Гаситель энергии водного потока

Гаситель энергии водного потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды за водосливными сооружениями водосбросов . Цель изобретения - повьш1ение эффективности работы путем снижения сбойности течения в отводящем водоводе. За сооружением 1 с галереями 6 расположен водобой 4 со стенкой 9. Поток воды, поступающий на водобой 4 через соору жение 1, взаимодействует с закрученными потоками, вытекающими из выходных отверстий 8 галерей 6. Происхо- .дит экранирование потока, выходящего из отверстий 8, и встречное направление его в сторону потока воды, поступающего с сооружения 1, что обеспечивает хорошее гашение энергии потоков. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)4 Е 02 В 8/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4097648/29-15 (22) 18.07.86 (46) 23.12.87. Бюл. Ф 47 (71) Белорусский политехнический институт (72) И.В.Поворотный, А.В.Карпеченко, И.В.Карпенчук и Д.А.Прокопчук (53) 627.83 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 933866, кл.Е 02 В 8/06, 1980.

Факторович M.Ý. Водосбросная плотина с самогашением энергии.-Известия ВНИИГ, т.48. M.-Л.: Госэнергоиздат, 1952, с.199, фиг.2. (54) ГАСИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОДНОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока водь эа водосливнымИ сооружениями водосбросов. Цель изобретения — повышение эффективности работы путем снижения сбойности течения в отводящем водоводе. За сооружением с галереями 6 расположен водобой 4 со стенкой 9. Поток воды, поступающий на водобой 4 через сооружение 1, взаимодействует с закрученными потоками, вытекающими из выходных отверстий 8 галерей 6. Происхо.дит экранирование потока, выходящего из отверстий 8, и встречное направление его в сторону потока воды, поступающего с сооружения 1, что обеспечивает хорошее гашение энергии потоков. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1361240

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды эа водосливными сооружениями водосбросов.

Цель изобретения — повышение эффективности работы путем снижения сбойности течения в отводящем водоводе.

На фиг.1 изображен водосброс и гаситель, продольный разрез на фиг.2 — то же, поперечный разрез; на фиг.3 — водобойная стенка, аксонометрия; на фиг.4. — схема работы гасителя.

За водосливным сооружением 1, являющимся подводящим водоводом и пропускающим основной поток воды из водохранилища 2 в отводящий водовод

3, расположен водобой 4, в устоях 5 которого выполнены напорные галереи

6. Входные отверстия 7 галерей 6 расположены в верхнем бьефе, т.е. в водохранилище 2, а выходные отверстия

8 расположены на уровне водобоя 4 и направлены один навстречу другому.

Поперек водобоя 4 за выходными отверстиями 8 галерей 6 установлена водобойная стенка 9 с высотой, увеличивающейся от устоев 5 к оси водобоя 4. Лицевая грань стенки 9 выполнена вогнутой криволинейной в вертикальном поперечном сечении стенки 9 с увеличением радиуса R кривизны от устоев 5 к оси водобоя 4. Галереи 6 снабжены закручивающими поток устройствами 10, выполненными в виде вихревых затворов.

Напорные галереи 6 могут быть совмещены с донными водоспусками, необходимыми для других целей, например для опорожнения водохранилища 2, т.е. в ряде случаев не требуется специального устройства напорных галерей 6, их роль могут играть существующие элементы сооружений.

При этом вихревые затворы будут выполнять две функции: закручивание напорного потока и регулирование пропускной способности. Изменение пропускной способности напорных галерей 6 будет сопровождаться изменением угла закрутки потока и величины окружной скорости, что влияет на эффективность гашения. Тем самым регулирование режима в нижнем бьефе может осуществляться не только затворами основного водосброса, но и

15

35 самых высоких напорах.

30 закручивающими g стройствами 10. Гаситель работает следующим образом.

Часть расхода забирается из водохранилища 2 и по напорным галереям 6 подается к закручивающим устройствам

10. В них образуются закрученные напорные потоки, имеющие кроме продольной еще и окруж ую скорость.

Одновременно с подачей части расхода по напорным галереям 6 происходит пропуск основной части расхода через основное водосливное сооружение 1.

Взаимодействие закрученных напорных и основного потоков происходит в зоне 11 гашения. Гашение избыточной энергии основного потока осуществляется за счет совместной работы водобойной стенки 9 и закрученных напорных потоков. Активное взаимодействие потоков способствует равномерному распределению расхода воды по всей ширине отводящего водовода 3 и предотвращает сбойность течения.

Напорные потоки закручивают при помощи любых известных закручивающих устройств, например вихревых затворов. Закрученные потоки создают избыточное стабильное давление на поверхности обделки. Вдоль оси галареи

6 образуется паровоздушное ядро.

Это способствует надежной работе системы, поскольку отсутствуют интенсивные вибрации или толчки даже при

Закрученный поток при движении в напорных галереях 6 сохраняет избыточную энергию даже при значительной длине галерей 6. При истечении напорного закрученного потока нод уровень его энергия в выходном сечении превышает подпор со стороны нижнего бьефа. Их разность используется для гашения энергии. Эта разность тем больш, чем значительнее величина окружной скорости.

В закрученном потоке на частицы. жидкости действует центробежная сила вынуждающая = .ÿñтнцы смещатьея от центра к стенкам. По мере -величения угла закр1- f« :T.";í1 îèñxoäèò возрастание це .тробежных сил, что ведет к образованию паровоздушной полости вдоль оси потока. Это способствует тому, что при выходе напорного закрученного потока из галереи 6 он стремится растечься, взаимодействуя с основным потоком.

3 13612

Закрученный напорный поток после прохождения галерей 6 стремится растечься во все стороны. При этом полезная работа по гашению энергии

5 будет происходить только при растекании той части потока, которая движется против течения. Другая часть закрученного потока растекается по течению, способствуя размывам дна и берегов отводящего русла. Поэ- тому водобойную стенку 9 необходимо установить так, чтобы она препятствовала растеканию закрученного потока в направлении движения основного потока, т.е. непосредственно за выходными участками напорных галерей 6. !

Частицы жидкости закрученного потока помимо поступательного участвуют и во вращательном движении: при этом их траектории близки к раскручивающейся спирали. Лицевая грань водобойной стенки 9 должна иметь такую форму, чтобы при движении вдоль нее не образовывались вихревые зоны.

Из этих соображений лицевая грань водобойной стенки 9 в поперечном разрезе должна иметь форму, близкую к дуге окружности, причем радиус этой дуги должен быть равен радиусу

R закрученного потока в данной точке. Закрученный поток (фиг.4) радиуса R равного в данном случае радиуса галереи 6, движется вдоль водобойной стенки 9. Произвольно взятая частица жидкости вблизи точки А имеет некоторую линейную скорость V. Последняя включает горизонтальную V и вертикальную Ve, составляющие. Эффективное гашение энергии основного потока происходит лишь тогда, когда горизонтальная составляющая М достигнет существенного значения и будет направлена против скорости основного потока V, „ инакое условие соблюдается при высоте стенки 9, превышающей радиус закрученного потока. Пульсации скорости в реальных потоках, а также необходимость запаса надежности при работе сооружения увеличивают высоту стенки на 10-207. по сравнению с радиусом закрученного потока в данном сечении.

Формула изобретения

1.Гаситель энергии водного потока, включающий расположенный между подводящим и отводящим открытыми водоводами водобой, в устоях которого выполнены напорные галереи с выходными отверстиями, направленными один навстречу другому и расположенными на уровне дна водобоя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем снижения сбойности течения в отводящем водоводе, он снабжен водобойной стенкой, установленной поперек водобоя за выходными отверстиями галерей, и выполненной с высотой, увеличивающейся от устоев к оси водобоя, и закручивающими поток устройствами, установленными в галереях.

2 . Гаситель по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что лицевая грань водобойной стенки выполнена вогнутой криволинейной в вертикальном поперечном сечении стенки с увеличением радиуса кривизны от устоев к оси водобоя.

5 (Риг 2

1361240

Составитель А.Сергеев

Техред И.Дидык

Редактор А.Козориз

Корректор Н. Король

Заказ 6203/33

Тираж 607

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4