Волнопродуктор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 280481 (21) 3284272/27-11 11 М. КЛ.з 6 01 М 10/00 с присоединением заявки М 9(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 1510,82, Бюллетень М 38 Дата опубликования описания 1 Ы 082 В.В.Бурячок, Л.Я.Демиденко, В.И.Ковера и А.Г.Милов(54 1 ВОЛНОПРОДУКТОР Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике при модельных исследованиях волновых движений жидкости, в частности к волнопродукторам.Известен волнопродуктор, содержащий волнообразующий колокол с вертикально расположенными плоскими стенками, образующими прямоугольный параллелепипед, нижние кромки которого расположены ниже уровняводы, всасывающую пневматическую магистраль, связанную через запорный орган с полостью волнообразующего колокоЛа, а также связывающее последнюю с атмосферой устройство для создания пульсации воздушного давления в полости колокола 1 1.Недостаток известного;волнопродуктора - низкие эксплуатационные качествавследствие малой стабилизации генерирования крутых волн и низкого коэффициента полезного действия.Цель изобретения - улучшение эксплуатационных качеств волнопродуктора путем повышения стабилизации генерирования крутых волн и повышения КПД.Поставленная цель достигается тем, что устройство для создания пульсации воздушного давления в полости колокола содержит пневмоцилиндрсо штоком и поршнем, а также источниксжатого воздуха, при этом пневмоци-,линдр смонтирован в верхней части колокола и снабжен закрепленной на конце штока крышкой, а верхняя частьволнообразующего колокола выполненас люком, кромки которого выполненысопрягаеьвми с упомянутой крышкой,причем штоковая полость пневмоцилиндра связана пневматическими магистралями через дополнительные эапорныеорганы с атмосферой и с источником .сжатого воздуха, а нижняя часть волнообразующего колокола выполнена сизогнутым на 90 коленом, имеющимцилиндрические поверхности торцовыхстенок, сопряженных с упомянутымиплоскими стенками волнообразукщегоколокола.Кроме того, направляющая цнлиндрической поверхности одной торцовойстенки колена образована дугой дли ной 90 а, а направляющая цилиндрической поверхности другой торцовой стенки колена образована дугой длиной18 Оо.Пневмоцилиндр снабжен установлен-30 ной внутри него в нижней части пру35 жиной, сопрягаемой с поршнем, длинакоторой составляет 1/10 от длиныпневмоцилиндра, а отверстие в последнем, связывающее штоковую полостьпневмоцилиндра через пневматическуюмагистраль с атмосферой, расположено от нижнего днища пневмоцилиндрана расстоянии, равном 1/3 от длиныпневмоцилиндра.На фиг.1 показан схематическийразрез волнопродуктора вертикальной 10плоскостью, параллельной лучу.возбуждаемых волн (стрелкой показанонаправление распространения волн)на фиг.2 - узел 1 на фиг.1.Волнообразующий колокол вышеуровня воды имеет форму прямоугольного параллелепипеда, стенки 1 которого, параллельные фронту возбуждаемых волн, ниже уровня воды, сопря"жены соответственно с торцовыми20стенками изогнутого на 90 колена2, образованными цилиндрической по"верхностью а радиуса Й и цилиндрической поверхностью Г радиуса. так,что выход иэ колокола имеет формусопла 3. Цилиндрическая поверхностьа радиусом й имеет направляющую, об-разованную дугой длиной 90 О, а цилиндрическая поверхность Ь радиусом гимеет образующую, образованную дугойдлиной 180 , При этом размеры колокола составляют:Ь =(1-1,5)Н;Н=(3-4)Н;г =(0,2-0,3)н;й =Н,где Ь - ширина колокола; Н - глу"бина воды в бассейне.В верхней части колокола устроенлюк 4, сообщающий его полость 5 сатмосферой. Кромки люка 4 выполне.ны сопрягаеьыми с крышкой б, устройство для создания пульсации даа.:,енияв полости колокола содержит пневмоцилиндр 7, к штоку 8 которого прикреплена крышка б. Подъем и опускание крышки б осуществляется соответственно соединением штоковой полости В цилиндра пбд поршнем 9 череззапорные органы задвижек 10 и 11 снагнетающей магистралью 12, связан"ной с источником давления и соответственно с магистралью 13, связаннойс атмосферой (не показан).Полость волнообраэующего колокола через запорный орган - задвижку14 подсоединена к всасывающей магистрали 15 воэдухопровода. Пневмоцилиндр 7 в верхней части снабженуплотняющей прокладкой 16, котораяобжимается поршнем 9 в верхнем положении и прекращает сообщение верхней 60части цилиндра с атмосферой. С цельюсмягчения удара поршня 9 о днище 17пневмоцилиндра отверстие Х в стенкецилиндра, сообщающее штоковую полостьВ пнедмоцилиндра через магистраль 13, 65 с атмосферой, расположено на 1/3 длины цилиндра от его дна, а 1/10 часть длины пневмоцилиндра занята амортизирующей пружиной 18, сопрягаемой с поршнем 9.Одиночные волны воспроизводятся следукщи: образом.При включении пневмоцилиндра 7 его поршень 9 поднимается вверх и с помощью крышки б, прикрепленной к штоку 8, герметично закрывает люк 4. После этого открывается задвижка 14, а полость 5 волнообразующего колокола сообщается с всасывающей магистралью 15 воздухопровода, что приводит к снижению давления в полости 5 колокола и подъему воды в ней, После достижения водой заданного уровня задвижка 14 перекрывается и с помощью пневмоцилиндра 7 опускается крышка б. Вода, выходя из сопла 3, возбуждает одиночную волну,Пневмоцилиндр 7 работает при этом следующим образомВ начальном положении до работы волнопродуктора поршень 9 находится в нижнем положении, задвижки 10 и 11 закрыты, полость 5 волнообраэующего колокола сообщается с атмосферой через люк 4. Для включения пневмоцилиндра 7 открывается задвижка 10, и под действием воздуха от нагнетающей магистрали 12 поршень 9 поднимается в верхнее положение, герметиэируя полость 5 колокола и обжимая эластичную прокладку 16. В этом положении поршень 9 остается до тех пор, пока из полости 5 колокола не откачан воздух и водав немне поднимаетсядо заданной отметки, после чего задвижка.14 закрывается. Для воспроизведения одиночной волны одновременно открывается задвижка 11 (они могут быть сблокированы в одном трехпозиционном пробковом кране) и поршень 9 вместе с крышкой б, находящейся под действием атмосферного давления, падают вниз. На заключительном участке пути длиной 1/э поршень 9 прерывает сообщение штоковой полости В цилиндра с атмосферой, что ведет к смягчению удара поршня 9 о днище 17 цилиндра. Дополнительная амортизация достигается пружиной 18. Через 1-2 с после срабатывания волнопродуктора задвижка 11 закрывается, а 10 открывается с тем, чтобы вновь загерметизировать полость 5 волнообразующего колокола до возвращения отраженной от модели волны. Подходя, эта волна через реле(не показано) осуществляет сообщение колокола с всасывающей магистралью задвижкой 14 и гасится в колоколе вследствие начавшегося в нем подъема воды. После этого уровень воды в колоколе вновь доводится до расчетной отметки и процесс повторяется.Пневмоцилиндр 9 обладает достаточным быстродействием, полное сообщение полости 5 волнообразующего .колокола с атмосферой осуществляется 5 за несколько сотых долей секунды, физической причиной этого является адиабатное без теплообмена с окружающей средой) истечение воздуха из штоковой полости пневмоцилиндра в атмосферу. Давление здесь падает не только за счеТ выхода воздуха в атмосферу, но и за счет его охлаждения при расширении.Предлагаемый волнопродуктор обла дает улучшенными эксплуатационными качествами вследствие повышенной стабилизации генерирования крутых волн и повышенного КПД за счет снижения в нем гидравлических потерь. 20Формула изобретения1. Волнопродуктор, содержащий волнообраэующий колокол с вертикально расположенными плоскими стенками, образующими прямоугольный параллелепипед, нижние кромки которого расположены ниже уровня воды, всасывающую пневматическую магистраль, связанную через запорный орган с полостью вол-.нообразующего колокола, а также связывающее последнюю с атмосферой, устройство для создания пульсации воздушиого давления в полости колокола, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств путем повышения стабилизации генерирования крутых волн и повышения КПД, устройство для создания пульсации воздушного давления в полости колокола содержит пневмоцилиндрсо штоком и поршнем, а также источник сжатого воздуха, при этом пневмоцилиндрсмонтирован в верхней части колоколаи снабжен закрепленной на конце штока крышкой, а верхняя часть волнообразующего колокола выполнена с люком,кромки которого выполнены сопрягаемыми с упомянутой крышкой, причем штоковая полость пневмоцилиндра связанапневматическими магистралями черездополнительные запорные органы с атмосферой и с источником сжатого воздуха, а нижняя часть волнообраэующего колокола выполнена с изогнутым на90 О коленом, имеющим цилиндрическиеповерхности торцовых стенок, сопряженных с упомянутыми плоскими стенками волнообразующего колокола.2. Волнопродуктор по п.1, о т. л ич а ю щ и й с я тем, что направляющая цилиндрической поверхности однойторцовой стенки колена образована дугой длиной 90, а направляющая цилиндрической поверхности другой торцовой стенки колена образована дугойдлиной 1803. Волнопродуктор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что пневмоцилиндр снабжен установленной внутрив нижней части пружиной, сопрягаемойс поршнем, длина которой составляет1/10 от длины пневмоцилиндра, а отверстие в последнем, связывающее штоковую полость пневмоцилиндра черезпневматическую магистраль с атмосферой, расположено от нижнего днищапневмоцилиндра на расстоянии, равном1/3 от длины пневмоцилиндра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смирнов Г.Н. и др. Порты ипортовые сооружения. М., Стройиздат,1979, с.574-578 (прототип).