устройство для гашения энергии потока воды

Формула изобретения

Устройство для гашения энергии потока воды, включающее расширяющийся в плане водобойный колодец с вертикальными стенками и порогом, расположенный между подводящим водоводом с вертикальными стенками и отводящим каналом, отличающееся тем, что водобойный колодец в плане имеет прямоугольную форму и снабжен на входе вертикальными торцевыми стенками и продольными стенками, являющимися продолжением стенок подводящего водовода, порог в плане выполнен в виде симметричной относительно продольной оси колодца кривой, обращенной выпуклостью в сторону отводящего канала, причем кривая состоит из двух дуг, а в верхней части порога установлено перекрытие над его криволинейной частью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к энергогасящим устройствам водосбросных сооружений.

Наиболее близким техническим решением является устройство для гашения энергии потока воды, включающее расположенный между подводящим водоводом с вертикальными стенками и отводящим каналом расширяющийся в плане водобойный колодец с вертикальными стенками и порогом (SU 1341326 A1, 30.09.1987).

Недостатком этого устройства является наличие сосредоточенного в центральной части устройства потока, поступающего в отводящий канал и являющегося источником повышенной пульсации скоростей, опасных для устойчивости ложа канала.

Целью предлагаемого изобретения является снижение опасности разрушения ложа канала и упрощение конструкции водобойного колодца за счет улучшения режима потока, поступающего из водобойного колодца в отводящий канал.

Решение упомянутой задачи достигается тем, что устройство для гашения энергии потока воды включает расположенный между подводящим водоводом с вертикальными стенками и отводящим каналом расширяющийся в плане водобойный колодец с вертикальными стенками и порогом, при этом водобойный колодец в плане имеет прямоугольную форму и снабжен на входе вертикальными торцевыми стенками и продольными стенками, являющимися продолжением стенок подводящего водовода, порог в плане выполнен в виде симметричной относительно продольной оси колодца кривой, обращенной выпуклостью в сторону отводящего канала, причем кривая состоит из двух дуг, а в верхней части порога установлено перекрытие над его криволинейной частью.

Отмеченный технический результат обеспечивается тем, что, попадая на криволинейную часть порога, поток разделяется на две части, каждая из которых возвращается в начало водобойного колодца в соответствующих акваториях, образованных боковыми стенками и вертикальными продолжениями стенок подводящего канала, где и происходит гашение основной части избыточной энергии потока. Поскольку возвратное течение происходит вдоль боковых стен колодца, то в районе торцевых стенок эти потоки устремляются к середине колодца, где при встрече друг с другом взаимно гасят поперечные составляющие скорости и остатки избыточной энергии. Кроме того, при достижении торцевых стенок и торможении потока уровень воды в колодце становится выше уровня воды в отводящем канале, и под действием этой разницы уровней происходит выход воды в канал из водобойного колодца по всей его ширине.

На фиг. 1 представлен план устройства для гашения энергии потока воды; на фиг. 2 - продольный разрез устройства; на фиг. 3 - поперечный разрез.

Устройство для гашения энергии потока воды представляет собой водобойный колодец 1, расположенный между подводящим водоводом 2 с вертикальными стенками 3 и отводящим каналом 4. Колодец 1 имеет вертикальные боковые стенки 5 и порог 6 и снабжен на выходе вертикальными торцевыми стенками 7 и продольными стенками 8, являющимися продолжением стенок 3 подводящего водовода 2. Порог 6 в плане выполнен в виде симметричной относительно продольной оси 9 кривой, состоящей из двух дуг 10, обращенных выпуклостью в сторону отводящего канала 4. Над криволинейной частью порога 6 установлено перекрытие 11.

Устройство для гашения энергии потока воды работает следующим образом.

Вода, поступающая в водобойный колодец 1 из подводящего водовода 2, продольными стенками 8 без растекания в плане подводится к порогу 6, где криволинейные дуги 10 формируют два потока с поворотом каждого из них в сторону торцевых стенок 7. При движении этих потоков в акваториях, образованных боковыми стенками 5 и продольными стенками 8, потоки увеличивают свое поперечное сечение за счет растекания в плане и в вертикальной плоскости, теряя при этом скорость, а с ней и избыточную кинетическую энергию. При достижении потока торцевых стенок 7 происходит остановка потоков с потерей еще части энергии потока. При этой остановке потока часть кинетической энергии переходит в потенциальную в виде повышения уровня воды, увеличения ее глубины в зоне торможения и остановки потоков. Под действием подъема уровня воды возникает ее движение к середине колодца 1, где вновь сформировавшиеся потоки сталкиваются между собой, взаимно гася поперечные составляющие скорости, остатки избыточной энергии потока, поступающего в водобойный колодец 1.

Поскольку у торцевых стенок 7 подъем уровня воды происходит по всей ширине водобойного колодца 1, то под действием перепада уровней в колодце 1 и отводящем канале 4 возникает движение воды в отводящий канал 4 по всей его ширине.

При отсутствии перекрытия 11 струи, достигающие порога 6, создают в его центральной части восходящие токи, экранирующие выход потока из водобойного колодца в центральной части, создавая таким образом неравномерное течение в отводящем канале. Перекрытие 11 препятствует образованию восходящих потоков и повышает равномерность течения в плане на выходе в отводящий канал 4.