Гаситель энергии потока для открытых каналов


 


Владельцы патента RU 2551992:

Голубенко Михаил Иванович (RU)

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды для открытых каналов. В канале-быстротоке 1 с облицованными стенками и днищем между продольными стенками 5 и 6 установлен вертикальный продольный потоконаправляющий элемент 4 в виде бычка с обтекателем 7 в нижней части. Длина потоконаправляющего элемента 4 больше длины вертикальных стенок 5 и 6. Обтекатель 7 ориентирован вдоль оси транзитного канала и делит его на два рукава с равными входными поперечными сечениями. Концевой участок обтекателя имеет выпуклую форму. Боковые стенки канала выполнены с кольцевыми камерами гашения 12, 13. К нижним концам торцевых продольных стенок 5 и 6 шарнирно прикреплен плоский вертикальный затвор 8 и 9, являющийся регулирующим устройством для кольцевой камеры 12 и 13, которая выполнена в виде коленообразного разворота не менее 180° по отношению к начальному участку, закрепленного к стенке канала-быстротока 1. Высота стенок 5, 6 и 4 равна высоте стенок канала 1. Напротив обтекателя 7 со стороны выпуклой внешней формы к стенкам канала-быстротока 1 закреплены дополнительно шарнирно плоские вертикальные затворы 14 и 15, ориентированные вдоль транзитного канала под углом 25-35° к стенкам канала 1. Уменьшается подпор уровня воды перед разделительными стенками, что повышает надежность работы устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды для открытых каналов.

Известно устройство для гашения катящихся волн в открытом русле, содержащее канал-быстроток с облицованными стенками и днищем, расположенный в канале-быстротоке волногаситель, оно снабжено также решеткой, выполненной в виде оси с прикрепленными к ней стержнями, установленной с возможностью вращения перед подъемниками на бортах русла поперек него, причем стержни размещены напротив гибких тяг подъемников (Авторское свидетельство SU №1413186, кл. Е02В 8/06, 1988).

Недостатком указанного устройства является то, что стержни решетки, находящиеся на плаву в скоростном потоке, гасят только часть энергии на поверхности, заключающейся в перемешивании объема волны (гребня), т.е. происходит неполное гашение кинетической энергии потока по глубине наполнения в канале, соответственно отсутствует перемешивание всего потока. Все это отрицательно сказывается при течении потока от конца решеток до регулирующих сооружений (водовыпусков, вододелителей, переходных участков быстротоков). Кроме того, конструкция решетки и ленты при набегании бурного потока при их свободном плавании испытывает большие динамические нагрузки от налипания на стержни решетки длинных волокнистых предметов.

Известно также устройство для гашения катящихся волн, содержащее канал-быстроток с облицованными стенками и днищем и расположенный в канале-быстротоке волногаситель, последний выполнен в виде двух вертикальных стенок, установленных параллельно стенкам канала-быстротока, а на входном участке волногасителя - конфузорно под углом одна к другой меньше или равным 12°, при этом ниже волногасителя канал-быстроток выполнен длиной не менее 6,5b, где b - ширина канала-быстротока (Авторское свидетельство SU №1821518, кл. Е02В 8/06, 1993).

Недостатком этого устройства является то, что одностороннее изменение потока в основном по центру канала, что снижает эффективность гашения энергии на участке расширения канала и не исключает возможность вновь возникновения волнения в конце вертикальных стенок. Поэтому разделительные стенки имеют достаточно длинный участок внутри канала. Все это в целом вызывает подпор воды в начале разделительных стенок, повышается уровень воды, и строительные боковые стенки канала необходимо будет наращивать в зоне расположения верхних концов разделительных стенок. Кроме того, перелив верхних слоев потока в сторону боковых стенок канала-быстротока не обеспечивает взаимного гашения всего потока, что сказывается на регулирующих сооружениях, соответствующих расстоянию от конца перегородок. Поэтому требуется сложный гидравлический расчет на длине гасительного участка, который зависит от образования формирования новых волн при изменении наполнения воды в канале-быстротоке.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет уменьшения подпора уровня воды перед разделительными стенками.

Поставленная цель достигается тем, что в гасителе энергии потока для открытых каналов, включающем канал-быстроток и волногаситель, выполненный в виде вертикальных стенок, установленных параллельно стенкам канала-быстротока, между вертикальными стенками выполнен вертикальный продольный потокоформирующий элемент в виде бычка большей длины вертикальных стенок, которые равны по высоте со стенками канала, и с обтекателем в нижней части, делящим на два рукава с равными входными поперечными сечениями, расположенным относительно концевых участков вертикальных стенок, причем стенка потокоформирующего элемента по оси канала выполнена с равной высотой канала, при этом боковые стенки канала выполнены с кольцевой камерой гашения, а нижний конец вертикальных стенок снабжен плоским вертикальным затвором, шарнирно прикрепленным к торцу вертикальной стенки, расположенным диаметрально противоположено свободному промежутку между направляющим элементом, при этом концевой участок обтекателя имеет выпуклую форму, а боковые стенки канала дополнительно снабжены плоскими вертикальными затворами в виде выступов-ограничителей, обращенных к обтекателю.

Кроме того, выступы-ограничители устанавливают на оси с возможностью поворота, обеспечивая струенаправляющую систему в сторону движения потока.

Исходя из взаимосвязи и взаимозависимости основных элементов устройства, поступающий поток разделяется потоконаправляющим элементом в виде бычка, установленным между вертикальными стенками, высота которых равна высоте стенок канала, при этом потоконаправляющий элемент также имеет высоту, равную высоте стенок канала, и с обтекателем в нижней части, делящим на два рукава с равными входными поперечными сечениями. Одна часть потока направляется без сужения в сторону обтекателя, а другая часть потока направляется боковыми стенками в промежуток между кольцевыми камерами. Одновременно потоки, направляемые боковыми стенками обтекателя, взаимодействуют с потоком, выходящим из кольцевых камер. При этом открытие плоского вертикального затвора устанавливают так, чтобы уменьшить подпор в верхнем бьефе между стенкой канала-быстротока и вертикальной стенкой, чтобы к моменту выпуска воды из кольцевой камеры закрученный поток мог соединиться с потоком, проходящим между струенаправляющим элементом. В результате чего достигается надежность, повышение эффективности гашения избыточной энергии потока. Это значительно может увеличить пропускную способность каналов-быстротоков со сверхбурным режимом течения без наращивания запаса строительной высоты, с другой стороны, отводящий поток вследствие обтекания выпуклой стороны обтекателя со стороны транзитной части канала-быстротока ограничен выступами-ограничителями в виде плоских вертикальных затворов, устанавливаемых на оси вращения, закрепленной к стенке канала, с возможностью поворота, обеспечивающих струенаправляющую систему, т.е. поток направляется по центру канала-быстротока и выравнивается по его длине уже с погашенной начальной скоростью до следующего участка. Стационарность движения потока в значительной степени позволяет обеспечить водозабор из каналов-быстротоков и полностью исключает ударное воздействие волны на водозаборное сооружение. Таким образом, перед водозаборным сооружением условия максимально приближены к равномерному.

Таким образом, устройство дает возможность на коротком участке потоку воды погасить основную энергию, отсутствует подпор в верхнем бьефе, осуществляя при этом восстановление параллельно-струйного движения по длине канала-быстротока, т.е. установившегося режима по длине канала, используя струенаправляющие системы в целом.

Практическая работоспособность предлагаемого гасителя для открытых каналов очевидна и он вписывается в технологию ирригационного оборудования.

На фиг.1 изображен гаситель энергии потока для открытых каналов, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

В канале-быстротоке 1 с облицованными стенками 2 и с плоским дном 3 установлен потоконаправляющий элемент 4 в виде бычка длиной, большей длины стенок 5 и 6, с обтекателем 7 в нижней части. К нижним концам торцевых продольных стенок 5 и 6 шарнирно прикреплен плоский вертикальный затвор 8 и 9 с осями 10 и 11 вращения, являющийся регулирующим устройством для кольцевой камеры 12 и 13, т.е. коленообразным разворотом не менее 180° по отношению к начальному участку, закрепленным к стенке канала-быстротока 1. За внешней стенкой обтекателя 7 прикрепленная к стенкам 2 канала-быстротока 1 расположена дополнительная струенаправляющая система, выполненная в виде плоских вертикальных затворов 14 и 15 с осями 16 и 17 вращения, установленных напротив обтекателя 7 со стороны выпуклой внешней формы, ориентированных вдоль транзитного канала и под углом 25-35 градусов к стенкам 2 канала 1 с возможностью прикрытия или открытия затвора 14 и 15, и просвет 18 и 19, обтекатель 7, который в свою очередь является подпорным устройством. Служебный мостик 20 служит для обслуживания затворов 8 и 9.

Гаситель энергии потока для открытых каналов работает следующим образом.

Поток воды, поступающий по каналу 1 с потоконаправляющим элементом 4 в виде бычка и стенками 5 и 6, разделяется на четыре потока. Боковые потоки на первом этапе попадают на плоские вертикальные затворы 8 и 9 с осями 10 и 11 вращения, и одновременно поток движется через промежутки в кольцевую камеру 12 и 13 в виде коленообразного разворота не менее 180°. В пределах кольцевой камеры 12 и 13 образуется вихревая циркуляция, препятствующая осевому движению потока. В результате второго этапа после полного гашения разделенный поток поступает в сторону средней части канала, разделенного на два потока струенаправляющим элементом 4 с обтекателем 7, который с равными входными поперечными сечениями пропускает поток в транзитный канал. Средний и боковой потоки, встречаясь вместе, направляются затем общим потоком на стенки обтекателя 7, вследствие чего через промежутки 18 и 19 потоки, отклоняясь плоскими затворами 14 и 15, сливаются в общий поток канала 1. Это способствует условиям максимального приближения к равномерному по сечению транзитного канала.

При передвижении затворов 8, 9, 14, 15 периодически в период эксплуатации выполняется регулировка просветов между основными элементами сооружения путем вращения вокруг осей 10, 11, 16, 17 приводом, обеспечивая беспрепятственный пропуск больших расходов наносов и дополнительно предохраняя канал 1 от завала наносами.

Таким образом, исходя из взаимосвязи и взаимозависимости гасителя для открытых каналов, за счет последовательного действия поток практически максимально приближается к равномерному в объединенном технологически цикле задач оптимального повышения надежности работы канала-быстротока.

1. Гаситель энергии потока для открытых каналов, включающий канал-быстроток с облицованными стенками и днищем и волногаситель, выполненный в виде вертикальных стенок, установленных параллельно стенкам канала-быстротока, отличающийся тем, что с целью повышения надежности работы за счет уменьшения подпора уровня воды перед разделительными стенками между вертикальными стенками выполнен вертикальный продольный потоконаправляющий элемент в виде бычка длиной, большей длины вертикальных стенок, которые равны по высоте со стенками канала, с обтекателем в нижней части, делящим на два рукава с равными входными поперечными сечениями, расположенным относительно концевых участков вертикальных стенок, причем стенка потоконаправляющего элемента по оси канала выполнена с равной высотой канала, при этом боковые стенки канала выполнены с кольцевыми камерами гашения, а нижний конец вертикальных стенок снабжен плоским вертикальным затвором, шарнирно прикрепленным к торцу вертикальной стенки, расположенным диаметрально противоположно свободному промежутку между потоконаправляющим элементом, при этом концевой участок обтекателя имеет выпуклую форму, а боковые стенки канала дополнительно снабжены плоскими вертикальными затворами в виде выступов-ограничителей, обращенных к обтекателю.

2. Гаситель энергии по п.1, отличающийся тем, что выступы-ограничители установлены на оси с возможностью поворота, обеспечивая струенаправляющую систему в сторону движения потока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам предотвращения овражной эрозии и гашения энергии падающего потока воды. В вершине оврага 1 расположен консольный подвесной перепад в виде широкого суживающего лотка 2.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к конструкции гасителя энергии водного потока в концевых устройствах закрытых трубопроводах и туннельных водопропускных сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока в нижнем бьефе трубчатых водовыпусков и в концевых устройствах закрытых трубчатых туннельных водопропускных сооружений.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к каналам, используемым в составе гидроузлов и оросительных систем в качестве открытых водосбросных сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Гаситель энергии потока включает горизонтальный участок водовода 1 и кольцевую камеру гашения 3.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в различных водосбросных сооружениях. Цель изобретения - повышение эффективности работы в условиях переменных расходов воды.

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.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Способ включает подготовку и выравнивание основания на гребне плотины, изготовление железобетонных элементов, их монтаж и соединение.

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 гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в различных водосбросных сооружениях. .

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии после водоводов в приемной камере. Гаситель энергии водного потока включает водовод 1, напорные трубопроводы 2, снабженные закручивающими устройствами 3. Трубопроводы 2 подключены выходными участками к замкнутому корпусу 5 в виде камеры навстречу друг другу. Под корпусом 5 расположена смесительная камера 6 квадратного поперечного сечения. Водобойная стенка 7 камеры 6 имеет вогнутую напорную грань 8, выполненную обращенной вверх и в сторону выходных участков трубопроводов. В месте выхода из смесительной камеры отводящий канал перекрыт плитой 16, связанной с перегородкой 11. Водобойная стенка 7 камеры 6 имеет наклонное отверстие 9, соединяющее камеру 6 с отводящим каналом 10 и направленное в сторону перегородки 11. Перегородка 11 предназначена для изменения направления вытекающего потока из выпускного отверстия 15 смесительной камеры 6 в отводящий канал 10, где поток струи из наклонного отверстия 9 соединяется в один общий поток, что снижает придонные скорости за перегородкой 11. Закрытый корпус 5 дополнительно снабжен трубой 13 с задвижкой 14 для подачи под давлением воздуха или атмосферы. Таким образом, на трех участках: интенсивного соударения, винтового движения и прыжкового сопряжения струй - достигается повышение эффективности и надежности гашения кинетической энергии разделяемого и вновь соединяемого потока, а также достигается высокая степень защиты отводящего канала от динамических воздействий, обусловленных выходом воздушных скоплений в нижний бьеф, что повышает надежность гасителя энергии водного потока, сокращает длину закрытого участка отводящего канала и исключает необходимость устройства колодца в нижнем бьефе канала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии нестационарных потоков. Гаситель энергии потока включает водобойный колодец 1, размещенный между водоводом 4 и отводящим каналом 5, и консольный делитель 6 потока, выполненный остроконечным с вогнутыми боковыми гранями 7 обтекателей. Вогнутые грани 7 обтекателей прикреплены к плите перекрытия 8, а боковые их торцы прикреплены к боковым стенкам 3 колодца 1 напротив подводящего водовода 4 и обращены к нему острым концом. Водобойный порог 9 расположен выше дна 2 колодца 1 и сопряжен с дном отводящего канала 5. В отводящем канале 5 на выходном участке колодца 1 расположено подпорное сооружение, выполненное в виде Г-образной плиты 11 с козырьком 12, нижний конец которого соединен с установленным щитом 13 для углового перемещения на оси 14 вращения в отводящем канале 5. Щит 13 сверху снабжен прикрепленными пружинами 15, а снизу закреплен поплавок-противовес 16. Повышается эффективность работы на пути нестационарного потока жидкости за счет местного сглаживания пульсирующей поверхности воды, выходящей из водобойного колодца в отводящий канал. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области противоселевых сооружений и может быть применено для защиты от селевых потоков населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений. Сквозное противоселевое сооружение состоит из колонн. Колонны расположены в селевом русле и заделаны в его основание. Колоннада имеет в плане заостренно-выпуклую в верховую сторону селевого русла форму. В средней части русла расположена вершинная колонна. Высота колонн составляет не менее 3 м. Поперечное расстояние в свету между колоннами 1,5-3 м. Гребни соседних колонн соединены друг с другом жесткой связью. Обеспечивается повышение надежности за счет разрушения структуры селевого вала. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с эрозией почвы на склонах и предотвращения роста оврагов и может быть использовано в качестве гидротехнического перепада. Способ включает размещение на вершине 1 подводящего лотка 2, соединенного выходным участком с верхней частью колодца 4. К колодцу 4 вплотную и последовательно устанавливают отводящие лотки 8, 9, 10 с камерами 11, 12, 13 с уменьшающейся в направлении дна оврага высотой. Нижнюю часть колодца 4 и установленные элементы гашения энергии, выполненные в виде камер 11, 12, 13, заглубляют в водопроницаемый слой 18. В нижних частях колодца 4 и камер 11, 12, 13 выполняют перфорацию 20. Отводящий лоток 8 снабжают щелевым отверстием 14, совпадающим с отметкой дна отводящего лотка 8. Посредством щелевого отверстия 14 колодец 4 сообщают с отводящим лотком 8 по течению потока. Верхнюю часть стенки 5 колодца 4 снабжают дополнительно изогнутым в сторону подводящего лотка 2 козырьком 7. Стенку отводящего лотка 8 снабжают отверстиями для впускных трубок 16. В колодце 4 и в отводящих камерах 11, 12, 13 устанавливают решетку 17 с продольными прорезями в сторону течения потока перед отводящими лотками 8, 9, 10. Стенку последнего отводящего лотка 10 соединяют с полиэтиленовой трубой 23, выполненной перфорированной в концевой ее части, и выводят в защитную подушку 26 в дне оврага, выполненную из трамбованного щебня. Повышается степень гашения энергии сбросного потока и снижается распространение волнового потока, что обеспечивает повышение надежности сооружения и срока службы водосборного устройства для защиты оврага от размыва. 1 ил.

Изобретение относится к области противоселевых сооружений, а именно к области активных воздействий на селевые потоки с целью защиты от последних населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений, рекреационно-спортивных объектов и т.д. Сооружение включает металлическую объемно-каркасную конструкцию, уложенную в селевом русле в произвольной форме под углом к направлению последнего. Края объемно-каркасной конструкции примыкают к обоим берегам селевого русла. Длина объемно-каркасной конструкции превышает ширину селевого русла. Противоселевое заторное сооружение содержит якорь, размещенный без крепления на берегу селевого русла, со стороны низового края объемно-каркасной конструкции. Низовой край объемно-каркасной конструкции соединен с якорем посредством гибкой связи, например канатом. Якорь может быть выполнен в виде массивного элемента из бетонных блоков, каменных глыб, поваленных деревьев или в виде удлиненного металлического объемно-каркасного элемента, уложенного вдоль берега русла. Объемно-каркасная конструкция и объемно-каркасный элемент снабжены монтажными креплениями для транспортировки их по воздуху вертолетом. Предлагаемая конструкция позволяет существенно повысить надежность работы противоселевого заторного сооружения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса в грунтовом подпорном сооружении для пропуска паводков редкой повторяемости при наличии в составе гидроузла основного водосброса. Резервный водосброс грунтовой плотины включает одну (по варианту 1) или несколько (по варианту 2) грунтовых размываемых вставок в виде секций 13, представляющих собой дамбу или плотину с отметкой верха, меньшей, чем у подпорного сооружения. Размываемая вставка выполнена в виде призмы трапецеидального сечения, расположенной в водопроводящей части резервного водосброса. По периметру трапецеидального сечения одной (по варианту 1) или нескольких (по варианту 2) секций 13, а также на верховом и низовом откосах устраивается защитное покрытие из полимерной геомембраны, которая заполняется в период строительства грунтом, аналогичным телу плотины. Для повышения эффективности сработки размываемых вставок при нескольких секциях 13 водосброса (по варианту 2) отметка верха размываемых вставок 6 устанавливается: для первой секции - на отметке ФПУ, для второй - на отметке (ФПУ-0,5 м), для третьей - на отметке (ФПУ-1,0 м) и так далее, обеспечивая последовательное включение в работу сначала последней секции, затем предпоследней и так далее. Основной водосброс 14 расположен в теле грунтовой плотины на отметке нормального подпорного уровня (НПУ). Технический результат заявленных вариантов резервного водосброса грунтового подпорного сооружения - безопасный пропуск паводка редкой повторяемости и предотвращение разрушения грунтового подпорного сооружения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Гаситель содержит водовод 1, кольцевую камеру гашения 3. Камера гашения 3 снабжена виброэкраном 8 с водопропускными окнами 9, стенка 10 которого по окружности загнута вверх. Виброэкран 8 размещен соосно впускному патрубку 2, установленному в конце водовода 1. Камера 3 содержит дополнительно экран 7 в виде тарелки, размещенной соосно виброэкрану 8, который выполнен сферической формы выпуклостью вверх. Дополнительный экран 7 дном жестко прикреплен к выступам-ограничителям 5 и 6. Корпус виброэкрана 8 и корпус дополнительного экрана 7 в центре своем имеют направляющие трубки 11 и 12, через которые пропущена свободно стойка 13 с пружиной 14. Стойка 13 выполнена в виде регулировочного винта с фиксаторами 15 и 16. Нижний конец стойки 13 зафиксирован гайкой 17, прикрепленной жестко к крестовине 18. В центре плоского дна 4 камеры 3 закреплен вертикальный выпускной патрубок 21, который размещен в сбросном коллекторе 22 с отводящим трубопроводом 23. Обеспечивается повышение диапазона эффективности и равномерности распределения удельных расходов по ширине камеры и снижения придонных скоростей в потоке. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для гашения энергии водного потока. Гаситель энергии водного потока включает водобойный колодец 3, размещенный между подводящим 1 и отводящим 2 каналами, делитель потока 4, размещенный в конце подводящего канала 1 и разделяющий его на два равных открытых канала 5, 6, сопряженных с диффузорами 7, 8, выходное сечение которых сопрягается тангенциально с камерами 9, 10 спирального в плане очертания. Камеры 9, 10 имеют внутреннюю поверхность по форме усеченного конуса и установлены вертикально в колодце 3 консольно в местах соединения камер с диффузорами 7, 8. Камеры 9, 10 разделены между собой вертикальной стенкой 11 по длине колодца 3. Нижний торец стенки 11 снабжен горизонтальными полками 12, 13, установленными со стороны малых оснований усеченных конусов и перекрывающими среднюю часть площади колодца 3. Вертикальная стенка 11 закреплена к крышке колодца и к боковым стенкам обеих камер 9, 10 с двух сторон ее. Высота камер 9, 10 составляет не менее половины высоты колодца 3. Поток, выходя из камер 9, 10 через малое основание, взаимодействует с горизонтальными полками 12, 13, сначала расширяется, а затем соединяется в колодце 3 в общий поток и гасится в нем. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности процесса гашения кинетической энергии разделенного потока за счет последующего соединения его в колодце, исключая локальные размывы в отводящем канале, чем обеспечивается достижение поставленной цели. 2 ил.
Наверх