Способ снижения энергии водосброса в нижнем бьефе



Способ снижения энергии водосброса в нижнем бьефе
Способ снижения энергии водосброса в нижнем бьефе
Способ снижения энергии водосброса в нижнем бьефе
Способ снижения энергии водосброса в нижнем бьефе

 


Владельцы патента RU 2421570:

Зенькович Владимир Константинович (RU)

Изобретение относится к области гидротехнических сооружений, а именно к гасителям энергии водосбросов. Способ снижения энергии водосброса в нижнем бьефе заключается в использовании закручивающих поток сил Кориолиса и расположенных в трубопроводе закручивающих трубных вставок, а также в использовании эффекта разрушения струи внутритрубного потока при доступе атмосферного воздуха и эффекта сопротивления воздуха в разрушенной струе после выхода ее из устья трубопровода. Изобретение позволяет уменьшить разрушения в нижнем бьефе. 4 ил.

 

Изобретение относится к области гидротехнических сооружений, а именно к гасителям водной энергии водосбросов.

Известны способы гашения водной энергии, когда используют быстротоки, перепады, водобойные колодцы. См. книгу «Устройства нижнего бьефа водостоков», Н.П.Розанов и др., М., Колос, 1984, стр.34, рис.2.7.

Они содержат, в составе подпорного сооружения, устьевую часть трубы, транспортирующую трубу, рассеивающий порог, водобойную стенку, стенку раструба, открылок, отводящий канал. Гасители энергии в нижнем бьефе могут представлять собой ломаные, прямолинейные и криволинейные водобойные стенки, трапецеидальные пирсы, шашки в шахматном порядке. См. книгу «Устройства нижнего бьефа водостоков», Н.П.Розанов и др., М., Колос, 1984, стр.38, рис.2.9, книгу «Управление бурными потоками на водосбросах», Л.И.Высоцкий, М., Энергия, 1977, стр.26, 33, 35, рис.112-4, 112-8, 112-11. Скорость водного потока в устройствах более 20 м/с. В местах интенсивного размыва основания энергогасящей части закладываются массивные монолитные железобетонные сооружения.

Недостаток такого способа: его осуществление приводит к большим материальным затратам.

Известны способы гашения водной энергии, когда используют гасители энергии за трубчатыми сооружениями, см. книгу П.И.Коваленко и др. «Мелиоративные и гидротехнические сооружения», стр.34, рис.10, изд. Будiвельник, Киев, 1974.

В местах интенсивного размыва основания энергогасящей части закладываются массивные монолитные железобетонные сооружения.

Недостаток способа: его осуществление отражается высокой материалоемкостью и высокой стоимостью.

Известен способ гашения водной энергии при помощи «Водосбросного сооружения» SU №1754843 A1, Е02В 8/06, бюл. №20 от 15.08.92, авт. М.А.Галант и др.

«Водосбросное сооружение» содержит подводящий, вертикальный водовод, завихритель, разгрузочный трубопровод, камеру сепараций, вентиляционный воздуховод, дренажный водовод, отводящий, горизонтальный водовод. Оно предназначено для снижения пульсирующих, гидродинамических нагрузок на сооружение.

Недостаток - сложность устройства узла сооружений.

Прототипом изобретения принят способ гашения водной энергии при помощи «Водосбросного сооружения» SU №1754843 A1, Е02В 8/06, бюл. №20 от 15.08.92, авт. М.А.Галант и др.

«Водосбросное сооружение» содержит подводящий, вертикальный водовод, завихритель, разгрузочный трубопровод, камеру сепараций, вентиляционный воздуховод, дренажный водовод, отводящий, горизонтальный водовод. Оно предназначено для снижения пульсирующих, гидродинамических нагрузок на сооружение.

Недостаток - сложность устройства узла сооружений.

Задачей «Способа снижения энергии водосброса в нижнем бьефе» является снижение стоимости сооружения гашения водной энергии в нижнем бьефе. Задача решается тем, что увеличивают пропускную способность водного потока, ликвидируя пульсирование внутритрубного потока, путем придания окружной скорости движения водного потока в трубном пространстве, благодаря закручиванию воды в трубе, исключают неорганизованное, с перерывами движение воздуха. При этом на выходе из устья трубы центробежные силы закручивают поток, разрушают выходную струю, снижая ее плотность в околоосевом пространстве, дополнительно уменьшают скорость струи, благодаря сопротивлению воздуха, встречающего струю при выходе потока из устья, и соответственно разрушающую способность потока в нижнем бьефе.

Для этого применяют в водосбросном трубопроводе «Трубную вставку для закручивания потока», патент RU №2403460 от 10.11.10, бюл. №31.

Дополнительно закручивание водного потока и ослабление энергии потока при сбросе струи в нижний бьеф по изобретению достигают применением суммы воздействующих на водный поток факторов:

1. Использование Кориолисовых сил для закручивания водного потока - направление трубного водостока выбирают левое, при водосбросе с юго-запада (до юго-востока) на северо-восток (до северо-запада) и правое, при водосбросе с северо-запада (до северо-востока) на юго-восток (до юго-востока), как в северном, так и в южном полушарии.

2. Подвод в осевое пространство водосбросной трубы трубопровода атмосферного воздуха.

3. Сопротивление воздуха, встречающего струю при выходе потока из устья.

При «Способе снижения энергии водосброса в нижнем бьефе», как средстве для эффективного гашения водной энергии, в составе подпорного сооружения 1, предполагают использование трубопровода 2 с входной 3 и выходной частью 4, выполненной горизонтально, наклонного трубопровода 2 с трубными закручивающими вставками 5 (одна или несколько), трубопровода атмосферного воздуха 6.

На фиг.1 показан профиль узла сооружений, показан профиль трубопровода по направлению оси водосброса, профиль по оси подводящего трубопровода атмосферного воздуха, на фиг.2 показано сечение внутритрубного потока с границами воздушной депрессионной воронки 7 и направлением вращения кольцевой водной струи, на фиг.3 показан профиль не разрушенной и разрушенной струй на выходе, на фиг.4 показан в плане след не разрушенной и разрушенной струй при их встрече потока с неподвижным атмосферным воздухом и с поверхностью воды уровня нижнего бьефа. Траектории движения струй в воздухе показаны ориентировочно при горизонтальной скорости выхода воды ориентировочно 10 м/с и окружной скорости, на выходе, ориентировочно 1,0÷1,5 м/с.

Пример конкретного выполнения: водный поток направляют по трубопроводу 2 по направлению от входной 3 до выходной части 4, через закручивающие вставки 5, по трубопроводу атмосферного воздуха 6 происходит осевое подмешивание воздуха, при этом добиваются дополнительного закручивания потока, увеличивающего касательную скорость, расслаивающую по границе депрессионную воронку, центробежные силы и встречающийся атмосферный воздух рассеивают внеосевой слой выходной струи, тем самым уменьшают интенсивность размыва (разрушения) в нижнем бьефе (фиг.1, 2, 4), кроме того, используют торможение потока благодаря сопротивлению атмосферного воздуха, при выходе потока из устья водосбросной трубы.

Разъяснения по закручиванию потока по факторам:

1. При движении жидкости по трубопроводу, напорном или безнапорном режиме с юга на север, согласно возникающим Кориолисовым силам поток стремится получить левое вращение, напорном или безнапорном режиме с севера на юг, согласно возникающим Кориолисовым силам поток стремится получить правое вращение.

2. Трубная вставка в трубопроводе с шнековой (винтовой) конструкцией, с осью, расположенной по диаметру трубопровода, принуждает поток вращаться вправо, при левом направлении винтовой линии и принуждает поток вращаться влево, при правом направлении винтовой линии.

3. При наличии в оси шнека трубы, на которой размещена винтовая поверхность, подвод атмосферного воздуха с избыточным или атмосферным давлением осуществляют сверху, а выход воздуха осуществляют по оси потока жидкости в направлении его движения, воздушная депрессионная воронка, образующаяся при вращении потока жидкости по его оси, сохраняет устойчивую и расширяющуюся форму до выхода из устья трубопровода.

Таким образом, при совпадении направления импульсов по первому и второму пунктам, а также при участии воздушной декомпрессионной воронки из третьего пункта, создают предпосылки для получения потоком достаточной окружной скорости кольцевого сечения потока жидкости и его рассеивания, благодаря центробежным силам и касательной составляющей скорости ее движения и уменьшают скорость потока после выхода из трубопровода за счет увеличения площади сопротивления воздуха разрушенной струи. Площади, ограниченные следами касания струй с поверхностью воды уровня нижнего бьефа, свидетельствуют об интенсивности падения не закрученного и закрученного потока.

Технический результат изобретения: уменьшают разрушение гасящих сооружений в нижнем бьефе; уменьшают стоимость водосбросного сооружения.

Способ снижения энергии водосброса в нижнем бьефе, при котором используют в трубопроводе закручивающие поток силы Кориолиса, при котором используют в трубопроводе закручивающие поток трубные вставки, эффект разрушения струи внутритрубного потока при доступе атмосферного воздуха, эффект сопротивления воздуха в разрушенной струе после выхода ее из устья трубопровода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидротехнического и мелиоративного строительства. .
Изобретение относится к гидротехническому строительству противоселевых сооружений, активно воздействующих на селевые потоки. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении низконапорного или средненапорного открытого водосброса на нескальном основании.

Изобретение относится к конструктивным элементам напорных водопропускных сооружений и может быть использовано в гидроузлах любого напора в качестве элемента водосброса, водовыпуска или водоспуска.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к водосбросным сооружениям автоматического действия, размещаемым в акватории верхнего бьефа гидроузла. .

Рыбоход // 2326207
Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для защиты объектов, нижерасположенных по селевому руслу, от разрушительного воздействия селевого потока путем отвода последнего в обход защищаемых объектов.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для осуществления пропуска воды из водохранилища, канала или лотка. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбопропускным сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при сопряжении водосброса с отводящим каналом в нижнем бьефе гидротехнического сооружения

Изобретение относится к гидротехнике и мелиорации и может быть использовано для защиты нижних бьефов водовыпускных сооружений от размывов

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при сопряжении водосбросов с нижним бьефом гидротехнических сооружений

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для пропуска селевых потоков через населенные пункты, промышленные предприятия и другие объекты

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к глубинным водосбросам высоконапорных гидроузлов

Изобретение относится к гидротехнике

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в различных водосбросных сооружениях

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к устройствам для гашения энергии водного потока, и может быть использовано в нижних бьефах трубчатых и открытых сооружений

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Способ включает подготовку и выравнивание основания на гребне плотины, изготовление железобетонных элементов, их монтаж и соединение. Напорные переливные сооружения из сборных железобетонных элементов изготавливают с применением самоуплотняющихся бетонных смесей, оптимальных размеров, например по высоте и длине до 5,0 метров, толщине до 0,5 метров и весу до 30 тонн. Соединяют железобетонные элементы между собой скоростным способом при помощи муфтовых соединений 5 непосредственно на гребне плотины. Смонтированные железобетонные секции составляют единый водосливной фронт - тонкостенный железобетонный лабиринтный водослив с толщиной стенки не менее 15 см. Повышается качество и эксплуатационные характеристики железобетонных элементов тонкостенного лабиринтного водослива с одновременным сокращением сроков строительства. 3 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Водосбросной канал содержит две составные части с симметричными парами откосов, верхнюю с заложением откосов m1 и донную с заложениями откосов m2, и треугольным основанием. По вершине треугольного основания в один продольный ряд уложены железобетонные анкерные балки 1, слева и справа к которым прикреплены габионные тюфяки 2, уложенные поперек русла по линии донных откосов m2. Габионные тюфяки выполнены из послойно уложенных в металлическую сетку легких фашин и перфорированных труб. По линии боковых откосов m1 плотными рядами уложены гибкие тюфяки 3, выполненные из легких фашин, завернутых в геосетку трубчатой формы. Габионные 2 и гибкие 3 тюфяки связаны между собой с помощью металлической проволоки и местами прикреплены к откосам канала при помощи арматурных стержней 4. Повышается эффективность и надежность работы канала. Канал полигонального профиля предлагаемой конструкции превращается в надежное водосбросное или сопрягающее сооружение, предназначенное для безопасного пропуска или сброса максимально возможных расходов воды. Он наиболее эффективно может быть использован в составе низконапорных плотинных и бесплотинных гидроузлов, а также магистральной оросительной сети на предгорных и горных труднодоступных участках. 5 ил.
Наверх