[go: up one dir, main page]

RU2484203C1 - Water discharge - stabiliser of water flow from channels with rapid flow mode - Google Patents

Water discharge - stabiliser of water flow from channels with rapid flow mode Download PDF

Info

Publication number
RU2484203C1
RU2484203C1 RU2012103829/13A RU2012103829A RU2484203C1 RU 2484203 C1 RU2484203 C1 RU 2484203C1 RU 2012103829/13 A RU2012103829/13 A RU 2012103829/13A RU 2012103829 A RU2012103829 A RU 2012103829A RU 2484203 C1 RU2484203 C1 RU 2484203C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gallery
water
flow
length
along
Prior art date
Application number
RU2012103829/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Михайлович Голубенко
Original Assignee
Вадим Михайлович Голубенко
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 Вадим Михайлович Голубенко filed Critical Вадим Михайлович Голубенко
Priority to RU2012103829/13A priority Critical patent/RU2484203C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2484203C1 publication Critical patent/RU2484203C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: water discharge - a water flow stabiliser comprises a supply (3) and a transit (4) channels, a control gate and a bottom water-receiving gallery (1), having a water-receiving hole (7) in the upper part, and this hole is covered with a vibration grid (8), and in the bottom part there is a separating wall (9), coupled with the bottom of the transit channel. The bottom water-receiving gallery is connected with a discharge pipe (5) by means of a water discharge hole. The water discharge - the water flow stabiliser is also equipped with a jet-directing system in the form of separating plates (13) curvilinear in cross section, which are installed oppositely to the supply channel into galleries into a row, aligned in series along the length of the gallery hole. The upper edges of the plates are attached at the bottom to the grid, the ends of the rods (10) of which are bent down and rest against the separating wall, coupled with the bottom of the transit channel with the possibility to create self-excited oscillations of the grid. The gallery is arranged with permanent height along its entire length and a bottom (2) arranged as inclined. The gallery is divided along the length into sections with a transverse ledge (14) and a flat plate (15), attached by the base of the ledge and the edge of the plate at the bottom to the separating wall with partial coverage along the height of the throughput section of the gallery with gaps to the bottom of the gallery. The gallery of the bottom is equipped with a concave transverse plate (16) between the ledge and the flat plate in the form of a zigzag-shaped water conduit that narrows along the length of the gallery towards its end part.EFFECT: increased efficiency of operation by stabilisation of water discharge water flow due to change of hydraulic resistances with wave structure of a flow and efficient cleaning of water from drifts and debris.2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для стабилизации водоподачи из каналов с бурным и сверхбурным (волновым) режимом течения.The invention relates to hydraulic engineering and can be used to stabilize water supply from channels with a turbulent and extra-storm (wave) flow regime.

Известен водовыпуск из канала с бурным течением, включающий выполненный в дне канала колодец, соединенный с отводящим водоводом, поворотный щит, установленный на горизонтальной оси в верхней части стенки колодца и обращенный в сторону движения потока, горизонтальный козырек, жестко закрепленный в верхней части стенки противоположной стенки колодца (Авторское свидетельство СССР №1028769, кл. Е02В 13/00, 1981).A well-known water outlet from the channel with a turbulent flow, including a well made in the bottom of the channel connected to the outlet conduit, a rotary shield mounted on a horizontal axis in the upper part of the well wall and facing the direction of flow, a horizontal visor, rigidly fixed in the upper part of the wall of the opposite wall well (USSR Author's Certificate No. 1028769, class ЕВВ 13/00, 1981).

Недостатком его является низкая надежность, так как решетка составляет неподвижный элемент, способствующий быстрому засорению решетки, произвольному изменению расхода водовыпуска, а значит отсутствие стабилизации отводимого расхода. Это вытекает из того, что по мере увеличения волнового бурного режима течения возрастает напор над отверстием колодца. Происходит частичный захват наносов в колодец. Поток, поступая в колодец такого размера со щитом, гасится, отсутствуют элементы гидравлических сопротивлений, что вызывает изменение отводимого расхода воды в колодце при изменении высокоскоростного потока (напора) в подводящем канале, т.е. имеет место отсутствие сжатия потока в концевой части колодца, что ведет к изменению расхода воды в отводе. В результате таких изменений расхода воды в отводе требуется ручная регулировка процессов подачи воды. Конструкция водовыпуска не позволяет, проводит в одном технологическом цикле задач для стабилизированного забора расхода воды и эффективной очистки воды от наносов.Its disadvantage is low reliability, since the grate is a fixed element, contributing to the rapid clogging of the grate, an arbitrary change in the flow rate of the water outlet, and therefore the lack of stabilization of the discharge flow rate. This follows from the fact that as the wave turbulent flow regime increases, the pressure above the well opening increases. Partial capture of sediment into the well occurs. The flow entering a well of this size with a shield is extinguished, there are no hydraulic resistance elements, which causes a change in the discharged water flow in the well when the high-speed flow (pressure) in the supply channel changes, i.e. there is a lack of compression of the flow at the end of the well, which leads to a change in water flow in the outlet. As a result of such changes in the flow rate of the water, manual adjustment of the water supply processes is required. The design of the water outlet does not allow it, it carries out tasks in one technological cycle for a stabilized intake of water flow and effective purification of water from sediment.

Известен также водовыпуск расхода воды с бурным режимом течения, включающий подводящий и транзитный каналы, регулирующий затвор и донную водоприемную галерею, имеющую в верхней части водоприемное отверстие, перекрытое решеткой, а в низовой части - разделительную стенку, сопряженную с дном транзитного канала, причем донная водоприемная галерея соединена с отводящей трубой посредством водовыпускного отверстия (Гидротехнические сооружения. Под ред. Н.П.Розанова, М: Стройиздат, 1978, с.338-340, рис.25.3«б»).Also known is a water outlet of a flow rate of water with a turbulent flow regime, including a supply and transit channels, a regulating gate and a bottom water intake gallery having a water intake opening in the upper part blocked by a grate, and in the lower part there is a dividing wall conjugated to the bottom of the transit channel, and the bottom water receiving the gallery is connected to the outlet pipe through a water outlet (Hydrotechnical structures. Edited by N.P. Rozanov, M: Stroyizdat, 1978, p.338-340, Fig. 25.3 "b").

Недостаток этого водовыпуска заключается в трудности переводить бурный волновой поток в более спокойное состояние без устройства специальных гасителей и возможности надежной работы. Водовыпуск обладает низкой пропускной способностью за счет разности давлений в полости галереи винтового потока и над входным отверстием, перекрытое решеткой. Так, при отсутствии доступа воздуха под струю, падающую в галерею, в замкнутом пространстве у стенки падения образуется вакуум, плохо влияющий на работу водовыпуска. Поэтому стабильность расхода недостаточна по мере увеличения расхода сверх расчетного и, наоборот, при уменьшении расхода меньше расчетного из-за отсутствия дополнительных гидравлических сопротивлений в галереи. Движущиеся по дну подводящего канала наносы по верху полотна решетки (особенно крупные) в направлении транзитного канала в малой степени влияют на интенсификацию ускоренного отвода с решетки донных крупных наносов. Происходит засорение просветов решетки.The disadvantage of this outlet is the difficulty to translate the turbulent wave flow into a more relaxed state without the installation of special absorbers and the possibility of reliable operation. The water outlet has a low throughput due to the pressure difference in the cavity of the gallery of the screw flow and above the inlet, blocked by a grate. So, in the absence of access of air under the stream falling into the gallery, a vacuum is formed in a confined space near the wall of incidence, which has a bad effect on the operation of the water outlet. Therefore, the flow rate stability is insufficient as the flow rate exceeds the calculated one and, conversely, when the flow rate decreases it is less than the calculated one due to the lack of additional hydraulic resistances in the gallery. The sediments moving along the bottom of the inlet channel along the top of the grating web (especially large ones) in the direction of the transit channel to a small extent affect the intensification of the accelerated removal of large sediment from the grating. Clogging of the gaps of the grating occurs.

Каналы-быстротоки с уклонами больше критического (i≥0,02) могут быть волновыми, безволновыми (с пртивоволновыми поперечными профилями) и работающими в двух режимах (в волновом - при пропуске одних расходов и безволновом - при пропуске других расходов). Следовательно, создаваться должны новые сооружения с учетом особенностей канала-быстротока, выступающего в данном случае в качестве источника водообеспечения потребителей (например, оросительных каналов, питающихся из канала-быстротока).Fast-flow channels with slopes greater than critical (i≥0.02) can be wave, waveless (with anti-wave transverse profiles) and operating in two modes (in the wave mode - when skipping some costs and waveless - when skipping other costs). Consequently, new structures should be created taking into account the characteristics of the high-speed channel, which in this case acts as a source of water supply to consumers (for example, irrigation canals that feed from the high-speed channel).

Известное устройство в данном случае при фронтальном донном водозаборе с боковым (под углом) отводом с отсечением катящихся волн от водозабора и сброса их по транзиту на использовании поперечной циркуляции для борьбы с наносами и, наконец, на стабилизацию водоподачи потребителю не позволяет переводить бурный волновой поток в спокойное состояние без устройства специальных гасителей. Профиль катящейся волны с влекомыми наносами имеет в разрезе вид вытянутой капли, катящейся по поверхности потока. В силу такой формы профиля масса волны и, следовательно, расход по длине ее различен - максимальный в лобовой части и убывающий - к хвостовой. Таким образом, происходит нехватка расхода, возникающая в результате неравномерного распределения скоростей и расходов над просветом галереи. Поэтому над галереей в бурном состоянии потока возникает состояние в виде прыжка, а внутри галереи происходит изменение отводимого расхода воды. Кроме того, недостаточная обеспеченность защиты галереи от наносов.The known device in this case, with frontal bottom water intake with lateral (at an angle) outlet with cutting off rolling waves from the water intake and dumping them in transit using transverse circulation to control sediment and, finally, to stabilize the water supply, the consumer does not allow to transfer a turbulent wave flow into calm state without the use of special absorbers. The profile of a rolling wave with entrained sediments has a sectional view of an elongated drop rolling along the surface of the stream. Due to this shape of the profile, the mass of the wave and, therefore, the flow rate along its length is different - maximum in the frontal part and decreasing towards the tail. Thus, there is a lack of flow, resulting from the uneven distribution of speeds and costs over the clearance of the gallery. Therefore, a state in the form of a jump occurs over the gallery in a turbulent state of the flow, and inside the gallery there is a change in the discharged water flow. In addition, the lack of security of protection of the gallery from sediment.

Целью изобретения является повышение эффективности работы путем стабилизации расхода воды водовыпуска за счет изменения гидравлических сопротивлений потока при волновой структуре потока.The aim of the invention is to increase the efficiency by stabilizing the flow rate of the water outlet by changing the hydraulic resistance of the flow during the wave structure of the flow.

Поставленная цель достигается за счет того, что водовыпуск-стабилизатор расхода воды содержит выполненную между подводящим и транзитным каналами закрытую сверху виброрешеткой водоприемную галерею, которая снабжена струенаправляющей системой в виде разделительных криволинейных в поперечном сечении пластин, прикрепленных снизу к виброрешетке, а концы ее отогнуты вниз и оперты на дно разделительной стенки, сопряженной с дном транзитного канала, с возможностью автоколебаний решетки, т.е обеспечивающим амплитуду колебаний решетки. Вода, идущая по каналу над галереей, отсекается криволинейными пластинами, предохраняющими от распространения по каналу волнения, возникающего при соударении потоков под низовой частью вибрационной решетки. Вследствие этого здесь возникает поперечная циркуляция, за счет нее происходит выдавливание вверх донных наносов, которые далее проходят по стержням решетки. Стабилизация расхода воды отвода обеспечивается за счет сужения на первом этапе в галерее, образуемого выступом поперек галереи, расположенным в верхней части разделительной стенки галереи. Вследствие этого винтовой поток из верхних слоев галереи поступает в это сужение (прорез) с возрастанием напорного истечения в направлении в сторону концевой части галереи. Для защиты от реактивного воздействия проходящего потока воды в концевую часть галереи, перед отводом воды в отводящую трубу, дополнительно верхняя часть галереи снабжена прикрепленной плоской пластины с наклоном, направленным в сторону начальной части галереи, где форма и размеры нижней части галереи имеют возможность отсекаемому потоку создавать закручивание - винтовое движение жидкости (в силу влияния стенок галереи). При этом между выступом и плоской пластиной прикреплена криволинейная в поперечном сечении пластина к дну галереи, изогнутой в сторону концевой части галереи. Так как в процессе движения частицы жидкости отсекаемого потока при многократном движении по своим орбитам теряют энергию, то с целью сохранения практически неизменной энергетической способности потока в пределах орбиты по всей длине галереи, форма поперечного сечения галереи позволяет обеспечить стабилизацию водоподачи воды в отвод. Расход водовыпуска зависит только от открытия затвора, т.е. Q=f(a). Значит, водовыпуск-стабилизатор расхода является и водомером, не имея подвижных в работе частей.This goal is achieved due to the fact that the outlet-stabilizer of the flow rate of water contains between the supply and transit channels a water-receiving gallery closed on top of the vibrating grid, which is equipped with a directional system in the form of dividing plates curved in cross section, attached to the bottom of the vibrating grill, and its ends are bent down and they are supported on the bottom of the dividing wall, conjugated to the bottom of the transit channel, with the possibility of self-oscillations of the lattice, i.e., providing the amplitude of oscillations of the lattice. Water flowing through the channel above the gallery is cut off by curvilinear plates, which prevents waves from spreading through the channel from the impact of flows under the lower part of the vibrating grating. As a result of this, transverse circulation arises here, due to it extrusion of bottom sediments, which then pass along the rods of the lattice, occurs. The stabilization of the discharge water flow is ensured by narrowing at the first stage in the gallery, formed by a protrusion across the gallery, located in the upper part of the gallery dividing wall. As a result of this, a helical flow from the upper layers of the gallery enters this narrowing (cut) with an increase in pressure flow in the direction toward the end of the gallery. To protect against the reactive effect of the passing water flow to the end of the gallery, before the water is drained into the outlet pipe, the upper part of the gallery is additionally equipped with an attached flat plate with a slope directed towards the initial part of the gallery, where the shape and dimensions of the lower part of the gallery can create a cut-off flow twisting - screw movement of a liquid (due to the influence of the gallery walls). In this case, a plate curved in cross section is attached between the protrusion and the flat plate to the bottom of the gallery, curved towards the end of the gallery. Since during the movement of the fluid particles of the cut-off stream lose their energy during multiple movements in their orbits, in order to maintain a practically unchanged energy ability of the flow within the orbit along the entire length of the gallery, the shape of the cross-section of the gallery allows stabilization of the water supply to the outlet. The flow rate of the outlet depends only on the opening of the shutter, i.e. Q = f (a). This means that the outlet-stabilizer of the flow is also a water meter, without moving parts.

Защитная виброрешетка шарнирно закреплена в конце уступа-порога заподлицо в подводящем канале и выполнена с отогнутыми вниз концами из гибкого упругого материала, опирается на дно разделительной стенки галереи, создавая автоколебательный процесс виброрешетки по длине перекрытия просвета галереи. Струенаправляющая система криволинейных пластин, прикрепленная снизу к виброрешетке, также выполнена из материала с объемным весом больше объема веса воды, установлена в последовательно расположенных створах по длине галере и сводится, в основном, к повышению пропускной способности в начальной части галереи и дальнейшего стабилизирующего эффекта. Такой подход к конструкции может увеличить расход примерно до 30%. Комбинация напорного и безнапорного режимов движения и послужила поводом для создания нового технического решения. Следовательно, можно отметить, что стабилизация расхода водовыпуска достигается благодаря одновременному действию изменения направления потока вследствие резких поворотов при расщеплении струи в начальной части галереи. Создание вращения перед стенкой и пластиной, сжатие и дальше потеря энергии на создание вращения потока, который образуется в начале отводящей трубы, что служит поводом в конечно итоге, для равномерного и стабильного течения воды в конце трубы.The protective vibrating grating is pivotally fixed at the end of the ledge-threshold flush in the supply channel and is made with the ends bent downward from flexible elastic material, rests on the bottom of the gallery dividing wall, creating a self-oscillating process of the vibration grating along the length of the gallery clearance. The curvilinear plate guiding system, attached to the bottom of the vibrating grating, is also made of a material with a bulk density greater than the volume of the water weight, is installed in successive sections along the gallery and is reduced mainly to increasing the throughput in the initial part of the gallery and further stabilizing effect. This design approach can increase consumption by up to about 30%. The combination of pressure and non-pressure modes of movement was the reason for creating a new technical solution. Therefore, it can be noted that the stabilization of the outlet flow rate is achieved due to the simultaneous action of a change in the direction of flow due to sharp turns when the jet splits in the initial part of the gallery. The creation of rotation in front of the wall and the plate, compression and further loss of energy to create the rotation of the stream, which is formed at the beginning of the outlet pipe, which ultimately leads to a uniform and stable flow of water at the end of the pipe.

Оригинальность и простота решения указной конструкции обеспечивает и защиту от наносов в каналах-быстротоках с достаточной точностью качества стабилизации расхода, как при волновом, так и безволновом режимах. При этом наличие уступа-порога перед виброрешеткой также создает поднятие потока и переброску влекомых наносов во взвешенном состоянии и плавающего мусора через виброрешетку в транзитный канал, и тем самым шарнир и стержни решетки предохраняются от разрушения.The originality and simplicity of the solution of the indicated design also provides protection against sediment in the fast-flow channels with sufficient accuracy of the flow stabilization quality, both in wave and waveless modes. At the same time, the presence of a step-threshold in front of the vibrating grate also creates a rise in flow and transfer of sediment in suspension and floating debris through the vibrating grate to the transit channel, and thus the hinge and rods of the grate are protected from destruction.

Профиль и упругий материал криволинейных пластин, прикрепленных торцом снизу к виброрешетке, позволяет перемещаться (изгибаться) в сторону просветов в решетке. При этом мусор постоянно отрывается от решетки, и так как решетку устанавливают на изогнутые концы ее по направлению потока воды, то наносы и мусор непрерывно передвигаются потоком воды по длине решетки и выходят за ее пределы в транзитный канал. Этим обеспечивается защита галереи также от влекомых наносов при неработающем водовыпуске в автоматическом режиме. Этот период на сооружениях мелиоративных систем составляет половину и более всего времени года.The profile and elastic material of the curvilinear plates attached to the bottom of the vibrating grating from the bottom allows moving (bending) towards the gaps in the grating. In this case, debris is constantly detached from the grate, and since the grate is installed on its curved ends in the direction of the water flow, sediment and debris are continuously moved by the water flow along the length of the grate and go beyond its limits into the transit channel. This ensures that the gallery is also protected from entrained sediment when the outlet is idle in automatic mode. This period at the facilities of reclamation systems is half or more of the whole time of the year.

При работающем водовыпуске потоком воды через просветы решетки пластины отгибаются только на величину, необходимую для пропускания требуемого расхода воды в начальной части галереи, тем самым увеличивая конструктивный просвет между стержнями виброрешетки, что увеличивает пропускную способность устройства.When a water outlet is operating, the water flow through the gaps of the grating of the plate bends only by the amount necessary to pass the required water flow in the initial part of the gallery, thereby increasing the structural clearance between the rods of the vibrating grating, which increases the throughput of the device.

Общее число струенаправляющих секций пластин снизу виброрешетки принимают в зависимости от их назначения и размеров. Длина пути галереи разбита на лабиринты с выступами и со ступенчатым расположением пластин. Так, делая два зигзагообразного поворота, струя направляется к отводящей трубе, образуя перед отверстием зону винтового движения жидкости постоянной массы воды. Сопротивления по длине галереи получаются большими, что положительно сказывается на изменении волновой структуре потока на входе в галерею. Сопротивление увеличивается примерно в 3-5 раз и более. Винтовое вращение ядра жидкости в конечной части галереи перед входным отверстием отводящей трубы выглядит наиболее плотным в поперечном сечении по сравнению с известным устройством. Следует отметить также, что длина галереи делится на рабочую и холостую закрытые части. Рабочие участки галереи перекрываются предложенными элементами так, чтобы по всей ее длине обеспечивалось и удаление мелких фракций наносов при водоотборе воды в отвод. Расчетная величина расхода начальной части галереи назначается в зависимости от конструкции порядка 7-10% общего расхода галереи. Отсюда, рабочая часть по длине галереи на основе гидравлики потока с переменной массой с учетом винтового движения потока в галерее еще до конца не решена. Поток сам формирует сечение винтового движения при открытии отводящего отверстия затвором. В свою очередь установка по длине закрытой галереи гидравлических сопротивлений в этих условиях приводит к полной ликвидации сбойного течения в конце отводящей трубы в нижнем бьефе, при этом обеспечивается равномерное растекание потока за креплением.The total number of directing sections of the plates below the vibrating grid is taken depending on their purpose and size. The gallery path length is divided into labyrinths with protrusions and with stepwise arrangement of plates. So, making two zigzag turns, the jet is directed to the outlet pipe, forming in front of the hole a zone of screw movement of the liquid with a constant mass of water. Resistances along the length of the gallery are large, which positively affects the change in the wave structure of the stream at the entrance to the gallery. Resistance increases by about 3-5 times or more. The helical rotation of the liquid core in the final part of the gallery in front of the inlet of the outlet pipe looks most dense in cross section compared to the known device. It should also be noted that the length of the gallery is divided into working and idle closed parts. The working sections of the gallery are overlapped by the proposed elements so that along its entire length it is ensured that fine fractions of sediments are removed when water is taken into the drain. The estimated flow rate of the initial part of the gallery is assigned depending on the design of about 7-10% of the total gallery consumption. Hence, the working part along the length of the gallery based on the hydraulics of the variable-mass flow, taking into account the helical movement of the flow in the gallery, has not yet been completely solved. The flow itself forms a cross-section of the helical movement when the outlet is opened by a shutter. In turn, the installation along the length of the closed gallery of hydraulic resistances under these conditions leads to the complete elimination of the faulty flow at the end of the outlet pipe in the downstream, while uniform flow spreading behind the mount is ensured.

Исходя из вышесказанного авторы считают возможным утверждать, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию «Существенные отличия».Based on the foregoing, the authors consider it possible to argue that the proposed technical solution meets the criterion of "Significant differences".

На фиг.1 изображен водовыпуск-стабилизатор расхода, в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел 1 на фиг.2; на фиг.4 - то же, узел 1, стержень решетки ромбовидного сечения.Figure 1 shows the outlet-stabilizer flow, in plan; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - node 1 in figure 2; figure 4 is the same, node 1, the rod of the lattice diamond-shaped section.

Водовыпуск содержит водоприемную галерею 1, выполненную с наклонным дном 2 между подводящим 3 и транзитными быстротечными каналами с волновой структурой потока. Выход по длине из галереи соединен с отводящей трубой 5 (каналом), во входном сечении которой установлен затвор 6 с подъемным механизмом.The water outlet contains a water intake gallery 1, made with an inclined bottom 2 between the inlet 3 and transit fast-flow channels with a wave structure of the stream. The lengthwise exit from the gallery is connected to a discharge pipe 5 (channel), in the input section of which a shutter 6 with a lifting mechanism is installed.

Водоприемное отверстие 7 галереи 1 защищено виброрешеткой 8 от поступления мусора и крупного камня. Галерея 1 ограничена сверху разделительной стенкой 9, верхний конец сопряжен со свободными, отогнутыми вниз концами 10 виброрешетки 8, а нижний конец разделительной стенки 9 сопряжен со стенкой трубы 5. Виброрешетка 8 соединена шарниром 11 с поперечным уступом-порогом 12 заподлицо в подводящем канале 3. Галерея 1 по высоте поперечного сечения на всей ее длине постоянна. Виброрешетка 8 снабжена струенаправляющим устройством, выполненным в виде разделительных криволинейных в поперечном сечении пластин 13, установленных напротив подводящего канала 3 в полости галереи 1 (в начальной части) в ряд, ориентированные последовательно по длине входного отверстия 7 галереи 1. Верхние кромки пластин 13 прикреплены снизу к стержням виброрешетки 8. По длине галереи установлены гидравлические сопротивления, выполненные в виде поперечного выступа 14 и плоской пластины 15 прикрепленным основанием выступа и кромкой пластины снизу к потолку разделительной стенки 9. Дно 2 галереи 1 снабжено вогнутой поперечной пластиной 16 изогнутой в сторону концевой части галереи 1 и размещенной между выступом 14 и пластиной 15 с зазорами к дну 2 и к стенке 9. Длина галереи 1 выполнена в виде зигзагообразного водовода в сторону ее концевой части. Струенаправляющее устройство в виде криволинейных пластин 13 прикреплено к стержням виброрешетки 8 с возможностью поворота и выполнено из гибкого материала с объемным весом, большим объема веса воды. Пластины 13 за счет того, что изготовлены из упругого материала с удельным весом, большим удельного веса воды, и могут перемещаться в сторону начального участка разделительной стенки 9 за счет скоростного давления потока, открывают просветы между стержнями виброрешетки 8. Одновременно открывают просветы между соседним пластинами 13, ориентированные последовательно по длине отверстия 7. При отсутствии воды в канале 3 и неработающем водовыпуске пластины 13 наоборот автоматически перемещаются к стержням виброрешетки 8 и прикрывают просветы между ними. Этим обеспечивается дополнительно защита донной галереи от попадания в галерею случайных наносов с бортов канала (с откосов и т.п.).The water inlet 7 of the gallery 1 is protected by a vibrating grating 8 from the entry of debris and large stone. Gallery 1 is bounded above by a dividing wall 9, the upper end is connected to the free, bent down ends 10 of the vibrating grid 8, and the lower end of the separating wall 9 is connected to the pipe wall 5. The vibrating grill 8 is connected by a hinge 11 with a transverse step-threshold 12 flush in the supply channel 3. Gallery 1 is constant in cross-sectional height along its entire length. The vibrating grating 8 is equipped with a flow guide made in the form of dividing plates 13 curved in cross section mounted opposite the supply channel 3 in the cavity of the gallery 1 (in the initial part) in a row oriented sequentially along the length of the inlet 7 of the gallery 1. The upper edges of the plates 13 are attached from below to the rods of the vibrating grating 8. The hydraulic lengths are established along the length of the gallery, made in the form of a transverse protrusion 14 and a flat plate 15 with an attached base of the protrusion and the edge of the plate from the bottom to the ceiling of the dividing wall 9. The bottom 2 of the gallery 1 is provided with a concave transverse plate 16 curved towards the end of the gallery 1 and located between the protrusion 14 and the plate 15 with gaps to the bottom 2 and to the wall 9. The length of the gallery 1 is made in the form of a zigzag conduit in side of its end part. The guiding device in the form of curved plates 13 is attached to the rods of the vibrating grating 8 with the possibility of rotation and is made of a flexible material with a bulk density greater than the volume of the weight of water. The plates 13 due to the fact that they are made of an elastic material with a specific gravity greater than the specific gravity of the water, and can move towards the initial portion of the separation wall 9 due to the flow velocity, open the gaps between the rods of the vibrating grating 8. At the same time open the gaps between adjacent plates 13 oriented sequentially along the length of the hole 7. In the absence of water in the channel 3 and the idle outlet of the plate 13, on the contrary, automatically move to the rods of the vibrating grating 8 and cover the gaps waiting for them. This provides additional protection for the bottom gallery from accidental sediment entering the gallery from the sides of the channel (from slopes, etc.).

На водовыпускных сооружениях мелиоративных систем этот период составляет половину и более всего времени года.At the drainage facilities of reclamation systems, this period is half and more than the entire time of the year.

Сороудерживающая виброрешетка 8 может иметь продольные стержни ромбовидного сечения (фиг.4), причем их концы также снабжены упругими элементами 10. За счет обтекания ромбовидной формы стержней сороудерживающей виброрешетки 8 можно увеличить ее пропускную способность (при волновом движении) до 10% на каналах как со сверхбурным, так и с бурным течением.The trash-containing vibrating grating 8 can have rhomboid-shaped longitudinal rods (Fig. 4), and their ends are also equipped with elastic elements 10. By flowing around the rhomboid shape of the rods of the trash-holding vibrating grating 8, its throughput (with wave motion) can be increased to 10% on channels as with super-stormy, and with a turbulent course.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Скоростной поток из подводящего канала 3 через прорези виброрешетки 8 давит на пластины 13 и приоткрывает только на величину (против часовой стрелки), необходимую для пропускания требуемого расхода воды, тем самым увеличивает конструктивный просвет между пластинами 13. Движущиеся по дну канала 13 влекомые наносы и поступающие на поперечный порог 12 приводятся во взвешенное состояние, т.е. взмучивание их в верхние слои потока над донным отверстием 7 и подъем твердых частиц с объемным весом больше единицы, при этом мусор также поднимается вверх. Перемещение наносов во взвешенном состоянии происходит благодаря вертикальной составляющей скорости. Далее перевод части влекомых наносов более крупной фракции, характерный размер которых превышает размер виброрешетки 8, уходит вниз по течению транзитного канала 4, благодаря колебательным движениям стержням виброрешетки 8 на упругих элементах 10, изогнутых концов стержней виброрешетки 8, расположенных на разделительной стенке 9, шарниром 11 соединенного с уступом-порогом 12, т.е. обеспечивается амплитуда колебаний решетки и скорости движения бурного потока в сторону транзитного канала.The high-speed flow from the inlet channel 3 through the slots of the vibrating grating 8 presses on the plates 13 and opens only by the amount (counterclockwise) necessary to pass the required water flow rate, thereby increasing the structural clearance between the plates 13. The entrained sediments moving along the bottom of the channel 13 and entering on the transverse threshold 12 are put into suspension, i.e. stirring them into the upper layers of the stream above the bottom hole 7 and raising solid particles with a bulk density of more than one, while the debris also rises. Suspended sediment movement occurs due to the vertical velocity component. Further, the transfer of part of the sediment load of a larger fraction, the characteristic size of which exceeds the size of the vibrating grating 8, goes downstream of the transit channel 4, due to vibrational movements of the rods of the vibrating grating 8 on the elastic elements 10, the bent ends of the rods of the vibrating grating 8 located on the dividing wall 9, by a hinge 11 connected to the step-threshold 12, i.e. the amplitude of the lattice vibrations and the speed of the turbulent flow towards the transit channel are provided.

Поток воды, поступающий на криволинейные пластины 13, отводится потребителям через отводящую трубу 5 и задается открытием затвора 6. Одновременно поток воды обладает продольной и поперечной нестационарностью скоростей, обтекая пластины 13, также создает режим автоколебаний виброрешетки 8 благодаря и упругим элементам 10 на концах стержней виброрешетки 8, и тем самым предотвращает засорение виброрешетки 8. При этом возникает давление на криволинейную пластину 13 со стороны входа в галерею 1. Одновременно с поступлением требуемого расхода воды в галерею 1, вода приходит во вращательное движение. При закручивании часть кинетической энергии поступательного движения потока воды переходит в кинетическую энергию вращательного движения. По мере поступления расхода и ростом напора в подводящем канале 3 в галерею 1 увеличивается давление внутри ее, поток через зазоры между выступом 14, изогнутой пластины 16 и плоской пластины 15 поступает в нижнюю часть галереи 1. Следовательно, на этой ступени также происходит вращательное движение потока приближающегося к водовыпускному отверстию с трубой 5.The water flow entering the curved plates 13 is diverted to consumers through the outlet pipe 5 and is set by the opening of the shutter 6. At the same time, the water flow has longitudinal and transverse non-stationary speeds, flowing around the plates 13 also creates a self-oscillation mode of the vibrating lattice 8 due to the elastic elements 10 at the ends of the rods of the vibrating lattice 8, and thereby prevents clogging of the vibrating grating 8. In this case, pressure arises on the curved plate 13 from the side of the entrance to the gallery 1. Simultaneously with the receipt of the required water flow to gallery 1, water comes in a rotational motion. When twisting, part of the kinetic energy of the translational motion of the water flow passes into the kinetic energy of the rotational motion. As the flow enters and the pressure increases in the supply channel 3 to the gallery 1, the pressure inside it increases, the flow through the gaps between the protrusion 14, the bent plate 16 and the flat plate 15 enters the lower part of the gallery 1. Therefore, a rotational flow movement also occurs at this stage approaching the water outlet with pipe 5.

Поток, попадая в данную ступень водовода, имеет винтовое движение и взаимодействует с пластинами 15 и 16, в результате уменьшается свободное пространство винтового воздушного шнура в концевой части галереи 1, обуславливая дополнительно свойства стабилизации потока воды в отводящую трубу 5. Увеличивается сжатие винтового потока истекающего из зазоров между суженной частью выступа 14, изогнутой пластины 16 и плоской пластины 15 по зависимости ε = C H o

Figure 00000001
,The stream, getting into this stage of the conduit, has a helical movement and interacts with the plates 15 and 16, as a result, the free space of the screw air cord in the end part of the gallery 1 decreases, additionally determining the stabilization properties of the water flow into the outlet pipe 5. The compression of the screw stream flowing from the gaps between the narrowed part of the protrusion 14, the curved plate 16 and the flat plate 15, depending ε = C H o
Figure 00000001
,

что ведет к уменьшению расхода водовыпуска µ обратно пропорционально √Ho. Степень сопротивления можно повысить сужением внутренней полости галереи 1 при наличии зигзагообразного водовода. Постоянному циркуляционному движению жидкости в лабиринтах галереи создаются изменения гидравлическими сопротивлениями, оказываемого зигзагообрзным водоводом внутри галереи 1.which leads to a decrease in the discharge rate µ inversely proportional to √H o . The degree of resistance can be increased by narrowing the internal cavity of the gallery 1 in the presence of a zigzag conduit. The constant circulating movement of fluid in the labyrinths of the gallery creates changes in hydraulic resistance provided by a zigzag duct inside the gallery 1.

Устройство позволяет забирать стабильный очищенный расход воды в поливной период эксплуатации и не требует ручного регулирования процессов подачи воды с целью очистки от наносов. Шарнирное крепление 11 виброрешетки 8 позволяет поднимать ее для осмотра и ремонта водовыпуска.The device allows you to take a stable purified water flow during the irrigation period of operation and does not require manual control of the water supply processes in order to remove sediment. The hinge 11 of the vibrating grid 8 allows you to lift it for inspection and repair of the outlet.

Увеличение суммарной площади отверстий виброрешетки 8, поворот и рассредоточение отсекающих упругих систем криволинейных пластин 13 по ходу движения волнового расхода позволяет добиться равномерного распределения отбираемого расхода по ширине галереи 1 и за счет этого увеличивается пропускная способность в начальной части водовыпуска, а также исключения пульсаций и выплесков на поверхности воды.The increase in the total area of the openings of the vibrating grating 8, the rotation and dispersal of the cutting-off elastic systems of curvilinear plates 13 in the direction of the wave flow rate allows for uniform distribution of the selected flow rate over the gallery width 1 and thereby increases the throughput in the initial part of the water outlet, as well as eliminating ripples and surges on water surface.

Отсюда ясно, что давления распределены в таком потоке по гидростатическому закону, где при винтовом движении и Н=const, скорость всех частиц здесь равна: и=С (где С - постоянная интегрирования). Согласно теории энергии волны, можно сделать следующие выводы. Полная энергия волны складывается из энергии потенциальной и кинетической. Количество потенциальной энергии волны зависит от высоты подъема частиц жидкости относительно статического их положения. Средняя линия, делящая высоту волны на две равные части, приподнята над статическим уровнем жидкости на величину ho.From this it is clear that the pressures are distributed in such a flow according to the hydrostatic law, where, with helical motion and H = const, the velocity of all particles here is equal to: u = C (where C is the integration constant). According to the theory of wave energy, the following conclusions can be drawn. The total energy of the wave is the sum of the potential and kinetic energy. The amount of potential wave energy depends on the height of the liquid particles relative to their static position. The middle line, dividing the wave height into two equal parts, is raised above the static liquid level by the value of h o .

Согласно теории волн количество потенциональной энергии одной волны в пределах полосы шириной в=1 по направлению распространения на всей глубине может быть определено по формулеAccording to the theory of waves, the amount of potential energy of one wave within a band of width b = 1 in the direction of propagation at the entire depth can be determined by the formula

E n = γ h 2 λ 16

Figure 00000002
. E n = γ h 2 λ 16
Figure 00000002
.

Кинетическая энергия волнового движения в пределах длины одной волны и полос шириной в=1 на всей глубине количественно равно потенциональной энергииThe kinetic energy of the wave motion within the limits of the length of one wave and bands of width = 1 at the entire depth is quantitatively equal to the potential energy

E k = γ h 2 λ 16

Figure 00000003
. E k = γ h 2 λ 16
Figure 00000003
.

Волновой поток из подводящего канала не оказывает своего влияния и направления заданного расхода воды в галерею 1, компенсируя тем самым излишки расхода, возникающие в результате неравномерного распределения скоростей и расходов в лобовой и хвостовой части волны, что обеспечивает высокую стабилизацию расхода, подаваемого через водовыпуск в отводящую трубу 5. Конструкция водовыпуска-стабилизатора позволяет переводить бурный волновой поток в спокойное состояние в конце отводящей трубы 5, характеризуется высокой надежностью в работе. Галерея не заваливается наносами и мусором, так как они проходят над водоприемным отверстием как за счет выступа-порога 12, так и за счет наличия виброрешетки 8 и шарнира 11, что позволяет повысить также эффективность очистки решетки. Струенаправляющая система, состоящая из криволинейных пластин 13, в процессе работы усиливает степень вибрации решетки 8 (обеспечивается амплитуда колебаний решетки) с шарниром 11 над галереей 1. Кроме того, пластина 15 в процессе работы водовыпуска усиливает степень вращения винтового потока воды в концевой части галереи 1.The wave flow from the inlet channel does not exert its influence on the direction of the given water flow rate to gallery 1, thereby compensating for the excess flow rates resulting from the uneven distribution of velocities and flows in the frontal and tail parts of the wave, which ensures high stabilization of the flow rate supplied through the water outlet to the outlet pipe 5. The design of the outlet-stabilizer allows you to translate the turbulent wave flow into a calm state at the end of the outlet pipe 5, is characterized by high reliability. The gallery is not covered by sediment and debris, since they pass over the water inlet both due to the protrusion-threshold 12, and due to the presence of a vibrating grate 8 and a hinge 11, which also improves the cleaning efficiency of the grate. The guiding system, consisting of curved plates 13, during operation enhances the degree of vibration of the lattice 8 (the amplitude of vibrations of the lattice is ensured) with a hinge 11 above the gallery 1. In addition, the plate 15 during operation of the water outlet enhances the degree of rotation of the helical water flow in the end of the gallery 1 .

Экономическая эффективность предлагаемого водовыпуска-стабилизатора расхода заключается в объединении в одном технологическом цикле задач оптимального забора стабилизированного расход воды и эффективной очистки воды от наносов и мусора.The economic efficiency of the proposed outlet-stabilizer flow consists in combining in one technological cycle the tasks of optimal intake of a stabilized flow rate and effective treatment of water from sediment and debris.

Claims (2)

1. Водовыпуск-стабилизатор расхода воды из каналов с бурным режимом течения, включающий подводящий и транзитный каналы, регулирующий затвор и донную водоприемную галерею, имеющую в верховой части водоприемное отверстие, перекрытое решеткой, а в низовой части разделительную стенку, сопряженную с дном транзитного канала, причем донная водоприемная галерея соединена с отводящей трубой посредством водовыпускного отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем стабилизации расхода воды водовыпуска за счет изменения гидравлических сопротивлений при волновой структуре потока, он снабжен струенаправляющей системой в виде разделительных криволинейных в поперечном сечении пластин, установленных напротив подводящего канала в галереи в ряд, ориентированных последовательно по длине отверстия галереи, причем верхние кромки пластин прикреплены снизу к решетке, концы ее стержней отогнуты вниз и оперты на разделительную стенку, сопряженную с дном транзитного канала с возможностью создания автоколебаний решетки, при этом галерея выполнена с постоянной по всей ее длине высотой и днищем, выполненным наклонным, и разделена по длине на секции поперечным выступом и плоской пластиной, прикрепленными основанием выступа и кромкой пластины снизу к разделительной стенке с частичным перекрытием по высоте проходного сечения галереи с зазорами к днищу галереи, причем днище ее снабжено вогнутой поперечной пластиной между выступом и плоской пластиной в виде сужающегося по длине галереи зигзагообразного водовода в сторону концевой ее части.1. A water outlet-stabilizer of water flow from channels with a turbulent flow regime, including a supply and transit channels, a regulating shutter and a bottom water intake gallery, having a water intake opening in the upper part blocked by a grating and a dividing wall in the lower part, interfaced with the bottom of the transit channel, moreover, the bottom water intake gallery is connected to the outlet pipe through a water outlet, characterized in that, in order to increase work efficiency by stabilizing the water flow rate of the water outlet due to To change the hydraulic resistances during the wave structure of the flow, it is equipped with a stream-guiding system in the form of dividing plates curved in cross section, opposite the supply channel to the galleries in a row oriented sequentially along the length of the gallery opening, with the upper edges of the plates attached to the bottom of the grating, the ends of its rods bent down and supported by a dividing wall, conjugated to the bottom of the transit channel with the possibility of creating self-oscillations of the lattice, while the gallery is made with constant over the entire length and height of the bottom, made oblique, and divided along the length into sections by a transverse protrusion and a flat plate attached by the base of the protrusion and the edge of the plate from below to the dividing wall with a partial overlap along the height of the passage section of the gallery with gaps to the bottom of the gallery, and the bottom it is provided with a concave transverse plate between the protrusion and a flat plate in the form of a zigzag conduit tapering along the length of the gallery towards its end part. 2. Водовыпуск-стабилизатор расхода по п.1, отличающийся тем, что криволинейные пластины, прикрепленные к решетке, и отогнутые концы стержней выполнены из гибкого упругого материала. 2. The outlet-flow stabilizer according to claim 1, characterized in that the curved plates attached to the grate and the bent ends of the rods are made of flexible elastic material.
RU2012103829/13A 2012-02-03 2012-02-03 Water discharge - stabiliser of water flow from channels with rapid flow mode RU2484203C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103829/13A RU2484203C1 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Water discharge - stabiliser of water flow from channels with rapid flow mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103829/13A RU2484203C1 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Water discharge - stabiliser of water flow from channels with rapid flow mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2484203C1 true RU2484203C1 (en) 2013-06-10

Family

ID=48785668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012103829/13A RU2484203C1 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Water discharge - stabiliser of water flow from channels with rapid flow mode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2484203C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550421C1 (en) * 2014-02-21 2015-05-10 Михаил Иванович Голубенко Water outlet from channel with steep slope
RU2576982C1 (en) * 2015-03-23 2016-03-10 Михаил Иванович Голубенко Water outlet channel with high slope
RU2660243C1 (en) * 2017-11-07 2018-07-05 Михаил Иванович Голубенко Two-sided water divided for channels with steep slopes
RU2679037C1 (en) * 2018-03-12 2019-02-05 Михаил Иванович Голубенко Water outlet channel with high slope
RU2700948C1 (en) * 2019-03-18 2019-09-25 Михаил Иванович Голубенко Two-way water separator for channels with a large slope
RU2735957C1 (en) * 2020-05-15 2020-11-11 Михаил Иванович Голубенко Rotary structure for rapid flow channels

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU872631A2 (en) * 1980-03-24 1981-10-15 Украинское Отделение Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им. С.Я.Жука Water flow energy attenuator
SU1028769A1 (en) * 1981-06-30 1983-07-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Комплексной Автоматизации Мелиоративных Систем Water outlet of canal with turbulent flow
SU1303655A1 (en) * 1985-03-26 1987-04-15 Киргизский сельскохозяйственный институт им.К.И.Скрябина Bottom water outlet of fast-flow canal
SU1698364A1 (en) * 1989-07-24 1991-12-15 Киргизский сельскохозяйственный институт им.К.И.Скрябина Stabilizer of water-discharge from channels with rapid flow rate
RU2054085C1 (en) * 1991-04-23 1996-02-10 Михаил Иванович Голубенко Water outlet from a channel with stormy stream

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU872631A2 (en) * 1980-03-24 1981-10-15 Украинское Отделение Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им. С.Я.Жука Water flow energy attenuator
SU1028769A1 (en) * 1981-06-30 1983-07-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Комплексной Автоматизации Мелиоративных Систем Water outlet of canal with turbulent flow
SU1303655A1 (en) * 1985-03-26 1987-04-15 Киргизский сельскохозяйственный институт им.К.И.Скрябина Bottom water outlet of fast-flow canal
SU1698364A1 (en) * 1989-07-24 1991-12-15 Киргизский сельскохозяйственный институт им.К.И.Скрябина Stabilizer of water-discharge from channels with rapid flow rate
RU2054085C1 (en) * 1991-04-23 1996-02-10 Михаил Иванович Голубенко Water outlet from a channel with stormy stream

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550421C1 (en) * 2014-02-21 2015-05-10 Михаил Иванович Голубенко Water outlet from channel with steep slope
RU2576982C1 (en) * 2015-03-23 2016-03-10 Михаил Иванович Голубенко Water outlet channel with high slope
RU2660243C1 (en) * 2017-11-07 2018-07-05 Михаил Иванович Голубенко Two-sided water divided for channels with steep slopes
RU2679037C1 (en) * 2018-03-12 2019-02-05 Михаил Иванович Голубенко Water outlet channel with high slope
RU2700948C1 (en) * 2019-03-18 2019-09-25 Михаил Иванович Голубенко Two-way water separator for channels with a large slope
RU2735957C1 (en) * 2020-05-15 2020-11-11 Михаил Иванович Голубенко Rotary structure for rapid flow channels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2484203C1 (en) Water discharge - stabiliser of water flow from channels with rapid flow mode
US6524028B2 (en) Fish safe screened water diversion apparatus
KR100248639B1 (en) Linear solids removal device
US2673451A (en) Apparatus for separating suspended material from a fluid stream
Ismael et al. Effect of bridge pier position on scour reduction according to flow direction
KR101218623B1 (en) Verticality guide plate form dissolved airfloatation system using water flow of water treating apparatus
US20110146802A1 (en) Water intake structure
RU2609237C1 (en) Flow energy damper for discharge sewerage
US5674386A (en) Self-cleaning bar screen for storm water and the like large water volumes
CA3207886A1 (en) Fish guidance structure
RU2592414C1 (en) Water intake
RU2550421C1 (en) Water outlet from channel with steep slope
RU2601345C1 (en) Method for gravity extraction of fine and thin gold and system for gold extraction
RU2708529C1 (en) Water intake unit of irrigation system
Tiwari et al. Experimental study of effect of end sill on stilling basin performance
RU2542514C1 (en) Water divider for channels with stormy flow condition
KR102082142B1 (en) Eco-friendly dam for river
RU2576982C1 (en) Water outlet channel with high slope
US2733816A (en) griffith
NL8001070A (en) NON-VIBRATING, LOWERABLE DAM.
RU2329851C2 (en) Process water treatment installation for removal of suspended particles
RU2310036C1 (en) Fish-protective device
Hazar et al. Design of coanda intakes for optimum sediment release efficiencies
RU2345815C2 (en) Device to purify service water of suspended particles
JP4663481B2 (en) Grating lid and drainage structure of road