Способ гашения энергии поверхностной части потока
Иллюстрации
Показать всеРеферат
(72) Авторы изобретения
Ю.Л.Дмитриев и А,Г.Поздеев
< (73 } Заявитель
Карийский политехнический институт им. Н. Горького . (54) СПОСОБ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПОВЕРХНОСТНОЙ
ЧАСТИ РЕЧНОГО ПОТОКА
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности..
° к способам гашения энергии потока при лесосплаве.
Известен способ гашения энергии поверхностной части речного потока, заключающийся в воздействии на поток подвижного твердого тела, установленного на поверхности воды поперек русла (1g.
Известен также способ гашения энер гии поверхностной части речного потока, заключающийся в воздействии на поток твердого тела, установленного под поверхностью воды поперек русла (2).
Ъ
Недостатком известных способов является малая зона пониженных скоростей, ограничение сплавного хода по глубине потока и размыв русла.
Цель изобретения - увеличение эоны пониженных скоростей и предотвращение размыва русла.
Цель достигается тем, что твердое тело опускают и поднимают со скоростью не менее 0,562 скорости речного потока, не .соприкасаясь с поверхностью дна водоема.
На чертеже изображена схема способа гашения энергии поверхностной части речного потока.
На речной поток 1 воздействуют с помощью твердого тела, выполненного в виде пластины 2, установленной под поверхностью 3 воды.
На поверхности 3 речного потока 1 находится сплавляемая единица 4. В речной поток, движущийся со скоростью (V }), на глубину осадки транспортной единицы 4 (a )), под свободную поверхность 3 помещается пластина 2 шириной в плане (3 ) под углом ата" ки (О ) и опускается вертикально вниз .на величину амплитуды колебаний (h ) со скоростью (W ).
При опускании пластины 2 величина полной скорости потока, набегающего
891833
5 е
3 на крыло ранна Л +тн, угол атаки по отношению к скорости набегающего потока увеличивается за счет добавочной отностельно " скорости (Ч ) на величину arctg, циркуляция скорости вокруг крыла при опускании (Гр ) равна
Го =-УЬ Ч 4 4l . Sin(Q агсец — )
1 Х
В нижней точке амплитуды скорость пластины 2 резко изменяется и плас" тина 2 поднимается вертикально и равномерно со скоростью (W ) до исходной верхней точки амплитуды, циркуляция скорости вокруг пластины 2 при поднятии (Гп ) равна
Г =-7ЬЧЧ +% . Sin(Q - arctg — ).
Ф h Ч
Знак перед выражением arctg ñìåФ нился на противоположный, ввиду смены знака добавочной скорости набегающего потока (W ). При переходе пластины 2 от поднятия к опусканию в верхней точке амплитуды циркуляция изменится на величину Г - ГО, что приво. дит к отходу крыла вихря с циркуляцией (и - ip ) = 2РЬ CosQ .
В нижней точке амплитуды, при переходе от опускания к поднятию от пластины 2 отходит вихрь с циркуляцией " .
Отход вихрей в крайних точках амплитуды колебаний физически происходит вследствие резкого изменения условий обтекания (остановка, изменение угла атаки) за счет распада пограничного слоя. При. переходе пластины 2 иэ одной крайней точки в другую происходит подготовка порций пограничного слоя к отрыву.
Вихри, отходящие один за другим в верхней и нижней точках амплитуды при колебаниях пластины 2, образуют дорожку, аналогичную дорожке Кармана, но с обратным направлением вращения вихрей.
0о — скорость, сообщаемая вихрями дорожки всем другим вихрям дорожки вдали от пластины 2 равна
Для случая устойчивости дорожки еыпрялняется соотноаение = 281 и
Ь
th -а- =, поатому— т уй -р,аак п o,è жженов
М/ или .у- 0„562.
Скорости движения пластины 2 при подьеме и опускании должны быть не меньшими 0,562 от величины скорости основного потока.
1р Образование за пластиной 2 устой,чивой, обращенной вихревой дорожки с шахматным расположением вихрей приводит к возникновению потоков жидкости, движущихся вне вихревой дорожки встречно направлению основного потока выше и ниже кра" íèõ точек амплитуды колебаний пластины 2. Вихревая дорожка представляет собой след, который движется вниз по течению со средней скоростью невозмущенного потока, простирающегося при дозвуковых скоростях и малых числах Рейнольдса на расстоянии от пятисот до тысячи характерных размеров пластины 2 (ширины пластины 2 в плане), и оставаясь при этом полностью самосохраняющимся, что позволяет увеличить длину зоны пониженных скоростей поверхностной части потока до пятисот-тысячи характерных размеров пластины 2 (ширина пластины 2 в плане).
Образование ниже вихревой дорожки потока, встречного основному, приводит к снижению скоростей в придонной части русла, что снижает опасность размыва дна русла.
Привод пластины 2 осуществляется от электрического двигателя преобразованием вращательного движения в поступательное с помощью кулачкового механиэма, Установка пластины 2 с углами ата" ки менее девяноста градусов приводит к возможности увеличения размеров пластины 2 и следовательно, образует большую по глубине зону с погашенными скоростями поверхностной части потока, что позволяет снижать. скорость движения не только мелких сплавных единиц, таких как отдельное бревно, но и .скорости движения более крупных» Ф hTi
"о=д " ф
1 - расстояние между вихрями, находящимися на верхней и нижней части дорожки вниз по потоку, равно 1
"0) "И
1ь
Т - период взмаха крыла, равен T= . таких как, например, пучок, секция или плот, формула изобретения
Способ гашения. энергии поверхностной части речного потока, преимущест5 891833 4 венно при лесосплаве, заключающийся потока, не соприкасаясь с поверхносв воздействии на йоток твердого тела, тью дна водоема. установленного под поверхностью. воды поперек русла, о т л и ч а ю - Источники информации, шийся тем, что, с целью увели- s принятые во внимание при экспертизе чения зоны пониженных скоростей и l,,Üó êà С.Х> Водный транспорт предотвращения размыва русла; твердое леса. Нинск, 1970, с. 266-267. тело опускают и поднимают со скорос- 2. Донской И.П. и др, Водный тью не,менее 0,562 скорости речного транспорт леса. M., f973, с. 213-215.