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Verfahren und Einrichtung zur Abflußmessung in offenen Gerinnen Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einridhtung zur Abßußmessung von offenen
Gerinnen.
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Die in der Zeiteinheit abfließende Wassermenge kann nur bei sehr
kleinen Abflüsse unmittelbar durch Bestimmen d.er Füllzeit für einen Behälter belannten
Inhalts gemessen werden. Sie wird daher zumeist aus der Geschwindigkeit errechnet,
mit der ein bekannter Querschnitt durchströmt wird. Für die Feststellung d'r über
den Querschnitt verschiledlenen Strömungsgeschwindigkeiten werden üblicherweise
sogenannte hydrometrische Flügel verwendet, die bei Einhängen in den Flüs.siglçeitslauf
von der Strömung in Umdrehung versetzt werden. Aus der Umdrchungszahl kann dann
an Hand von Gleichungen die Gesdhwindigkeit selbst errechnet werden. Nach Messung
der Geschwindigkeit in verschiedenen Wassertiefen wird dann eine mittlere Geschwindigkeit
bestimmt und durch weitere an sich bekannte Methoden die Ges am al)flußmenge errechnet.
Eine derartige Was sermessung nach dem zur Zeit bekannten Verfahren erfordert also
drei Arbeitsgänge, nämlich eine Querschnittspeilung, eine Geschwindigkeitsmessung
und eine Auswertung der Messungen. Eine derartige Abflußmessung erford'rt eine verhältnismäßig
lange Zeit, z. B. bei Wasserläufen von 50 bis 100 m Breite etwa 1 Tag Außenarbeit
für einen Meßtrupp und 1 Tag Büroarbeit für einen Techniken. Außerdem ergeben sich
folgende Nachteile: Querschnittspeilung und Geschwindiglieitsmessung müssen meist
von einem Boot oder einem Floß aus durchgeführt werden, was bei Hochwasser s.dhwieri,g
oder unmöglich ist. Gegeben.enfalls wird die Schiffahrt behindert oder die Messung
durch diese gestört. Die Geschwindigkeitsmessung dauert längere Zeit, während der
in vielen Fällen die Abflußmenge nicht konstant bleibt. Bei langsamen Geschwi ndi
gkei ten zeigen die hydrometrischen Flügel nicht mehr sicher an. Durch Verunreinigung
der Flüssigkeit wird die Messung gestört und behindert, so daß beispielsweise Abwasser
mit hydrometrischen Flügeln überhaupt nicht gemessen werden kann.
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Trotz dieser Nachteile hat sich die Messung der Abfluß mengen mit
Hilfe der hydrometrischen Flügel allgemein durchgesetzt und die früher angewandten
Meßverfahren mit Schwimmern vollkommen verdrängt. Bei einem dieser Verfahren werden
von einem einzigen Punkt der Fußsohle aus ein oder mehrere Einzel schwimmer losgelassen
und bei ihrem Aufstieg zur Wasseroberfläche entsprechend den Geschwind.igkeiten
in den verschiedenen Wassertiefen abgetrieben.
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Der an der Oberfläche gemessene Gesamtabtrieb liefert dann zusammen
mit der Aufstiegszeit die mittlere Geschwindigkeit in der entsprechenden Meßlotrechten
und gibt Aufschluß über den Flüssigkeitsabfluß in einem kleinen Teil streifen des
Querschnitts.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden,
mit dessen Hilfe der Abfluß über die ganze Breite des Gerinnes in einem einzigen
Arheitsgang gemessen werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß entlang
einer quer zum Gerinne angeordneten, in möglichster Nähe der Sohle befindlichen
und sich über das ganze Gerinne erstreckenden Sohlenkurve in vorzugsweise gleichen
Abständen voneinander Druckgas von im wesentlichen gleicher Spannung zum Ausströmen
in die Flüssigkeit gebracht wird und daß die auf der Oberfläche der Flüssigkeit
gebildete Blasenkurve, die durch die Anknuft der Gasblasen an der Flüssigkeitsoberfläche
entsteht, sowie die Sohlenkurvenproj ektion, die durch die senkrechte Projektion
der Sohlenkurve auf die Flüssigkeitsoberfläche gebildet wird, festgestellt bzw.
die durch diese beiden Linien eingeschlossene Fläche gemessen werden. Diese Fläche
ist der Abflußmenge direkt proportional, und es kann aus ihr daher ohne weiteres
die gesamte Flüssigkeitsmenge, die durch den betreffenden Querschnitt hindurchgefloss
en ist, festgestellt werden. Dablei ist ausdrücklich darauf hin zuweisen, daß dazu
die Kenntnis der Querschnittsfläche nicht erforderlich ist.
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Zweckmäßig ist es, wenn das Druckgas parallel zur Fließrichtung in
die Flüssigkeit eintritt, da in diesem Fall ein einwandfreies, gleichmäßiges Bilden
und Ablösen der Blasen gewährleistet ist. Die Größe der Blasen wird dabei zweckmäßig
so gewählt, daß sich bei einer Änderung der Blasengröß e die Aufstiegsgeschwindigkeit
der Blasen in der Flüssigkeit verhältnismäßig wenig ändert. Besonders vorteilhafte
Werte der Blasengröße liegen zwischen 2 und 4 mm Durchmesser.
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Die Beobachtung und Feststellung der Sohlenkurvenprojektion und der
Blasenkurve kann in verschiedener Weise vor sich gehen. Beispielsweise können die
Kurven fotografisdh aufgenommen werden, und es ist auch bei dieser M,ethode leicht,
die Änderung der Blasenkurve über einen bestimmten Zesitraum festzuhalten, indem
entweder in bestimmten Zeitabständen fotografiert oder auch ein fortlaufender Film
aufgenommen wird. Falls eine senkrechte Aufnahme der Kurven nicht möglich ist, können
die Meßbilder in an sich bekannter Weise entzerrt und so die tatsächliche Fläche
zwischen den vorgenannten Linien festgestellt werden.
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Um ein MaB für die Größe der aufgenommenen oder beobachteten Kurven
zu haben, ist es zweckmäßig, ein Meßquadrat zu verwenden, das vorzugsweise vor der
Blasenkurve auf der Flüssigkeit schwimmt und mit zwei Leinen am Ufer festgemacht
ist.
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Mit Hilfe einer der Flüssiglceitsoberfläche parallelen durchsichtigen
Platte kann bei schräger Beobachtung die Blasenkurve ebenfalls entzerrt und durch
Planimetrieren die Fläche zwischen den vorgenannten Linien gemessen werden. Diese
Art der Beobachtung ermöglicht es insbesondere, jede Messung sofort an Ort und Stelle
- bei mehreren Messungen nacheinander auch laufend - auszuwerten. Auch hier ist
die Verwendung eines Meßquadrates vorteilhaft, um einen Maßstab für die abgelesenen
Strecken zu erhalten.
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Da nidht in allen Fällen die Punkte, an denen Druckgas ausströmt,
in einer Ebene liegen, kann es notwendig sein, die Verbindungslinie dieser Ausströmpunkte
und die zugehörigen Proj ektionspunkte auf der Wasseroberfläche zu bestimmen. Zu
diesem Zweck können von versohiedenen Meßpunkten der Sohlenkurve zwei starre Schwimmerstäbe
verschiedener Länge aufgelassen werden, deren freie Enden an verschiedenen Stellen
austauchen. Auf Grund der Abstände der beiden Austauchpunkte vom Meßpunkt (=Längen
der Stäbe) und voneinander können dann der Meßpunkt selbst und seine Projektion
festgestellt werden.
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Um die Druckluft von der Soblenkurve abzulassen, ist es zweekmäßig,
auf der Solhle des Flüssigkeitslaufes eine an einem Ende geschlossene Leitung vorzusehen,
die über das offene Ende mit Druckgas beschickt wird. Entlang der Leitung sind dann
Austrittsöffnungen vorzugsweise im gleichen Abstand voneinander angeordnet. Die
Leitung kann beispielsweise ein Metallrohr sein. Ein solches Rohr ist besonders
dann zweckmäßig, wenn es sich um ein Gerinne von belianntem und regelmäßig begrenztem
Querschnitt handelt, wie dies beispielsweise bei einem betonierten Gerinne der Fall
ist. Doch ist es in vielen Fällen zweckmäßig, besonders dann, wenn die Sohle Unregelmäßiglceiten
aufweist, als Leitung einen biegsamen Schlauch zu verwenden, der sich der besonderen
Form der Sohle anschmiegt.
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Um zu vermeiden, daß innerhalb der Leitung von einem Ende zum anderen
ein erheblicher Druckabfall eintritt, ist es in vielen Fällen günstig, eine Leitung
zu verwenden, dile zwei parallele, an dem geschlossenen Ende der Leitung kommunizierende
Kanäle aufweist. In diesem Fall sind dann nur in dem einen Kanal Austrittsöffnungen
vorgesehen.
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Die Austrittsöffnungen werden vorteilhaft als verhältnismäßig dünne
Löcher ausgebildet, die sich nach außen zu trichterartig erweitern. Sie können dabei
so klein sein, daß sie sich unter der Elastizität der Leitung, wenn diese nämlich
ein elastischer Schlauch ist,
ohne inneren Überdruck von selbst verschließen und
erst bei einem vorbestimmten inneren Überdruck öffnen. Es ist jedoch auch möglidh,
in die Leitung Metall düsen einzusetzen; die Düsenöffnungen können dabei durch Düsennadeln
so stark gedrosselt sein, daß nur kleine seitliche Öffnungen zwischen der Innenwand
der Düse und den Düsennadeln vorhanden sind.
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Bei Verwendung eines elastisdhen Schlauches als Leitung kann es zweckmäßig
sein, in dem Schlauch Besdhwerungsel,emlenbe vorzusehen, und außerdem ist es in
diesem Fall vorteilhaft, in oder am Schlauch ein Zugseil vorzusehen, das den auftretenden
Zug mindestens teilweise aufnehmen kann. Die Konstruktion kann dabei auch so getroffen
werden, daß ein zentrales Zugseil im Schlauch angeordnet ist, das entweder durch
seine eigene Schwere dem Schlauch das notwendige Gewicht verleiht oder auf dem Beschwlerungslelement,
beispielsweise in Form von Kugeln, in vorbestimmten Abständen voneinander befestigt
sind.
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Um einen oder mehrere Punkte der Sohlenkurve oder der Sohlenkurvenprojektion
festzustellen, wie dies bereits oben erwähnt wurde, können zwei hohle Schwimmerstäbe
vorgesehen werden, die zweckmäßig jeweils an einem Ende z. B. kugelförmig vergrößert
sind. Die diesen Köpfen entgegengesetzten Enden der beiden Schwimmerstäbe sind an
einer vorbestimmten Stelle der Sohlenkurve gelenkig angeordnet, so daß dile Sdhwimmerstäbe
beim Schwimmen der Köpfe auf der Oberfläche eine entsprechende Lage einnehmen können.
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Wird beispielsweise ein Schlauch auf einer Sohle eines Geringes dadurch
verlegt, daß er von einer über die Sohle gezogenen Trommel abgewickelt wird, so
kann die Anordnung so getroffen werden, daß die beiden Schwimmerstäbe an der Trommel
mindestens mittelbar angeordnet sind, und es können dann jeweils durch Anhalten
der Trommel die verschiedenen Messungen durchgeführt werden.
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Bei direkter Beobachtung der Kurven kann es zweckmäßig sein, diese
Kurven von einem festen Punkt aus durch eine durchsichtige Platte hindurch zu beobachten,
die parallel zur Flüssigkeitsoberfläche angeordnet wird. Dann können nämlich auf
dieser Platte die entzerrten Formen der Kurven nachgezeichnet werden, der von diesen
Kurven eingeschlossene Flächeninhalt beispielsweise durch Ausplanimetrieren festgestellt
und somit bereits unmittelbar nach der Messung die Abfluß menge angegeben werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine schematische schaubildliche Ansicht
einer Einrichtung, Fig. 2 einen Schnitt durch die Einrichtung nach Linie 2-2 der
Fig. 3, Fig. 3 eine Draufsicht gemäß Fig. 1 und 2, Fig. 4 einen Längsschnitt durch
eine Variante des auf der Sohle liegenden Schlauches, Fig. 5 einen Querschnitt gemäß
Linie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 eine Kurvendarstellung der Funktion der Blasengröße
x im Verhältnis zur Aufstiegsgesdhwindigkeity, Fig. 7 einen Teilquerschnitt durch
eine Austrittsöffnung, Fig. 8 einen Querschnitt durch eine weitere Variante der
Leitung mit eingesetzter Düse, Fig. 9 einen Querschnitt nach Linie 9-9 der Fig.
8,
Fig. 10 eine schematische schaubildliche Ansicht des Aufbaus
der Einrichtung mit einer Vorrichtung zur Ermittlung der Sohlenkurvenproj ektion,
Fig. 11 eine sdhematisdhe Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 10, Fig. 12 ein
Zeichengerät zur Festlegung eines Punktes der Sohlenkurvenprojektion, Fig. 13 eine
schematische Ansicht einer Einrichtung mit einem Beobachtungsgerät zur Beobachtung
der Kurven, Fig. 14 eine Teilansidht des Beobadhtungsgerätes in vergrößertem Maßstab,
Fig. 15 ein Schema zur Berechnung der Flüssigkeitsmenge.
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In der Einrichtung nach Fig. 1 bis 3 bedeutet 10 einen Kompressor,
der über eitne Leitung 11 Druckluft an einen Schlauch 12 liefert, der teilweise
auf einer Trommel 13 aufgewickelt ist. Das freie Ende des Schlauches 12 ist bei
14 mit Hilfe eines Befestigungspfostens auf dem linken Ufer 15 eines Flußlaufes
16 befestigt, und der Schlauchteil 17 liegt auf der Sohle 18 des vorgenannten Flußlaufes
16 auf, wobei der Schlauch 17 auf dem rechten Ufer 19 ebenfalls mit Hilfe eines
Befestigungspfostens 20 festgemacht ist. An den beiden Pfosten 14 und 20 sind Leinen
21 und 22 befestigt, an denen ein auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmendes
Meßquadrat 23 befestigt ist.
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Der Schlauch 12 weist nun längs seiner Oberfläche Öffnungen 24 auf,
die so ldein sind, daß sie sich durch die Elastizität dies Schlauches ohne inneren
Überdruck von selbst verschließen.
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Wird nun mit Hilfe des Kompressors die Druckluft in den Schlauch
12 gefördert. so treten aus den Öffnungen 24, die in vorbestimmten Abstand voneinander
angeordnet sind, Luftblasen aus, die auf vorbestimmten Bahnen 25 (s. Fig. 2) zur
Wasseroberfläche steigen und bei ihrem Austreten aus dem Wasser eine Blasenkurve
26 bilden, die sich deutlich von der Wasseroberfläche abhebt, da die auf die Oberfläche
ausgetretenen Blasen von der Strömung noch ein Stück mitgenommen werden, ehe sie
zerplatzen, wodurch die Wasseroberfläche flußabwärts der Blasenkurve gél;räus,elt
erscheint, während sie ober halb vollkommen ruhig bleibt.
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Falls der Schlauchteil in der gezeichneten Weise auf der Sohle 18
liegt, würde sich dieser Schlauchteil in einer durch die beiden Pfosten 14 und 20
hindurchgehenden Ebene senkrecht zur Wasseroberfläche befinden, und es könnte in
diesem Fall die Projektion des Schlauchteiles 17, dessen Mittellinie als Sohlenlinie
27 bezeichnet wird, auf die Oberfläche des Wassers in einfadher Weise durch Anpeilen
der beiden Pfosten 14 und 20 festgestellt werden. Diese Sohlenkurvenprojektion,
die in Fig. 1 mit 28 bezeichnet ist, ist jedodh dann keine gerade Linie mehr, wenn
die Lage des Schlauchteiles 17 und damit der Sohlenkurve 27 nicht mehr derart ist,
daß sich diese in einer Ebene befinden. Auf die Feststellung der Sohlenkurvenprojektion
in einem solchen Fall wird später des näheren eingegangen.
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Mit Hilfe eines fotografischen Apparates, beispielsweise eines Filmapparates
29, kann nun die Blasen kurve fotografisdh festgehalten werden, wobei das Meßquadrat
23, dessen Größe belsannt ist, den notwendigen Maßstab liefert und zur Entzerrung
der Blasenkurve benutzt werden kann.
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Bei Verwendung eines elastischen Schlauches ist es vielfach zweckmäßig,
diesen Schlauch zu beschweren und ihm eine große Zugfestigkeit zu verleihen. Fig.
4
und 5 zeigen einen derartigen Schlauch, der als Ganzes mit der Ziffer 30 bezeichnet
ist. An beiden Enden ist der Schlauch mit je einer End,l{appe31 bzw.
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32 verschlossen, und im Inneren des Schlauches sind insgesamt drei
Kanäle 33, 34 und 35 vorgesehen, von denen der Kanal 33 mit Austrittsöffnungen 36
versehen ist. Bei 37 ist die Anschlußleitung zu einem Dru,ckgaserzeuger erkennbar.
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In den Endkappen 31 und 32 stehen die beiden Kanäle33 und 35 über
Querkanäle38 und 39 miteinander in Verbindung, so daß die Druckluft dem Kanal 33
von beiden Enden zugeführt wird.
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In dem zentralen Kanal 34 ist ein Zugseil 40 angeardnet, auf dem
kugelförmige Besthweerungsbolewichte 41 befestigt sind. Die Enden des Zugseiles
sind bei 42 und 43 in den Endkappen 31 und 32 verankert.
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Bei 44 sind Befestigungspfosten erkennbar, an denen die Endkappen
mit Hilfe von Bügeln 45 befestigt sind.
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In Fig. 7 ist eine vorteilliafte Form der Austrittsöffnungen erkennbar.
Der Schlauch ist in dieser Figur mit 46 bezeichnet. und die Austrittsöffnung besteht
aus einem zylindrischen Stück 47, das in ein trichterförmiges Stück 48 ausläuft.
Dieses zylindrisohe Stück 47 ist dabei im Fall eines elastischen Schlauches zweckmäßig
so klein im Durchmesser, daß es bei normalem Druck unter der Elastizität des Schlauches
gesdhlossen ist. Derartig geformte Öffnungen können beispielsweise durch Einbrennen
in den elastischen Schlauch hergestellt werden.
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Die Kleinheit der Austrittsöffnung ist, abgesehen von der Wasserdichtigkeit,
deswegen von Bedeutung, weil nur bei starker Drosselung desselben das taktmäßige
Entstehen und Ablösen stets gleich großer Einzelblasen gewährleistet ist. Andererseits
ist eine gewisse größere Öffnung an der Wasserseite des Schlauches wichtig, da die
Blasengröfle innerhalb eines bestimmten Bereidhes liegen soll, der, wie aus Fig.
6 hervorgeht, zwischen 2 und 4 mm Blasengröße liegt und dadurch gekennzeichnet ist,
daß sich in diesem Bereich die Aufstiegsgeschwindigkeit bei einer Änderung der Blasengröße
praktisch nicht ändert. Wird also beispielsweise die Blasengröße mit 3 mm gewählt,
so können Abweichungen des Blasendurchmessers von + 1 mm des Meßergebnisses die
Meßergebnisse praktisch nicht beeinflussen.
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In Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Ausfürungsbeispiel einer Leitung
dargestellt. Die Leitung ist mit 50 bezeichnet, und es ist in Fig. 8 nur ihr Querschnitt
dargestellt, der im vorliegenden Fall im wesentlichen ringförmig ist. In die Leitung
ist eine Düse 51 eingesetzt, die mit ihrem Ende 52 aus der Leitung 50 herausragt.
In diese Düse ist ein als Düsennadel dienendes Draihtstück 53 eingesetzt. Durch
Verformung der Düse in der Weise, daß nur zwei Schlitze 54 zwischen der Innenfläche
der Düse 51 und der Außenfläche des Drahtstückes 53 frei bleiben, wird die Düsennadel
in der Düse festgelegt und ihre Drosseiwirkung verbessert.
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In Fig. 10 ist die Verlegung eines Schlauches auf der Sohle eines
Wasserlaufes dargestellt, und es sind dabei für die einzelnen Teile die gleichen
BCezeiclhnungen gewalt wie in Fig. 1. Zusätzlich zu dieser Figur ist hier noch eine
Zugvorrichtung 60 zum Ziehen der Trommel 13 mit Hilfe von Zugseilen 61 vorgesehen,
und außerdem sind der Kompressor und die Zugvorrichtung in einem Fahrzeug 62 untergebracht.
Der Vorgang bei der Verlegung ist dabei folgender: Zuerst wird das eine Ende des
Schlauches 12 auf dem linken Ufer 15 befestigt; dann wird mit Hilfe
der
Zugseile 61 die Trommel 13 auf der Sohle 18 quer zur Flußrichtung entlang gezogen,
wobei sich der Schlauch auf der Sohle abwickelt. Um nun während dieser Verlegung
die Sohlenkurvenprojektion 28 zu bestimmen, kann an der Trommel eine besondere Vorrichtung
63 vorgesehen werden, die mit der Trommel mitgezogen wird.
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Diese Vorrichtung 63 ist in Fig. 11 schematisch dargestellt. Sie
besteht aus zwei hohlen Schwimmerstäben 64 und 65, die an einem Ende in einem Punkt
66 gelenkig verbunden sind und an deren anderen Enden Schwimmerköpfe 67 und 68 angeordnet
sind.
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Der Punkt 66 ist in geeigneter Weise mit der Trommel so verbunden,
daß er sich stets in unmittelbarer Nähe des zuletzt gelegten Schlauchstückes befindet.
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Wird nun durch irgendwelche Mittel, beispielsweise durch Beobachtung
oder Fotografieren, der Abstand der beiden Schwimmer 67 und 68 festgestellt, so
kann mit Hilfe dieses Abstandes und der bekannten Länge der Schwimmerstäbe 64 und
65 der Punkt 66 der Soblenkurve und der Punkt 69 der Sohlenkurvenprojektion gefunden
sowie als Abstand der Punkte 66 und 69 die Wassertiefe angegeben werden.
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Um die annähernde Form der SolhlenkuFrvenprojekilon 28 festzustellen,
ist es ausreichend, wenn eine beschränkte Zahl von Punkten 69 ermittelt wird, und
es kann zu diesem Zweck in entsprechenden Abständen die Trommel 13 angehalten und
die Messung vorgenommen werden. Da die Endpunkte der Sohlenkurvenprojektion durch
das Eintauchen des Schlauches 12 in das Wasser festgelegt sind, kann nur durch Verbindung
der verschiedenen Punkte 69 die gesamte Solllenkurvenprojektion mit großer Genauigkeit
festgelegt werden.
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In Fig. 12 ist ein Gerät schematisch dargestellt, das in Verbindung
mit der später an Hand von Fig. 13 und 14 zu erläuternden Einrichtung zur direkten
Beobachtung und Auswertung der Messung zum leichten Feststellen der Punkte 66 und
69 dient. Dieses Gerät weist zwei aufeinander senkrecht stehende Gleitschienen 70
und 71 auf, in denen die Gleitstücke 72, 73 und 74 gleiten könrren. Die Gleitstücke
72 und 73 sind an den Enden von Linealen 75 und 76 angeordnet und können auf der
Schiene 70 gleiten, während das Gleitstück 74 verstellbar und feststellbar auf den
Linealen 75 und 76 und auf der Gleitschiene 71 verschoben werden kann. Der Vorgang
der Feststellung der Punkte 66 und 69 ist nun folgender: Das Gleitstück 74 wird
auf den Linealen 75 und 76 so eingestellt, daß die Entfernung zwischen den Gleitstücken
74 und 72 bzw. 74 und 73 der Länge der Schwimmerstäbe 64 und 65 entspricht. Nun
werden die Gleitstücke auf den Gleitschienen 70 und 71 so lange verstellt, bis der
Abstand zwischen den Gleitstücken 72 und 73 dem Abstand zwischen den Scihwimmern
67 und 68 entspricht. Nunmehr entspricht der Punkt 74 dem Punkt 66 und der Punkt
77, d.h. der Punkt, wo sich die Gleitschienen treffen, dem Punkt 69.
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In Fig. 13 und 14 sind an einem Beispiel die direkte Beobachtung
und Auswertung der entsprechenden Kurven schematisch dargestellt.
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Mit 80 ist eine Trommel, mit 81 ein Kompressor und mit 82 ein Schlauch
bezeichnet, der mit Hilfe von Befestigungspfosten 83 und 84 an den Ufern eines Flußlaufes
befestigt ist. Die Punkte, an denen der Schlauch in das Wasser eintaucht, sind mit
85 und 86 bezeichnet.
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Auf dem in der Zeichnung rechten Ufer ist ein Beobadhtungsstand 87
vorgesehen, der ein Gestell 88 aufweist. an dem eine Querachse 89 mit Hilfe von
Feststellschrauben
90 festgestellt ist. Auf der Querachse 89 ist ein Pol 91 mit Hilfe einer Buchse
92 drehbar befestigt. Der Pol 91 weist dabei eine Scheibe 93 auf, mit der er auf
der Buchse 92 aufsitzt. Mit Hilfe einer Mutter 94 kann die Scheibe 93 gegen die
Buchse festgespannt werden, so daß der Pol 91 in seiner Lage zur Querachse 89 festgelegt
ist. An der Scheibe 93 ist noch ein Sitz 95 für eine Beobachtungsperson 96 befestigt.
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Auf dem Pol 91 ist eine Hülse 103 vorgesehen, die mit Hilfe einer
Befestigungsschraube 97 in beliebiger Lage feststellbar ist.
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Mit der Hülse 103 ist ein Arm 98 starr verbunden, der eine durchsichtige
Platte 99 trägt, die so eingestellt wird, daß sie waagerecht und damit genügend
genau parallel zur Wasseroberfläche 100 ist. Bei 101 ist ein Reobachtungsloch erkennbar,
das in einem verstellbaren Bügel 102 vorgesehen ist.
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Beim Verlegen des Schlauches in ähnlicher Weise, wie dies in Fig.
10 vorgesehen ist, können bei Beobachtung durch das Beobachtungsloch 101 unter Verwendung
des an Hand von Fig. 12 beschriebenen Gerätes die verschiedenen Punkte 69 der Sohlenkurvenprojektion
auf der Platte 99 eingetragen werden, wobei die Endpunkte 85 und 86 bereits festliegen.
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Als Verbindung dieser Punkte kann nun die gesamte Sohlenkurvenprojektion
auf der Platte 99 eingezeichnet werden. Durch die Platte 99 hindurch ist auch die
Blasenkurve 26 zu erkennen, die ebenfalls auf der Platte 99 eingezeichnet werden
kann. Die zwischen den Kurven 26 und 28 eingeschlossene Fläche kann nun durch Ausplanimetrieren
festgestellt werden, da durch die Anordnung dieser Tafel 99 die Kurven trotz schräger
Beobachtung bereits entzerrt sind und mit Hilfe des Meßquadrats der Maßstab genau
festgelegt werden kann.
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Während die Sohlenkurvenproj ektion ständig unverändert bleibt, kann
die Blasenkurve 26 in bestimmten Zeitabständen gemessen werden, so daß die Veränderung
der Abflußmenge auf diese Weise auch kontinuierlich gemessen werden kann.
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Abschließend sollen an Hand von Fig. 15 die an sich bekannten theoretischen
Grundlagen des vorbesprochenen Verfahrens zur Abflußmessung in offenen Gerinnen
dargestellt werden.
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Fig. 15 stellt eine aus der im Gerinne vorhandenen Wassermasse im
Gerinne parallel zu ihrer Fließrichtung herausgeschnittenen Scheibe von der Dicke
I dar. In der Figur ist eine unendlich schmale waagerechte Schicht mit dh bezeichnet,
die sich in der Höhe h über der Sohle 111 befindet. Die an dieser Stelle herrschende
Geschwindigkeit v ist durch den Pfeil angedeutet. Die durch die so begrenzte unendlich
kleine Teilfläche 1 dh des Gerinnequerschnittes abfließende Wassermenge beträgt
demnach v dh, und über die gesamte, der durch H gekennzeichneten Wassertiefe entsprechende
Höhe der Scheibe von der Dicke l fließt somit die Wassermenge
ab.
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Weiter bezeichnet in Fig. 15 112 die Bahn einer von der Sohle 111
aufsteigenden Luftblase, 113 die Senkrechte durch seinen Ausgangsort, 114 und 115
seine Lagen zu den Zeiten t und t f dt seit Beginn des Aufstiegs. In der unendlich
kurzen Zeitspanne dt hat die Luftblase mit der Aufstiegsgeschwindigkeit t,a
die
Schicht dh durchmessen und wurde gleichzeitig durch die dort herrschende Wassergeschwindigkeit
v um die Strecke ds abgetrieben. Es gibt also dk = Vadt und ds dt Setzt man diese
Ausdrüclçe für dh und v in die Gleichung für die Abflußmenge q ein, so erhält man
Da Va bei zweckmäßiger Wahl der Blasengröße als konstant angesehen werden kann gilt
11 Der Gesamtabtrieb # d s ist gleich der in Fig. 15 0 durch S gekennzeichneten
Strecke, deren Endpunkte 116 und 117 Punkte der Sohlenkurvenproj ektion und der
Blasenkurve sind.
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Die Abfluß menge in einer Scheibe der Dicke 1 beträgt somit q = S.
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Weiterhin ergibt sich die Ges amtabfluß menge Q durch Integration
der Abflüsse in den einzelnen Scheiben der Dicke 1, über die Wasserbreitie des Gerinnes,
also Q =VafS.
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J S ist dabei gleichbedeutend der durch die Blasenkurve und die Schlenkurvenprojektion
eingesdh.lossenen Fläche. Die Abflußmenge kann also aus dieser bei dem vorbesprochenen
Verfahren direkt zu ermittelnden Größe durch Multiplikation mit einer für die Meßeinrichtung
vorbestimmten Konstanten gewonnen werden.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Abflußmessung in offenen Gerinnen
mit aufsteigenden Schwimmerkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß entlang einer quer
zum Gerinne angeordneten, in möglichster Nähe der Sohle (18) befindlichen und sich
über das ganze Gerinne erstreckenden Suhil,enkurve (27) in vorzugsweise gleichen
Abständen voneinander Druckgas von im wesentlichen gleicher Spannung zum Ausströmen
in die Flüssigkeit gebracht wird und daß die auf der Oberfläche (100) der Flüssigkeit
gebildete Blasenkurve (26), die durch die Ankunft der Gasblasen an der Flüssigkeitsoberfläche
(100) entsteht, und die Sohlenkurvenproje!ktion (28), die durch die senkrechte Projektion
der Sohlenkurve (27) auf die Flüssigkeitsoberfläche (100) gebildet wird, festgestellt
werden und die durch diese beiden Linien (26 und 28) eingeschlossene, der Abflußmenge
direkt proportionale Fläche gemessen wird.