RU2658700C1 - Способ гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока цилиндрообразный, гаситель энергии потока тороидальный, устройство для гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока - Google Patents
Способ гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока цилиндрообразный, гаситель энергии потока тороидальный, устройство для гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658700C1 RU2658700C1 RU2017138993A RU2017138993A RU2658700C1 RU 2658700 C1 RU2658700 C1 RU 2658700C1 RU 2017138993 A RU2017138993 A RU 2017138993A RU 2017138993 A RU2017138993 A RU 2017138993A RU 2658700 C1 RU2658700 C1 RU 2658700C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- energy
- stream
- river
- water
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 10
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B8/00—Details of barrages or weirs ; Energy dissipating devices carried by lock or dry-dock gates
- E02B8/06—Spillways; Devices for dissipation of energy, e.g. for reducing eddies also for lock or dry-dock gates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Sewage (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к способам гашения энергии потоков жидкостей и газов и может быть использована в гидротехническом строительстве и в машиностроении. Единый изобретательский замысел изобретений заключается в максимальном использовании собственной кинетической энергии газовых, жидкостных потоков для самогашения энергии газов и жидкостей. Способ гашения кинетической энергии потока включает разворот потока, при этом вектор скорости движущегося вторичного потока направляют по отношению к вектору скорости первичного потока с углом встречи более 180°. Гаситель энергии потока по первому варианту включает водобойный колодец с днищем, вогнутой поверхностью уступа, образующая которой выполнена с постепенным увеличением угла поворота. Канал гасителя потока на входе плавно переходит в выполненный по образующей кривой в виде участка спирали Архимеда с углом разворота более 180° и имеющий соотношение D=аН полуцилиндрический колодец, где Н - сечение потока в направлении поперечного сечения полуцилиндра; а - зависящее от скорости и максимально возможного сечения высоты потока численное значение коэффициента от 2 до 10; D - усредненный диаметр полуцилиндрической поверхности в плоскости, перпендикулярной входящему потоку. Гаситель энергии потока по второму варианту включает водовод, кольцевую камеру, конфузор. Канал водовода гасителя потока на входе в кольцевую камеру заканчивается конфузором и через зазор упирается в вершину конуса фигуры вращения с образующей кривой в виде участка спирали Архимеда с нарастающим углом разворота более 180° и имеющей соотношение D=ad, где d - осредненное значение диаметра потока в поперечном его движению направлении; а - зависящее от скорости и максимально возможного сечения потока численное значение коэффициента от 4 до 10; D - наибольший диаметр фигуры вращения в плоскости, перпендикулярной входящему потоку. Устройство для гашения кинетической энергии потока включает последовательно соединенные между собой гасители. На протяжении потока установлены гасители скорости потока по первому и второму вариантам в количестве более одного. Гаситель энергии потока по третьему варианту изобретения включает установленный выше уровня дна реки порог-растекатель с расширением по направлению движения потока воды. Используемый в этом варианте полуцилиндрический колодец, раскрытый в первом варианте, выполнен заглубленным в грунт дна реки с отметкой верхней кромки ниже отметки дна реки. От нижней кромки полуцилиндрического колодца выполнена наклонная плита с подъемом в сторону дна реки и величиной расширения в месте входа в реку, определяемой по формуле. Технический результат - применимость способа гашения в гидротехнике и газодинамике, обеспечение эффективного использования собственной энергии потока для его самогашения, упрощение конструкций устройств-гасителей энергии потока, повышение их долговечности и надежности. 5 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Способ гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока цилиндрообразный, гаситель энергии потока тороидальный, устройство для гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока
Описание к заявке на изобретение
Предполагаемая группа изобретений относится к способам гашения энергии потоков жидкостей и газов и может быть использована:
- в гидротехнических сооружениях, в частности для гашения энергии водного потока на водосбросах открытого и шахтного типа;
- в машиностроении, отоплении, двигателях внутреннего сгорания, в частности для гашения энергии и шума потоков жидкостей и выхлопных газов.
Единый общий изобретательский замысел предполагаемых изобретений заключается в максимальном использовании собственной кинетической энергии газовых, жидкостных потоков для самогашения энергии газов и жидкостей путем их разворота во встречном направлении с углами встречи более 180°, что позволяет в максимальной степени нейтрализовать кинетическую и/или внутреннюю энергию потока жидкости и/или газа за счет совершения механической работы.
Разворот газов и/или жидкостей во встречном направлении с углами встречи более 180° позволяет создавать наиболее простые устройства для гашения энергии потоков.
Уровень техники
Известны различные способы гашения энергии потока, которые можно разделить:
- на пассивные способы с устройством различных препятствий в виде стенок, рассекателей, преград, продольных сопротивлений и т.п.;
- активные способы с использованием собственной энергии потоков с завихрением потоков, соударением струй, разворотом потоков во встречном направлении на углы до 180° включительно (1-8).
Общим недостатком известных из уровня техники способов и устройств гашения энергии потоков является недоиспользование энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы.
Активные способы с использованием собственной энергии потоков совмещают также и с устройством различных препятствий движению потока. В частности, на аварийном водосбросе Саяно-Шушенской ГЭС выполнены ступенчатые переливы. Но такие переливы не позволяют в достаточной степени затормозить движение потока на протяжении всего водосбросного участка, и поэтому в месте входа потока в реку он имеет высокую скорость, вызывающую размыв дна и берегов рек.
Из уровня техники также известно, что после водобойных колодцев не выполняются успокоители турбулентности, которые достаточно надежно могли бы предотвратить размыв донных и береговых линий рек.
1) Наиболее близким к способу гашения кинетической энергии потока аналогом является патент RU 2310707 С2 «Способ уменьшения разрушительного действия цунами».
Согласно известному способу в районах выхода пунами на берег в направлении, противоположном движению волн цунами, посредством разворота вектора скорости волн цунами на 180° в тоннелях 
- образной формы организуют встречные потоки воды.
Известный способ может быть эффективен в случае волн цунами, поскольку задачей заграждения против этих волн является прежде всего возврат приливной воды обратно в море. Но в случае применения способа для гашения потоков воды в гидротехнических устройствах, газодинамических устройствах способ не применим ввиду необходимости попутного движения потоков и не достаточно эффективен ввиду утла атаки первичного потока вторичным потоком под углом 180°, что не обеспечивает полноценное соударение потоков и соответственно не обеспечивает наиболее полное гашение энергии потока.
Технический результат изобретения - применимость способа гашения в гидротехнике и газодинамике, обеспечение эффективного использования собственной энергии потока для его самогашения, упрощение конструкций устройств-гасителей энергии потока, повышение их долговечности и надежности.
Технический результат достигается следующим.
Для более эффективного гашения первичного потока в заявляемый способ предполагает, что вектор скорости движущегося вторичного потока направляется по отношению к вектору скорости первичного потока с углом встречи более 180°.
На фиг.1 проиллюстрирован принцип осуществления способа.
Отличие предлагаемого способа от известных в следующем.
Движущийся по потоководу 1 первичный поток имеет скорость V1 и сталкиваясь с развернутым посредством разворотного участка 2 на угол встречи более 180° вторичным потоком, теряет скорость до V2, превращаясь во вторичный поток. Вторичный поток при столкновении с первичным потоком превращается в третичный поток со скоростью V3. При этом криволинейная форма разворотного участка позволяет достигнуть снижения статодинамических нагрузок на конструкции устройств-гасителей энергии потока. Снижение скорости вторичного потока позволяет снизить общую статическую нагрузку на конструкции устройств-гасителей энергии потока.
Энергия потока гасится по преимуществу при встречном соударении потоков.
Соударение потоков под углом более 180° исключает эффект расслоения встречных потоков при угле встречи 180°.
Разворот вторичного потока на угол встречи более 180° обеспечивает эффективное использование собственной энергии потока для его самогашения, упрощение конструкции устройств-гасителей энергии потока, повышение их долговечности и надежности.
2) Известные способы гашения энергии потока реализуются в различных устройствах, называемых гасителями (Патенты RU 2310707 С2, RU 2524814 C1, RU 2341615 C1, RU 2375520 C1, RU 2483158 C1, RU 2489545 C1, RU 2489546 С1, А. с.СССР 1564458).
По причине недоиспользования энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы известные устройства имеют высокую нагрузку на конструкции, являются сложными по конструкции и не достаточно эффективными.
Наиболее близким аналогом к заявляемому гасителю энергии потока цилиндрообразному является патент RU 2450103 С2 «Гаситель энергии потока».
Согласно аналогу гаситель энергии потока включает водобойный колодец, дно истенки которого имеют искусственную шероховатость в форме полуцилиндрических габионов. Полуцилиндрические габионы уложены на противосуффозионное устройство и имеют поперечную ориентацию относительно движения потока воды. Уступ водобойного колодца имеет вогнутую поверхность, образующая которой выполнена с постепенным увеличением угла поворота, прописывается уравнением
О''=(tg2α⋅х2)/4Н
где Н - глубина водобойного колодца;
α - конечный угол поворота касательной к кривой образующей, α<90°;
х - абсцисса кривой образующей в декартовой системе координат.
Недостатками известного устройства являются: недоиспользование энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы, высокая нагрузка на конструкции, сложность по конструкции, ограничения по вариациям образующей вогнутой поверхности при отладке гасителя.
Технический результат изобретения - обеспечение эффективного использования энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы, снижение нагрузок на конструкции, упрощение конструкции, возможность расчетных и опытно-конструкторских вариаций формы образующей вогнутой поверхности при отладке гасителя.
Технический результат достигается следующим.
Заявленное устройство (Фиг. 2) «гаситель энергии потока цилиндрообразный» выполнен таким образом, что канал гасителя потока 1 на входе плавно переходит в выполненный по образующей кривой в виде участка спирали Архимеда с углом разворота более 180° и имеющий соотношение D=аН полуцилиндрический колодец 2
где
Н - сечение потока в направлении поперечного сечения полуцилиндра;
а - зависящее от скорости и максимально возможного сечения высоты потока численное значение коэффициента от 2 до 10;
D - усредненный диаметр полуцилиндрической поверхности в плоскости, перпендикулярной входящему потоку.
Зависящее от скорости и максимально возможного сечения высоты потока численное значение коэффициента от 2 до 10 подбирается посредством расчетов и опытно-конструкторских работ.
На фиг. 2 проиллюстрирован принцип работы устройства.
Движущийся по потоководу 1 первичный поток имеет скорость V1 и сталкиваясь с развернутым посредством полуцилиндрического колодца 2 на угол встречи более 180° вторичным потоком, теряет скорость до V2, превращаясь во вторичный поток. Вторичный поток при столкновении с первичным потоком превращается в третичный поток со скоростью V3.
Криволинейная форма полуцилиндрического колодца позволяет достигнуть снижения статодинамических нагрузок на конструкции гасителя энергии потока. Снижение скорости вторичного потока позволяет снизить общую статическую нагрузку на конструкции гасителя энергии потока, повысить его долговечность и надежность.
Разворот вторичного потока на угол встречи более 180° обеспечивает эффективное использование собственной энергии потока для его самогашения, упрощение конструкции гасителя энергии потока, повышение его долговечности и надежности.
Возможность расчетных и опытно-конструкторских вариаций формы образующей вогнутой поверхности при отладке гасителя обеспечивает оптимизацию конструкторских решений применительно к разным типам потоков по материалу, температуре, вязкости, скорости движения и объему потока по массе.
3) Наиболее близким аналогом к заявляемому гасителю энергии потока тороидальному является патент RU 2523530 С1 «Гаситель энергии водного потока».
Согласно аналогу гаситель энергии водного потока включает водовод с уступом в кольцевой камере, сопряженной с дополнительной прямоугольной камерой. Камера гашения снабжена продольными стенками, закрепленными на дне дополнительной прямоугольной камеры гашения в виде двух вертикальных водосливных перегородок параллельно ее стенкам, а на выходном участке кольцевой камеры - конфузорно под углом одна к другой. Верхний конец стенок конфузора имеет загнутую по радиусу стенку, установленную с зазором к противоположно свободному промежутку между боковыми стенками камеры. Нижний конец вертикальных перегородок, в сторону отводящего русла, расположен перед промывной галереей с переходными криволинейными стенками, расположенными над боковыми стенками галереи и сопряженными с выходным порогом галереи. Выходной порог расположен выше дна камеры, выполнен с горизонтальной полкой и сопряжен с дном отводящего русла. Дно галереи сопряжено через отверстие с трубопроводом с плоским затвором. Вследствие соударения струй в камерах на участках: перепад, криволинейные стенки, загнутые по радиусу, перелив через стенки, а также в галерее перед выходным порогом происходит генерация потока воды, обеспечивается гашение энергии потока, достигается снижение донных скоростей навыходе и плавный вход в отводящее русло.
Недостатками известного устройства являются: недоиспользование энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы, высокая нагрузка на конструкции, сложность по конструкции.
Технический результат изобретения - обеспечение эффективного использования энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы, снижение нагрузок на конструкции, упрощение конструкции.
Технический результат достигается следующим.
Канал водовода 1 гасителя потока на входе кольцевую камеру 3 заканчивается конфузором 2 и через зазор упирается в вершину конуса 4 фигуры вращения с образующей кривой 5 в виде участка спирали Архимеда с нарастающим углом разворота более 180° и имеющий соотношение D=ad
где
где d - осредненное значение диаметра потока в поперечном его движению направлении;
а - зависящее от скорости и максимально возможного сечения потока численное значение коэффициента от 4 до 10;
D - наибольший диаметр фигуры вращения в плоскости, перпендикулярной входящему потоку.
Зависящее от скорости и диаметра потока численное значение коэффициента от 2 до 10 подбирается посредством расчетов и опытно-конструкторских работ.
Для прямоугольных водоводов водовод, конфузор, кольцевая камера, фигура вращения могут быть исполнены прямоугольного очертания в плоскостях, перпендикулярных движению потока.
На фиг. 3 проиллюстрирован принцип работы устройства.
По каналу водовода 1 гасителя потока движется поток и концентрируется в конфузоре 2, увеличивая скорость до V1. Первичный поток со скоростью V1 сталкивается под углом встречи более 180° с вторичным потоком, теряет скорость до V2, превращаясь во вторичный поток. Вторичный поток при столкновении с первичным потоком превращается в третичный поток со скоростью V3.
Фигура вращения, выполненная по образующие кривой в виде участка спирали Архимеда с нарастающим углом разворота более 180°, обеспечивает расщепление первичного потока на вершине конуса фигуры вращения 4 и разворот потока во встречном направлении на угол встречи более 180°. При этом происходит круговое обжатие первичного потока вторичным потоком.
Криволинейная форма фигуры вращения позволяет достигнуть снижения статодинамических нагрузок на конструкции гасителя энергии потока. Снижение скорости вторичного потока позволяет снизить общую статическую нагрузку на конструкции гасителя энергии потока, повысить его долговечность и надежность.
Разворот вторичного потока на угол встречи более 180° обеспечивает эффективное использование собственной энергии потока для его самогашения, упрощение конструкции гасителя энергии потока, повышение его долговечности и надежности.
Возможность расчетных и опытно-конструкторских вариаций формы образующей вогнутой поверхности при отладке гасителя обеспечивает оптимизацию конструкторских решений применительно к разным типам потоков по материалу, температуре, вязкости, скорости движения и объему потока по массе.
4) Известные способы гашения энергии потока на водосбросах по линии их протяженности реализуются в различных устройствах в виде каскадных водосбросов с последовательно расположенными гасителями различного типа (6, Патент RU 2375520 C1).
По причине недоиспользования энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы известные устройства каскадов имеют высокую нагрузку на конструкции, являются сложными по конструкции и не достаточно эффективными.
Наиболее близким аналогом к заявляемому гасителю энергии потока цилиндрообразному является патент SU 1709010 (автор Илюшин В.Ф.).
Согласно аналогу водосброс включает последовательно соединенные между собой поверхностный оголовок, наклонную шахту. отводящий туннель и концевое сооружение. По длине наклонной шахты и в месте ее сопряжения с отводящим туннелем выполнены закручивающие устройства в виде колена, у которого верховой отвод выполнен в виде конфузора с плоской вставкой на дне, а низовой - в виде цилиндра, плавно сопряженного с дном конфузора. Колено каждого закручивающего устройства расположено в горизонтальной плоскости, а цилиндр каждого низового отвода состыкован с нижним участком наклонной шахты, образуя поворот в вертикальной плоскости. В результате трасса водосброса проходит по наикратчайшему пути в обход плотины, а на каждом закручивающем устройстве происходит гашение избыточной кинетической энергии сбрасываемого потока воды.
Недостатками известного устройства являются: недоиспользование энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы, высокая нагрузка на конструкции, сложностью конструкции, ограничения по вариациям образующей вогнутой поверхности при отладке гасителя.
Технический результат изобретения - обеспечение эффективного использования энергии движущегося потока для нейтрализации его кинетической энергии за счет совершения механической работы, снижение нагрузок на конструкции, упрощение конструкции, возможность расчетных и опытно-конструкторских вариаций формы образующей вогнутой поверхности, шага устройств-гасителей при отладке устройства для гашения кинетической энергии потока.
Технический результат достигается следующим.
Устройство для гашения кинетической энергии потока включает последовательно установленные и соединенные между собой на протяжении участка потока гасители скорости потока в виде устройств по п. 2 и 3 в количестве более одного (Фиг 4, Фиг. 5).
Описание схем работы устройств по п. 2 и 3 как отдельных устройств-гасителей энергии потока приведено выше.
Устройства по п. 2 применимы в качестве элементов для комплектования открытых каскадных тормозов в открытых водосбросах.
Устройства по п. 3 применимы в качестве элементов комплектования устройств для гашения кинетической энергии потоков закрытых каналов, предназначенных для движения по ним газов и жидкостей, в частности для участков водосбросов, трактов выхлопа газов двигателей внутреннего сгорания, пр.
Устройство работает следующим образом.
При использовании в качестве элементов для комплектования открытых каскадных тормозов в открытых водосбросах выполняют последовательную установку устройств-гасителей по п. 2, создавая каскад.
При движению водного потока от высотной отметки верхнего бьефа к высотной отметке нижнего бьефа поток воды последовательно тормозится. Это не позволяет водному потоку набирать критические значения энергии.
Поскольку энергия движущегося потока определяется известным соотношением
где
V - скорость движущегося потока, м/с,
то эффективное торможение потока на протяжении участка водосброса является наиболее актуальным способом предотвращения размыва гидротехнических сооружений и прилегающих днищ акваторий.
Криволинейная часть нижнего устройства заглублена ниже уровня дна реки, что позволяет снизить степень турбулентность потока перед переходом потока в русло реки.
Устройства по п. 3 соединяются в устройство для гашения кинетической энергии потока последовательно. Работа устройство для гашения кинетической энергии потока аналогична вышеописанному.
5) Из уровня техники известно о водосбросных устройствах завихряющего, дробящего, аэрирующего поток типа (1-5, Авторское свидетельство СССР №271382, кл. Е02В 8/06, 1970).
Недостатком известных устройств является наличие в месте водосброса избыточных общих и местных скоростей водного потока в виде вихрей, струй, которые в свою очередь способствуют размыву дна рек и берегов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является Гаситель энергии потока для водопропускного сооружения (Авторское свидетельство СССР №1684411 кл, Е02В 8/06, 1958).
Согласно описанию аналог включает водосброс с параллельными боковыми стенками и выполненный с расширяющимися в плане боковыми стенками водобой, на котором установлен прямолинейный порог-растекатель, расположенный по направлению течения потока за угловым сопряжением боковых стенок водосброса и водобоя. Порог-растекатель установлен на основании расчетных гидродинамических зависимостей.
Недостатком аналога является турбулентный характер выводимого в реку потока воды, обусловленный расположением порога-растекателя выше уровня дна реки и наличием препятствий в виде водобойных приспособлений на пороге-растекателе.
Технический результат изобретения - исключение размыва дна и берегов на водосбросах гидротехнических сооружений.
Технический результат достигается следующим.
Гаситель энергии потока выполнен в виде полуцилиндрического колодца по п. 2 и заглублен в грунт дна реки с отметкой верхней кромки 1 ниже отметки дна реки, а от нижней кромки 2 полуцилиндрического колодца выполнена наклонная плита 3 с подъемом в сторону дна реки и величиной расширения в месте входа в реку, определяемой по формуле
В=(Qmax)/(Hmin*Vnom)
где
В - ширина водного потока на входе в реку, м;
Qmax - максимальный планируемый объем водосброса, м3;
Hmin - минимальная глубина водного потока от отметки дна реки до уровня поверхности воды в реке, м;
Vnom - номинальная скорость водного потока на входе в реку, принимаемая равной 1,5 м/с.
Устройство работает следующим образом.
Вышедший из гасителя водный поток имеет высокую турбулентность и аэрированность. По мере движения потока воды по наклонной плите 3 может происходить незначительное снижение его скорости, т.к. высота сечения водного потока на входе в устройство больше, чем на выходе. Соотношение площадей сечения на входе и на выходе в устройство не имеет принципиального значения, но площадь сечения входящего потока не должна превышать площадь сечения выходящего потока.
Наклон плиты позволяет создать подпор и равнонаправить векторы скоростей растекания, благодаря чему происходит раскручивание вихрей и разложение струй потока.
Источники информации, принятые во внимание
1. Справочник проектировщика гидротехнических сооружений. - М: Стройиздат, 1983 г.
2. Ахметов В.К., Шкадов В.Я. Численное моделирование вязких вихревых течений для технических приложений. М., Изд-во АСВ, 2009,
3. Волшаник В.В., Зуйков А.Л., Куприянов В.П., Новикова И.С., Родионов В.Б., Ханов Н.В., Цедров Г.Н., Асташова И.В. Особенности движения воздухонасыщенного потока воды в высоконапорных вихревых водосбросах // Безопасность энергетических сооружений. 2010, Вып. 17, с. 236-251.
4. Волшаник В.В., Зуйков А.Л., Мордасов А.П. Закрученные потоки в гидротехнических сооружениях. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 45-48, рис. 2.4-2.7.
5. Животовский Б.А. Водосбросные и сопрягающие сооружения с закруткой потока. М., Изд-во РУДЫ. 1995, с 75-77, рис. 36.
6. Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений. Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 237, рис. 16.6.
8. Розанов Н.П. и др., М., Колос, 1984, М.Б. Кошумбаев «Устройства нижнего бьефа водостоков» Международная Академия Информатизации «Гашение энергии потока воды соударением струй в узле сопряжения шахты с отводящим туннелем» УДК 626.627.
Claims (7)
1. Способ гашения кинетической энергии потока, включающий разворот потока, отличающийся тем, что вектор скорости движущегося вторичного потока направляют по отношению к вектору скорости первичного потока с углом встречи более 180°.
2. Гаситель энергии потока, включающий водобойный колодец с днищем, вогнутой поверхностью уступа, образующая которой выполнена с постепенным увеличением угла поворота, отличающийся тем, что канал гасителя потока на входе плавно переходит в выполненный по образующей кривой в виде участка спирали Архимеда с углом разворота более 180° и имеющий соотношение D=аН полуцилиндрический колодец, где Н - сечение потока в направлении поперечного сечения полуцилиндра; а - зависящее от скорости и максимально возможного сечения высоты потока численное значение коэффициента от 2 до 10; D - усредненный диаметр полуцилиндрической поверхности в плоскости, перпендикулярной входящему потоку.
3. Гаситель энергии потока, включающий водовод, кольцевую камеру, конфузор, отличающийся тем, что канал водовода гасителя потока на входе в кольцевую камеру заканчивается конфузором и через зазор упирается в вершину конуса фигуры вращения с образующей кривой в виде участка спирали Архимеда с нарастающим углом разворота более 180° и имеющей соотношение D=ad, где d - осредненное значение диаметра потока в поперечном его движению направлении; а - зависящее от скорости и максимально возможного сечения потока численное значение коэффициента от 4 до 10; D - наибольший диаметр фигуры вращения в плоскости, перпендикулярной входящему потоку.
4. Гаситель энергии потока по п.3, отличающийся тем, что водовод, конфузор, кольцевая камера, фигура вращения исполнены прямоугольного очертания в плоскостях, перпендикулярных движению потока.
5. Устройство для гашения кинетической энергии потока, включающее последовательно соединенные между собой гасители, отличающееся тем, что на протяжении потока установлены гасители скорости потока по пп. 2 и 3 в количестве более одного.
6. Гаситель энергии потока, включающий установленный выше уровня дна реки порог-растекатель с расширением по направлению движения потока воды, отличающийся тем, что полуцилиндрический колодец по п.2 выполнен заглубленным в грунт дна реки с отметкой верхней кромки ниже отметки дна реки, а от нижней кромки полуцилиндрического колодца выполнена наклонная плита с подъемом в сторону дна реки и определяемой по формуле В=(Qmax)/(Hmin*Vnom) шириной водного потока на входе в реку, где В - ширина водного потока на входе в реку, м; Qmax - максимальный планируемый объем водосброса, м3; Hmin - минимальная глубина водного потока от отметки дна реки до уровня поверхности воды в реке, м; Vnom - номинальная скорость водного потока на входе в реку, принимаемая равной 1,5 м/с.
7. Гаситель энергии потока по п.6, отличающийся тем, что площадь сечения входящего потока в начале наклонной плиты не превышает площадь сечения выходящего потока в конце наклонной плиты.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138993A RU2658700C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Способ гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока цилиндрообразный, гаситель энергии потока тороидальный, устройство для гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока |
| PCT/RU2017/001018 WO2019093920A1 (ru) | 2017-11-09 | 2018-01-17 | Способ гашения кинетической энергии потока и устройства гашения энергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138993A RU2658700C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Способ гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока цилиндрообразный, гаситель энергии потока тороидальный, устройство для гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658700C1 true RU2658700C1 (ru) | 2018-06-22 |
Family
ID=62713609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017138993A RU2658700C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Способ гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока цилиндрообразный, гаситель энергии потока тороидальный, устройство для гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658700C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019093920A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109826301A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-05-31 | 中建地下空间有限公司 | 一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构 |
| CN110578322A (zh) * | 2019-10-14 | 2019-12-17 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | 一种河谷挑流鼻坎 |
| RU2818402C1 (ru) * | 2023-01-10 | 2024-05-02 | Михаил Иванович Голубенко | Гаситель энергии водного потока |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1684411A1 (ru) * | 1989-01-04 | 1991-10-15 | Среднеазиатское Отделение Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Гаситель энергии потока дл водопропускного сооружени |
| SU1709010A1 (ru) * | 1989-06-19 | 1992-01-30 | Среднеазиатское Отделение Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Высоконапорный подземный водосброс |
| RU2310707C2 (ru) * | 2005-12-12 | 2007-11-20 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Способ уменьшения разрушительного действия цунами |
| RU2450103C2 (ru) * | 2010-07-27 | 2012-05-10 | ФГОУ ВПО "Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия" | Гаситель энергии потока |
| RU2523530C1 (ru) * | 2013-03-26 | 2014-07-20 | Михаил Иванович Голубенко | Гаситель энергии водного потока |
| CN106988283A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-07-28 | 重庆交通大学 | 基于水流分流对冲的消能方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206034390U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-03-22 | 长春工程学院 | 一种底流反转对冲碰撞消能工 |
-
2017
- 2017-11-09 RU RU2017138993A patent/RU2658700C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2018
- 2018-01-17 WO PCT/RU2017/001018 patent/WO2019093920A1/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1684411A1 (ru) * | 1989-01-04 | 1991-10-15 | Среднеазиатское Отделение Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Гаситель энергии потока дл водопропускного сооружени |
| SU1709010A1 (ru) * | 1989-06-19 | 1992-01-30 | Среднеазиатское Отделение Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Высоконапорный подземный водосброс |
| RU2310707C2 (ru) * | 2005-12-12 | 2007-11-20 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Способ уменьшения разрушительного действия цунами |
| RU2450103C2 (ru) * | 2010-07-27 | 2012-05-10 | ФГОУ ВПО "Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия" | Гаситель энергии потока |
| RU2523530C1 (ru) * | 2013-03-26 | 2014-07-20 | Михаил Иванович Голубенко | Гаситель энергии водного потока |
| CN106988283A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-07-28 | 重庆交通大学 | 基于水流分流对冲的消能方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109826301A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-05-31 | 中建地下空间有限公司 | 一种预制装配式折板型深隧排水竖井结构 |
| CN110578322A (zh) * | 2019-10-14 | 2019-12-17 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | 一种河谷挑流鼻坎 |
| RU2818402C1 (ru) * | 2023-01-10 | 2024-05-02 | Михаил Иванович Голубенко | Гаситель энергии водного потока |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019093920A1 (ru) | 2019-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3118282A (en) | Breakwater structures | |
| CN100577920C (zh) | 一种排水系统入海口墩栅涡流室复合消能方法 | |
| RU2658700C1 (ru) | Способ гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока цилиндрообразный, гаситель энергии потока тороидальный, устройство для гашения кинетической энергии потока, гаситель энергии потока | |
| Popescu et al. | Applied Hydraulic Transients: For Hydropower Plants and Pumping Stations | |
| RU2551992C1 (ru) | Гаситель энергии потока для открытых каналов | |
| AL-Zaidy et al. | prediction Capacity of Euphrates River at Assamawa City | |
| RU2523530C1 (ru) | Гаситель энергии водного потока | |
| EP3341526A1 (en) | Pressure differential open dike equipment | |
| Nath et al. | Experimental study of local scour around single spur dike in an open channel | |
| Bieri et al. | Energy dissipation downstream of piano key weirs-case study of Gloriettes Dam (France) | |
| Norkulov et al. | Increasing efficiency of flow energy damping with lateral water intake | |
| Beygipoor et al. | The effects of submerged vane angle on sediment entry to an intake from a 90 degree converged bend | |
| Al-Zubaidy et al. | Sediment control at the lateral channel inlet | |
| RU2639046C2 (ru) | Эксплуатационный водосброс плотины гидроэлектростанции | |
| Beygipoor et al. | The effect of distance from submerged vanes to the intake at different angles of vanes on controlling the sediment entering the intake branching from a 90 convergent bend | |
| RU2528191C1 (ru) | Модульная берегозащитная конструкция | |
| Elsaeed et al. | Influence of using floor jets on the local scour downstream Fayoum type weir | |
| BURLACHENKO et al. | OPERATION EVALUATION OF WATER DISCHARGE END SECTIONS IN THE CONDITIONS OF NARROW DOWNTHROW | |
| KR101857602B1 (ko) | 다기능 소파블록 구조 | |
| Shahsavari et al. | Performance of the Roughness Elements Distances to Reduce Scour and Their Impact on Vertical Velocity Profiles around Bridge Abutment | |
| Erkhov | Self-Scouring Water-Intake Basins: Design and Layout | |
| Verwaest et al. | Hydrodynamic loading of wave return walls on top of seaside promenades | |
| Bakiev et al. | Parameters of flow asymmetrically constrained by through spurs | |
| Wendan et al. | Study on the Effect of Flood Discharge on Tidal Dynamic of Power Plant Drainage Project | |
| Chaudhry | Unsteady Flow |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201110 |