Гаситель энергии потока воды Советский патент 1992 года по МПК E02B8/06 

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано при высокоскоростном волновом течении воды на быстротоках.

Известен гаситель энергии потока воды, включающий водобойный колодец, V-образ- ные расширяющиеся в плане перегородки возрастающей высоты.

Недостатком этого гасителя энергии являются большие размеры и материалоемкость, а также неравномерность распределения скоростей в плане, возникающих за гасителем из-за отсутствия движения воды в его центральной части.

Известен гаситель энергии потока воды, включающий расположенный между выходной частью быстротока и отводящим каналом расширяющийся в плане водобойный колодец, V-образные в плане перегородки, последовательно размещенные на дне колодца вдоль его оси, выполненные с высотой и шириной, увеличивающимися к отводящему каналу и направленные вершиной к быстротоку, снабженный V-образной в плане забральной стенкой обращенной

вершиной к отводящему каналу, при этом перегородках, начиная со второй по течению потока, выполнены центральные прорези в виде окон с размерами, уменьшающимися к отводящему каналу.

Недостатком данного гасителя f вляется образование всплесков при столкновении катящейся волны с перегородками и с забральной стенкой, что приводит к выплескам из водобойного колодца, а также снижение эффективности гашения кинетической энергии части потока, беспрепятственно поступающей в нижний бьеф через центральный канал, образованный окнами, выполненными в перегородках на оси гасителя.

Цель изобретения - повышенна эффективности работы м снижение материалоемкости сооружения,

Указанная цель достигается тем, что перегородки гасителя в верхней части снабжены дополнительными горизонтальными козырьками, расположенными над основными и в первой по ходу движения потока перегородке выполнена прорезь причем

fe

V| VI

ro

Сл)

о

00

прорези в перегородках выполнены донными с высотой, увеличивающейся, а шириной уменьшающейся по направлению к отводящему каналу, в первой и третьей по ходу движения перегородках прорези расположены по центру, а во второй перегородке - симметрично относительно оси колодца в боковых ее частях.

Новизна предлагаемого гасителя энергии высокоскоростного волнового потока состоит в том, что в нем исключена забраль- ная стенка, перегородки гасителя выполнены с двойным горизонтальным козырьком, в первой и третьей по течению потока перегородках устраиваются центральные, а во второй - две симметричные боковые донные прорези в виде окон, высота которых увеличивается, а ширина уменьшается по направлению к отводящему каналу,

На фиг. 1 изображен предлагаемый гаситель., вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Гаситель энергии высокоскоростного волнового потока содержит расположенный между концевой частью быстротока 1 и отводящим каналом 2 расширяющийся в плане водобойный колодец 3 и V-образные в плане перегородки 4, с вершинами, направленными к быстротоку 1, расположенные на дне 5 .в колодце 3 вдоль его оси и выполненные с высотой и шириной, увеличивающейся от быстротока 1 к отводяа;ему каналу 2, По верхнему периметру перегородок 4 крепится двойной козырек 6, из двух горизонтальных V-образных пластин, образующих сквозное щелевое отверстие 7. В первой и третьей по течению перегородках 4 устраиваются центральные донные прорези в виде окоп 8, а во второй перегородке 4 -две симметричные боковые донные прорези в виде окон 9, причем высота прорезей 8 увеличивается, а ширина уменьшается по направлению к отводящему каналу 2. Перегородки 4 образуют между собой каналы 10 и по обе стороны колодца - боковые каналы 11.

Гаситель работает следующим образом. Часть волнового потока, поступая из быстротока 1 в колодец 3, отсекаемая двойными козырьками 6, поступает в щелевые отверстия 7 и через них в каналы 10, а затем, сталкиваясь с перегородками 4 направляется в боковые каналы 11; другая часть попадает через центральную донную прорезь 8 в первой перегородке 4 в канал 10, где сталкивается со второй перегородкой 4 и распределяется между боковыми окнами 9 и боковыми каналами 11; третья часть волнового потока, проходя по верху двойных козырьков первой и второй перегородок,

достигает третьей перегородки 4 и ее двойным козырьком отсекается в щелевое отверстие 7, а также вниз в центральную донную прорезь Вив боковые каналы 11. В боковых каналах 10 перед первой и третьей перегородками 4 и в центральной части канала 10 перед второй перегородкой-4, а также в боковых каналах 11 образуются гидравлические прыжки. Часть потока, попадающая в 0 окно 8 первой перегородки 4 гасится за счет реактивного воздействия на нее глухой центральной частью второй перегородки 4, а боковые потоки, восходящие из окон 9 второй перегородки, гасятся при столкно- 5 вении с боковыми стенками третьей перегородки 4.

Диссипация волновой энергии происходит в гидравлических прыжках, образующихся в боковых каналах 11 и перед 0 перегородками 4 гасителя, а также при-соу- дарении струй, переливающихся через двойные козырьки 6 и щелевое отверстие 7 и струй, истекающих из окон 8 и 9 перегородок 4.

5Дефазирование катящихся волн происходит за счет распределения элементами гасителя волнового потока, достигающего нижнего бьефа за неравные интервалы времени при прохождении части потока через 0 боковые каналы 11, а другой части потока через донные прорези окна 8 и 9 по сложной траектории.

Последовательное отсечение гребневой части волнового потока в щелевые отвер-1 5 стия 7 с помощью двойных козырьков 6 исключает лобовое столкновение верхней части высокоскоростного потока с перегородками 4 и за счет этого значительно уменьшает образование всплесков и брызг 0 на свободной поверхности и исключает выплески воды из водобойного колодца.

Сочетание перечисленных воздействий гасящих элементов на высокоскоростной волновой поток приводит к повышению эф- 5 фективности гашения кинетической энергии, при этом отпадает необходимость в сооружении забральной стенки, что упрощает конструкцию гасителя и уменьшает материалоемкость.

Гидравлические исследования предла- 0 гаемой конструкции гасителя энергии сверхбурного потока, проведенные на волновой установке, показали, что расположение донных прорезей-окон в перегородках гасителя в шахматном порядке позволило Ь добиться более эффективного гашения избыточной энергии по всему фронту волны и вследствие этого более равномерного распределения скоростей по ширине в нижнем бьефе гасителя.

Отношение максимального размаха вторичных колебаний свободной поверхности за гасителем 2аМакс к высоте катящихся волн на быстротоке перед гасителем Ьь(макс) находилась в пределах 2амакс/Ьь{макс) 0,35-0,76, тогда как для базового варианта это отношение равно 0,3-1, т.е. эффектна- ность волногашения не снижается.

Влекомые потоком наносы не задерживаются в гасителе, а проносятся в нижний бьеф по боковым каналам и через донные прорези-окна.

Формула изобретения

Гаситель энергии потока воды, включающий расположенный между быстротоком и отводящим каналом водобойный колодец, V-образные в плане перегородки, последовательно размещенные на дне колодца вдоль его оси, выполненные с высотой и шириной, увеличивающимися к отводящему

каналу, и направленные вершиной к быстротоку, при этом во второй и третьей перегородках по ходу движения потока выполнены прорези, а в верхней части перегородки снабжены горизонтальными козырьками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы и снижения материалоемкости перегородки в верхней части снабжены дополнительными горизонтальными козырьками, расположенными над основными, и в первой по ходу движения потока перегородке выполнена прорезь, причем прорези в перегородках выполнены донными с высотой, увеличивающейся а шириной уменьшающейся в направлении к отводящему каналу, в первой и третьей по ходу движения перегородках прорези расположены по центру, а во второй перегородке - симметрично относительно оси колодца в боковых ее частях.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при высокоскоросуном волновом течении воды на быстротоках. С целью повышения эффективности и надежности работы, уменьшения материалоемкости сооружения перегородки гасителя выполнены с двойным горизонтальным козырьком, в первой и третьей по течению потока перегородках устраиваются центральные, а во второй - две симметричные боковые донные прорези в виде окон, высота которых увеличивается, а ширина уменьшается по направлению к отводящему каналу. 3 ил.

/ 3 4 Ю 6 П

Фаз,

1 3 « В

Фиг.З

В 5 8