RU103814U1

RU103814U1 - END PLOT OF A SLEEP TYPE WITH A TILT-MOUNTED REFLECTIVE REFRIGERATING SECTOR OF A HEAD WATER WITH A VERTICAL WATER OUTLET

Info

Publication number: RU103814U1
Application number: RU2010105721/21U
Authority: RU
Inventors: Бронислав Михайлович Бахтин; Светлана Геннадьевна Кузнецова
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2011-04-27

Abstract

Концевой участок раструбного типа с наклонно закрепленным отражающим сектором напорного водовода с вертикальным выпуском воды, включающий вертикальный напорный водовод цилиндрической формы, примыкающий к транзитной части сооружения, сектор, выполненный с соблюдением размеров R/r=2,0÷5,0, R/t=1,5÷4,0, где R - радиус сектора; r - радиус выходного отверстия вертикального напорного водовода; t - расстояние между сектором и выходным отверстием вертикального напорноговодовода, расположенный под углом к горизонту над выходным отверстием вертикального напорного водовода и опирающийся на ограничивающую стенку, повторяющую в плане часть упомянутого выходного отверстия, и примыкающие к ней вертикальные направляющие стенки, угол между направляющими стенками и осью концевого участка α>0°, отличающийся тем, что угол установки отражающего сектора для обеспечения надежной работы при малых глубинах в нижнем бьефе может устанавливаться в пределах 0°<φ<30°, при этом ось концевого участка расположена под произвольным углом к оси напорного водовода. The end section of the socket type with an inclined reflecting sector of the pressure water conduit with a vertical outlet of water, including a vertical pressure pipe of cylindrical shape adjacent to the transit part of the structure, a sector made in compliance with the dimensions R / r = 2.0 ÷ 5.0, R / t = 1.5 ÷ 4.0, where R is the radius of the sector; r is the radius of the outlet of the vertical pressure conduit; t is the distance between the sector and the outlet of the vertical pressure duct, located at an angle to the horizon above the outlet of the vertical pressure duct and resting on the bounding wall, repeating in plan the part of the said outlet, and the vertical guide walls adjacent to it, the angle between the guide walls and the axis end section α> 0 °, characterized in that the angle of installation of the reflecting sector to ensure reliable operation at shallow depths in the downstream can establish i in the range 0 ° <φ <30 °, wherein the end section axis is an arbitrary angle to the axis of the discharge conduit.

Description

Предполагаемое изобретение относится к области гидротехники, а именно к конструктивным элементам напорных водопропускных сооружений, и может быть использовано в гидроузлах любого напора в качестве элемента водосброса, водовыпуска или водоспуска.The alleged invention relates to the field of hydraulic engineering, namely to the structural elements of pressure head culverts, and can be used in hydraulic systems of any pressure as an element of a spillway, water outlet or drain.

Известна конструкция концевого участка напорного водопропускного сооружения, включающего вертикальный водовод, примыкающий к транзитной части сооружения, горизонтальный диск, расположенный над выходным отверстием вертикального водовода и опирающийся на радиально расположенные за пределами выходного отверстия бычки обтекаемой формы (Патент №2211279 от 14 октября 1992 г.) (Аналог)The known design of the end section of the pressure head culvert, including a vertical conduit adjacent to the transit part of the structure, a horizontal disk located above the outlet of the vertical conduit and resting on streamlined bull-calves radially located outside the outlet (Patent No. 2211279 of October 14, 1992) (Analog)

Недостатком этого решения является ограниченность его применения в стесненных условиях, например в узких долинах горных рек. При этом площадь растекания ограничивается за счет близкого расположения крутых склонов долины реки, что, в свою очередь, вызывает изменение характера гашения энергии и появление сбойных течений в нижнем бьефе.The disadvantage of this solution is its limited use in cramped conditions, for example, in narrow mountain river valleys. Moreover, the spreading area is limited due to the close location of the steep slopes of the river valley, which, in turn, causes a change in the nature of the quenching of energy and the appearance of faulty currents in the downstream.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является решение концевого участка раструбного типа напорного водопропускного сооружения с вертикальным выпуском воды, включающего вертикальный напорный водовод цилиндрической формы, примыкающий к напорному водоводу транзитной части сооружения, сектор, расположенный горизонтально над выходным отверстием вертикального напорного водовода и опирающийся на ограничивающую стенку, и примыкающие к ней вертикальные направляющие стенки, при этом ось концевого участка расположена под произвольным углом к оси напорного водовода (патент RU 2341616 С2 заявка 2006147134/03(051491) прототип).The closest technical solution, selected as a prototype, is the solution of the end section of the bell-shaped type of a pressure culvert with a vertical outlet of water, including a vertical pressure pipe of cylindrical shape adjacent to the pressure pipe of the transit part of the structure, a sector located horizontally above the outlet of the vertical pressure pipe and leaning on the bounding wall, and adjacent vertical guide walls, while the axis of the end section located at an arbitrary angle to the axis of the pressure pipe (patent RU 2341616 C2 application 2006147134/03 (051491) prototype).

Недостатком этого варианта является возможность возникновения размывающих придонных скоростей при малых глубинах в нижнем бьефе в случае недостаточного.The disadvantage of this option is the possibility of erosion of bottom velocities at shallow depths in the downstream in case of insufficient.

Целью предполагаемого изобретения является снижение риска размывов, в точке соприкосновения транзитной струи с дном нижнего бьефа, в широком диапазоне глубин, а так же обеспечение поверхностного режима сопряжения потока выходящего из напорного трубопровода непосредственно за концевым участком и надежной работы водопропускного сооружения.The aim of the proposed invention is to reduce the risk of erosion, at the point of contact of the transit stream with the bottom of the downstream, in a wide range of depths, as well as providing a surface mode for pairing the stream exiting the pressure pipe directly behind the end section and reliable operation of the culvert.

Суть изобретения заключается в том, что концевой участок раструбного типа с наклонно закрепленным отражающим сектором напорного водовода с вертикальным выпуском воды, включающий вертикальный напорный водовод цилиндрической формы, примыкающий к транзитной части сооружения, сектор выполненный с соблюдением размеров R/r=2.0÷5.0, R/t=1.5÷4.0, где R - радиус сектора, r - радиус выходного отверстия вертикального напорного водовода, t - расстояние между сектором и выходным отверстием вертикального напорного, расположенный под углом к горизонту над выходным отверстием вертикального напорного водовода и опирающийся на ограничивающую стенку, повторяющую в плане часть упомянутого выходного отверстия, и примыкающие к ней вертикальные направляющие стенки, угол между направляющими стенками и осью концевого участка α>0°, угол установки отражающего сектора для обеспечения надежной работы при малых глубинах в нижнем бьефе может устанавливаться в пределах 0°<φ<30°, при этом ось концевого участка расположена под произвольным углом к оси напорного водовода.The essence of the invention lies in the fact that the end section of the bell-shaped type with an inclined reflecting sector of a pressure water conduit with a vertical outlet of water, including a vertical pressure pipe of cylindrical shape adjacent to the transit part of the structure, is made in compliance with the dimensions R / r = 2.0 ÷ 5.0, R /t = 1.5.5 4.0, where R is the radius of the sector, r is the radius of the outlet of the vertical pressure head conduit, t is the distance between the sector and the outlet of the vertical pressure head, located at an angle to the horizon above the outlet vertical opening of the discharge water conduit and resting on the bounding wall, repeating in plan a part of the said outlet, and the vertical guiding walls adjacent to it, the angle between the guiding walls and the axis of the end section α> 0 °, the angle of installation of the reflecting sector to ensure reliable operation at small depths in the downstream can be set within 0 ° <φ <30 °, while the axis of the end section is located at an arbitrary angle to the axis of the pressure conduit.

Конструкция концевого участка раструбного типа с наклонно закрепленным отражающим сектором напорного водовода с вертикальным выпуском воды поясняется чертежом (фиг.1).The design of the end section of the socket type with an inclined fixed reflective sector of the pressure water conduit with a vertical outlet of water is illustrated in the drawing (figure 1).

Устройство концевого участка раструбного типа с наклонно закрепленным отражающим сектором напорного водовода с вертикальным выпуском воды, выполнено следующим образом: вертикальный напорный водовод цилиндрической формы 1, примыкает к транзитной части сооружения, сектор 2, расположенный под углом к горизонту над выходным отверстием вертикального напорного водовода, опирается на ограничивающую стенку 5, повторяющую в плане часть упомянутого выходного отверстия, и примыкающие к ней вертикальные направляющие стенки 3. Сектор выполнен и закреплен с соблюдением размеров и углов:The device of the end section of the socket type with an inclined reflecting sector of the pressure pipe with a vertical discharge of water is made as follows: a vertical pressure pipe of cylindrical shape 1, adjacent to the transit part of the structure, sector 2, located at an angle to the horizon above the outlet of the vertical pressure pipe on the bounding wall 5, repeating in plan a part of the said outlet, and the vertical guide walls 3 adjacent to it. The sector is made and Mounting by means of compliance with size and angles:

α>0°, 0°<φ<30°, R/r=2.0÷5.0, R/t=1.5÷4.0,α> 0 °, 0 ° <φ <30 °, R / r = 2.0 ÷ 5.0, R / t = 1.5 ÷ 4.0,

где α - угол между направляющей стенкой и продольной осью концевого участка;where α is the angle between the guide wall and the longitudinal axis of the end section;

φ - угол установки отражающего сектора к горизонту;φ is the angle of installation of the reflecting sector to the horizon;

R - радиус сектораR is the radius of the sector

r - радиус выходного отверстия вертикального напорного водовода;r is the radius of the outlet of the vertical pressure conduit;

t - расстояние между сектором и выходным отверстием вертикального напорного водовода.t is the distance between the sector and the outlet of the vertical pressure conduit.

Устройство работает следующим образом. Поток, с расходом Q, выходя из выходного отверстия вертикального напорного водовода, радиусом r, и встречаясь с закрепленным под углом φ сектором, радиусом R, на расстоянии t над выходным отверстием, и вертикально расположенными направляющими стенками растекается и выходит в нижний бьеф с заданным углом наклона к горизонту.The device operates as follows. The flow, with the flow rate Q, leaving the outlet of the vertical pressure water conduit, of radius r, and meeting with a sector fixed at an angle φ, radius R, at a distance t above the outlet, and vertically arranged guide walls spreads and enters the downstream with a given angle tilt to the horizon.

Эффект, получаемый от изобретения, состоит в том, что при выпуске воды из напорного водовода обеспечивается устойчивый поверхностный режим непосредственно за концевым участком, при соблюдении соотношения размеров R/r=2.0÷5.0, R/t=1.5÷4.0, удаление точки соприкосновения транзитной струи с дном нижнего бьефа от концевого участка при 0°<φ<30°, и уменьшение удельных расходов и размывов в этой точке при α>0°. Что позволяет избежать опасных размывов дна в непосредственной близости от концевого участка. При этом возможно произвольное расположение оси концевого участка относительно оси водовода, что может обеспечить более удобную компоновку сооружения.The effect obtained from the invention is that when water is discharged from the discharge conduit, a stable surface regime is ensured directly behind the end section, subject to the aspect ratio R / r = 2.0 ÷ 5.0, R / t = 1.5 ÷ 4.0, removing the contact point of the transit jets with a bottom of the downstream from the end portion at 0 ° <φ <30 °, and a decrease in specific consumption and erosion at this point for α> 0 °. This avoids dangerous erosion of the bottom in the immediate vicinity of the end section. In this case, an arbitrary arrangement of the axis of the end portion relative to the axis of the conduit is possible, which can provide a more convenient layout of the structure.

Эффективность работы предлагаемого технического решения подтверждена результатами экспериментов авторов на модели водовода диаметром 4.5 м и напором около 150 м, выполненной в масштабе 1:50 натуральной величины.The effectiveness of the proposed technical solution is confirmed by the results of the experiments of the authors on a model of a water conduit with a diameter of 4.5 m and a pressure of about 150 m, made on a scale of 1:50 full size.

В результате проведенных опытов при указанных выше соотношениях и углах были получены придонные скорости, которые не представляют опасности для скальных пород нижнего бьефа гидротехнических сооружений даже при условии отсутствия крепления.As a result of the experiments with the above ratios and angles, bottom velocities were obtained that do not pose a danger to the lower rocks of hydraulic structures, even if there is no fastening.

Claims

The end section of the socket type with an inclined reflecting sector of the pressure water conduit with a vertical outlet of water, including a vertical pressure pipe of cylindrical shape adjacent to the transit part of the structure, a sector made in compliance with the dimensions R / r = 2.0 ÷ 5.0, R / t = 1.5 ÷ 4.0, where R is the radius of the sector; r is the radius of the outlet of the vertical pressure conduit; t is the distance between the sector and the outlet of the vertical pressure duct, located at an angle to the horizon above the outlet of the vertical pressure duct and resting on the bounding wall, repeating in plan the part of the said outlet, and the vertical guide walls adjacent to it, the angle between the guide walls and the axis end section α> 0 °, characterized in that the angle of installation of the reflecting sector to ensure reliable operation at shallow depths in the downstream can establish i in the range 0 ° <φ <30 °, wherein the end section axis is an arbitrary angle to the axis of the discharge conduit.