC2向的断面图；

图8是图7中B处的局部放大图；

图9是本发明多普勒流速仪防风罩与多普勒流速仪的安放位置示意图。

元件标号说明：

1 固定底座

2 弹性固定绳索

3 浮子

4 稳定舵轴

5 稳定舵

6 固定架

7 顶罩

71 开孔

8 挡风侧边

9 消波侧裙

10 裙尖

11 外消波栏

12 消波凹槽

13 消能孔

14 内消波栏

15 滤波坎

16 多普勒流速仪

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和图2所示，本发明提供了一种多普勒流速仪防风罩，包括呈正多边形的固定架6，固定架6的各顶点处均设有一个浮子3，每个浮子3通过若干根弹性固定绳索2与一个固定底座1相连接。在具体实施中，固定架6由八根方杆拼接形成，其中四根方杆组成正方形的外轮廓，另外四根方杆则设置在正方形的对角线方向上，与位于中心处的顶罩7固定连接。本发明的多普勒流速度仪防风罩以四个固定底座1为基础，在每个固定底座1的顶表面外周依次间隔90°预埋三根弹性固定绳索2，三根弹性固定绳索2的另一端依次间隔90°与浮子3的底表面外周相连，固定底座1位于浮子3的外侧，这里的“外侧”指的是远离固定架6的一侧。

浮子3的数量为四个，顶部分别固定在正方形固定架6的四个顶点上，底部则通过稳定舵轴4与稳定舵5相连接。具体地，稳定舵轴4的一端固定在浮子3的中心处，并沿浮子3中心轴线方向延伸，另一端通过防水轴承与稳定舵5相连，稳定舵5可以以稳定舵轴4为中心，随水流作用自由转动，且受水流影响，稳定舵5的舵面平行于流速方向，可以减少多普勒流速度仪防风罩在垂直流速方向的摆动。

如图2-4所示，顶罩7呈环形，中部设有开孔71，为多普勒流速仪射线的通过留出空间，并防止水波在罩体内部发生折射，影响测量。其外周通过挡风侧边8与消波侧裙9相连接，挡风侧边8的底部靠近水面，由于挡风侧边8的高度有限，为半封闭式防风罩，在实现防风的前提下，可大幅度减少风带来的扰动。消波侧裙9呈环形，包括由外向内依次设置的裙尖10、外消波栏11和内消波栏14，这里的“由外向内”指的是由远离开口71处向靠近开口71处。其中，如图1、图3和图5-8所示，裙尖10的尖端位于待测水体水线以下。位于裙尖10内侧的下方结构包括外消波栏11和内消波栏14，两者均为设置在消波侧裙9底部的环形栅栏结构，两者交错设置，即外消波栏11的开口处正对内消波栏14的栏栅面，外消波栏11的栅栏面正对内消波栏14的开口处，两者共同作用，可以绕射耗散部分波流。

优选地，如图6和图8所示，消波侧裙9的底表面还开设有环形的消波凹槽12，消波凹槽12位于外消波栏11和内消波栏14之间，内消波栏14的相邻两个栅栏之间(即各开口处)均设有一个消能孔13,消能孔13为通孔，贯穿消波侧裙9。消波侧裙9还包括设置在内消波栏14内侧的滤波坎15，滤波坎15呈环形，由消波侧裙9的底部向下方延伸，形成一个封闭坎，可反射外消波栏11与内消波栏14绕射及未能完全耗散的波流。

以下为本发明的一个应用实施例：

如图9所示，安装多普勒流速仪16，并确定多普勒流速仪16的照射中轴线范围，以多普勒流速仪16中垂线为中心，以消波侧裙9的两倍半径长度为固定底座1的安装半径(即固定底座1的中心处至开孔71中心处的距离)，依次间隔90°放置固定底座1，并在固定底座1上预埋好弹性固定绳索2。在岸上安装好浮子3、稳定舵轴4、稳定舵5、固定架6、顶罩7、挡风侧边8和消波侧裙9，将安装好的部分放置于水面上，连接各个浮子3与弹性固定绳索2，调节弹性固定绳索2的长度，保证浮子3水平放置，且水面位于裙尖10之上、挡风侧边8之下。

完成多普勒流速仪防风罩的安装后，开启多普勒流速仪16，开始流速测量。由于消波侧裙9内部圈围有较大圆形水面，此处水体在各方向流速在表面流消减后，受底部主流的带动作用，恢复流速，最终通过位于多普勒流速仪防风罩上部的多普勒流速仪16，测得该处中央水面的准确流速。

在具体实施中，固定底座1为混凝土材质，弹性固定绳索2为橡胶材质，浮子3为硬质发泡塑料材质，稳定舵轴4和稳定舵5均为不锈钢材质，固定架6、顶罩7和挡风侧边8均为工程塑料材质，消波侧裙9采用多孔材质制成,如多孔陶瓷、泡沫或塑料等。本发明综合平衡各部位的功能需求，实现了合理选材。

本发明的有益效果在于：

1、四个固定底座1位于四个浮子3外围，由固定底座1及弹性固定绳索2提供向下的拉力，浮子3提供向上的浮力，浮力及弹力系统具有自调节功能，系统处于自动稳定状态，并能保证消波侧裙9中的裙尖10、外消波栏11、消波凹槽12、消能孔13、内消波栏14和滤波坎15等部分紧贴待测水体水面；

2、裙尖10位于消波侧裙9的最外围，且尖端位于待测水体水线以下，较小水波可以沿裙尖10的尖端爬升至消波侧裙9与挡风侧边8的相交处，受消波侧裙9表面糙率的影响，逐步消能；较大水波沿裙尖10的尖端爬升至消波侧裙9与挡风侧边8的相交处，与挡风侧边8相遇、碰撞、破碎、消能；

3、裙尖10未能完全滤除的波动，可以通过位于裙尖10外侧的下方结构进一步消能。外消波栏11与内消波栏14为交错设置的栅栏结构，两者之间留有消波凹槽12，通过凹槽内的水体或者气体扰动，消耗波能及流速；此外可以通过波流的挤压作用使气体或者流体通过消能孔13泄压，进一步消能。波坎位15于最内侧，为封闭坎，可反射外消波栏11与内消波栏14绕射及未能完全耗散的波流，阻止水波进一步进入消波侧裙9内圈。最后未能消耗的波流绕过滤波坎15进入消波侧裙9内圈后，会在消波侧裙9内圈的开阔圆形水面中得到进一步消耗；

4、将多普勒流速仪防风罩与多普勒流速仪16分离安装，增加探头的稳定性，从而有效提高数据精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多普勒流速仪防风罩，其特征在于，包括呈正多边形的固定架(6)，所述固定架(6)的各顶点处均设有一个浮子(3)，每个浮子(3)通过若干根弹性固定绳索(2)与一固定底座(1)相连接；所述固定架(6)的中心处设有顶罩(7)，所述顶罩(7)的外周通过挡风侧边(8)与消波侧裙(9)相连接，所述顶罩(7)的中部设有开孔(71)；所述消波侧裙(9)包括由外向内依次设置的裙尖(10)、外消波栏(11)和内消波栏(14)，所述裙尖(10)、外消波栏(11)和内消波栏(14)紧贴待测水体水面；所述外消波栏(11)和内消波栏(14)均为环形栅栏结构，两者交错设置；多普勒流速仪位于多普勒流速仪防风罩上部。

2.根据权利要求1所述的多普勒流速仪防风罩，其特征在于，所述浮子(3)的底部通过稳定舵轴(4)与稳定舵(5)相连接。

3.根据权利要求1所述的多普勒流速仪防风罩，其特征在于，所述消波侧裙(9)的底表面上还开设有环形的消波凹槽(12)，所述消波凹槽(12)位于所述外消波栏(11)和内消波栏(14)之间。

4.根据权利要求1所述的多普勒流速仪防风罩，其特征在于，所述内消波栏(14)的相邻两个栅栏之间均设有一个消能孔(13)，所述消能孔(13)贯穿所述消波侧裙(9)。

5.根据权利要求1所述的多普勒流速仪防风罩，其特征在于，所述消波侧裙(9)还包括设置在所述内消波栏(14)内侧的滤波坎(15)，所述滤波坎(15)呈环形。

6.根据权利要求1所述的多普勒流速仪防风罩，其特征在于，所述消波侧裙(9)采用多孔材质制成。

7.根据权利要求1所述的多普勒流速仪防风罩，其特征在于，所述裙尖(10)的尖端位于待测水体水线以下。

8.根据权利要求1所述的多普勒流速仪防风罩，其特征在于，所述固定架(6)呈正方形，所述浮子(3)的数量为4个。

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