Способ гашения энергии поверхностной части речного потока Советский патент 1984 года по МПК E02B8/08 E02B8/02 

1 . Изобретение относится к гидротех ническому строительству, в частност к способамгашения энергии потока при лесосплаве. Известен способ гашения энергии поверхностной части речного потока, заключающийся в воздействии на пото подвижного твердого тела, установле ного под поверхностью воды поперек русла 1 J. Известен способ гашения энергии поверхностной части речного потока, заключающийся в перемещении в толще потока без соприкосновения с поверхностью и дном твердого тела, ус новленного поперек потока 21. Недостатком данных способов является необходимость приложения значительных усилий к твердому телу для его перемещения. Большое значение силы сопротивле ния жидкости перемещению тела вызывает затраты большой мощности. Кром того, при высоких скоростях перемещения тела в крайних точках амплитуды колебаний при смене направлени - движения развиваются большие ускоре ния и высокие ударные нагрузки на тело и приводные устройства. Цель изобретения - уменьшение эн гетических затрат и снижение ударны нагрузок на тело и привод. Поставленная .цель достигается тем что твердое тело приводит во вращательные колебания относительно посто янного центра давления со скоростью кормовой точки не менее 0,281 скорос ти речно-го потока. На фиг. 1 изображена схема способа гашения энергии поверхностной час ти речного потока, на фиг. 2 - пример конкретного осуществления предла гаемого способа. На речной поток 1 воздействуют с помощью твердого тела, выполненного в виде пластины 2, установленной под поверхностью воды. На поверхности 3 речного потока находится сплавляемая единица 4. В речной поток, движущийся со скорость V , на глубину осадки а транспортной единицы 4, под свободную поверхность 3 помещается пластина 2 шириной в плане 6 , имеющая постоянный центр давления А и кормовую точку Б . Пластину закрепляют в точке Л ш арнирно и приподят во вращательное колебание с углов(П( скоростью 51 При этом кормовая точка В описывает 31 дугу В8 окружности так, что проекция хорды вв на вертикаль равна Ь, Величина циркуляции скорости Г для тела в виде плоской пластины 2 шириной В , находящейся в поступательном движении со скоростью V в постоянном центре давления и, одновременно, во вращательном движении с угловой скоростью Я имеет значение. в случае симметричного профиля постоянный центр давления лежит приблизительно - на 1/4 расстояния от передней кромки. При совершении плоской пластиной 2 вращательных колебаний, циркуляции скорости при взмахе вверх и вниз равны соответственно t,z . где и 57 - угловые скорости при взмахе вверх и вниз. При взмахах крыла происходит увеличение завихренности вокруг него и ормирование пограничного слоя. В крайних положениях амплитуды колебания кормовой точки пластины 2, обозначенных В и В, происходит резкое изменение условий обтекания (остановка, изменение направления движения), что приводит к распаду пограничного слоя. Пограничный слой срывается в поток и вворачивается в вихрь. При периодическом движении в поток в верхней В и нижней В от ластины 2 отделяются вихри с напряенностьюГ8 -Го-Гп)(). ;.. -(г -Г )-л-|-(Я + 5г.. OH п о 4vB де f - интенсивность вихря, сошедшего с пластины в верхней точке 6 ; -yi - интенсивность вихря, сошедшего е пластины в нижней точке В Г| - циркуляция скорости вокруг пластин(.1 при движении кормовой точки В против часовой стрелки, Гр - то же, по часовой стрелке. При равенстве угловых скоростей взмаха вверх и вниз S Я 51 и абсолютная величина завихренности в верхнем и нижнем рядах дорожки равна |Гв1 1Ун, , поэтому у - Вихри, отходящие один за другим в верхней и нижней 8 точках ампли туды при колебаниях пластины, образуют дорожку аналогичную дорожке Ка мана, но с обратным направлением вращения вихрей. Из теории дорожек известно, что скорость Uj, сообщаемая всеми вихря ми каждому из вихрей той же дорожки вдали от пластины 2 равна U. где расстояние между вихрями Р в верхнем и нижнем рядах дорожки связано с периодом взмаха Т соотноше нием (v.4 tblflT e (v.ujT v.j Поскольку скорость кормовой точк при закреплении шарнира на расстоянии от передней кромки равном 1/4 равна ,v -bfl длина дуги й, , угол взма , то расстояние ме рядами вихрей в дорожки (при симме ричном положении точки А между ряд вихрей) b 2-b5inot 7,Sbsih 4 Откуда следует для периода взмах соотношение Т ,п(/1,5Ъ) . При отношении Ъ/п 3,576 это даст Т 3/5. Отношение Ь/п 3,576 для случа устойчивой дорожки, для которой п/Р 0,281, можно переписать в в де Ъ/В 1,00. Используя полученны равенства, получаем , ) 1 4е T/si ткуда Ь 1 e/h-V/1.SZ Jiji , , л t) ,Т Поскольку ib/li)2 есть величина полоительная, то при выполнении условия стойчивости Ь/ , получим или б.,0,281. V Наибольшая скорость в случае работы крыла по предлагаемому способу достигается на кормовой точке тела и имеет значение Vg в два раза меньше по сравнению со скоростью подъема и -опускания тела по известному способу. При квадратной зависимости силы давления жидкости от скорости в данном случае требуется приложить к телу в четыре раза меньшую силу для получения вихревой дорожки того же типа. Поскольку мощность привода пропорциональна первой степени скорости и силе, то в предлагаемом способе мощность привода может быть снижена в восемь раз по сравнению с известным. Уменьшение скорости на приведение тела в движение означает, что в крайних точках амплитуды колебания В и в при смене направления движения происходит уменьшение разности скоростей, которая в данном случае уже равна не 1,124 J , как в прототипе, а только величине 0,562 V . Импульс ударной силы, пропорциональный квадрату скорости, соответственно, тоже уменьшается. Это приводит к снижению ударных нагрузок на тело, шарнирное закрепление и привод. Использование предлагаемого способа позволяет увеличить длину зоны пониженнь1х поверхностных скоростей за счет самосохранения вихревых дорожек. Образование в придонной части индуцированных скоростей, направленных против основного потока, приводит к снижению придонных скоростей, а не к их увеличению как в прототипе. Это уменьшает опасность размыва дна русла реки и, следовательно, улучшает условия охраны окружающей среды. Изменение угловой скорости вращательных колебаний пластины-гасителя 2 позволяет менять характеристики формируемых дорожек и, тем самым, менять степень гашения скорости потока. Возникает возможность гибкого регулирования скорости потока в зависимости от технологических потребностепЧ лесосплавного производства.

СПОСОБ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЧАСТИ РЕЧНОГО ПОТОКА, заключающийся в перемещении в толще потока без соприкосновения с поверхностью и дном твердого тела, установленного поперек потока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат и снижения ударных нагрузок на тело и привод, твердое тело,приводят во вращательные колебания относительно постоянного центра давления со скоростью кормовой точки не менее 0,281 скорости речного потока. Фиг.1