Гаситель энергии водного потока Советский патент 1982 года по МПК E02B8/06 

(54) ГАСИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОШОГО ПОТОКА

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к гасителям энергии водного потока в нижнем бьефе водосливных плотш. Известен гаситель энергии водного потока, устанавливаемый на водобое водосливных плотин, включающий пирсы с трапецеидальным в плане очертанием, расширяемым вниз по течен Пирсы имеют плоски передние и боковые . грани {1. Недостатком данного гасителя энергии водного потока, является то, что он имеет не очень высокую энергогасящую, способность, несмотря на его плохо обтекаемую форму, ггред усматривающую увеличение сопротивления потоку и coздa шe локальных вихреобразований, причем его плохо обтекаемая форма, в свою очередь, вызывает кавитащ1онные раэрушення гасителя. Известен также гаситель энергии водного потока, состоящий из ряда нирсов, каждый из которых имеет верхнюю, заднюю и две боковые грани и в плане представляет собой треугольник 12). Недостатком известного гасителя энергии водного потока является то, что он по существу выполняет роль только расщепителя потока, обладая невысокой энергогасящей спосо остъю. Цель изобретения - повыщенне эффективности гашения энергии и уменьшение кавитационной эрозии гасителей энергии водиого по тока. Поставлеииал цель достигается тем, что в гасителе энергии водного потока, состоящем из ряда пирсов, каждый из которых имеет верхнюю, заднюю и две боковые грани и в плане представляет собой треугольник, вершина которого направлена навстречу тотоку, пирсы выполнены с верхней граиью, выступающей над боковыми граиями, имеющими вогнутую криволинейную поверхность и наклоиеиа навстречу потоку, а боковые грани сопряжены одна с другой поверхностью обтекаемой формы. На фиг. 1 изображено устройство в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. I; на фиг. 3 разрез Б-Б иа фиг. 2; ва фиг. 4, 5 и 6 сост ветствеиио разрезы В-В , Г-Г н Д-Л на фиг 2.

На поверхности водобоя 1, сопряженного с водосливной плотиной 2, устаиовлеи гаситель из ряда пирсов 3, каждый из которых имеет переднюю грань 4, верхнюю грань 5, боковые , грани 6 и заднюю грань 7. В водобое 1 проложена воздухоподводящая система 8.

Гаситель работает следующим образом.

При пропуске расходов через водосливную плотину 2, массы воды поступают на водобой 1 и соударяются с пирсами 3, плавно обтекают их передние грани 4 и верхние грани 5, имеющие выпуклые поверхности со скругленными, ребрами. При обтекании боковых граней 6, имеющих вогнутую криволинейную поверхность, массы водьТ приобретают вращательное движение вокруг оси потока. Это обеспечивается плавным сопряжением поверхностей боковых граней 6 с водобоем 1, сохранением или уменьшением радиуса кривизны в верхней их части, вытсупающей над средней частью, имеющей наименьшую ширину гасителя в каждом поперечном сечении, что необходимо для отброса вращаюшихся масс воды на транзитную струю, а также расширением пирсов вниз по течению, создающим общую конфузорность потока и лучшие условия натекания его на вогнутые криволинейные боковые грани 6. Линии сопряжения боковых граней 6 гасителей с водобоем и с верхней гранью 5 также как и все образующие криволинейной поверхности, боковых граней 6 при этом могут быть или прямолинейными, или криволинейными с уменьшающимся вниз по течению радиусом кривизны, что предотвращает отрыв потока и образование зон кавитапди.

Размеры и взаимное расположение гасителей зиергии водного потока обычно назначаются в зависимости от удельных сбросных расходов, определяющих глубину и скорость воды в сжатом сечении потока на водобое 1 с учетом обеспечения прочности и устойчивости каждого пирса. Указанные условия распространяются и на данный гаситель знергии водного потока, однако для более эффективной его работы целесообразно выдержать следующие соотношения:

ЙП/Ъпг 1,5 - 20, 0,7 - 1,0 где bf, - ширина пирса; В{, - длина пирса; d - расстояние между пирсами.

Расстояние С от задней грани 7 пирса 3 до точки пересечения закрученных потоков определяется по принятому отношению б и используется при необходимости устройства второго ряда гасителей.

Высота задней грани 7 пирса 3 назначается в зависимости от глубины потока в сжатом сечении и составляет при зтом обычаю (0,50,7) Ь. Наклон верхней грани 5 целесообразен

до 30, а ее ширина назначается равной (0,7 0,9) b р, (см. чертеж).

Повышение противокавитационной соособносги предлагаемого гасителя обеспечивается плавно обтекаемыми очертаниями пирсов, отсутствием острых боковых и верхних ребер, вызывающих опасные зоны отрыва потока, понжения гидродинамических давлений и кавитацию, а также значительным увеличением этих давлений на боковых гранях 6, ввиду дополнительного действия центробежной составляющей от врашения масс воды па указанных гранях.

Увеличение гидродинамического давления на всех гранях пирса, кроме, задней грани 7, обеспечивается также наклоном верхней грани 5 в сторону верхнего бьефа и конфузорностью потока в плане за счет расширения носителей вниз по течению. Также кавитация может быть предотврашена подачей воздуха из воздухоотводяшей системы 8 в зоны понижения гидроди намического давления.

Таким образом, создание в потоке вращателного движения, в результате которого вращаюпщеся массы воды соударяются или с транзитной струей, или с массами воды, сходящими с соседних пирсов, но вращающихся в противоположном направлении, вызывает интенсивное перемешивание всего потока, снижение его скоростей и эффективное гашение энергии в нижнем бьефе.

Уменьшение кавитационной эрозии на низовой грани пирса обеспечивается или ее безотрывным очертанием, или, при выполнении ее в виде стенки с малой кривизной, подачей возд ха из воздухоподводяшей системы.

Исходя из условия удешевления строите.пьства предлагаемого гасителя энергии, передние верхние и низовые грани пирсов могут выполняться также комбинированными по своему очертанию, состоящими в центральной часам из плоских граней, а в периферийных частях из криволинейных поверхностей плавно сопрягающихся с соседними гранями.

Формула изобретения

Гаситель энергии водного потока, состоя, щий из ряда , каждый из которых имее верхнюю, заднюю и две боковые грани и в плавне представляет собой треугольник, вершина которого направлена навстречу потоку, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения энергии и уменьшения кавитационной эрозии, верхняя грань выполнена выступающей над боковыми гранями, имеющими вогнутую KpHBonHfiefiii Hi