ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2112831

ВОДОСБРОС ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ

Имя изобретателя: Бочкарев Я.В., Морозов С.А.
Имя патентообладателя: Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им.проф.П.А.Костычева
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 17.06.1996

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для сброса воды из низконапорных водохранилищ малой емкости. Водосброс включает размещенный в верхнем бьефе гидротехнического сооружения вертикальный трубчатый оголовок, нижняя часть которого соединена сбросной трубой с нижним бьефом, и расположенный над оголовком съемный колпак, который выполнен в виде диска с отогнутыми вниз кромками и снабжен струенаправляющим конусом, размещенным на центральном стержне, прикрепленном к диску. Струенаправляющий конус выполнен в виде вертикальных перекрещивающихся на центральном стержне пластин, скрепленных нижним диском, расположенным перпендикулярно центральному стержню, обеспечивает равномерное распределение потока по сечению вертикального трубчатого оголовка и исключает прорыв воздуха в оголовок за счет искусственно сформированного вальца. При повышении уровня верхнего бьефа диск с отогнутыми вниз кромками исключает прорыв воздуха в оголовок, где образуется вакуум, обеспечивающий работу водосброса в устойчивом напорном режиме.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для сброса воды из низконапорных водохранилищ малой емкости.

Известен водосброс, включающий расположенную в верхнем бьефе сооружения вертикальную камеру, водосбросную трубу, вертикальная часть которой установлена внутри камеры, подвижную трубу, расположенную коаксиально внутри вертикальной части водосбросной трубы, сильфон, поплавковую емкость с калиброванными трубками и колпаками [1].

Однако он имеет сложную конструкцию.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является водосброс, содержащий размещенный в верхнем бьефе вертикальный трубчатый оголовок, нижняя часть которого соединена сбросной трубой с нижним бьефом, герметичный подвижный колпак со стойками, поплавком и воздуховодом, установленный над оголовком [2].

Недостатком известного водосброса являются значительные динамические нагрузки в период срыва вакуума, вызывающие вибрацию сооружения, и значительная сила вакуумметрического давления, для преодоления которой требуется поплавковая камера большого объема, что существенно увеличивает материалоемкость.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании водосбросного сооружения, простого по конструкции и работающего без опасных динамических нагрузок.

Технический результат от использования изобретения выражается в устранении опасных динамических нагрузок на элементы конструкции и снижении материалоемкости.

Технический результат достигается тем, что в водосбросном сооружении, включающем размещенный в верхнем бьефе вертикальный трубчатый оголовок, нижняя часть которого соединена сбросной трубой с нижним бьефом, и расположенный над оголовком съемный колпак, последний выполнен в виде диска с отогнутыми вниз кромками и снабжен струенаправляющим конусом, размещенным на центральном стержне, прикрепленном к диску, при этом сутруенаправляющий конус выполнен в виде вертикальных перекрещивающихся на центральном стержне пластин, скрепленных внизу нижним диском, расположенным перпендикулярно к центральному стержню.

Водосброс гидротехнического сооружения

Фиг. 1 водосброс гидротехнического сооружения.

водосброс гидротехнического сооружения, сечение А-А

Фиг. 2 - водосброс гидротехнического сооружения, сечение А-А на фиг. 1.

Водосброс гидротехнического сооружения включает расположенную под плотиной 1 металлическую водосбросную трубу 2, на вертикальном трубчатом оголовке 3 которой расположены стойки 4 с установленным неподвижно на высоте a=(0,2 - 0,3)d диском 5 диаметром D=(1,8 - 1,5)d с отогнутыми вниз кромками 6 и центральным стержнем 7, на котором зафиксирован струенаправляющий конус 8 с дополнительным сопротивлением в виде нижнего диска 9. Кроме того, показаны уровни воды в верхнем бьефе 10.

Водосброс гидротехнического сооружения работает следующим образом

При подъеме уровня воды в верхнем бьефе 10 выше нормального подпорного уровня (НПУ) вода переливается через кромку вертикального трубчатого оголовка 3, а струенаправляющий конус 8 с дополнительным сопротивлением в виде нижнего диска 9 обеспечивает равномерное распределение потока по сечению и исключает сосредоточенный прорыв воздуха в вертикальный трубчатый оголовок 3 за счет искусственно сформированного вальца. В этом случае водосброс работает как водослив с тонкой стенкой и слабоаэрированным потоком без опасных динамических нагрузок и вибраций.

При дальнейшем повышении уровня в верхнем бьефе 10 расход плавно меняется до максимального, а диск 5 с отогнутыми вниз кромками 6 исключает прорыв воздуха в вертикальный трубчатый оголовок 3, где образуется вакуум и обеспечивается работа водосброса в устойчивом напорном режиме.

При падении уровня воды в верхнем бьефе 10 воздух поступает под отогнутые вниз кромки 6 и вакуум срывается, но опасные динамические нагрузки отсутствуют, т.к. сосредоточенный прорыв воздуха в вертикальный трубчатый оголовок 3 исключен за счет струенаправляющего конуса 8 с дополнительным сопротивлением в виде нижнего диска 9, сбросной расход при этом плавно меняется с максимального до минимального.

Перелив воды продолжается до тех пор, пока уровень в верхнем бьефе 10 не опустится до отметки НПУ.

Предлагаемый водосброс отличается от прототипа более простой конструкцией входного устройства, которое позволяет достичь устойчивого напорного режима без опасных динамических воздействий при плавном изменении расхода с минимального до максимального.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Водосброс гидротехнического сооружения, включающий размещенный в верхнем бьефе вертикальный трубчатый оголовок, нижняя часть которого соединена сбросной трубой с нижним бьефом, и расположенный над оголовком съемный колпак, отличающийся тем, что съемный колпак выполнен в виде диска с отогнутыми вниз кромками и снабжен струенаправляющим конусом, размещенным на центральном стержне, прикрепленном к диску.
2. Водосброс по п.1, отличающийся тем, что струенаправляющий конус выполнен в виде вертикальных перекрещивающихся на центральном стержне пластин, скрепленных нижним диском, расположенным перпендикулярно центральному стержню.

Версия для печати


вверх