Плотина

НИ ТЕРЬСТВ вление вопаво вых ьство СССР6, 1981. 2 Ю М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ двтоескомм сни(54) (57) 1. ПЛОТИНА по авт. св.1006578, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности дробления потока на водобое, каналы винтообразной формы имеют возрастающий угол закрутки, увеличивающийся по их длине сверху вниз.1126653 2. Плотина по п. 1, отличающаяся тем, что каналы винтообразной формы выполнены различной формы в поперечном сечении.3. Плотина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы в различных эксплуатационных режимах, каналы винтообразной формы снабжены устройством для срыва вакуума. 4. Плотина по п. 2, отличающаяся тем,что поперечное сечение каналов винтообИзобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к бетонным плотинам.По основному авт. св. Юо 1006578 известна плотина, включающая водосливную часть, расположенную в теле ее и выполненную в виде продольных, по отношению направления движения потока, каналов винтообразной формы, имеющих на выходе носки-рассеиватели потока и связанные с водобоем 1. 10Указанная конструкция позволяет производить эффективное гашение энергии сбросных потоков, однако при этом не полностью достигается оптимальный и безопасный режим работы ее в различных условиях эксплуатации.Выполнение каналов винтообразной формы с одинаковым углом закрутки, линейно увеличивающимся по высоте, обеспечивает лишь равновозрастающее распределение давления потока на торцовые стен ки каналов. При этом центробежные силы, разрывающе действующие на поток, незначительно увеличивают свою величину при падении потока, что уменьшает эффективность разброса его при выходе в водобой. Вследствие этого, каналы необходимо выполнять достаточно длинными, а в поперечном сечении обеспечивающими пропуск мощных частей потока.Устройство каналов с одинаковым очертанием водопропускных отверстий не поз- З 0 воляет достигать компактного выполнения их на водосливе и производить регулировку ими сбросных расходов по фронту водо- сливной части. Кроме того, такое выполнение каналов винтообразной формы не позволяет производить эффективное гаше- З 5 ние энергии сбросных потоков с одновременным использованием их для многоцелевого назначения в случае прохождения по ним неоднородных потоков, например разной формы с увеличением угла закрутки уменьшается в их осевой части и увеличивается в торцовой в стороны действия центробежной силы пстока.5. Плотина по п. 3, отличию"аяся тем, что устройство для срыва вакуума выполнено в виде полостей, проходящих в теле плотины, верхний конец которь:х выведен в разделительных бычках выше уровня верхнего бьефа, а нижний расположен выше носков-рассеивателей в осевой части каналов винтообразной формы. с наличием в воде плавающих тел (льдин, шуги) или большой мутности потока,Такая конструкция плотины ограничена в использовании ее при подтоплении уровнем нижнего бьефа водобойной части выше верхней отметки его, т. е. при случае, когда воздушное пространство между уровнем воды в водобое и выходом каналов водослива отсутствует. При этом каналы вин. тообразной формы работают в вакууметрическом режиме и составляют по существу сифонное устройство. Это приводит к тому, что изменяются расходные характеристики сбросных потоков, а на носках-рассеи. вателях интенсивно происходит кавитацион. ная эрозия, что в конечном итоге влияет на работу самого гидроузла.Цель изобретения - повышение эффективности дробления потока на водобое,Указанная цель достигается тем, что в платине каналы винтообразной формы имеют возрастающий угол закрутки, увеличивающийся по их длине сверху вниз.При этом каналы винтообразной формы выполнены различной формы в поперечном сечении.Кроме того, с целью повышения надежности работы в различных эксплуатацион ных режимах каналы винтообразной формы снабжены устройством для срыва вакуума.Поперечное сечение каналов винтообразной формы с увеличением угла закрутки уменьшается в их осевой части и увеличивается в торцовой в стороны действия центробежной силы потока.Устройство для срыва вакуума выполнено в виде полостей, проходящих в теле плотины, верхний конец которых выведен в разделительных бычках выше уровня верхнего бьефа, а нижний расположен выше носков-рассеивателей в осевой части каналов винтообразной формы.10 15 20 25 30 35 25%. На фиг. 1 изображен канал винтообразной формы с возрастающим углом закрутки по высоте, общий вид; на фиг. 2 - поперечное сечение каналов, имеющих различную форму поперечного сечения, вид сверху; на фиг. 3 - то же, с увеличением сечения в торцовой их части и уменьшением в осевой, вид сверху; на фиг. 4 - секция плотины с устройством для срыва вакуума, продольный разрез по оси плотины.Плотина 1 содержит каналы 2 винтообразной формы с возрастающим углом закрутки, имеющие различную форму 3 поперечного сечения водопропускных отверстий и устройство,4 для срыва вакуума.Плотина работает следующим образом, Сбросной поток попадает в каналы 2 винтообразной формы (фиг. 4) и начинает проходить по ним в виде винтового движения сверху вниз. При этом возникающие центробежные силы потока прижимают его к торцовым стенкам 5 (фиг. 1) каналов 2 и при выходе на водобой 6 (фиг. 4) разбрасывают его на мелкие порционные струи.С целью повышения эффективности дробления потока на водобое 6 каналы винтообразной формы имеют возрастающий угол закрутки, увеличивающийся по их длине сверху вниз (фиг. 1) Возрастание угла закрутки может составлять от О - 3 во входной части каналов .7 до 50 - 55 в выходной части 8 на единицу падения их высоты, причем возрастание угла закрутки происходит по нелинейному, квадратическому распределению, например в виде степенной логарифмической или другой функциональной зависимости, Возникающая при таком выполнении каналов значительная величина центробежной силы, действующая на поток в. выходной их части, производить интенсивное дробление и разбрасывание его по водобою,.С целью улучшения пропуска сбросных расходов по водосливу, увеличения широты ее, использования, а также выполнения водосливной части более компактной каналы 2 винтообразной формы в поперечном сечении имеют различную форму 3 водопропускных отверстий (фиг. 2), При таком выполнении конструкции улучшаются сбросные характеристики потока, путем уменьшения потерь на входе в водосливную часть и входе в каналы винтообразной формы; путем увеличения сбросных расходов - от более рационального подхода струй во входную часть водопропускных отверстий; вследствие пропуска неоднородного потока путем послойного разброса его по отдельным каналам, Кроме этого, такое выполнение водосливной части плотины позволяет более уплотнить количество каналов на единицу площади водослива, при достижении при этом большей эффективности работы гидроузла, что позволяет увеличить объемы сбросов потока с меньшими затратами, при этом стоимость строительства таких водосбросов уменьшается.Для улучшения условий работы плотины путем повышения коэффициента полезного действия каналов винтообразной формы поперечное сечение их с увеличением угла закрутки уменьшается в осевой их части 9 и увеличивается в торцовой 10 в стороны действия центробежной силы потока (фиг. 3). Такое выполнение каналов значительно улучшает энергогасительный процесс, так как при падении потока по высоте происходит перераспределение кинетической энергии его в плоскости разброса с увеличением мощности струй на периферийной части каналов и уменьшением в осевой. При этом смещение центра тяжести частей потока от оси их вращения в сторону действия центробежных сил дополнительно улучшает расходные характеристики его, так как уменьшенное давление в осевой части потока еще и подсасывает определенный объем воды из вышерасположенных слоев на водосливе.С целью повышения надежности и безопасности работы плотины каналы винтообразной формы выполнены с устройством 4 для срыва вакуума (фиг. 4); причем устройство выполнено в виде полостей 11, проходящих в теле плотины, с верхним концом 12, выведенным в разделительных бачках выше уровня верхнего бьефа и нижним 13, расположенным выше носков-рассеивателей, в осевой части каналов. Такое выполнение плотины позволяетпроизводить безопасную работу гидроузла независимо от уровней колебаний нижнего бьефа. В случае подтопления со стороны 40 нижнего бьефа водобоя не изменяется режим работы его и не увеличиваются расходные характеристики потока. Одновременно с этим улучшаются кавитационные условия в самих каналах, что увеличивает их долговечность и уменьшает эксплуата ционные затраты. Подача воздуха на выходную часть каналов улучшает аэрационную способность потока, его кислородный обмен, а также способствует лучшему его разбрызгиванию по водобое,Кроме того, применение предлагаемойконструкции позволяет по сравнению с известной сократить объем бетонных работ на 15 - 18%, уменьшить стоимость строительства на О - 12%, уменьшить эксплуатационные издержки в 1,2 - 1,5 раз, а также увеличить КПД водослива на 15 -1126653 Фиг,2 тель В. КазакоИ, Верес43венного комиретений и о35, Рву шскаяг. Ужгород,Эрдейи Редактор Н, КиштулинецЗаказ 8650/22ВНИИПпо13035,филиал ПП Состав Техред ТиражИ Государс делам изоб осква, Ж -Патент,Корректор ИПодписноетета СССРткрытийнаб., д. 4/5ул, Проектная