RU2033491C1 - Device for determination of permissible noneroding velocity of water flow for ground - Google Patents

Device for determination of permissible noneroding velocity of water flow for ground Download PDF

Info

Publication number
RU2033491C1
RU2033491C1 SU5019450A RU2033491C1 RU 2033491 C1 RU2033491 C1 RU 2033491C1 SU 5019450 A SU5019450 A SU 5019450A RU 2033491 C1 RU2033491 C1 RU 2033491C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vessel
velocity
ground
flow
water flow
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Савватеев
Владимир Олегович Канатов
Александр Сергеевич Соловьев
Александр Сергеевич Савватеев
Валерий Филиппович Проданов
Евгений Карлович Шенин
Original Assignee
Сергей Сергеевич Савватеев
Владимир Олегович Канатов
Александр Сергеевич Соловьев
Александр Сергеевич Савватеев
Валерий Филиппович Проданов
Евгений Карлович Шенин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Сергеевич Савватеев, Владимир Олегович Канатов, Александр Сергеевич Соловьев, Александр Сергеевич Савватеев, Валерий Филиппович Проданов, Евгений Карлович Шенин filed Critical Сергей Сергеевич Савватеев
Priority to SU5019450 priority Critical patent/RU2033491C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2033491C1 publication Critical patent/RU2033491C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: hydraulic engineering. SUBSTANCE: device for determination of permissible noneroding velocity of water flow for ground is made in form of vertical cylindrical vessel 1 additionally furnished with vertical hollow cylinder 2 coaxially installed in vessel 1 and forming annular hollow together with vessel walls and circular horizontal plate 8 with water passing holes installed in annular hollow to separate it into upper working chamber 7 and lower filling chamber 6 and intake and discharge pipes 22 located on the bottom of vessel 1. Circular horizontal plate 8 has radial recess 10 in which holder 11 with ground 12 is installed. Installed in plate 8 flush with its upper surface are transducers 13 of tangential stresses which serve to measure bottom flow velocity. Installed on walls 3 and 4 of vessel 1 and cylinder 2 are radiator 16 and receiver of modulated light. After filling of water chamber 7 and initiating water flow, ground 12 is observed. When turbidity of flow rises and eroding zone is formed in ground 12, flow velocity is registered by transducers 13 of tangential stresses or laser velocity meters. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к установлению величин допускаемой неразмывающей скорости течения водного потока для различных грунтов. The invention relates to hydraulic engineering, namely, to establish the values of the permissible non-washable speed of the flow of water for various soils.

Известны различные устройства для определения величин допускаемых неразмывающих грунт скоростей водного потока, например известно устройство в виде прямолинейного лотка, в дне которого устанавливается испытуемый образец грунта [1] Недостатками этого устройства являются громоздкость, сложность, необходимость последовательного ступенчатого увеличения скорости потока, что приводит к длительности испытаний, а также необходимость оснащения лотка внешними устройствами: бассейном, насосом, трубопроводами. There are various devices for determining the values of permissible non-washable soil water flow rates, for example, a device in the form of a rectilinear tray, in the bottom of which a test soil sample is installed [1] The disadvantages of this device are cumbersome, complexity, the need for a sequential stepwise increase in flow rate, which leads to duration tests, as well as the need to equip the tray with external devices: pool, pump, pipelines.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является устройство для определения допускаемой неразмывающей скорости водного потока для грунта, включающее вертикальный сосуд с возбудителем водного потока, на дне сосуда выполнен радиальный паз, в котором размещен образец грунта, и датчики скорости водного потока, расположенные радиально на дне сосуда [2]
Это устройство имеет недостаточную точность измерений, поскольку возможно нарушение гидравлической структуры потока в центральной зоне, датчики скоростей удалены от дна, отсутствует устройство для фиксации начала процесса размыва грунта. При наполнении сосуда водой возможно повреждение уже установленного образца грунта.
The closest technical solution to the proposed device is a device for determining the permissible non-washable velocity of the water flow for the soil, including a vertical vessel with a water flow pathogen, at the bottom of the vessel there is a radial groove in which the soil sample is placed, and water velocity sensors located radially at the bottom vessel [2]
This device has insufficient measurement accuracy, since there may be a violation of the hydraulic structure of the flow in the central zone, speed sensors are removed from the bottom, there is no device for fixing the beginning of the soil erosion process. When filling the vessel with water, damage to an already established soil sample is possible.

Целью изобретения является создание компактного устройства для определения допускаемой неразмывающей скорости водного потока для грунта, которое позволяет повысить точность измерений, корректность моделирования и расширить область применения прибора за счет возможности испытаний различных грунтов. The aim of the invention is the creation of a compact device for determining the permissible non-washable speed of the water flow for the soil, which allows to increase the accuracy of measurements, modeling accuracy and expand the scope of the device due to the possibility of testing various soils.

Для этого в устройстве для определения допускаемой неразмывающей скорости водного потока для грунта, включающем вертикальный цилиндрический сосуд с возбудителем вращения водного потока, измеритель мутности потока, прибор для измерения скорости потока и образец грунта, вертикальный цилиндрический сосуд снабжен вертикальным пустотелым цилиндром, коаксиально установленным в сосуде и образующим со стенками сосуда кольцевую полость, и кольцевой горизонтальной плитой с водопропускными отверстиями, установленной в кольцевой полости и делящей ее на верхнюю рабочую и нижнюю наполнительную камеры, и подводящей и сливной трубками, размещенными в дне сосуда; измеритель мутности потока выполнен в виде размещенных напротив друг друга излучателя и приемника модулированного света, один из которых установлен в цилиндре на его стенке, а другой на стенке сосуда, и соединенного с ними регистрирующего устройства, причем плита выполнена с радиальным пазом для установки образца грунта и снабжена сменными покрытиями с различной шероховатостью. To do this, in the device for determining the permissible non-washing speed of the water flow for the soil, including a vertical cylindrical vessel with a pathogen of rotation of the water flow, a turbidity meter, a device for measuring flow velocity and a soil sample, the vertical cylindrical vessel is equipped with a vertical hollow cylinder coaxially mounted in the vessel and forming an annular cavity with the walls of the vessel, and an annular horizontal plate with culverts installed in the annular cavity and lasking it on the upper working and lower filling chambers, and the supply and drain tubes located in the bottom of the vessel; the turbidity meter is made in the form of a modulated light emitter and receiver placed opposite each other, one of which is installed in the cylinder on its wall, and the other on the vessel wall, and a recording device connected to them, the plate being made with a radial groove for installing a soil sample and equipped with interchangeable coatings with various roughness.

Прибор для измерения скорости потока может быть выполнен в виде датчиков касательных напряжений, установленных на плите заподлицо с ее верхней поверхностью и протарированных в показаниях донных скоростей. The device for measuring the flow velocity can be made in the form of tangential stress sensors mounted on the plate flush with its upper surface and calibrated in the testimony of bottom velocities.

Для измерения донных скоростей потока на стенках кольцевого сосуда могут быть установлены лазерные измерители скоростей водного потока, что позволяет повысить точность измерений и избежать нарушения гидравлической структуры потока, так как в поток не вводятся дополнительные помехи. To measure bottom flow rates, laser gauges of water flow rates can be installed on the walls of the annular vessel, which makes it possible to increase the accuracy of measurements and avoid disturbance of the hydraulic structure of the flow, since no additional interference is introduced into the flow.

Коаксиальная установка дополнительного вертикального пустотелого цилиндра, образующего вместе с внешним кольцевую и центральную полости, создает кольцевое русло, что позволяет уменьшить вероятность возникновения центрального вертикального вихря, воронки и возмущений в потоке, чем предотвращает нарушение заданного режима. Кольцевое русло позволяет подвергать образец грунта одновременному воздействию разных скоростей, соответствующих различным радиусам. The coaxial installation of an additional vertical hollow cylinder, which forms an annular and central cavity together with the outer one, creates an annular channel, which reduces the likelihood of a central vertical vortex, funnel, and perturbation in the flow, which prevents the violation of the specified mode. The annular channel allows you to expose the soil sample at the same time to different speeds corresponding to different radii.

Вертикальный пустотелый цилиндр служит и для установки в нем измерительных приборов, что по сравнению с прототипом существенно повышает точность измерений и удобство обслуживания приборов. Точность и достоверность измерений повышается еще и за счет того, что можно осуществлять контроль за каждым створом кольцевого русла, в прототипе такая возможность отсутствует. Использование датчиков касательных напряжений, установленных на плите заподлицо с ее верхней поверхностью и протарированных в показаниях донных скоростей водного потока, позволяет предотвратить нарушение гидравлической структуры потока в придонной зоне и определять размывающее воздействие потока на поверхность дна и соответственно на образец грунта, установленный в паз. The vertical hollow cylinder also serves for the installation of measuring instruments in it, which, compared with the prototype, significantly increases the accuracy of measurements and ease of maintenance of devices. The accuracy and reliability of the measurements is also increased due to the fact that it is possible to control each target of the annular channel, in the prototype there is no such possibility. The use of shear stress sensors mounted on the slab flush with its upper surface and calibrated in the indications of bottom velocities of the water flow helps prevent disturbance of the hydraulic structure of the flow in the bottom zone and determines the erosive effect of the flow on the bottom surface and, accordingly, on the soil sample installed in the groove.

Наличие сменных покрытий с различной шероховатостью на кольцевой горизонтальной плите позволяет расширить область применения прибора при работе с различными грунтами за счет корректного моделирования реального дна и гидравлической структуры потока. The presence of removable coatings with different roughness on an annular horizontal plate allows us to expand the scope of the device when working with various soils due to the correct modeling of the real bottom and hydraulic flow structure.

На стенках сосудов, вне рабочей камеры, на уровне ее дна и параллельно ему установлены излучатель и приемник модулированного света с регистрирующим устройством, что позволяет определять повышение мутности потока и с высокой точностью фиксировать начало отрыва частиц грунта (начало процесса размыва). On the walls of the vessels, outside the working chamber, at the level of its bottom and parallel to it, an emitter and a modulated light receiver with a recording device are installed, which makes it possible to determine the increase in the turbidity of the stream and to record with high accuracy the beginning of separation of soil particles (the beginning of the erosion process).

Выполнение на кольцевой горизонтальной плите водопропускных отверстий и в дне камеры наполнения подводящей трубы позволяет обеспечить через камеру наполнения плавное наполнение водой рабочей камеры, что исключает преждевременное повреждение грунта и чем устраняется отмеченный недостаток прототипа, где наполнение происходит сверху. The implementation of culverts on the annular horizontal plate and in the bottom of the filling chamber of the supply pipe allows for smooth filling of the working chamber through the filling chamber, which eliminates premature soil damage and thereby eliminates the noted disadvantage of the prototype, where filling takes place from above.

Таким образом, предложенное устройство для определения допускаемой неразмывающей скорости водного потока для грунта повышает точность измерений, корректность моделирования, удобство при использовании и расширяет область применения. Thus, the proposed device for determining the permissible non-washable speed of the water flow for the soil improves the accuracy of measurements, the accuracy of modeling, ease of use and expands the scope.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг. 2 то же, вид в плане. In FIG. 1 shows the proposed device, a General view; in FIG. 2 same, plan view.

Устройство для определения допускаемой неразмывающей скорости водного потока для грунта состоит из вертикального кольцевого сосуда 1 и вертикального пустотелого цилиндра 2. Кольцевой сосуд (кольцевая полость) 1 образован наружными 3 и внутренними 4 цилиндрическими стенками, выполненными из прозрачного материала. Устройство содержит возбудитель вращения водного потока 5. The device for determining the permissible non-washing speed of the water flow for the soil consists of a vertical annular vessel 1 and a vertical hollow cylinder 2. An annular vessel (annular cavity) 1 is formed by the outer 3 and inner 4 cylindrical walls made of transparent material. The device contains a pathogen of rotation of the water stream 5.

Кольцевой сосуд 1 выполнен двухкамерным, состоящим из камеры наполнения 6 и рабочей камеры 7, разделенных кольцевой горизонтальной плитой 8 с имеющимися в ней водопропускными отверстиями 9, в дне плиты 8 выполнен паз 10, в который вставлена кассета 11 с образцом грунта 12, поверхность которого выполнена заподлицо с дном плиты 8. В плите 8 радиально установлены ряд датчиков касательных напряжений 13, протарированных в показаниях скоростей водного потока. Датчики 13 соединены с преобразователем 14 и регистрирующим устройством 15. На стенках 3, 4 кольцевого сосуда 1, вне рабочей камеры 7, установлен излучатель 16 с генератором 17 и приемник модулированного света 18, соединенный с усилителем 19 и регистратором 20. В дне камеры наполнения 6 установлена подводящая и сливная труба 22, на стенках 3, 4 кольцевого сосуда могут быть установлены лазерные измерители (на чертеже не показаны), закрепленные на стенках цилиндрического сосуда. The annular vessel 1 is made of two-chamber, consisting of a filling chamber 6 and a working chamber 7, separated by a horizontal horizontal plate 8 with the culvert holes 9 contained in it, a groove 10 is made in the bottom of the plate 8, into which a cassette 11 with a soil sample 12 is inserted, the surface of which is made flush with the bottom of the plate 8. In the plate 8 radially installed a number of sensors of tangential stresses 13, calibrated in the readings of the speeds of the water flow. The sensors 13 are connected to the transducer 14 and the recording device 15. On the walls 3, 4 of the annular vessel 1, outside the working chamber 7, an emitter 16 is installed with a generator 17 and a modulated light receiver 18 connected to an amplifier 19 and a recorder 20. At the bottom of the filling chamber 6 a supply and drain pipe 22 is installed; laser meters (not shown) can be mounted on the walls of the cylindrical vessel on the walls 3, 4 of the annular vessel.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В паз 10, находящийся в плите 8, устанавливают кассету 11 с образцом грунта 12. Через трубу 22 камеры наполнения 6 и водопропускные отверстия 9 плиты 8 подают воду в рабочую камеру 7 кольцевого сосуда 1 и наполняют ее до контакта с возбудителем вращения водного потока 5. Мутность и температуру воды выбирают в соответствии с натурными условиями или с условиями эксперимента. In the groove 10 located in the plate 8, a cassette 11 with a sample of soil 12 is installed. Through the pipe 22 of the filling chamber 6 and the culvert holes 9 of the plate 8, water is supplied to the working chamber 7 of the annular vessel 1 and filled until contact with the pathogen of rotation of the water stream 5. Turbidity and water temperature are selected in accordance with the field conditions or with the experimental conditions.

Возбудителем вращения водного потока 5 приводят воду во вращательное движение, постепенно увеличивают скорость и наблюдают за грунтом 12 визуально, а за мутностью потока с помощью модулированного светового излучения, испускаемого излучателем 16, 17 и принимаемого преобразователем 14 с регистрирующим устройством 15. The causative agent of rotation of the water stream 5 causes water to rotate, gradually increase the speed and observe the soil 12 visually, and the turbidity of the stream using modulated light radiation emitted by the emitter 16, 17 and received by the transducer 14 with the recording device 15.

При повышении мутности потока и образования зоны размыва грунта 12, 12' фиксируют скорость потока воды датчиками касательных напряжений 13 и лазерными измерителями (на чертеже не показаны). With increasing turbidity of the flow and the formation of the zone of erosion of the soil 12, 12 ', the water flow rate is fixed by tangential stress sensors 13 and laser meters (not shown in the drawing).

Эта скорость является граничной размывающей скоростью, меньшие скорости являются неразмывающими для данного грунта 12. Если поверхность грунта 12 имеет значительную шероховатость, на плиту 8 устанавливают сменные покрытия с соответствующей шероховатостью. This speed is the boundary erosion speed, lower speeds are non-blurring for a given soil 12. If the surface of the soil 12 has a significant roughness, replaceable coatings with the appropriate roughness are installed on the plate 8.

Таким образом, предложенное устройство компактно и позволяет повысить точность измерений, корректность моделирования, расширить область применения прибора по сравнению с прототипом. Thus, the proposed device is compact and allows to increase the accuracy of measurements, the accuracy of modeling, to expand the scope of the device compared to the prototype.

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСКАЕМОЙ НЕРАЗМЫВАЮЩЕЙ СКОРОСТИ ВОДНОГО ПОТОКА ДЛЯ ГРУНТА, включающее вертикальный цилиндрический сосуд с возбудителем вращения водного потока, измеритель мутности потока, прибор для измерения скорости потока и образец грунта, отличающееся тем, что оно снабжено вертикальным пустотелым цилиндром, коаксиально установленным в сосуде и образующим со стенками сосуда кольцевую полость, кольцевой горизонтальной плитой с водопропускными отверстиями, установленной в кольцевой полости и делящей ее на верхнюю рабочую и нижнюю наполнительную камеры, и подводящей и сливной трубами, размещенными в дне сосуда, а измеритель мутности потока выполнен в виде размещенных напротив друг друга излучателя и приемника модулированного света, один из которых установлен в цилиндре на его стенке, а другой на стенке сосуда с внешней его стороны, и соединенного с ними регистрирующего устройства, причем плита выполнена с радиальным пазом для установки образца грунта и снабжена сменным покрытием с шероховатостью. 1. DEVICE FOR DETERMINING THE ACCEPTABLE NON-SILING WATER FLOW SPEED FOR SOIL, including a vertical cylindrical vessel with a pathogen of rotation of the water flow, a turbidity meter, a device for measuring flow velocity and a soil sample, characterized in that it is equipped with a vertical hollow cylinder, coaxially installed and forming an annular cavity with the walls of the vessel, an annular horizontal plate with culverts, installed in the annular cavity and dividing it into the upper the working and lower filling chambers, and the supply and drain pipes located in the bottom of the vessel, and the turbidity meter is made in the form of emitter and a modulated light receiver placed opposite each other, one of which is installed in the cylinder on its wall and the other on the vessel wall with its outer side, and a recording device connected to them, the plate being made with a radial groove for installing a soil sample and provided with a replaceable coating with roughness. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прибор для измерения скорости потока выполнен в виде датчиков касательных напряжений, установленных на плите заподлицо с ее верхней поверхностью и протарированных в показаниях донных скоростей. 2. The device according to claim 1, characterized in that the device for measuring the flow velocity is made in the form of shear stress sensors mounted on the plate flush with its upper surface and calibrated in the bottom velocity readings. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прибор для измерения скорости потока выполнен в виде лазерных измерителей скоростей, установленных на стенках цилиндра и сосуда. 3. The device according to claim 1, characterized in that the device for measuring the flow rate is made in the form of laser speed meters mounted on the walls of the cylinder and vessel.
SU5019450 1991-12-28 1991-12-28 Device for determination of permissible noneroding velocity of water flow for ground RU2033491C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5019450 RU2033491C1 (en) 1991-12-28 1991-12-28 Device for determination of permissible noneroding velocity of water flow for ground

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5019450 RU2033491C1 (en) 1991-12-28 1991-12-28 Device for determination of permissible noneroding velocity of water flow for ground

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2033491C1 true RU2033491C1 (en) 1995-04-20

Family

ID=21593001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5019450 RU2033491C1 (en) 1991-12-28 1991-12-28 Device for determination of permissible noneroding velocity of water flow for ground

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2033491C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105401554A (en) * 2015-12-24 2016-03-16 佛山市神风航空科技有限公司 Close-loop type mechanical water flow system
CN105464039A (en) * 2015-12-24 2016-04-06 佛山市神风航空科技有限公司 Closed-loop type manual flowing water system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Мирцхулава Ц.Е. Инженерые методы расчета и прогноза водной эрозии. М.: Колос, 1970, с.23. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1606571, кл. E 02B 1/02, 1990. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105401554A (en) * 2015-12-24 2016-03-16 佛山市神风航空科技有限公司 Close-loop type mechanical water flow system
CN105464039A (en) * 2015-12-24 2016-04-06 佛山市神风航空科技有限公司 Closed-loop type manual flowing water system
CN105464039B (en) * 2015-12-24 2017-09-15 佛山市神风航空科技有限公司 A kind of closed loop manpower flows water system
CN105401554B (en) * 2015-12-24 2018-08-31 佛山市神风航空科技有限公司 A kind of closed loop mechanical flow water system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3638490A (en) Fluid flow measuring device
EA013768B1 (en) Liquid level and density measurement device
RU2033491C1 (en) Device for determination of permissible noneroding velocity of water flow for ground
US2283906A (en) Sewage meter
JP2002236084A (en) Method and device for measuring concentration of mixed suspended matter
Krishnappan et al. Distribution of bed shear stress in rotating circular flume
CN113720995B (en) Centrifugal test device for reinforcing influence of side pit excavation on circumference of existing tunnel
RU2085726C1 (en) Device for simultaneous measuring of drill mud parameters
RU2369739C1 (en) Method of evaluation of static and dynamic levels of fluid in annular space of well equipped with electric centrifugal pump
SU894060A1 (en) Device for measuring swelling of clayey soils
SU1651100A1 (en) Method of defining water flow rate and its volume in measuring flume
SU1312426A1 (en) Method of determining dimensions of leak
SU513255A1 (en) Measuring unit installation for the calibration and calibration of gas flow meters
SU847058A1 (en) Unit for liquid flow meter calibration
SU896441A1 (en) Device for testing article for fluid tightness
SU543851A1 (en) Filter meter
SU1144013A1 (en) Pressure pickup dynamic graduation method
SU575484A1 (en) Device for determining dynamic characteristics of ultrasonic flowmeters
RU2035720C1 (en) Flow rate pickup
SU1262293A1 (en) Device for measuring ground water level
RU2246706C2 (en) Transducer for measuring static pressure in grainy layer
RU2247948C2 (en) Method and device for measuring mass flow rate of fluid
SU1055821A1 (en) Method of determining the degree of drain filling
RU2059829C1 (en) Device measuring rate of air flow passing through mine
DE3071049D1 (en) A method of and apparatus for determining the mass flow rate of a fluid stream