RU2742127C1

RU2742127C1 - Water supply structure from composite materials of surface pressure water conduits

Info

Publication number: RU2742127C1
Application number: RU2020105477A
Authority: RU
Inventors: Денис Владимирович Кашарин; Татьяна Петровна Кашарина
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2021-02-02

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to water construction. Water supply structure includes water-conducting sections (1) of the single-envelope water conduit from flexible composite materials, which are connected by means of compensator (2) to each other, as well as pressure anchors (8) ensuring stability of water-conducting sections (1). On outer surface (3) of water-conducting sections (1) there are fixed helicoid shells (6), lower part of which is fixed on supporting water-filled shells (7) with pressure anchors (8). On inner surfaces (4) of water-conducting sections (1) there are longitudinal guides (5).

EFFECT: reduced coefficient of hydraulic friction and reduced cross circulation of flow.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к водохозяйственному строительству (систем водоснабжения, гидротехническому и гидроэнергетическому) строительству и может быть использовано для создания напорных водоводов наземного проложения систем водоснабжения, гидроаккумулирующих и т.п. гидроэлектростанций, а также насосных станций.The invention relates to water management (water supply systems, hydrotechnical and hydropower) construction and can be used to create pressure water conduits for ground-based water supply systems, pumped storage, etc. hydroelectric power plants, as well as pumping stations.

Известен напорный водовод гидроаккумулирующей электростанции, включающий входной оголовок; переходной участок; водовод; анкерную опору; колено напорного водовода с напорной прокладкой; + элемент в виде эластичной оболочки, причем присоединенный через потерну (Патент RU 2392378 C1, Е02В 9/02 (2006/01) «Напорный водовод гидроаккумулирующей электростанции». Опубл. 20.06.2010. бюл. №17).Known pressurized water conduit pumped storage power plant, including the inlet head; transitional section; water conduit; anchor support; bend of the pressure head with a pressure gasket; + an element in the form of an elastic shell, moreover, connected through a float (Patent RU 2392378 C1, E02B 9/02 (2006/01) "Pressure water conduit of a pumped storage power plant". Publ. 20.06.2010. bul. No. 17).

Недостатками являются сложность выполнения монтажных работ по прокладке деривационного водовода в условиях скальных грунтов, а также ненадежность работы направляющего элемента при изменении режима работы водовода.The disadvantages are the complexity of the installation work on the laying of the diversion conduit in rocky soils, as well as the unreliable operation of the guide element when changing the operating mode of the conduit.

Известен уравнительный резервуар для гашения гидравлического удара в напорном водоводе деривационной ГЭС, включающий наклонную камеру уравнительного резервуара, воздуховод (Патент РФ №2049197 (C1). Е02В 9/06. «Уравнительный резервуар напорного деривационного водовода ГЭС». Опубл. 27.11.1995).Known surge tank for extinguishing water hammer in the pressure head water conduit of a derivational hydroelectric power station, including an inclined chamber of a surge tank, an air duct (RF Patent No. 2049197 (C1). E02B 9/06. "Equalizing tank of a pressure head derivation water conduit of a hydroelectric power station." Published 27.11.1995).

Недостатками являются значительная стоимость и трудоемкость работ по возведению наклонной камеры уравнительного резервуара вдоль трассы деривационного тоннеля, что препятствует его применению для гашения гидравлического удара в мобильном водоводе.The disadvantages are the significant cost and laboriousness of work on the construction of an inclined chamber of the surge tank along the route of the diversion tunnel, which prevents its use for damping water hammer in a mobile water conduit.

Известна оболочечная конструкция для изготовления оболочек, включающая реберно-ячеистый каркас из повторяющихся систем перекрещивающихся спиралей с образованием ребер жесткости с узлами из перекрестий и концентричный реберно-ячеистый каркас, внешний слой, а также и установленный слой с внутренней стороны реберно-ячеистого каркаса и концентрично ему, при этом внутренний и внешний слои выполнены из тонкостенного материала волнообразной формы с образованием полостей, в которых размещены ребра жесткости и узлы перекрестий ребер жесткости реберно-ячеистого каркаса (Патент РФ №2558506 В29С 53/56. «Оболочечная конструкция и способ изготовления ее». Опубл. 10.08.2015. бюл. №22).Known shell structure for the manufacture of shells, including a ribbed frame made of repeating systems of intersecting spirals with the formation of stiffeners with nodes of crosshairs and a concentric ribbed frame, an outer layer, as well as an installed layer on the inner side of the ribbed frame and concentric to it , while the inner and outer layers are made of a thin-walled material of a wave-like shape with the formation of cavities in which the stiffeners and crosshairs of the stiffening ribs of the ribbed frame are located (RF Patent No. 2558506 В29С 53/56. "Shell structure and method of manufacturing it". Publ. 08/10/2015. Bulletin No. 22).

Недостатками являются значительные затраты на формирование реберно-ячеистого каркаса, а также увеличение его веса.The disadvantages are the significant costs for the formation of the ribbed frame, as well as the increase in its weight.

Известно гидроэнергетическое сооружение рукавного типа, взятое за прототип, описанное в патенте РФ №2667080 от 14.09.2018 МПК Е02В 9/02, «Устройство составного мобильного деривационного водовода», включающее водопроводящие секции из двух- и однооболочечных водоводов, соединенных через компенсатор с гибким или жестким трубопроводом, для изготовления одно- и двухоболочечных водоводов используют реберно-ячеистый каркас из повторяющихся систем перекрещивающихся спиралей из композитных наноматериалов, обладающих свойством восстановления и сохранения проектной формы за счет энергии активизации на восстановление, причем в водопроводящей оболочке водовода предусматриваются специальные обечайки-бандажи между внутренними и внешними ее слоями, в которых располагаются гибкие ребра жесткости, соединяющиеся между собой быстроразъемной связью-защелкой, а в нижней части оболочки водовода предусмотрен компенсатор-амортизатор с камерой, имеющий клапан для подачи воздуха, а по внешнему нижнему контуру устраиваются прижимные анкера, обеспечивающие устойчивость водовода по всей трассе, а вантовая система соединяется со специальными обечайками-бандажами в верхней части водовода.Known hydropower structure of the sleeve type, taken as a prototype described in the patent of the Russian Federation No. 2667080 dated 09/14/2018 IPC E02B 9/02, "The device of a composite mobile diversion water conduit", including water-conducting sections of two- and single-shell water conduits connected through a compensator with a flexible or a rigid pipeline, for the manufacture of one- and two-shell water conduits, a rib-cellular frame is used from repeating systems of intersecting spirals made of composite nanomaterials that have the property of recovery and preservation of the design shape due to activation energy for recovery, and in the water-conducting shell of the water conduit, special shell-bandages are provided between the inner and its outer layers, in which flexible stiffeners are located, connected to each other by a quick-release latch connection, and a compensator-shock absorber with a chamber is provided in the lower part of the conduit shell, which has a valve for air supply, and along the outer lower contour of the Pressure anchors are installed to ensure the stability of the water conduit along the entire route, and the cable-stayed system is connected to special shell-bands in the upper part of the water conduit.

Недостатком является недостаточная пропускная способность, связанная в случае однооболочечных конструкций с поперечными циркуляциями и нерациональной с гидравлической точки формы поперечного сечения, а двуоболочечных конструкций, несмотря на большую устойчивость, пропускная способность значительно снижается, что обуславливает значительные потери напора.The disadvantage is the insufficient throughput, associated in the case of single-shell structures with transverse circulation and irrational from the hydraulic point of the cross-sectional shape, and double-shell structures, despite their greater stability, the throughput is significantly reduced, which causes significant head losses.

Задачей изобретения является повышение пропускной способности водопроводящего сооружения и снижение потерь напора при транспортировке воды.The objective of the invention is to increase the throughput of a water-conducting structure and reduce head losses during water transportation.

Технический результат заключается в достижении оптимальных гидравлических характеристик - снижение коэффициента гидравлического трения и снижение поперечных циркуляций потока.The technical result consists in achieving optimal hydraulic characteristics - reducing the coefficient of hydraulic friction and reducing the transverse circulation of the flow.

Достигается технический результат тем, что водопроводящее сооружение, содержащее водопроводящие секции однооболочечного водовода из гибких композитных материалов, соединенных посредством компенсатора между собой, устраивают прижимные анкеры, обеспечивающие устойчивость водопроводящих секций однооболочечного водовода, на внешней поверхности водопроводящих секций закреплены геликоидные оболочки, нижняя часть которых закреплена на поддерживающих водонаполняемых оболочках, прижимными анкерами, причем на внутренних поверхностях водопроводящих секций размещены продольные направляющие, установленные для снижения поперечных циркуляций потока и повышения пропускной способности.The technical result is achieved by the fact that a water-conducting structure containing water-conducting sections of a single-shell water conduit made of flexible composite materials, connected by means of a compensator to each other, arrange pressure anchors that ensure the stability of the water-conducting sections of a single-shell water conduit, on the outer surface of the water-conducting sections, helicoidal shells are fixed, the lower part of which is fixed to supporting water-filled shells, pressure anchors, and on the inner surfaces of the water-conducting sections there are longitudinal guides installed to reduce the transverse circulation of the flow and increase the throughput.

На Фиг. 1 представлено водопроводящее сооружение из композитных материалов.FIG. 1 shows a plumbing structure made of composite materials.

1 - водопроводящие секции; 2 - компенсаторы, соединяющие секции между собой; 3 - внешняя поверхность водопроводящих секций; 4 - внутренняя поверхность водопроводящих секций, обеспечивающая повышение пропускной способности; 5 - продольные направляющие; 6 - геликоидные оболочки; 7 - поддерживающие водонаполняемые оболочки; 8 - прижимные анкеры.1 - water-conducting sections; 2 - expansion joints connecting the sections to each other; 3 - outer surface of water-carrying sections; 4 - the inner surface of the water-conducting sections, providing an increase in throughput; 5 - longitudinal guides; 6 - helicoid shells; 7 - supporting water-filled shells; 8 - pressure anchors.

Водопроводящее сооружение, содержащее водопроводящие секции 1 однооболочечного водовода из гибких композитных материалов, соединенных посредством компенсатора 2 между собой, устраивают прижимные анкера 8, обеспечивающие устойчивость водопроводящих секций 1 однооболочечного водовода. На внешней поверхности 3 водопроводящих секций 1 закреплены геликоидные оболочки 6 нижняя часть которых закреплена на поддерживающих водонаполняемых оболочках 7, которые устанавливают на прижимных анкерах 8, причем на внутренних поверхностях 4 водопроводящих секций 1 размещены продольные направляющие 5, установленные для снижения поперечных циркуляций потока и повышения пропускной способности.A water-conducting structure containing water-conducting sections 1 of a single-shell water conduit made of flexible composite materials, connected by means of a compensator 2 to each other, arrange pressure anchors 8, which ensure the stability of water-conducting sections 1 of a single-shell water conduit. Helicoid shells 6 are fixed on the outer surface of the 3 water-conducting sections 1, the lower part of which is fixed on the supporting water-filled shells 7, which are installed on the pressure anchors 8, and on the inner surfaces 4 of the water-conducting sections 1 there are longitudinal guides 5 installed to reduce the lateral flow circulation and increase the throughput ability.

Работает устройство следующим образом внешняя поверхность оболочки 1, удерживаемая поддерживающими оболочками 7 посредством прижимных анкеров 8 на поверхности земли, формируется с помощью поддерживающих оболочек 7, обеспечивающих близкую к гидравлически наивыгоднейшей форму поперечного сечения при прохождении потока через нее, причем на внутренней поверхности 4 продольные направляющие 5 формируют оптимальную динамику потока, снижая поперечные циркуляции потока и коэффициент гидравлического трения, что повышает пропускную способность водопроводящего сооружения и снижает потери напора при транспортировке воды.The device operates as follows: the outer surface of the shell 1, held by the supporting shells 7 by means of the pressure anchors 8 on the ground surface, is formed with the help of the supporting shells 7, which provide a cross-sectional shape close to the hydraulically most advantageous when the flow passes through it, and on the inner surface 4 there are longitudinal guides 5 form the optimal flow dynamics, reducing the lateral flow circulation and the coefficient of hydraulic friction, which increases the throughput of the water-carrying structure and reduces the pressure loss during water transportation.

Claims

A water-conducting structure made of composite materials of surface pressure water conduits, containing water-conducting sections of a single-shell water conduit made of flexible composite materials, connected by means of a compensator to each other, arrange pressure anchors that ensure the stability of the water-conducting sections of a single-shell water conduit, characterized in that helicoidal shells are fixed on the outer surface of the water-conducting sections, the lower some of which are fixed on the supporting water-filled shells with pressure anchors, and longitudinal guides are placed on the inner surfaces of the water-conducting sections.