Волнопродуктор Советский патент 1984 года по МПК G01M10/00 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и может применяться при модельных исследова ниях волновых движений жидкости. По основному авт. св. № 966519 известен волнопродуктор, содержащий волнообразуощий колокол с вертикаль но расположенными плоскими стенками, образующими прямоугольный параллелепипед, нижние кромки которог расположены ниже уровня воды, всасывающую пневматическую магистраль, связанную через запорный орган с по лостью волнообразующего колокола, а также связывающее последнюю с атмосферой устройство для создания . пульсарии воздушного давления в полости колокола, причем устройство для создания пульсации воздушного давления в полости колокола содержит пневмоцилиндр со щтоком и порщнем, при этом пневмоцилиндр смонтирован в верхней части колокола и снабжен закрепленной на конце штока крьщ1кой а верхняя часть волнообразующего ко локола вьтолнена с люком, кромки ко торого выполнены сопрягаемыми с ука занной крышкой, причем штоковая полость пневмоцилиндра связана пнев1матическими магистралями через дополнительные запорные органы с атмос ферой и с источником сжатого воздуха а нижняя часть волнообразующего коло кола выполнена с изогнутым на 90 коленом, имеющим цилиндрические поверхности торцовых стенок, сопряженных с указанными плоскими стенками волнообразующегс колокола ClJ . Недостатком известного волнопродуктора является ограниченная област применения. Щель изобретения - расширение области применения волнопродуктора, Указанная цель достигается тем, . что волнопродуктор, содержащий волнообразующий колокол с вертикально расположенными плоскими стенками, об разующими прямоугольный параллелепипед, нижние кромки которого расположены ниже уровня воды, всасывающую пневматическую магистраль, связанную через запорный орган с полостью волнообразующего колокола, а также связывающее последнюю с атмосферой устройство для создания пульсации возду ного давления в полости колокола, пр чем устройство для создания пульсаЦ11И воздушного давления в полости ко локола содержит пневмоирпиндр со штоком и поршнем, при этом пневмоцилиндр смонтирован в верхней части колокола и снабжен закрепленной на конце штока крьщшой, а верхняя часть волнообразукицего колокола вьшолнена с люком, кромки которого выполнены сопрягаемыми с указанной крышкой, причем штоковая полость пневмоцилиндра связана пневматическими магистралями через дополнительные эапорные органы с атмосферой и с источником сжатого воздуха, а нижняя часть волнообразующего колокола вьшолнена с изогнутым на , 90 коленом, имеющим цилиндрические поверхности торцовых стенок, сопряженных с указанными плоскими стенками волнообразуинцего колокола, снабжен вакуум-камерой, которая, расположена над волнообразующим колоколом и сообщена с ним, при этом устройство для создания пульсации воздушного давления в полости колокола связано пневмомагистралями через запорные органы с источником сжатого воздуха и с полостью вакуум-камеры, причем в верхней части волнообразующего колокола установлен регулирующий клапан. Кроме того, волнопродуктор снабжен поплавком, который помещен внутри волнообразующего колокола и связан с регулирующим клапаном, в корпусе которого установлен электропривод. На чертеже показана схема волнопродуктора, разрез вертикальной |ПЛоскостью, параллельной лучу возбуждаемых волн (стрелкой показано направление распространения волн). Волнообразукиций колокол уровня воды имеет форму прямоугольного параллелепипеда, стенки 1 которого, параллельные фронту возбуждаемых волн, ниже уровня воды сопряжены соответственно с торцовыми стенками изогнутого на 90 колена 2, образованными цилиндрической поверхностью Д радиуса R и цилиндрической поверхностью 5Градиуса г так, что выход из колокола имеет форму сопла 3. Цилиндрическая поверхность Л радиусом R имеет направляющую, образованную дугой длиной 90, а цилиндрическая поверхность 5 радиусом г имеет образующую, образованную дугой 165 , сопрягаемую с поверхностью Ь,, образованной прямой линией. Колокол имеет следуюи ие размеры: В (1 - 1,5) К ц , Н (3 - 4)Нн ; Н. (2 - 3)К„ i Н, 1,1 Н, . (0,2 - 0,3)Нн , D В (1 - 1,5)Нн ; г (0,2 - 0,3) Нц ,R 0,9 Н„ , где В - ширина колоколаi D - диаметр вакуум-камеры; Н ц - наибольшая глубина воды в лотке. В верхней части колокола устроен люк 4, сообщающий его полость 5 с по лостью Ьакуум-камеры 6. Кромки люка 4 выполнены сопрягаемыми с крышкой 7. Устройство для создания пульсации давления в полости колокола содержит пневмоцилиндр 8, к штоку 9 которого прикреплена крышка 7, Подъем и опускание крышки 7 осуществляется соотве ственно соединением штоковой полости .1. цилиндра 8 под поршнем 10 через электромагнитный клапан 11 с нагнетаюцей магнистралью 12, связанной с источником 13 сжатого воздуха и с атмосферой через электромагнитный клапан 14, и соединением надпоршневой полости Q с всасывающей магистра лью 15-через электромагнитный клапан 16 и с нагнетающей магистралью 12 через электромагнитный клапан 17 В верхней части волнообразующего колокола установлен регулирующий кла пан 18, через которьй полость 5 сооб щена с атмосферой. Клапан 18 имеет конический корпус, внутри которого смонтирован электропривод 19. Шток 20клапана 18 соединен с поплавком 21и перемещается в катушке 22 индук тивного датчика, индикаторное устрой ство которого .вынесено на пульт управления. Над волнообразующим колоколом рас положена вакуум-камера 6, в верхней части которой установлено устройство для создания пульсации воздушного да ления. I - . Вакуум-камера 6 представляет собой 1ДШИНДР, боковой поверхностью е которой является боковая поверхность цилиндра высотой Н, в основании которого круг диаметра D. В верхйей части вакуум-камеры 6 устроен-люк 23, сообщающий ее полость с атмосферой. Кромки люка 23 выполнены сопрягаемыми с крьш1кой 24 Устройство для создания пульсагщи воздушного давления в полостях вакуум-камеры и волнообразующего колокола содержит пневмоцилиндр 25 с поршнем 26, к штоку 27 которого прикреплена крьшгка 24. Подъем и опускание крьшки 24 осуществляется соответственно соединением штоковой полости х цилиндра под поршнем 26 через электромагнитный клапан 28 с нагнетающей магистралью 12, а также через электромагнитный клапан 29 с вакуум-камерой. Полость вакуум-камеры 6 через электромагнитный клапан 30 соединена со всасывающей магистралью 15 источника 13 сжатого воздуха. Всасывающая магистраль 15 через электромагнитный клапан 31 связана с атмосферой. С целью смягчения ударов поршней 10 и 26 о днища 32 и 33 пневмоцилиндра 8 и 25 соответственно 1/10 часть длины пневмоцилиндров занята амортизирующими коническими пружинами 34 и 35, сопрягаемыми с поршнями 10 и 26. К крышке вакуум-камеры 6 присоединен .патрубок, сообщакяций полость вакуум-камеры 6с электроконтактным вакуумметром 36, установленным на пульте оператора-исследователя. Электромагнитные клапаны 11, 14, 16, 17, 28, 29, 30 и 31 снабжены сигнальными лампочками, установленными на пульте оператора-исследователя, индицирующими закрытие клапанов. Волнопродуктор работает следующим образом. Воспроизведение волны понижения. Электроприводом 19 перемещают шток 20 регулирующего клапана 18 и прикрепленный к штоку поплавок 21 в крайнее верхнее положение, клапан закрыт. Электромагнитные кла:паны 14 и 17 открыты, а клапаны 11 и 16 закрыты. Воздух из нагнетающей магистрали 12 поступает в надпоршневую полость а пневмоцилиндра 8 и при помощи поршня 10, штока 9 и крьщ1ки 7 закрывает люк 4. Электромагнитньм клапан 28 открыт, а клапан 29 закрыт. Воздух из нагнетающей магистрали 12 поступает в штоковую полость - пневмоцилиндра 25 и при помощи поршня 26, штока 27 и Крышки 24 закрывает люк 23. Электромагнитный клапан 31 закрыт, клапак 30 открыт . Всасывающая магистраль 15 источника 13 сжатого воздуха через открытый J электромагнитный клапан 30 сообщает с полостью вакуум-камеры 6. При достижении определенного раз режения в вакуум-камере, задаваемог оператором на электроконтактном вакуумметре 36, прекращают сообщение полости вакуум-камеры 6 с всасывающей магистралью и последнюю сообщают с атмосферой. Открывая одновременно клапаны 11 и 16 и закрывая в то же время кл паны 14 и 17, штоковую полость пн моцилиндра 8 соединяют с нагнетающей магистралью 12, а надпоршневую полость ч - с всасывающей магистрал 15, поршень 10, шток 9 и крышка 7 перемещаются, вверх и сообщают полос 5колокола с полостью вакуум-камеры 6через люк 4. Разрежение в полостях колокола и вакуум-камеры уравновешивается по нятием воды из волнового лотка чере сопло 3 в полость 5 колокола. Вода заполняет часть полости волнообразу щего колокола. Перед соплом 3 обра- зуется волна понижения. Звено из волны понижения и одиночной волны воспроизводят следующим образом. Электропривод 19 регулирующего кл пана 18, перемещая шток 20, устанав ливает поплавок в нужное положение. О положении поплавка судят по пока заниям индикаторного устройства индуктивного датчика, вынесенного на пульт. Волна понижения возбуждается опи са1;ным выше способом. При заполнении полости 5 волнообразующего колокола вода достигает поплавка 21, он всплывает, открывая регулирующий клапан 17. Полость 5 волнообразующего колокола сообщается с атмосферой и вода останавливается на заданном уровне. заданное время открывают клапан 29 и закрывают клапан 28. Во дух из штоковой полости ж пневмо- цилиндра 25 поступает в сообщенные между собой полость 5 колокола и в полость вакуум-камеры 6. Поршень 26 шток 27 и крьшпса 24 устремляются вниз, сообщая при этом полости 5 ко локола и вакуум-камеры 6 с атмосферой. Вода, выходя из полости 5 колоко ла через сопло 3, образует одиночную волну. 2 Одиночная волна образуется следующим образом. Электромагнитные клапаны 11 и 16 открыты, клапаны 14 и 17 закрыты. Воздух, поступая в штоковую полость 1, удерживает поршень 10, шток 9 и крышку 7 в верхнем положении. Полость 5 волнообразующего колокола и полость вакуум-камеры 6 сообщены. Электромагнитный клапан 28 открыт, а клапан 29 закрыт. Воздух из нагнетающей магистрали 12 поступает в штоковую полость жпневмоцилиндра 25 и при помощи порщня 26, штока 27 и крышки 24 закрывает люк 23. Электромагнитный клапан 31 закрыт, клапан 30 открыт. Всасывающая магистраль 15 источника 13 сжатого воздуха через открытый электромагнитный клапан 30 сообщается с полостью вакуум-камеры 6. При достижении определенного разрежения в вакуум-камере, задаваемого оператором на электроконтактном вакуумметре 36, прекращается сообщение полости вакуум-камеры 6 с всасывающей магистралью и последняя сообщается с атмосферой (клапан 30 закрывают, а клапан 31 открывают). Закрывая клапан 28 и одновременно открывая клапан 29, сообщают штоковую полость tc пневмоцилиндра 25 с сообщенными между собой полостями 5 и 6 колокола и вакуум-камеры. Порщень 26 со штоком 27 и крьщ1кой 24 устремляются вниз и сообщают полости 5 и 6 с атмосферой через люк 23. -, Вода, выходя из сопла 3, образует одиночную волну. Использование предлагаемого волнопродуктора позволит моделировать волну понижения импульсного происхождения, звено волн понижения и одиночной волны, тем самым позволит изучать скорости распространения волны понижения, форму (профиль) впадины, ее размеры, трансформацию на рельефе дна, взаимодействие с берегом и с моделями гидротехнических сооружений, а получив звено из волн понижения и одиночной волны и имея возможность регулировать их размеры и время между их отходом и нопнопродуктора, получают возможность изучать взаимные скорости распространения, их взаимодействие с моделями гидротехнических сооружений и с моделями судов.

1. ВОЛНОПРОДУКТОР по авт. св. № 966519, отличающ и.й с я тем, что, с целью расширения области его применения, он снабжен вакуум-камерой, которая расположена над волнообразующим колоколом и сообщена с ним, при этом устройство для создания пульсации воздушного давления в полости колокола связано пневмомагистралями через запор,ные органы с источником сжатого воздуха и с полостью вакуум-камеры, причем в верхней части волнообразующего колокола установлен регугтирукяций клапан. 2. Волнопродуктор,по п. 1, о т личающийся тем, что он снабжен поплавком, который помещен внутри волнообразующего колокола и связан с регулирующим клапаном, в корпусе которого установлен электропривод.