Вертикальный опытовый бассейн
Владельцы патента RU 2457307:
Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (RU)
Изобретение относится к технике изучения взаимодействия движущихся в жидкости объектов в поле сил тяжести, циклонических движений жидкости. Устройство содержит эластичную пластиковую емкость бассейна круговой конструкции. Емкость бассейна выполнена в виде прозрачного кругового цилиндра с вертикальной осью, свернутого из листовой прочной прозрачной пленки, скрепленной соединительными швами. Нижнее основание емкости бассейна герметично заделано в опору, сохраняя на границе заделки направление образующих цилиндра. Верхнее основание цилиндра опирается на кронштейн, поддерживающий форму цилиндра. В опору нижнего основания вмонтирована диаметрально противоположно, направленная по касательной к кругу основания, по крайней мере, одна пара форсунок, замкнутых через трубопровод, и регулирующий вентиль на циркуляционный насос. Изобретение позволяет упростить процесс исследования, сократить на него затраты. 1 ил.
Изобретение относится к технике изучения взаимодействия движущихся в жидкости объектов в поле сил тяжести, циклонических движений жидкости, а также разработке техники изучения и освоения океана.
Известны различные опытовые бассейны [1], предназначенные для исследовательских целей.
Недостатком известного решения являются чрезвычайная дороговизна известных устройств, трудоемкость способа их использования и малая пригодность для исследования вертикальных процессов взаимодействия жидкости и движущихся в ней в поле сил тяжести тел, а также трудности организации не возмущенных циклонических течений в силу прямоугольной удлиненной формы бассейна. Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство [2], содержащее эластичную пластиковую емкость бассейна круговой конструкции.
Известное устройство также несвободно от недостатков, так как не предполагает иметь значительную глубину и не может обеспечивать необходимого визуального наблюдения вертикальных процессов для исследовательских целей в направлении, перпендикулярном вертикали.
Предлагаемое решение позволяет избежать указанных недостатков, связанных с визуализацией вертикальных процессов, и обеспечивает достаточную для исследований глубину, а круговая форма позволит создавать не возмущенные циклонические течения.
Указанный эффект достигается тем, что в известном устройстве, содержащем эластичную пластиковую емкость бассейна круговой конструкции, емкость бассейна выполнена в виде прозрачного кругового цилиндра с вертикальной осью, свернутого из листовой прочной прозрачной пленки, скрепленной соединительными швами, нижнее основание которого герметично заделано в опору, сохраняя на границе заделки направление образующих цилиндра, а верхнее основание цилиндра опирается на поддерживающий кронштейн, поддерживающий форму цилиндра, при этом в опору нижнего основания вмонтированы диаметрально противоположно направленные по касательной к кругу основания, по крайней мере, одна пара форсунок, замкнутых через трубопровод, и регулирующий вентиль на циркуляционный насос.
Возможность реализации.
Сущность изобретения разъясняется схематичным чертежом на Рис.1, где прозрачный цилиндр 1 свернут из прочной прозрачной пленки, скрепленной по шву 2, опирается на опору 3, в которую входит нижнее основание цилиндра 4 в герметичную заделку 5. Верхнее основание цилиндра 6 заделано в опору 7 поддерживающего кронштейна 8. Прозрачный цилиндр 1 из поликарбоната, полиэтилентерефталата или поликарбоната, склеенный или сваренный по шву (или швам) 2 вдоль образующей цилиндра, который заделан нижним основанием 4 в герметичную заделку 5, например залит в эпоксидную смолу или полиуретановый клей, типа АДВ-23, в основание, например бетон или иную прочную опору 3. Верхнее основание 6 опирается на кольцевую опору 7 кронштейна 8 - металлической конструкции, предназначенной для удержания формы цилиндра в сухом состоянии до заполнения водой, если не достаточно собственной устойчивости используемого материала при выбранном диаметре и высоте цилиндра. После заполнения водой (или другой рабочей жидкостью) ее внутреннее давление будет расправлять пленку, придавая форме более устойчивое состояние. Для организации циклонических течений служит рециркулярный насос 10, соединенный через регулирующий вентиль 11 с парой диаметрально противоположно направленных по касательной к кругу основания форсунок 12 и 13, соединенных трубопроводом 14. Посредствам насоса 10 и форсунок приточной 13 и стоковой 12 создают циркуляционное течение в плоскости нижнего основания, которое индуцирует циклоническое движение всего объема воды.
Нижнее основание 4 должно входить в заделку, сохраняя направление образующей с тем, чтобы на границе не возникало изгибных напряжений и оставались только растяжения. Высота цилиндра выбирается из соображений задач, решаемых в гидробассейне и прочности материала. Так полипропиленовая пленка толщиной 20-80 микрон имеет прочность не менее 20-25 МПа (согласно ТУ 2245-001-55279928-2001). При этом стойкость к проколу не менее 8 МПа. При большей толщине пленки это значение соответственно возрастет. Выполнение шовного соединения 2 выполняют с помощью клеев типа: АДВ-23, ВИЛАД-5К или сварочным аппаратом. Сварке ТВЧ подвергаются те термопласты, фактор диэлектрических потерь которых не меньше сотых долей единицы. Максимально допустимая высота бассейна определяется из допустимых напряжений (гидростатического давления) у нижнего основания и прочности шва (сварного или клееного), что составляет примерно 80% от прочности основного материала. В качестве рециркуляционного насоса может быть использован насос типа ESPA серии Silen. Трубопроводная арматура и регулирующий вентиль выбирают из промышленной трубопроводной арматуры по ГОСТ Р 52720-2007 из нержавеющего материала типа 12Х18Н10Т.
Предлагаемое техническое решение позволяет дешево создать конструкцию вертикального опытового бассейна для решения задач, связанных с вертикальным движением, как для модельного, так и натурного эксперимента, с использованием возможности визуального наблюдения. Например, при тренировке водолазов и испытаниях водолазного оборудования, когда визуальное наблюдение жизненно важно для испытуемого. Визуализация позволяет наблюдать и исследовать процессы постановки глубоководных сканирующих буев с разделением модулей и процессов всплытия, а также для исследования решения задач, связанных с образованием циклонических течений в гидрофизике.
Список использованной литературы
1. ЦННИ им. Крылова - научно-технический центр кораблестроения и морской техники. http:/www.krylov.com.ru/rus/main.htm.
2. Бассейн. Описание полезной модели к патенту РФ, RU 32161 U1, E04H 4/00.
Устройство, содержащее эластичную пластиковую емкость бассейна круговой конструкции, отличающееся тем, что емкость бассейна выполнена в виде прозрачного кругового цилиндра с вертикальной осью, свернутого из листовой прочной прозрачной пленки, скрепленной соединительными швами, нижнее основание которого герметично заделано в опору, сохраняя на границе заделки направление образующих цилиндра, а верхнее основание цилиндра опирается на кронштейн, поддерживающий форму цилиндра, при этом в опору нижнего основания вмонтирована диаметрально-противоположно направленная по касательной к кругу основания, по крайней мере, одна пара форсунок, замкнутых через трубопровод, и регулирующий вентиль на циркуляционный насос.
