устройство для гашения катящихся волн в открытом русле

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ КАТЯЩИХСЯ ВОЛН В ОТКРЫТОМ РУСЛЕ, содержащее размещенный в русле волноотсекатель, выполненный из продольных плавучих гибких лент с ребрами на верхней поверхности, и расположенный над волноотсекателем успокоитель, выполненный из гибких продольных лент с ребрами на нижней поверхности, причем каждая лента волноотсекателя снабжена наконечником, выполненным в виде треугольной пластины, прикрепленной одной стороной к передней кромке ленты, а вершиной - к гибкой тяге подъемника, отличающееся тем, что , с целью повышения эффективности гашения катящихся волн и увеличения надежности в работе гасителя, центральные ленты волноотсекателя и успокоителя выполнены короче боковых лент, при этом центральные и боковые ленты успокоителя снабжены отдельными подъемниками, а ребра на лентах выполнены V-образной формы в плане и обращены вершиной по направлению течения потока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения катящихся волн в каналах-быстротоках и водосбросах.

Известно устройство для гашения катящихся волн в открытом русле, например в быстротоке, в виде волноотсекателя, выполненного из плавающей гибкой ленты с поперечными ребрами на верхней ее поверхности, и расположенного под ним успокоителя потока в виде гибкой ленты с поперечными ребрами на нижней его поверхности, причем передние кромки лент соединены с подъемниками (авт.св.СССР N 1260435, кл. Е 02 В 8/06, опублик. 1986).

Недостатками данного устройства являются низкая надежность работы при наличии в потоке плавающих предметов и малая эффективность волногашения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для гашения катящихся волн в открытом русле, содержащее размещенный в русле волноотсекатель, выполненный из плавучих продольных лент с поперечными ребрами на верхней их поверхности, и расположенный над волноотсекателем успокоитель, выполненный из гибких продольных лент с поперечными ребрами на нижней их поверхности, причем каждая лента волноотсекателя снабжена наконечником, выполненным в виде треугольной пластины, прикрепленной одной стороной к передней кромке ленты, а противоположной ей вершиной - к гибкой тяге подъемника [1].

Недостатком этого устройства является малая эффективность волногашения, вызванная тем, что при одновременном выходе из устройства, имеющего продольные ленты одинаковой длины и шероховатости, вновь образованная волна, двигаясь вдоль потока в быстротоке с большим уклоном дна, не затухает, а, слегка распластываясь, продолжает движение по быстротоку, быстро набирая скорость и высоту.

Разрушение катящейся волны, выходящей из устройства, возможно только в случае, если уклон дна канала за ним меньше второго критического (i<i_кр 0,02), т.е. когда выполняется условие устойчивости бурного потока к возмущениям, что редко наблюдается на быстротоках.

Кроме того, расположение поперечных ребер на внутренней поверхности лент перпендикулярно к направлению течения, приводит к прямому лобовому удару об них набегающей волны, и в момент, когда верхняя лента приближена к нижней, вызывает нежелательные всплески и фонтанирование воды на входе в гаситель.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения катящихся волн и надежности работы устройства.

Это достигается тем, что центральные ленты волноотсекателя и успокоителя выполнены короче боковых лент, при этом центральные и боковые ленты успокоителя снабжены отдельными подъемниками, а ребра на лентах выполнены V-образной формы в плане и обращены вершиной по направлению течения потока.

Новизна предлагаемого гасителя заключается в том, что центральные ленты волноотсекателя и успокоителя выполнены короче боковых лент и снабжены отдельными подъемниками центральных и боковых лент успокоителя, ребра на внутренних, обращенных одна к другой поверхностях лент волноотсекателя и успокоителя выполнены V-образной формы с изломом по течению.

Сопоставительный анализ с известными гасителями катящихся волн в открытом русле не выявил признаков, совпадающих с отличительными признаками предложенного. Это дает основание считать эти признаки существенными, т.к. их наличие приводит к достижению поставленной цели.

На фиг. 1 изображено устройство для гашения катящихся волн в открытом русле, вид сверху; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - лента волноотсекателя с наконечником, вид в аксонометрии.

В открытом русле, например в быстротоке 1, размещен волноотсекатель, выполненный из гибких лент 2 с наконечниками 3, соединенными тросом 4 с подъемником 5 волноотсекателя, который установлен на бортах быстротока 1. Над волноотсекателем размещен успокоитель, выполненный из центральных 6 и боковых 7 продольных лент из гибкого полотнища, соединенных передними кромками через гибкие тяги 8 с подъемниками 9 и 10, установленными на бортах быстротока 1.

На поверхностях лент 2,6 и 7, обращенных одна к другой, закреплены ребра 11 V-образной формы с изломом по течению между двойными лентами волноотсекателя и успокоителя устраиваются узкие продольные каналы 12.

Устройство работает следующим образом.

При набегании катящейся волны на устройство она накатывается на нижние ленты 2 волноотсекатели, находящиеся на плаву, приподнимает ленты 6 и 7 успокоителя и направляемая ребрами 11, имеющими излом по течению, к центральной продольной оси лент, перемещается между волноотсекателем и успокоителем (как в пасти крокодила) к концу гасителя. В результате взаимодействия волны с лентами 2,6 и 7 и ребрами 11 происходят интенсивное перемешивание воды и гашение энергии катящейся волны.

При этом часть объема воды, заключенного в гребне волны, вытесняется в продольные каналы 12 и достигает конца гасителя раньше, чем объем воды, проходящий между волноотсекателем и центральными лентами 6 успокоителя. Еще позже подходит к концу гасителя часть объема воды, продвигающаяся между волноотсекателем и боковыми лентами 7 успокоителя, имеющими большую длину, чем центральные ленты 6.

Таким образом, происходит дефазирование катящейся волны, части которой достигают конца гасителя за неравные промежутки времени.

Выходя из гасителя, эти части волны, имеющие ширину фронта меньше ширины быстротока, растекаются в плане и, уполаживаясь, затухают.

Степенью дефазирования и гашения катящихся волн можно управлять подбором длин лент 2,6 и 7, а также взаимным перемещением верхних лент 6 и 7 успокоителя и нижних 2 лент, волноотсекателя центральных 6 и боковых 7 лент успокоителя. Увеличивая или уменьшая площадь, на которую верхние ленты 6 и 7 перекрывают нижние 2 ленты, и таким образом регулируя гидравлические сопротивления в центральной и боковых частях гасителя, можно добиться более равномерного рассредоточения по времени выходящего из гасителя расхода.

Плавающие предметы, содержащиеся в потоке, направляются клиновидными наконечниками 3 волноотсекателя в продольные каналы 12 и, раздвигая ленты 2, 6 и 7, перемещаются потоком к концу гасителя и далее вниз по течению. При этом максимальная величина расхождения лент, равная сумме ширин продольных каналов 12, может достигать 0,25 b, где b - ширина быстротока.

Выполнение волноотсекателя и успокоителя в виде отдельных продольных лент облегчает в случае необходимости, их осмотр, ремонт и замену. Коэффициент гашения катящихся волн на расстоянии (1.0...5,0) b за гасителем по результатам поисковых исследований составляет

K_b= = 0,2...0,65, тогда как для прототипа эта величина не была меньше 0,7...1,0, что подтверждает повышение эффективности волногашения. Здесь 2 а - размах колебания свободной поверхности потока за гасителем; h_b - высота катящихся волн перед гасителем; b - ширина быстротока. Выплесков воды за пределы быстротока в зоне действия гасителя не наблюдалось.