Устройство для моделирования поверхност депрессии фильтрационного потока

О П И С А Н И Е 42 Ы 87изоьеЕТЕНИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик(51) Л, Кл, 6 06 д 7/4 осударствеииый комитетСоввта Мииистров СССРпо делам изобретеиийи открытий 53) УДК 681.333(088,8(72) Авторы изобретения Г. А. Мациевский,. И. Дружинин, В. Т. Лаврентьев и Э. Р. Ан 1) Заявители Ленинградский химико-фармацевтический институт и Северный научноисследовательский институт гидротехники и мелиорации 1311В 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОС ДЕПРЕССИИ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ПОТОКА 2 ла, такого, на;пример, ка гипса и др. гидродинамиче ческого материа воска, парафина,ских аналогий. Известные устр 5 достаточным быс ной точносгью. Установлено, ч решении многих методу ЭГДА 70 О тор затрачивает тролитической в фильтрационного Целью изобре бьгстродействия и 5оиспва характеризуют тродейспвием и недос неочри экоперимента отехооичеоких зад /о всего времени о здание вруянуо в поверхности депр ка.является увсли носпи устройства. льном ач по пера- элек- ессии то п гидр - 80 О на со нне пото тенияточ че,ние Изобретение относится к электрическомуиоделированию для автоматичеакого построения пространственных (объемных) учас гковмодели с целью создания т 1 раничных условийв электролитичеакой ванне.Конкретно, оно применено при решении ряда гидротехничес 1 ких задач по методу электродинамических аналогий (ЭГДА) для автоматического построения поверхности депрессий фильтрационного потока в электролитической вакцине,Однако в извеспных устройствах, в которыхиспользован метод электролитической ванны,исследователь сталкиваенся с трудностями,связанными с тем обстоятельством, что форма границ отдельных участяов модели бываетзаранее не известна. В этосом случае перециндикацией эквипотенциальных линий электрического поля определяются неизвестныеучастки границ молодели,В частности, при иоследованин фильтрационного потока, имеющего участок депрессии, необходимо прежде всего отыскать форму его поверхности. Эта проблегма в;настоящее время как у нас в СССР, так и за рубежом решается весьма несовершенным способим: поверхность депрессии строится методомпоследовательнььх приближений самим экспериментатором в элсктролитичеокой ванневрученную при помонои пластичного диэлектриДля этого устройство содержит дискретный,координатор, соединенный с системой шгокзондов электролитической ванны, блок поноска глубины л постоянного контакта, подключен ные к дискретному координатору, блок индикации, соединенный с блоком поиска глубины, и блок управления, выходы которого соединены с блоком подьема системы шток- зондов, дискретным координатором, блоками 25 ноиска глубины и постоянного контакта иблоком записи.Изобретение пояснено чертежами.На фиг. 1 приведена схема конструкцииэлектролитической ванны; на фиг, 2 - функ- ЗО циональная блок-схизма устройства.Устройство для моделирования повеохности депрессии фильпрационного потоха содержит электролитическую ванну 1, разделительную пленку 2, моделирующую поверхность депрессии и выполненную из диэлектрика, электролит 3, куда епуще 1 ны электроды 4 и на которые поданы прлведенные электрические потенциалы 1 соответствующие приведенным пьезометрическим напорам Нсо значениями нуля и единицы из источника электрической энергии 5 с частотой неременного тока =,500 гц, опорную раму 6, на которой расположены рядами четыреста полвижных штокзондов 7, концы, которых опущены в электролит 3 с закрепленным на них диэлектриком 2, переменный резистор 8, блок индикации 9 поверхности депрессии и исполнительное устройство 10 блока индикации 9.Построение поверхности депрессии выполняют следующим образом.Известно, что для любой точки поверхности депрессии пьезометрический напор Н развеи геометрической высоте, от плоскости сравнения до этой точечки. В предложенином устройстве пьезоиепрический напор Н моделируется линейным переменным резистором 8, длива которого равна величиие пьезометрического напора Н, т. е, Г=Н (см, фиг. 1). Каждый из четырехсот шторх-зондов 7, расположенных ря:дами в электр олити,ческой ванне, механически связан с ползунком переменного резистора 8 и электрически связан с компенсирующим устройством блока индикации 9. В свою очередь, ползунок переменного резистора 8 также электрически связан с компенсирующим устройством блока ипдикации 9,На электроды 4 (см. фланг. 1) электролитической ванны и переменный резистор 8 из сети подают относительные потенциалы 1,=1 и Ъ,=О, в результате чего в электролитической вакцине возникает электрическое поле и на шток-зонде 7 будет потенциал Ъ а на ползунке переменного резистора 8 - потенциал Ъ.При условии 1=Н для построения поверхнаспи депреасии фильтрационного потока надо, чтобы потеяциал 1, фиксируемый на ползунке переменного резистора 8, был равеи в этот момент потенциалу К, фиксируемому шток-зондом 7, опущенным в электролит ванны, по есть Ъ=Ъ(:см, фиг. 1).При значении Фна выходе компенсирующего устройства блока индикации 9 возникнет сигнал рассогласования М = К, - 1 который заставит сработать его исполнительное устройство 10, вьпполненное в виде асинхронного (конденсаторного) двигателя и механически связанното со шторх-,зондом 7, Поскольку последний механически связан с ползуиком переменного резнстора 8, то при работе ис 1 полнительного уктройспва (асинхронного двигателя) 10 будут одно 1 временно перемещатыся и шток-зонд 7 и ползунок переменчого резистора 8 до тех псар, пока не насту 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 пит баланс,в компенсирующем устройстве блошка индикации 9, В этосом случае при ЛР = , - К = 0 двигатель перестанет работать и,в электролитической ванне будет автоматически зафиксирована еще одна дискретная точка поверхности депресси 1 и.Поверхность депрессии при исследовании фильтрационяого потока относится к водонепроницаемым поверхностям и на моделях она выполнена из диэлектрического материала, В предложенном устройстве к нижним концам шток-зондов 7 и к стенке электролитической ванны прикреплена тонкая резина, моделирующая поверхность депрессии. Пр и этом создаются условия, когда линия электрического тока совпадает с линией тока фильтрационпого потока.Для обеспечения необходимой точности при построениями поверхности депрессии применена электролитическая ваниа размером 1000 К Р,1000 мм, где расположены для этой цели 400 подвижных шток-зондов с расстоянием каждого друп от друга в 50 мм.При помощи особой конструкции (не показана) ползунок переменного резистора 8 и асинхронный (конденсаторный) двигатель блока индикации, 9 в процессе автоматического построения поверхности депрессии поочередно подключа 1 отся к каждому из 400 шток-зондов 7. Таким образом, по описанному вы(ше принципу все 400 шток-зондов занимают свое положение по высоте электролитической ванны благодаря работе автоматической системы моделирующего устройспва с компенсируощим устройством блока индикации 9, Полученная при этом геометричеокая конфигурация диэлектрика, прикрепленното к концам шток-:зондов 7, и есть искомая неверность депрессии фильтрационного пото.ка.Рассмотрим работу предложенното устройства по функциональной блок-схеме, приведенной на фиг. 2, Здесь электродит 1 ическую ванну 1 устанавливают на тележке, выдвинутой по рельсам в сторону из под поднятой системьг шток-зондов, и в пей монтируюг электродную систему. После этого электролииическую вакцину устанавливают в рабочее положение. С блока управления 11 подается команда Вниз на олок подъема 12 системы шток-зондов 7 (см, фиг. 2) на жеспко фиксированное положение по высоте, автоматически вьвключаясь. С блошка управления 11 производипся включение всех блоков. По сечению электролитической ванины 1 расположены 400 шток-зондов 7 (см. фиг, 1), всето имеется 20 рядов по 20 шток-зондов в каждом ряду.По команде Пуск дискретный координатор 13 (см, фиг. 2), передвигаясь по координатной системе электролитической ванны в двух взаиино перпендикулярных направлениях, производит обход всех шток-зондов 7 (см, фиг. 1), начиная с края электролитической ванны, с перьвого шток-зонда, Подойдяк очередному шток-зонду, дискретный координатор 13 останавливается. В этот момент вводится в сцепленяе со шток-,зондом блок поиска глубины 14, а на контактную верхушку шток-зонда опускается контактный эле мент блока постоянного контакта 15. На вход компенсирующето усгройства блока индика ции 9 поверхности депрессии из блока поиска глубины 14 поступают потенциалы, снятые в элеквролитической вавне 1 со шток-зонда и с главного переменного резистора блока поиска глубины 14. Получаеьмая разность потеяциалов на входе такого компенсирующего устройспва заставляет срабатывавь исполнительный блок блока ин)дикарки 9, который и перемещает штокчзонд по высоте электроли; пической ванны до наступления баланса, то есть до момента регистрации еще одной дискретной точки поверхноспи депрессии. Так как закрепленный,на конце што 1 к-зонда диэлектрик в ви 1 де тонкой пленки не может сильно бьггь деформирован, то в конструкции моделирующей установки. макоималвно допустимое погружение шторок-,зонда по высоте электролитической ванны за один проход дискретного координатора 13 рассчитано на 50 мм, всего предусмотрено 5 проходов с максимальным погружением шторок-зонда в электролит на 250 мм от его поверхности, И если при перемещении шторок-зонда прои обходе его дискретным,координатором 13 на предусмотренное максимально допустямое погружение в электролит балаис потенциалов у компенсирующего устройства блока индикации 9 не наступил, то вступает в действие другой механизм, автомавичесии ожлючающий привод погружения такого шток-занда при помощи вспомогательного погружения одного, шток- зонда в электролите, дискре-пный координатор перемешается к следующему, осущест,вляя, таким образом, переход первото ряда шгок-зондов в прямом продольном направленни, вплоть до отработки концевого выключателя. Помысле этого, остановиешиеь с другого края поля шток-зондов, дискрепный координатор 13 перемещаепся уже в прямом поперечном направлении по электролитической ванне и устанавляваепся на лиання второго ряда шток-зондов.После операции перехода ко второму ряду дискретный координатор 13 проиаводит проход по этому ряду шток-,зондов в обратяом продольном направлении и, дойдя до края электролитической ванны, перемещается в прямом поперечном нэггра 1 влении к следующему ряду. Таким образом, дискретяьгй координатор 13 автоматически обходит все 400 шток-зовдов, проходя нечетные их ряды в прямом, а четные - в обрапном продольном направлении, Пройдя последаний (чепный) ряд, дискретный координатор 13, двигаясь в обратном поперечном,направлении, приходиг в исходное (нулевое) положение и начинает следующий цикл обхода шток-зондов. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 На блоке управления 11 имеется устройспво, позволяющее устанавливать необходимое число проходов для диокретного координатора 13.По окончании всех установленных проходов дискретный координатор 13 автоматически возвращается в исходное положение, где и останавливается до следующей команды Пуск.На мнемо-световом табло 16 в любой момент времени можно видеть положение дискрепното координатора 13, на световом табло сигнализации 17 - положение шток-зондов, номер прохода, работу концевых выключателей и др.Схема обеопечивает ручное управление перемещением дискретного координатора 13 и разрешает, продолжать автоматический обход шток-,зондов с любого его номера, установленното вручную.Потенциал, снятый с дополнительного переменного резистора блока поиска глубины 14, поступает на перехолное устройство самописца, записывающего блока 18, Это переходное устройство самописца автоматически включается с блока управления 11 на последнем обходе шторок-зондов дискретным коордянатором 13.Дискретный координатор 13, проходя по ряду шторок-зондов, на каждой остановке у такого шток-зонда выдает с дополяительного переменного резистора блока поиска глубинны 14 потенциал, пропорциональный глубине его пояружения, и записывающее устройство блока 18 фиксирует эту точку поверхности депрессии в соопветствующем месте на диаграиме с принятым масштабом.Так фиксируются сечения учаспков депрессионной поверхнос 11 и излучаемого фильтрационного потока в модели, выполненной в электролитической ванне, по продольным рядам шток-зондов.В предложенном устройстве используется в качестве за 1 писывающего блошка 18 п 1 рибор типа ДРП, что даст возможность в достаточно крунном масштабе получить уяазанные выше сечения.Для питания электролитической ванины, главного переменного резистора блока поиска глубинны 14, исполнительното устройства 10 блокаиндикации примеси специальный источник питания 19 с частотой переменного тока 50 гц, а для выключения всей установки в сеть установлен пульт сетевото питания 20.Предмет изобретенияУстройство для моделирования поверхности депрессии фйльтрационного потока, содер;кащее электролитическую ванну с системой шток-зондов и разделительную пленку из диэлектрика, соедгпне 1 нную с системой шток-зондов, блок записи и блок подъема системы шток-зондов, о т л и ч а ю гц е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности устройспва, оно содержит дискретный коор-5 Яггиг. 1 оставитедь Е. Тимохин Редактор А. Зиньковский ехред Л. Богданов ректор Т. Хворов Заказ 2672/12 Изд.7 Тираж 62 пис Типография, пр. Сапунова,динатор, соедияенный с системой шток-зондов электр олит 1 ической ванны, блок поиска глубины и постоянного контакта, подключенные к ди 1 окрепнснму координатору, блок ин 1 дикации, соединенный с блоком поис 1 ка глубины, и блок унравления, выходы которого соединены с блоком подъема оистемы штокзондов, дискретным координатором, блоками поноска глубины и постоянного контакта и 5 блоком записи.