Выходной оголовок трубчатого водосброса Советский патент 1992 года по МПК E02B8/06 

Иеобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к различным трубчатым водовыпускам и водосбросам.

Известны носок водосброса со свободным падением струи с сужающимися в плане боковыми стенками, с уступом на дне, а также с козырьком и трамплином,

Недостатком этого устройства является слабое развертывание плана струи, вызывающее локальные размывы отводящего русла и сбойности течения.

Наиболее близким к предлагаемому является выходной оголовок сифонного трубчатого водосброса, включающего водовод и входной насадок. Выходной оголовок содержит разбрызгивающий порог, наклонный по течению вверх на 28°.

Недостатком известного устройства является относительно малая пропускная способность и образование воронки размыва в нижнем бьефе, обусловленной малым фронтом разбрызгивания.

Цель изобретения - увеличение пропускной способности водосброса при снижении объема размыва.

Поставленная цель достигается тем, что выходной оголовок трубчатого водосброса, содержащий примыкающий к вобосбросу корытообразный корпус с вогнутыми, радиусными в вертикальной плоскости стенками, выполнен с плоским дном, параллельным вы- ходной части водосброса, с расширяющимся в плане в виде равнобедренного треугольника начальным участком и сужающимся в форме равнобедренной трапеции конечным участком, примыкающим большим основанием к основанию треугольника.

Увеличение пропускной способности решается созданием более значительных напоров на сооружениях, устройством на выходе в нижний бьеф конструкций сложного типа, вызывающих восстановление кинетической энергии потока, как правило, стационарных, из бетонных материалов, При этом гашение избыточной энергии потока проводится или комплексом специальных устройств: колодцы, гасители и т.д., или же устройством длинной крепленой части отводящего русла. В изобретении путем правильного подбора необходимых параметров обеспечивается одновременно с увеличением пропускной способности водосброса и значительное разбрызгивание спадающей струи, сводя к минимуму явления размыва в нижнем бьефе.

На фиг.1 изображен выходной оголовок с примыкающей к нему частью водовода, проходящего из верхнего водосбросного сооружения, вид в плане; на фиг.2 - разрез

А-А на фиг. 1; на фиг.З - оголовок, вид спереди; на фиг,4 - б - результаты испытаний предлагаемой конструкции.

Выходной оголовок содержит корпус,

состоящий из плоского начального участка в форме равнобедренного треугольника 1, вершина которого, направленная к потоку, образует основание 2 совместно с радиусными в вертикальной плоскости стенками

3, а также из плоского конечного участка 4, выполненного в форме равнобедренной трапеции с примыкающим к начальному участку корпуса основанием 5, радиусными стенками 6, и заканчивающегося разбрызгивающим основанием 7, содержащим выступающий яниз по потоку отражательный носок, состоящий из нижней 8, верхней 9 и боковых 10 граней, образующих полую четырехгранную пирамиду, обращенную вершиной вниз.

Выходной оголовок работает следующим образом.

Расход воды из верхнего бьефа, пропускаемый через водосбросное сооружение,

проходя водовод, попадает на примыкающую 1 к нему расширенную часть корпуса, плавно распластывается па ней без отрыва от криволинейных стенок 3, чем увеличивается действующий со стороны верхнего бьефа напор и соответствующий ему расход потока, который, проходя через сопряженное основание 5, направляется далее вдоль скошенных криволинейных стенок 6 сопряженной А, сужающейся к разбрызп/жающему основанию 7 трапециевидной концевой части корпуса, концентрирующей поток и обеспечивающей прохождение центральной части потока, обладающей максимальной энергией на выполненный в виде

четырехгранной пирамиды разбрызгивающий носок, нижняя 8 и верхняя 9 грани которого, соединенные боковыми гранями 10, обеспечивают благодаря наклону навстречу потоку подбрасывание струй в центральной части фронта гашения. При этом периферийные части потока справа и слева относительно носка перелетают через скошенные криволинейные стенки б, между .ними и носком, образуя многоярусный общий сход проходящего потока в нижний бьеф в

виде широко раскрытой веерной струи, что предотвращает сбойность в нижнем бьефе и сводит к минимальным объемы размывов в нем.

Технический эффект, достигаемый приданием корпусу вида сопряженных плоских треугольного и равнобочного трапециевидного участков 1 и4скриволинейными стенками 3 и 6 заключается в том, что благодаря

распластыванию потока на примыкающей к

водоводу расширенной части 1 корпуса обеспечивается увеличение геометрического напора между верхним «нижним бьефом, которое и обуславливает увеличение пропуска воды (на фиг.4 - Q м/с при длине корпуса 1к и примыкающей 1 к водоводу части In в пределах I 2,5-3, ln 1,5-2 значений диаметра водовода - верхняя кривая, а для прототипа - нижняя кривая к больше 3 и 1П меньше 1,5 диаметра водовода).

Наилучшие условия прохождения потока через оголовок в предлагаемом решении возникают при угле расширения а стенок 3, примыкающего 1, треугольника - в пределах 15 - 30° с одной стороны и угле схожде

ния / в пределах 40 - 50° сгенок 6 сопряженной трапеции 4 с другой стороны, что показано на фиг.5, где на оси абсцисс представлены значения углов а и/, а ось ординат показывает увеличение напора на конструкции прототипа по отношению к изобретению. Указанные значения углов а и / обусловили длину корпуса и примыкающего 1 к водоводу треугольника в пределах 3 и 2 значений диаметров, при ширине примыкающею 2, сопряженного 5 и разбрызги- вающего 7 оснований соответственно меньших 1,5; 3; 2 диаметров водовода. Оптимальные условия разбрызгивания наряду с луча им вариантом пропускной способно- получены при наклоне примыкающей к разбрызгивающему основанию 7 нижней грани 8 разбрызгивающего носка под углом а в пределах 30° и верхней его грани Э под углом в пределах 40° к нижней 8 при оптимальных значениях для а 15 - 30° и для /Зч 25 - 30° при длине н и ширине Ьн носка меньше диаметра водовода, (.} фиг.6, где по ширине отводящего русла (ось абсцисс) показана возникающая сбойность выходящего в нижний бьеф потока (ось ординат), в обозначениях и условиях для

0

5

0 5 0 5 0

прототипа (+) при fi 0; а ЗО1 Ьн/0 2,0; IH/D 1,10; для варианта (А) при - 0; «1 - 50; Ьн/D - 0,7,-1„/0 - 0,5.

Все это s совокупности обеспечивает необходимый разбрызгивающий эффект при увеличении пропускной способности сооружения на 30% по отношению к прототипу (см.фиг.4).

Пример конкретного выполнения устройства следует из фиг.1 - 3, а также для различных гидравлических условий, действующего напора, диаметра водовода и др. в зависимости от выбранного для определенных условий диаметра водовода с использованием оптимальных значений углов, направляющих стенок 3 и 4 и граней 8 и 9 водоразбрызгивающего носка.

Форм у па изобретения

1,Выходной оголовок трубчатого водосброса, включающий примыкающий к выходной части водосброса корытообразный корпус с вогнутыми, радиусными в вертикальной плоскости стенками, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности водосброса, корпус выполнен с плоским дном, параллельным выходной части водосброса, с расширяющимся в плане начальным участком и сужающимся в плане конечным участком, причем дно начального участка выполнено в форме равнобедренного треугольника, а дно конечного участка - в форме равнобедренной трапеции, примыкающей большим основанием к основанию треугольника.

2.Оголовок по л. 1, от л и ч а ющийся тем, что он снабжен отражательным носком, установленным за конечным участком корпуса и выполненным в виде полой четырехгранной пирамиды, обращенной вершиной вниз.

Использование: в конструкциях высоконапорных трубчатых водосбросов гидротехнических сооружений. Сущность изобретения: к выходной части водосброса примыкает корытообразный корпус с вогнутыми радиусными в вертикальной плоскости стенками 3 и 6, выполненный с плоским дном, параллельным выходной части водосброса, с расширяющимся в плане начальным участком 1 и сужающимся в плане конечным участком 7. Дно начального участка 1 выполнено в форме равнобедренного треугольника, а конечного участка - в форме равнобедренной трапеции, примыкающей большим основанием к основанию треугольника. За участком 7 имеется отражательный носок 8, выполненный в виде полой пирамиды, обращенной вершиной вниз. Поток воды, выходящий из водосброса, взаимодействует с участками 1 и 7 дна и стенками 3 и 6, расширяется и веером сбрасывается в нижний бьеф. Средняя часть потока рассеивается еще и носком 8. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. 6 (Л С Јь 00 Фиг.1

Фиг.Ј

,гие.

$ 10 IS &«С

1

о

О 20 #0 60 А С

фие.5

0.2 ОЛ 0.6 Фиг. б

Составитель Ю, Колыханов Редактор Е. КопчаТехред М.МоргенталКорректор И,Тупица

3

0.2 ОЛ 0.6 Фиг. б

анов Корректор И