Technikatörténeti szemle 13. (1982)

TANULMÁNYOK - Fejér László: Fejezetek a folyami vízsebességmérés történetéből

„Nem csoda, ha a holland Tudós Társaság az ország folyóinak szabályozásakor — meggyőzetve a vízsebesség ismeretének fontosságáról — a következő kérdést tette fel: Lehetséges-e a folyók áramlásának sebességét bármily mélységben, középsebességét bármily keresztmetszetben oly szabály által meghatározni, melyet a gyakorlati mérések is igazolnak? Avagy ez csak a rendszeresen alkalmazott mérésekkel érhető el? S ez esetben miféle eszköz az, mellyel a tetszőleges sebességű vizekben a legkisebb mérési hiba érhető el?" (5) A gyakorlati vízmérés számára a függőleges sebességeloszlás annyiban jelentős, hogy ha egy matematikailag leírható eloszlási törvény segítségével — egyedül a felszíni sebesség mérése alapján — kiszámítható lenne a sebesség az adott keresztszelvény valamennyi egyéb pontján, ezen adatok segítségével a középsebesség és az átfolyó víztömeg is meghatározható lenne. Ezt a feladatot azonban még ma is csak közelítésekkel lehet megoldani. A mérnök számára — hacsak valamelyest is pontos vizsgálatot akar végezni — nincs más hátra, mint, hogy megmérje a sebességet a keresztmetszet számos pontján. Hogy a 17—18. század tudósainak miért nem sikerült tisztázni az alapvető kérdést, hogy a sebesség növekvő mélység esetén nő vagy csökken, egyrészt azazl magyarázható, hogy kis, lassan folyó vizekben és csatornákban végezték méréseiket. Ez esetben a sebesség egy függélyben — a felszíntől a fenékig — alig változik, inkább csak hullámszerű ingadozások tapasztalhatók, amelyekből alig lehet általános törvényszerűséget leolvasni. (6) Sokban rontotta eredményeiket műszereik nem megfelelő volta. Ximenes és Brünings voltak az elsők, akik saját nagyszámú méréseikre támaszkodva helyes következtetéseket vontak le a vízmozgás természetére vonatkozóan. Brünings tekintélye a maga korában vitán felül állott. Woltman 1790-ben megjelent könyvében saját híressé vált műszere mellett egyenrangú társként mutatta be Brünings „Strommesser"-ét. Abban az időben sokféle áramlásmérő műszer volt használatban, amelyek mindegyike más, igen szellemes ötletek alapján működött, de a későbbiek során ilyen vagy olyan okok miatt mégsem váltak be. Talán az egyetlen közülük, amely túlélte a századokat, s a hidraulikai laboratóriumokban mind a mai napig használatban van: a Pitot cső. Henry de Pitot (1695—1771) 1732-ben mutatta be készülékét a Francia Tudományos Akadémián. Az elv roppant egyszerű: a víz sebessége a torlónyomás magasságából számítható ki. Az eredeti műszer egyszerű üvegcsőből állott, melynek alsó vége derékszögben a víz áramlásával szemben állt. Függőlegesen felmeredő hosszú szára mutatta a víz felszínéhez viszonyított nyomástöbbletet. A nyílt vízfelszín, valamint a csőben mutatkozó vízfelszín közötti különbség utalt a víz sebességének mértékére. Pitot a csövet tartó falapot ennek megfelelően beosztással látta el, hogy a leolvasást megkönnyítse. A mérést megnehezíti, hogy a sebességnek megfelelő magasság igen csekély, s így a mérésben elkövetett kis hiba is nagy hibát okoz a sebesség meghatározásában. Pitot maga írta találmányának megszületéséről: „A szerkezet elve olyan egyszerű és magától érthetődő volt, hogy abban a pillanatban, ahogy rájöttem, rohantam a folyóhoz, hogy kísérletet végezzek egy üvegcsővel. Az eredmény teljesen megfelelt várakozásomnak. Ezután az első kísérlet után el sem tudtam képzelni, hogy egy ilyen egyszerű, de mégis nagyon fontos dolgot, hogy-hogy nem fedezték még fel a nagyhírű tudósok." ((8)