Устройство для изучения поведенияМиНЕРАлОВ B ВОдНОМ пОТОКЕ Советский патент 1981 года по МПК G01V9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ВОДНОМ ПОТОКЕ

линейная скорость вращения тела вокруг оси; ш - угловая скорость этог тела; г - расстояние тела до оси вращения. Различная линейная скорост в моделируемом потоке у наружной и внутренней стенок кольцевого лотка обуславливает получение экспериментальных данных, имеющих существенные расхождения между собой. В этом заклчается принципиальное отличие моделируемого в устройстве водного потока от естественного, имеющего близкие значения скорости течения и переноса Обломочного материала в центральной части русла и некоторое равномерное ее снижеййе к -берегам. Результаты измерений, с помощью ко торых получают количественные характеристики процесса переноса обломочного материала (например пройденное минералом расстояние за определенное время), не соответствуют натурным данным при наблюдении за естественными потоками. Эти количественные характеристики процесса переноса обломочного материала (минералов) не используются для построения переноса минералов в естественном водном потоке, а получаемые качественные характеристики не позволяют определить достаточно деьдежно местонахождение коренного источника или россыпного месторождения полезных ископаемых, а также расстояние переноса минералов в естественных потоках. Таким образом, нестационарность моделируемого в этом устройстве водного потока, различные линейные скорости переноса обломочного материала в потоке делают исследуемый поток отличным от естественного, а результаты исследований не достоверными.

Цель изобретения - получение достоверной информации о поведении минералов в водном потоке.

Поставленная цель достигается тем что лопасти выполняют в виде объемных тел каплевидной формы с возможностью их свободного вращения в горизонтальной плоскости. Форма лопастей и их крепление не вызывают турбулентности водного потока. Кроме того, сохраняют постоянным для каждой лопасти значение произведения наибольшей площади поперечного сечения, являющейся лобовым сопротивлением при движении в воде, на расстояние ее до оси вращения кольцевого лотка. Это необходимо для выравнивания линейных скоростей в водном потоке кольцевого лотка.

На чертеже изображено устройство для изучения поведения минералов в водном потоке, вид сверху.

Устройство содержит в центре колцевого лотка 1 ось 2,с насаженньЛм на нее коромыслом. К коромыслу крепится вращающиеся по окружности в нотке лопатки 3 представляющие собой лопасти, выполненные в виде объемных тел каплевидной формы. Крепление лопастей производят в их утолщенной части так, чтобы они имели возможность свободно вращаться в горизонтальной плоскости..

Устройство работает следукхцим образом.

Кольцевой лоток 1 перед началом работы заполняется водно-обломочной смесью, в которой находятся ценные минералы. Затем во вращение приводится ось 2 с насаженными на нее короьыслом и лопатками 3. Лопатки 3 при своем движении действуют на верхние слои воды, заполняющей кольцевой лоток 1, и приводят ее в движение. . За счет вязкости воды это движение передаемся ее донным слоям. Для того, .чтобы линейные скорости водного потока в кольцевом лотке 2 были од1 наковы, наибольшее поперечное сечение, создающее лобовое сопротивление водному потоку каждой из лопастей, рассчитывают таким, что значение произведения его на расстояние лопасти до оси вращения кольцевого лотка остается величиной постоянной. Сила, действующая на вращающееся тело (лопасти) со стороны коромысла.

m V

(1)

F

где m - масса вращающегося вокруг

-оси тела;

V - линейная скорость вращающегося тела;

R - расстояние вращающегося тела до оси вращения, а сила сопротивления воды движущемуся телу

F р S,(2)

где F - равнодействующая сил сопротивления воды; давление воды на элемент пР S верхности движущегося тела поперечное сечение движущегося тела.

Вода под действием этих сил приходит в равномерное движение, значи эти силы уравновешивают друг друга, т. е.

m V

Р S (3)

R

Тогда уравнение (3) для лопасти массой т, находящейся на расстоянии R от оси вращения и имеющей поперечное сечение S, имеет вид

m-iV

(А)

Р S,

а для лопасти массой т, находящейся на .расстоянии R от оси вращения и имеющей попе{зечное сечение 5- , /а

- Р S,

(5) Для выполнения условия равенства линейных скоростей в кольцевом лот ке приравниваются уравнения (4) и и равенство .принимает вид ч . Давление для всех лопастей, погруженных на одну глубину, становится одинакоэым, и равенство (6) преобр зуется к виду .,, - ) При равенстве масс лопастей искома зависимость. Смоделированный таким образом водный поток имеет близкие значения скорости во всех точках поперечног сечения и движения смеси. Придание лопастям наилучшей, с точки зрения гидродинамики, формы для обтекания позволяет воздействовать на водную среду и приводить ее в |Дви5кение, не создавая турбуле ности в ней. Это возможно потому, что каплевидное тело не создает ре ко выра хенных областей повышенного и пониженного давления, хвостовая (за ; ренная) часть лопастей не вы зыБает появление вертикальной составляЕЛцей скорости водного потока. Возможность свободного вращения лопастей в горизонтальной плоскости п воляет лопастям при движении в потоке самоустанавливаться так, что лобовое сопротивление набегающему потоку всегда остается минимальным Лопасти, выполненные по найденной зависимости позволяют получить одинаковую линейную скорость водного потока в кольцевом лотке и создать стационарное течение, подобное естественному течению рек в натурных условиях. Смоделированный водный поток дает возможность изучать поведение минералов во всех аспектах его перемещения и состояния в естественных условиях в водных потоках. Фор1-1ула изобретения . Устройство для изучения поведения минералов в водном потока, содержащее кольцевой лоток и вращавхдиеся лопатки решетчатой конструкции, кгикдая из которых состоит из нескольких плоских лопастей, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности информации о поведении минералов в водном потоке, лопасти укреплены с возможностью свободного вращения в горизонтальной плоскости и выполнены в виде объемных тел каплевидной формы с сохранением постоянного значения произведения наибольшей площади поперечного сечения каждой лопасти на расстояние ее до оси вращения кольцевого лотка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Разумихин Н. В. Использование экспериментальных методов для решения некоторых вопросов формирования россыпей. Геология россыпей, М., Наука, 19.G5, с. 335-343. 2.Кюнен Ф. Экспериментальные исследования суспензионных потоков и глинистых суспензий. Геология и геофизика морского дна, М., Мир, 1969 с. 59-63. 3.Авторское свидетельство СССР № 594477, кл. G 01 V 9/00, 1978 (прототип) .

798675

h

) Л /Й

n n n

JL

V V

U

«J