Волнопродуктор
Иллюстрации
Реферат
1. ВОЛНОПРОДУКТОР по а9Т.св. № 966519, отличающийся тем, что, с целью улучшения его эксплуатационных качеств, полость воянообразукицего колокола связана пневматическими магистралями через запорные органы со штоковой полостью пневмоцилиндра и с электроконтактным вакуумметром, передняя стенка волнообразукщего сопла вьшолнена в виде поплавка и посредством гибкого шарнира закреплена к передней вертикальной стенке колокола, .а в веркней части колокола установлен предохранительный клапан. 2. Волнопродуктор по п.1, о т л ичающийся тем, что передняя стенка сопла снабжена уплотняющей прокладкой с отверстиями, полости которых сообщены через запорный орган с всасывающей магистралью источника сжатого воздуха.( О) С
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„51, G 01 N 10/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ASTO CHOaer Ca aт л СТ У
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТий (61) 966519
Ф (21) 3575667/27-11 (22) 06. 04.83 (46) 30. 06.84. Бюл. Ф 24 (72) В.И. Ковера (53) 532.59 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 966519, кл. G 01 М 10/00,28.04.81. (54) (57) 1. ВОЛНОПРОДУКТОР по авт.св. N 966519, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения его эксплуатационных качеств, полость волнообразующего колокола связана пневматическими магистралями через запорные органы со штоковой,.Я0„„1100513 А полостью пневмоцилиндра и с электроконтактным вакуумметром, передняя стенка волнообразующего сопла выполнена в виде поплавка и посредством гибкого шарнира закреплена к перед-.. ней вертикальной стенке колокола, а в верхней части колокола установлен предохранительный клапан.
2. Волнопродуктор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что передняя стенка сопла снабжена уплотняющей прокладкой с отверстиями, полости которых сообщены через запорный орган с всасывающей магистралью источника сжатого воздуха.
1100513 2
Изобретение относится к экспериментазиьной гидродинамике при модельных исследованиях волновых движений жидкости.
По основному авт.св. Ф 966519 известен волнопродуктор содержащий волнообраэующий колокол с вертикально расположенными плоскими стенками, образующими прямоугольный параллелепипед, нижние кромки которого распо- 1б ложены ниже уровня воды Е1 1, Недостатками этого волнопродуктора являются низкий коэффициент полезного действия, сложность конструкции пневмоцнлиндра и низкие эксплуатационные качества при генерирования одиночных волн.
Цель изобретения — улучшение эксплуатационных качеств волнопро-" дуктора. 20
Поставленная цель достигается тем, что в волнопродукторе, содержащем волнообразующий колокол с вертикальнд расположенными плоскими стенками, образующими прямоугольный параллеле- д пипед, нижние кромки которого расположены ниже уровня воды, полость волнообразующего колокола связана пневматическими магистралями через эапорные органы со штоковой полостью пневмоцилиндра и с электроконтактным вакуумметром, передняя стенка волнообразующего сопла выполнена в виде поплавка и посредством гибкого шарнира закреплена к передней вертикальной стенке колокола, а в верхней части колокола установлен предохранительный клапан.
Кроме того, передняя стенка сопла снабжена уплотняющей прокладкой с 4О отверстиями, полости которых сообщены через запорный орган с всасывающей магистралью источника сжатого воздуха.
На фиг.1 показан волнопродуктор, 4> схематичный.разрез, вертикальной плоскостью, параллельной лучу возбуждаемых волн (без разреза тела поплавка и уплотняющей прокладки, стрелкой показано направление распре 50 деления волн), на фиг.2 — уплотнительная прокладка, на фиг.3 — электрическая схема, на фиг.4 — пневматическая схема установки.
Волнообразующий колокол в верх55 ней своей части имеет форму прямоугольного параллелепипеда, стенки 1 которого, параллельные фронту воэбужцаемых волн, в нижней части сопряжены соответственно с торцовыми стенками изогнутого на 90О колена
2, образованными цилиндрической поверхностью а радиуса R и цилиндрической поверхностью b переменного радиуса, так, что выход из колокола имеет форму сопла 3 переменного сечения, зависящего от уровня воды в волновом лотке Н . Цилиндрическая поверхность а радиусом R имеет направляющую, образованную дугой длиной 90О. Цилиндрическая поверхкость 6 переменного радиуса r.
При этом размеры колокола составляют.  — (0,7-1,0) H„ф Н„
Нн* R * 0 8 Нй К 1 1 Н причем
0,2Нн4 r с Нн, где  — ширина колокола, Нн — наибольшая глубина в волновом лотке.
В верхней части колокола устроен люк 4, сообщащий его полость 5 с атмосферои. Кромки люка 4 выполнены сопрягаемыми с крышкой 6, устройство для создания разряжения в полости колокола содержит пневмоцилиндр 7, к штоку 8 которого прикреплена крышка 6. Подъем и опускание крышки 6 осуществляется соответственно соединением штоковой полости з цилиндра под поршнем 9 через эапорный орган задвижки 10 с нагнетающей магистралью
11, связанной с источником давления, либо с полостью волнообразующего колокола 5 через патрубок 12.
Кроме того, полость волнообразующего колокола через запорные органы " задвижку 13 и электромагнитный клапан 14 присоединена к всасывающей магистрали 15 источника сжатого воздуха.
С целью смягчения удара поршня
9 о днище 16 пневмоцилиндра 1/10 часть длины пневмоцилиндра занята амортизирующей конической пружиной переменной жесткости 17, сопрягаемой с поршнем 9, Передняя цилиндрическая стенка
18 волнообразующего сопла выполнена из материала с положительной плавучестью и посредством шарнира 19 присоединена к стенке 1 колокола, кроме того она снабжена уплотняющей прокладкой 20 с отверстиями 21.
Полости отверстий через гибкий рукав 22 и эапорный орган 23 сообщены с всасывающей магистралью 15 источника сжатого воздуха.
3 11005
Сопло переменного сечения 3 образовано продолжением боковых стенок волнообразующего колокола, радиус
R которых переходит в радиус R представляющей собой расстояние от оси шарнира 19 до кромки цилиндрической поверхности, образованной радиусом R, кромкой цилиндрической поверхности, образованной дугой 90 и частью поверхности подвижной стен- 10 ки 18, направляющая которой представляет собой часть эллипса (115 отсчитанных от малой оси). I
Полость волнообразующего колокола
5 через соединительный патрубок соединена с электроконтактным вакууметром 24, контакт 25 которого замыкает электрическую цепь световой 26 и звуковой 27 сигнализации, а также электрическую цепь катушки 28 электромагнитного клапана 14. При помощи
1 переключателя 29 происходит отключение электрической сети. В верхней части волнообразующего колокола смонтирован предохранительный 2 клапан 30, связывающий через патрубок 31 полость 5 колокола с атмосферой.
Одиночные волны воспроизводятся 30 следующим образом.
Развернув задвижку 10, соединяем нагнетающую магистраль 11 со штоковой полостью ь пневмоцилиндра 7, поршень 9 при этом поднимается вверх,35 и крышка 6 герметично закрывает люк 4.
Затем создают разряжение в полостях отверстий 21, для чего сообщают их через гибкий рукав 22 и запорный 40 орган 23 со всасывающей магистралью.
После этого поворотом запорного органа 23 полости отверстий 21 отсекают от магистрали 15.
При этом стенка 18 находится в 45 зафиксированном положении на плаву.
Поворотом задвижки 13 полость волнообраэующего колокола 5 через нормально открытый электромагнитный клапан 14 сообщают с магистралью 50
15 воздухопровода, что приводит к снижению давления в полости S колокола и подъему воды в ней. После достижения водой заданного уровня задвижкой 13 отсекают полость коло- 55 кола 5 от магистрали 15 и сообщают последнюю с атмосферой; С помощью пневмоцилиндра 7 опускается крьппка
13 4
6. Вода, выходя из сопла 3,. возбуждает одиночную волну.
Пневмоцилиндр 7 работает при этом следующим образом.
В начальном положении до работы волнопродуктора поршень 9 находится в нижнем положении, задвижка 10 закрыта, полость 5 волнообразующего колокола сообщена с атмосферой через ! люк 4.
Для включения пневмоцилнндра 7
Ф открывают задвижку 10 таким образом, что отсекается соединительный патрубок l2 и соединяется штоковая полость 8 пневмоцилиндра 7 с нагнетательной магистралью 11 ° Под действием воздуха от нагнетающей магистрали 11 поршень 9 поднимается в верхнее положение, герметизируя полость 5 колокола. В этом положении поршень 9 остается до тех пор, пока из полости 5 колокола не будет откачан воздух и вода в нем не поднимется до заданной отметки, после чего задвижкой. 13 отсекают полость волнообразующего колокола 5 от всасывающей магистрали 15 и сообщают последнюю с атмосферой. Для воспроизведения одиночной волны задвижкой 10 отсе1 кают нагнетательную магистраль il и сообщают штоковую полость в пневмоцилиндра 7 с полостью 5 колокола, поршень 9 вместе с крьппкой 6, находящейся под действием атмосферного давления, падают вниз. На заключительном участке пути длиной 1 /10
-поршень 9 амортизируется на конической пружине 17 переменной жесткости .
При необходимости получить подряд несколько одиночных волн одинаковых параметров (одинаковой высоты) переключателем 29 включается электрическая цепь электроконтактного вакуумметра. При достижении заданной высоты воды в колоколе (достижении определенного разряжения в полости колокола) замыкается контакт 25 и питание поступает на электрическую цепь световой 26 и звуковой 27 сигнализации, а также на катушку 28 электромагнитного клапана 14.. Тем самым перекрывается сообщение полости 5 волнообразующего колокола с всасывающей магистралью 15, и подается команда о готовности волнопродуктора к повторению цикла воспроизводства одиночной волны высотой одинаковой для этой серии волн. Затем
1100513
S поворотом задвижки 13 отсекают сообщение полости 5 волнообразующего колокола с всасывающей магистралью
15 и сообщают последнюю с атмосферой. Переключателем 29 отключают 5 питание от электрической сети световой и звуковой сигнализации и от катушки 28 электромагнитного клапана, что приводит к открытию клапана и дает возможность повторить цикл воспроизводства одиночной волны.
В случае достижения недопустимого поднятия уровня воды в колоколе ,волнопродуктора срабатывает предохранительный клапан 30, перепуская при этом воздух из атмосферы в полость колокола 5, что приводит к повышению давления в полости 5 колокола и тем самым к прекращению роста высоты воды в полости колокола.
Пневмоцилиндр 7 обладает улучшенным быстродействием, полное сообще- ние полости 5 волнообразующего колокола с атмосферой осуществляется за несколько тысячных долей секунды, физической причиной этого является адиабатное (без теплообмена с окружающей средой) истечение воздуха из штоковой полости пневмоцилиндра ЗО в полость колокола с давлением ниже атмосферного. Этому содействует увеличенная алгебраическая разность между давлением воздуха в штоковой полости и в полости волнообразующего 3S колокола 5. Кроме-того перепуск воздуха из штоковой полости пневмоцилиндра в полость колокола дает определенный дополнительный импульс давления воздуха находящейся в ко- 40 локоле воде.
Улучшенное быстродействие (уменьшение времени на выравнивание давлений в полости колокола с атмосферным) приВОдит к увеличению Высоты 4 воды в колоколе, с которой вода падает с ускорением свободного падения . Кроме того, улучшенное быстродействие пневмоцилиндра приводит к снижению времени приложения ловышенных ускорений на движущие массы пневмоцилиндра (поршень, шток и крышка), т.е. к уменьшению силы, с которой подвижные массы воздействуют на пружину 17 и днище пневмоцилиндра 16.
Разворот на шарнире передней стенки 18 сопла приводит к снижению гидравлических потерь при работе на разных глубинах воды в волновом лотке, происходящих за счет завихрений"-в-сторону-„ — лротивоподожную ний в сторону, противоположную направлению распространению волн, и к лучшему распределению энергии падающей воды по всей глубине воды в волновом лотке.
Предлагаемый волнопродуктор обладает улучшенными эксплуатационными качествами, удобством эксплуатации вследствие повышенной стабилизации генерирования крутых волн и повышенного ИЩ эа счет более полного использования потенциальной энергии приподнятой воды, дополнительного импульса от перепущенного воздуха из штоковой полости пневмоцилиндра и за счет снижения в нем гидравлических потерь, а также относительной простотой изготовления пневмоцилиндра, Технические преимущества изобретения по сравнению с известным волнопродуктором состоят в более высокой энергетической эффективности установки, в повышенной стабилизации генерирования одиночных волн, относительной простоте изготовления пневмоцилиндра.
Общественно полезные преимущества изобретения заключаются в улучшении удобства обслуживания и в повышении качества процесса воспроизведения одиночных волн.
Предлагаемое устройство в части сообщения штоковой полости пневмоцилиндра с полостью колокола используется на имеющемся волнопродукторе, что позволяет получать волны большой высоты при меньших энергоэатратах.
110051 3 ннй
21
lk
Уст
num
IZ) gX
cog
29 25
1 10051 3
2D fS
1100513
Заказ 4572/33
Тираж 823 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная,4
Составитель В. Жернов
Редактор Т. ПарФенова Техред Ж. Кастелевич Корректор А. Ильин