Аналоговое устройство для моделирования движения руслового потока

3% " сс, иь ь: в4иЯЯ О"И И.еА н и г. ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советския СоциалистическикРеспублик(22) Заявлено 27.11.78 (2 ) 2699128/18-24с присоединением заявки Но, по делам изобретений и открытий(54) АНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ РУСЛОВОГО ПОТОКАИзобретение относится к аналоговым вычислительным машинам и предназначено пля расчета расходов и уровней води в руслах рек с естественным и зарегулированным режимом,Устройство может быть использовано в управлениях Гидрометслужбы идругих учреждениях, занимающихся расчетами движения дождевых паводков,расчетами движения волн попусков в 10нижний бьеф ГЭС, расчетами расходовводы заданной обеспеченности.Известно устройство для моделирования расходов и уровней воды в руслах рек и каналов, состоящее из блока задания гидрографа во входномстворе, блока управления, блока мо,делирования гидравлических характеристик речного русла, блока заданиямасштаба записи результатов расчетов, регистрирующего блока и блокаотсчета машинных единиц времени (1).Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не позволяетпроизводить расчеты движения водыв реках на подьеме и спаде волныпри разных и взаимно независимых параметрах,Наиболее близким к предлагаемомутехническому решению является моде лирующее устройство для расчета расходов и уровней воды, которое состоит из узлов ввода исходных данныхрешающего узла, узла выбора масштаба записи результатов расчетов, узла отсчета машинных единиц времении регистрирующего устройства, Каждый контур узла выполнен иэ нескольких прецизионных магазинов, входыкоторых запараллелены, а выходы соединены с конденсатором через контактные группы реле пороговых устройств.Конденсатор каждого контура подключен к входу развязывающей ячейки,выход которой соединен с входом аналогичного контура и с входами дополнительных развязывающих ячеек. К ихвыходу подключен вход вышеуказанныхпороговых устройств с реле, черезконтакты которых соединяются выходыпрецизионных магазинов контура сосвоим конденсатором 2,Недостатком данного устройстваявляется то, что оно не позволяетполучить взаимно независимые скорости прохождения лобовой и тыльнойчасти волны при моделировании движе"ния руслового потока, так как включение и отклонение резистора произ"водится при одних и тех же напряже60 б 5 Миях ЕС-звена независимо от того, какая из частей волн проходит (лобовая или тыльная). При этом в каждом диапазоне расходов водЫ независимо от того, какая иэ частот волн проходит, сопротивление ВС-звена окаэывается одинаковым как при подъеме волны, так и при ее спаде,.Известно, что при движении волны в руслах рек скорость прохождения лобовой части больше, чем скорость прохождения ее тыльной части. Это соотношение для различных рек может быть самым различным.Цель изобретения - увеличение точности расчетов расходов и уроевней . воды в руслах рек. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем узел ввода исходных данных, решающий узел, узел выбора масштаба записи результатов расчета, выход которого подключен к первому входу узла записи результатов расчетов, второй вход которого подключен к выходу узла отсчета машинных единиц времени, вход которого соединен со вторым выходом узла ввода исходных данных, решающий узел выполнен в виде последовательно соединенных ячеек, каждая из которых состоит из двух развязывающих элементов, группы развязывающих элементов, накмительного конденсатора,группы реле и группы нелинейных элементов, каждый нелинейный элемент выполнен в виде двух параллельно включенных цепочек, первая цепочка состоит из двух последовательно включенных переменных резисторов, вторая цепочка состоит из двух встречно-последовательно включенных диодов, общие выводы диодов и общие выводы резисторов каждого нелинейного элемента объединены, вход первого развязывающего элемента первой ячейки подключен к первому выходу узла ввода исходных данных, выходы первых развязывающих элементов всех ячеек соединены со входами всех нелинейных элементов своей ячейки, выходы первых нелинейных элементов всех ячеек через последовательно соединенные переключающие контакты реле подключены к первым обкладкам накопительных конденсаторов своих ячеек и ко входам вторых развязывающих элементов данной ячейки, выходы всех (кроме первого) нелинейных элементов каждой ячейки соединены с переключающими контакта,ми соответствующих реле, вторая обкладка накопительного конденсатора каждой ячейки подключена к шине нулевого потенциала, входы развязывающих элементов группы каждой ячейки соединены с выходом второго раэвязывающего элемента и являются выхододанной ячейки, а выходы развязывающих элементов группы подключены к соответствующим обмоткам реле,выход последней ячейки соединен с входом узла выбора масштаба записи результатов расчетов,На фиг.1 представлена блок-схема5 устройства для моделирования движения руслового потока; на фиг.2 - схема одной ячейки решающего узла.устройствб для моделирования движения руслового потока содержит узел1 О 1 ввода исходных данных, соединенныйс входом решающего узла 2,Выход решающего узла 2 подключенк входу узла 3 выбора масштаба записирезультатов расчетов, соединенного сузлом 4 записи результатов расчетов.К этому узлу подключен узел 5 отсчета .машинных единиц времени, которымуправляет узел 1 ввода исходных данных.Представленная на фиг,2 схема одо ной ячейки решающего узла 2 содержитразвязывающий элемент 6, соединенныйс входами параллельно соединенныхпрецизионных цепочек. В качестве развязывающей ячейки используется уси 25 литель с катодной нагрузкой.Каждая цепочка состоит иэ двухпоследовательно соединенных переменных резисторов 7-8, 9-10, 11-12,13-14, шунтированных соответственнодиодами 15-16, 17-18, 19-20, 21-22,Включение диодов шунтирующих резисторы, производится таким образом,чтобы направление прямого тока диода 15 шунтирующего резистор 7 не совЭ 5падало с направлением прямого токадиода 16, шунтирующего резистор 8.Включение диодов в последующих цепочках производится аналогичным образом.Выходы переменных резисторов40 8,10,12,14 каждого контура соединены с конденсатором 23 через контактные группы 24, 25 и 26 реле пороговых устройств 27-29 и с входом развязывающего элемента 30, К его выхо 45 ду подключен вход аналогичного контура 31 и входы трех дополнительныхразвязывающих элементов 32-34 группы. Выход дополнительных развязывающих ячеек соединен с входами поро 50 говых устройств 27-29 с реле.В ткачестве порогового устройствас реле используется триггер с эмиттерной связью (триггер Имитта), укоторого в коллекторную цепь выходного транзистора включена обмоткареле и светодиод, индицирующий состояние реле.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии к конденсатору 23 (Фиг.2) подключен через нормально замкнутые контакты группы24-26 выход переменных резисторов7, 8. Выходы остальных переменныхрезисторов отключены от этого конденсатора.Пороговым устройствам 27-29 задаются соответствующие уровни напря,жений срабатывания, С помощью узла1 ввода исходных даннйх входная функция подается к входу развязывающегоэлемента 6 решающего узла 2. Так какпеременный резистор 8 шунтирован диодом 16, то при зарядке конденсаторапеременный резистор 8 оказываетсявключенным, и цепь зарядки конденсатора 23 проходит через переменныррезистор 7. Напряжение с конденса Отора 23 подается к входу развязывающего элемента 30.С выхода этого развязывающегоэлемента напряжение поступает на входаналогичного контура 31 и на входыдополнительных развязывающих элементов 32-34. При достижении на выходе развязывающего элемента 32 напряжения, равного порогу срабатывания порогового устройства 27, это устройство срабатывает. Нормально разомкнутые контакты группы 24 замыкаются. При этом от конденсатора23 отключается выход первой цепочки переменных резисторов 7, 8 и подключается выход второй цепочки пере менных резисторов 9, 10. Так как переменный резистор 10 шунтирован диодом 18, то цепь зарядки конденсатора 23 теперь проходит через резистор 9. При срабатывании пороговых ЗО устройств 28 и 29 к конденсатору23 подключается сначала переменный резистор 11, затем переменный резистор 13.Если переменный резистор 13 был З включен при зарядке конденсатора 23, то при его разрядке он окажется выключен и разрядка конденсатора производится через переменный резистор 14, у которого набрано другое сопротивление. Теперь начало спада волны проходит по другой кривой.При прохождении тыльной части волны (ее спад) напряжение на конденсаторе 23 уменьшается, При напряжении на входе порогового устрой ства 29 меньшем,чем порог его срабатывания, пороговое устройство 29 возвращается в исходное состояние. При этом замыкаются нормально зам- кнутые контакты 26 и от конденсато- Я ра 23 отключается выход переменного резистора 14, а в цепь разрядки этого конденсатора включается, переменный резистор 12 (так как переменный резистор 11 оказывается зашунтирован диодом 19) Аналогично включены переменные резисторы 10 и 8.Поскольку решающий узел состоит из последовательно соединенных ячеек, то изменение напряжения на конденсаторе предыдущей ячейки подается на ЬО вход следующей ячейки и т.д, С выхода решающего узла 2 напряжение подается к выходу узла 3 выбора масштаба записи результатов расчетов,позволяющего выбрать требуемый масштаб записи. С выхода этого узла напрякение подается к входу устройства, регистрируюцего результаты расчетов. При этом на кривой полученных результатов узел 5 отсчета машинных единиц времени наносит отметки времени, соответствующие каждому расчетному интервалу времени.Такое решение дает возможность подобрать кривые спада и подъема волны для каждого русла просто и с высокой точностью, а это позволяет получить качественно новые результаты расчетов.Формула изобретенияАналоговое устройство для моделирования движения руслового потока,содержащее узел ввода исходных данных, решаюций узел, узел выбора масштаба записи результатов расчета, выход которого подключен к первому входу узла записи результатов расчетов, второй вход которого подключен к выходу узла отсчета машинных единиц времени вход которого соединен со вторым выходом узла ввода исходных данных, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, решающий узел выполненв виде последовательно соединенных ячеек, каждая из которых состоит из двух развязывающих элементов, груп" пы развязывающих элементов, накопительного конденсатора, группы реле и группы нелинейных элементов, каждый нелинейный элемент выполнен ввиде двух параллельно включенных цепочек, первая цепочка состоит издвух последовательно включенных переменных резисторов, вторая цепочка состоит из двух встречно-последовательно включенных диодов, общие выводы диодов и общие выводы резисторов каждого нелинейного элементаобъединены, вход первого развязываюцего элемента первой ячейки подключен к первому выходу узла ввода исходных данных, выходы первых развязывающих элементов всех ячеек соединены со входами всех нелинейных элементов своей ячейки, выходы первыхнелинейных элементов всех ячеек последовательно соединенные переключающие контакты реле подключены к первым обкладкам накопительных конденсаторов своих ячеек и ко входам вторых развязывающих элементов данной ячейки, выходы всех (кроме первого) нелинейных элементов каждой ячейки ,соединены с переключающими контактами соответствующих реле, вторая обкладка накопительного конденсатора каждой ячейки подключена к.шине нулевого потенциала, входы развязывающих элементов группы каждой ячейкиЭак Подла СССРтийнаб.,н ного комит ений и отк 5, Раушска.4/5 иал ППП Патент, г.ужгород, Ул. Проектная соединены с выходом второго раэвяэывающего элемента и являются выходом данной ячейки, а выходы развязывающих элементов группы подключены к соответствующим обмоткам реле,выход последней ячейки соединен свходом узла выбора масштаба записирезультатов расчетов,8354/57 Тираж 751 ВНИИПИ Государстве по делам иэобре 3035, Москва, Ж Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ 446079, кл. С 06 С 7/57, 1974.2, Авторское свидетельство СССР 5 М 286359, кл. 6 06 С 7/57, 1970 (прототип) .