Устройство для моделирования поверхност депрессии фильтрационного потока

 

О П И С Л Н И Е „42Ы87

ИЗОЫЕти Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 31.01.72 (21) 1743371/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.04.74. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 02.10.74 (51) Л!. Кл. G 06g 7 42

Государствеииый комитет

Соввта Мииистров СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 681.333(088.8) (72) Авторы изобретения Г. А. Мациевский, Н. И. Дружинин, В. Т. Лаврентьев и Э. P Антонс (71) Заявители Ленинградский химико-фармацевтический институт и Северный научноисследовательский институт гидротехники и мелиорации (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТ

ДЕПРЕССИИ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ПОТОКА

Изо брете ние относится к электрическому иоделирова нию для автоматиче акого построе нтоя пространстве нных (объемных) уча сгков модели с целью создания т1раничных усло вий в электролитичеакой ванне.

Конкретно, оно применено при ре шен ии ряда гидротех ниче с1ких задач по методу электродинамиче ских аналогий (ЭГДА) для автоматиче ского построения поверхности депрессий флльтрацио нного потока в электролитической ванне.

Одна ко в из вес пных устройствах, в которых использован метод электролитической ванны, исследователь сталкивается с трудностями, связанными с тем обстоятельством, что форма границ отдельных участяов модели бывает зара нее не известна. В этом случае:перед и ндикацией эк випоте нциальных линий электрическо го поля определяются неизвестные участки границ молодели.

В частности, при исследо ванин ф ильтрационного потока, имеющего участок де прессии, необходимо .прежде всего отыскать форму его поверхности. Эта проблеска в;настоя.щее время как у нас в СССР, так и за рубежом решается весьма несовершенным с пособом: поверхность депрессии строится методом последовательных приближений сами м э кспериментатором в элсктрол итичеокой ванне вручную при помонами пластичного диэлектрического материала, такого, например, как воска, парафина, гипса и др. гидроди на|мических а нало.гий.

Известные устройспва характеризуются не5 достаточным быстродей ст вием и недо статочной точносгью.

Установлено, что п ри экопериментальном решении многих гидротехопичеоких задач по методу ЭГДА 70 — 80% всего времени опера10 тор затрачи вает iHB создание ьручну|о в электролитической BBIHне поверхност|и де прессии фильтрационного потока.

Целью изобретения является увсличение бьтстродейст вия и точности устройства.

Для этого устройство содержит дискретный ,координатор, соединенный с системой шгокзондов электролитиче ской ва нны, блок пои ска глубины л по стоянного контакта, подключен20 ные к дискретному координатору, блок индикации, соединенный с блоком поиска глубины, и блок упра влени я, выходы которого соединены с блоком подьема системы штокзондов. дискретным координатором, блоками

25 поис ка глубины и постоянного контакта и блоком записи.

Изобретение пояснено чертенками.

На фиг. 1 приведена схема конструкции электролитической ванны; на фиг. 2 — функ30 циональная блок- схе1ма устройства.

425187

Устройство для моделирования поверхности де прессии фильпра циопного потомака содержит электролитическую ванну 1, разделительную пленку 2, моделирующую поверхность депрессии и выполненную из диэлектрика, электролит 3, куда епуще ны электроды 4 и на которые поданы приведенные электрические. потенциалы Р„соответству ющие пр изведенным пьезометрическим .напорам H„co значениями нуля и единицы из источника электрической энергии 5 с частотой переменного тока

j=,500 гц, опор|ную раму 6, на которой ра с положены рядами четыреста под виж ных што кзондов 7, концы, которых опущены в электролит 3 с закрепленным на них диэлектриком

2, переменный ре зистор 8, блок и нди кации 9 по ве рхности депрессии и исполнительное устройспво 10 блока индикации 9.

Построение поверх ности депре ссии вы полняют следующим образом.

Известно, что для любой точки поверхности депрес с ии пьезометрический напор Н ра вен геометрической высоте, от плоскости сравнения до этой точечки. В предложен ном устройстве пьезоиепрический на пор H мо делируется линей ным переменным ре зистором

8, длива которого раина величиие пьезометрического напора Н, т. е. l=H (см. фиг. 1).

Каждый из четырехсот шторок-зондolB 7, расположенных рядами в электр олитической ванне, ме хан ически связан с ползунком nepeMeHiHoI o резистора 8 и электрически связан с ком пен сирующим устройством блока инд икации 9. В .свою очередь, ползунок перемен ного резистора 8 также электрически связан с компенсирующим устройством блока индикации 9.

На электроды 4 (см. фланг. 1) эле ктролитиче ской ванны и переменный резистор 8 .из сети подают от носительные потенциалы V,=1 и U,=О, в результате чего в электролитической BBIHHe возiниlкает электричеoKoe:поле и на шток-зонде 7 будет потенциал V„а на ползун|ке переменного резистора 8 — потенциал V„„. При условии 1=Н для построения поверхHolcIIH де преаоии фильт|рационно го потока надо, чтобы потеяциал V„, фиксируемый на ползунке переменного резистора 8, был раве и в этот момент потенциалу Vr, фиксируемому шток-зондом 7, опущен ны м в электролит ванны, по есть V„= V„(cì. фиг. 1).

При значении V„+ V, на выходе компенсирующего устройства блока и ндикации 9 возникнет сигнал рассогласования 3V = V„— V„, который заста|вит сработать его исполнительное устройство 10, вьпполненное в виде а си нхронного (конде|нсаторного) двигателя и механически связан ного со шторок-,зондом 7. Поскольку последний меха ничес ки связан с ползу иком перемен ного резистора 8, то при работе исполнительного устройства (асинхро нного диигателя) 10 будут одно времен но перемещатыся |и шток-зонд 7 и ползунок пере менчого резистора 8 до тех по р, пока не насту5

65 пит баланс,в компен сирую щем устройстве блока и ндикации 9. В этосом слу.чае при ,AV = V„„— V„= 0 двигатель перестанет работать и,в электролитической ванне будет автоматически зафиксирова на еще од на дискретная точка по верхност и деп рес си и.

По верхность депрессии при исследовании фильтрационяого потока относится к водонепро ницаемым пове рхно стя м и на моделях о на вы полнена из .диэлектрического материала.

В предложенном устpoHlcT|Be к нижним концам шток-зондо в 7 и к стенке элект ролит ической ванны прикреплена тонкая резина, моделирующая по верх ность деп рессии. Пр и этом создаются условия, когда линия электрического тока совпадает с линией тока фильтрационпого потока.

Для обеспечения необходимой точности при построениями поверхности депрессии применена электролитическая .ва ниа размером 1000

+1000 мм, где ipacIIoложены для этой цели

400 подвижных шток-зондов с расстоянием каждого друп от друга iB 50 мм.

При помощи особой конструкции (не показана) ползунок перемен ного резистора 8 и асинхронный (кондснсаторный) двигатель блока и ндик ации, 9 в процессе автоматического построе н ия HoiBBpxHocTH депрессии поочеред но подключатотся к каждому из 400 шток-зон дoiB 7. Таким образом, по описанно.му вы|ше при нципу .Blce 400 шток-зондов занимают свое положе ние по высоте электролитической ванны благодаря работе автоматической системы моделирующего устройства с компен сиру|ощим устройством блока индик ации 9. Полученная при этом геометрическая конфигурация диэлектрика, .прикрепле|нното к концам шток-,зондов 7, и есть искомая неверность депрессии фильтрационного потока.

Рассмотрим работу предложен ното устройства по функциональной блок-схеме, приведенной на фиг. 2, Здесь электролит|ическую ванну 1 уста на вливают н а тележке, выд ви нутой:IIO рельсам в сторону из под поднятой си стемьг шток-зондов, и в пей мо нтируюг электродную систему. После этого электролипическую BBHHó устанавливают в рабочее положение. С блока у правления 11 подается команда «Вниз» на олок подъем а 12 системы шток-зондов 7 (см. фиг. 2) на жестко фи каированное положен ие по высоте, а втомаTEчески выключаясь. С блока у пра вле ния 11 производипся включение всех блоков. По сече нию элеплролитической BBHIHbI 1 расположены 400 шток-зондов 7 (см. фиг. 1), всего имеется 20 рядо в по 20 шток-зондов в каждом ряду.

По команде «Пуск» дискретный координато р 13 (см. фи-. 2), передвигаясь .по координатной системе электролитиче ской ванны в двух взаиино перпенд и кулярных на правлениях, производит обход всех шток-зон дов 7 (ом. фиг. 1), начиная с края электролитической ванны, с перьвого шток-зонда. По дойдя к очередному шток-зонду, дискретный коорди натор 13 останавливается. В этот момент ,в водится в сцепленяе со шток-,зондом блок поиска глубины 14, а на ко нта ктную верхушку шток-зонда опускается контактный эле мент блока постоянного IKoíòBKTB 15. На вход компенсирующего устройства блока индикации и 9 поверхно сти депрессии из блока поиска глубины 14 поступают потенциалы, снятые в электролитической вавне 1 со шток-зо нда и с главного переменного резистора блока поиска глубины 14. Получаеьмая разяость потеяциалов на входе такого компенсирующего устройства заставляет срабатывать исполнительный блок блока индикации 9, который и перемещает шток- зон д по высоте эле ктроли; тической ва н ны до на счуплен ия баланса, то есть до момента регистрации еще од ной дискретной точки поверх ности депре с сии.

Так как закрвплея ный,на ко нце што|к-.зонда диэлектрик в виде тон кой IIJIeHIKH не может сильно бьггь дефор мирован, то в ко нструкции моделирующей TBIHQIBiKH, максимально допуст имое погружение шток-,зо нда по высоте электролитической BBIHHbI за один проход

IIHicKpemoI o координатора 13 ра ссчитано на

50 мм, всего предусмотрено 5 проходов с м|аксимальным погружением шторок-.зонда в эле ктролит на 250 мм от его поверх ности. И если при перемещении шторок-зо нда прои обходе его дискретным Koординатором 13 на предуGMQTренное маиси мально допустимое погружение в электролит бала и с поте нци алов у ком пенсирующего устройства блока и ндика ции 9 не на ступил, то вступает в действие другой мех а низм, автоматически отключающий при вод погруже ния такого шток-зонда при помощи вспомогатель ного погружения одного, штокзонда в электролите, дискре-пный коорди натор пере мешается к следующему, осущест,вляя, таким о бразом, переход первото ряда шток-зондов в прямом продолыном нанравлеHIHH, вплоть до oTpBloollKH концевого выключателя. Помысле этого, о ста новиешиеь с другого края поля шток-зондов, дискрепный коорд инатор 13 перемещается уже в прямо м поперечном направлении по электролитической ванне и уста на влявается на лиання второго ряда шток-зо ндов.

После операции перехода ко второму ряду дискретный координатор 13 производит проход по этому ряду шток-,зондов в обратяом продольном напра влени и и, дойдя до ирая электролитической ва нны, перемещается в прямом поперечном напр а1вле нии к следующему ряду. Таким образом, дискретный коорд инатор 13 автоматически обходит все 400 шток-зон до в, проходя нечетные их ряды в прямом, а четные — m обра ном продолыном направлении. Пройдя последний (четный) ряд, дискретный координатор 13, двигаясь в обра ном IIotIIeipeaiHo r напра влении, п р иходиг в исходное (нулевое) положение и начинает следующий цикл обхода шток-зондов.

15 г0 г5

Зо

На блоке управления 11 имеется устройство, позволяющее устанавливать необходимое число проходов для дискретного координатора 13.

IDo окончании всех установле н ных проходов ди акретный координатор 13 автоматически воз вращается в исходное положение, где и останавли вается до следующей команды

«Пуск».

На м немо-световом та бло 16 в любой»омент времени можно видеть положение дискретного коорди нато ра 13, на световом та бло сигнализации 17 — положение шток-зондов, номер прохода, работу концевых выключателей и др.

Схема обеспечивает ручное у пра вле ние перемещением дискретного коорди натора 13 и разрешает, продолжать автоматический обход шток-,зондов с любого его номера, установленного вруч|ную.

Потенциал, снятый с дополнительного nepeAIBHного резистора блока поиска глуб|ины

14, поступает на переходное устройство самописца, записывающего блока 18. Это переходное устройство самописца а втоматически включается с блока управления 11 на последнем обходе шторок-зондов дискретным координаторо м 13.

Дискретный координатор 13, проходя по ряду шторок-.зондов, на каждой остановке у

TBIKoI шток-зонда выдает c дополнительного переменного резистора блока поиска глубинны

14 потенциал, пропорционалвный глубине его

IIoI.pymeiHHII, и за писы|вающее устройство блока 18 фиксирует эту точку поверхности депресси и в соответствующем месте на диаграмме с принятым масштабом.

Так ф и ксируются сечения участков депрессион ной поверх ности излучаемого фильтрационного потока в модели, выполненной в электролитической ванне, по продольным рядам шток-зо ндов.

В предложенном устройc âå используется в качестве за1писывающе го блока 18 прибор типа ДРП, что даст возможность в достаточно к рунном масштабе получить ука занные выше сечения.

Для питания электролитической ванины, глав ного переменного резистора блока пои ска глубинны 14, исполнитель ното устройства

10 блока индикации примеси специалыный источник питания 19 с частотой переме нного тока 50 гц, а для включения всей устано в ки в сеть уста новле н пульт сетевото питания 20.

Предмет и зоб ре те ни я

Устройство для моделирования поверхности депрессии фйльтрационного потока, содержащее электролигическую ванну с системой шток-зондов и разделительную пленку из диэлектрика, соедине1нную с системой шток-зондо в, блок записи и блок подъема системы шток-зондо в, о т л и ч à Io щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности уст рой с пва, оно содерж|ит дискретный коор425187

-5Югц

Фиг 2

Составитель Е. Тимохина

Техред Л. Богданова

Редактор А. Зиньковский

Корректор Т. Хворова

Подписное

Заказ 2672/12

Изд. № 775

Тираж 624

Типография, пр. Сапунова, 2 динатор, соедияенный с системой шток-зондов электр олит1ической ва н ны, бло к поиска глубины и HocroHiHHoiIo контакта, HogtiKJIIoweiHные к ди1окрепнснму координатору, блок и инди.кации, соед и не.ичный с блоком lIOHIGIK3 глуб ины, и бло к унра вле ни я, выходы которого Goеди не ны с блоком подъема си стемы штокзо ндов, дискретным координатором, блоками пои ска глубины и по стоя нного контакта H блоком за пи си.

g =55c7zg Ри2. 1