Водосброс гидротехнического сооружения

Водосброс гидротехнического сооружения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И САН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (2) Заявлено 12.12.77 (21) 2553154/29-15

1п1676676

Союз Советских

Социалистических

Республик

» (, ч

- лема " »

6, 1 л И Ю (51) М. Кл.з

Е 02 В 7/18 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Государстеенкый комитет

СССР пе делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень № 28 (53) УДК 627.833 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.07.79 (72) Автор изобретения

А. А. Римкус

Литовский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации (71) Заявитель (54) ВОДОСБРОС ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к водосбросам сифонного типа.

Известен водосброс гидротехнического сооружения, включаю|щий сифон с капором, воздухоподводящее устройство и водослив 5 с трамплином,(1).

Недостатком известного устройства является низкая надежность эксплуатации в зимний период из-за возможности закупоривания сифона льдом. 10

Цель изобретения — повышение надежности эксплуатации в зимний период, путем обеспечения циркуляции воздуха под капором сифона с предотвращением утечки теплого воздуха. 15

Это достигается тем, что воздухоподводящее устройство имеет аванкамеру, сообщенную окном с атмосферой и соединенную по" редством трубопровода с нисходящей ветвью сифона под трамплином, а окно име- 20 ет завесу.

На фиг. 1 показан предлагаемый водосброс в разрезе; на фиг. 2 — выпускной наконечник, продольный разрез; на фиг. 3— вариант воздуховыпускного устройства с 25 выпуском воздуха в верхнюю часть полости сифона, Сифон водосброса имеет воздухоподводящее устройство в виде наклонного канала 1, расположенное в передней стенке капора 2.. 30

Вход в канал 1 защищен решеткой 3. Верхняя кромка 4 выхода канала находится несколько ниже нижней кромки 5 на входе в канал. Возможны и другие виды воздухозабора, например (фиг. 3) с воздухозаборной камерой 6. Воздуховыпускное устройство состоит из воздуховодной трубы 7, уложенной в бычок или устой сифона, и из выпускного наконечника 8 с выходным сечением, раоположенным горизонтально. При необходимости иметь более значительную площадь на выходе могут применяться и другие виды наконечника, на пример в виде горизонтальной трубы 9 с продольной прорезью снизу. В систему входят так ке окно 10, завеса 11 или покрывало 12, водослив 13, трамплин 14, верхняя;полость.15 под капором сифона, нижняя полость 16 под трамплином 14, аванкамера 17 и крупная решетка 18. Проем 19 служит для впуска воздуха.

Описанная система работает следующим образом.

Излишки воды из водохранили1ща переливаются через водослнв 13 и трамплин 14 и образуют водяную завесу, отделяющую верхнюю полость 15 сифона от нижней полости 16. Струя воды при ударении о стенку захватывает воздух из полости 15 и переносит его в полость 16. При этом давлеI

676676

3 ние воздуха под струей становится выше чем над ней. ,Зимою, проходя водяную струю, воздух нагревается до температуры воды. Нагретый воздух по трубе 7 возвращается в анан- 5 камеру 17 и опять засасывается в сифон через воздухоподводящее устройство. Такой круговорот воздуха происходит при малых расходах воды, какие и бывают во время морозов. Они недостаточны для того, чтобы 10 уносить воздух из шахты в отводяоций трубопровод, и весь расход, воздуха, захватываемый струей, возвращается обратно по трубе 7. Соприкасаясь с полостью 15 и аванкамерой 17, воздух охлаждается, а при 15 прохождении через водяную струю опять нагревается. При этом в полости 15 и аванкамере 17 поддерживается положительная температура и лед на поверхности воды не образуется. Необходимо, чтобы расход цир- 20 кулирую|цего воздуха был по возможности больше. Как показали опыты, при заданных величинах расхода воды и наклона трам плина расход воздуха зависит от гидравлических сопротивлений воздухозабор- 25 ного и воздуховыпускного устройств. Пользуясь данными лабораторных исследований, р а сход можно р а с считать.

Для пропуска воздуха в передней стенке аванкамеры имеется окно 10 и проем 19 в 30 перекрытии, устраиваемом для удобства обслуживания. Через эти отверстия нагретый воздух мог бы выходить наружу. Поэтому необходимы защитные меры, в качестве которых могли бы служить завеса над окном из резины или другого материала, выполняющая роль обратного клапана, или покрывало из гибкого материала над проемом в полу, закрытом решеткой и т. п.

В особенно холодные зимы, при температурах ниже .расчетной в аванкамере 17 всетаки может образоваться немного льда.

Чтобы при потеплении он не закупоривал воздушный канал 1, предусмотрена мелкая решетка 3. Имеется также крупная решет- 45 ка 18, расположенная в отверстии, необходимом для впуска воды в аванкамеру 17.

Описанный процесс будет продолжаться до тех пор, пока не наступит оттепель и с увеличением переливающегося расхода во- 50 ды не начнется унос воздуха из нижней полости 16 сифона, или до тех пор, пока поднимающийся уровень воды в водохранилище не затопит выходное отверстие воздуховыпуска. Если выходное отверстие воздухо- 55 выпуска расположить ниже верхней кромки

4 воздушного канала 1, то оно закроется, и круговорот воздуха прекратится еще до зарядки сифона. В этом случае труба 7 будет служить только обогреву. Закрытие отвер- 60 стия водой является обязательным, иначе сифон не сможет, полностью зарядиться, Тру.бу 7 можно использовать и для регулирования сбрасываемого расхода. Для этого надо расположить выпускное отвер- 65

4 стие воздуховыпуска,несколько выше (примерно на 2 — 3 см) верхней кромки 4 воздушного канала 1. Зарядка сифона (после затопления кромки 4) будет происходить с выпуском воздуха через трубу. 7, Поэтому он сможет зарядиться раньше, то есть при такой отметке водохранилища, при которой воздух из шахты еще не выносится. При этом понижается уровень воды при пропуске максимального расхода. После зарядки сифона с отводом воздуха через трубу 7 расход воды, переливающийся через водослив, увеличивается, начинает уносить воздух также и из нижней полости 16 сифона, причем становится возможным дальнейшее увеличение пропускной способности сифона.

Исследования показали, что скачок сбрасываемого расхода при такой зарядке сифона бывает незначительным и к нежелательным явлениям в нижнем бьефе не приводит.

Плавность дальнейшего увеличения сбрасываемого расхода зависит от тото, в какой момент будет затопляться воздуховыпускное отверстие трубы 7. Кромку 4 и выпускное отверстие следует расположить на такой высоте над гребнем водослива 13, при которой в момент затопления воздуховыпуска через водослив переливался бы такой слой воды, чтобы расход воздуха, уносимого из шахты в отводящий трубопровод, сравнялся с расходом воздуха, влекомого падающей струей. Некоторую погрешность расчетов, можно исправить на действующем водосбросе путем изменения отметки выходного сечения воздуховыпуска приваркой или срезкой его наконечника. Затопление выпуска в то время, когда излишки воздуха еще уходят из него, является недопустимым, так как это помешало бы процессу зарядки, а слишком позднее затопление, когда воздух уже засасывается также и через трубу 7, приводит к образованию скачка увеличения сбрасываемого расхода воды, к тем большему, чем больше засасывается воздуха.

Наиболее эффективен этот способ улучшения регулирования расхода в стабильных условиях изменения затопления водосброса со стороны нижнего бьефа, например, при большом уклоне отводящего трубопровода, при стабильном русле в нижнем бьефе и т. п.

Предлагаемое сооружение позволяет сиф они ым водосбр осам успешно конкурировать с шахтными водосбросами и водосливными плотинами. При замене водосливных плотин на сифонный .водосброс его стоимость уменьшается в 2 — 3 раза. При замене же шахтных водосбросов их стоимость почти не меняется, но экономия получается за счет снижения величины форсирования верхнего бьефа, которая в;шахтных водосбросах достигается 1 — 1,5 м и более. При применении сифонного водосброса призму форсирования можно использовать для уве676676

6 хоподводя щее устройство и водослив с трамплином, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности экспулатации в зимний период путем обеспечения циркуляции воздуха под капором сифона, воздухоподводящее устройство имеет аванкамеру, сообщенную окном с атмосферой и соединенную посредством трубопровода с нисходящей ветвью сифона под трампли10 ном.

2. Водосброс по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения утечки подогретого, воздуха, окно имеет завесу.

Формула изобретения

1. Водосброс гидротехнического сооружения, включающий сифон с капором, возду17 фиг.,7

Составитель А. Гурьев

Техред А. Галахова

Корректоры: В. Дод и Л. Орлова

Редактор Е. Дайч

Заказ 1778/16 Изд. № 460 Тираж 780 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, .пр. Сапунова, 2 личения полезного объема водохранилища.

При строительстве Бубляйской плотины на р. Обяле Лит. СССР замена:водосливной плотины высотой в 11 м на пропуск расхода в 280 м з/с. дала сбережение капитальных вложений в 400000 руб. При строительстве в этих условиях шахтного водосброса для пропуска паводков при установленном допустимом максимальном уровне воды в водохранилище было бы необходимым понизить нормальную отметку водохранилища на 1,0 м, что уменьшило быего полезный объем на 25 . Настолько же увеличились бы и удельные капиталовложения .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1: Патент Германии № 371133, кл. 84а

7/18, 1921.