Способ гашения волн в жидкости и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 100 а 114 Е О 06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ВУ) Институт приклАН СССР(54) СПОСОБ ГАШЕНИЯИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГ;преимущественно вну тельство СССР10/00, 1979,льство СССР10/00, 1976.ВОЛН В ЖИДКОСТИОСУЩЕСТВЛЕНИЯосится к гидрогашению волн,ренних, в жидкостях. Цель изобретения - повышениэффективности гашения внутреннихволн путем преобразования их частотВ бассейне 2 установлен корпус 5с направляющими 4, в которых размещены стержни 3 с жесткими перегородками 1, образующими стенку, отражающую волны, Каждая перегородка 1снабжена датчиками 7 волнового давления, установленными на лобовойповерхности 6 перегородок 1, электроприводом с датчиком 8 смещения иуправляющими блоками, которые соединевы с генератором 27 управляющихсигналов. Перегородки 1 периодичес.ки с частотой, превышающей удвоен1281 б 19 ную частоту Вяйсяля, перемещаютвдоль направления распространенияподающей волны, при этом каждую перегородку сначала перемещают понаправлению движения волны со скоИзобретение относится к гидротехнике, а именно к гашению волн, преимущественно внутренних, в жидкостях.Цель изобретения - повышение эфФективности гашения вйтуренних волн путем преобразования их частот.На фиг1 изображено устройство для гашения волн (элементы и блоки, установленные внутри корпуса не показаны), вертикальный разрез; на фиг. 2 - одна из перегородок, образующих отражающую стенку с необходимыми элементами и блоками; на фиг.3 блок-схема управляющего блока.Устройство состоит из жесткой отражающей стенки, выполненной из расположенных одна над другой плоских перегородок 1, установленных в стратифицированном бассейне 2 и имеющих стержни 3, размещенные с возможностью продольного перемещения по горизонтальным направляющим 4, укрепленным в корпусе 5, Горизонтальные направляющие 4 могут быть выполнены, например, в виде металлических пластин, между которыми в горизонтальном направлении могут перемещаться стержни 3. В другом варианте исполнения направляющие 4 могут быть выполнены в виде труб, внутренний диаметр которых определяется диаметром стержней 3, прикрепленных к перегородкам 1. Возможны варианты конструкции, в которой и горизонтальным направляющим 4 могут перемещаться непосредственно сами перегородки 1,В варианте, изображенном нафиг, 1 перегородки 1 в продольномсечении имеют П-образную Форму, этоцелесообразно, так как обеспечиваетусловия непроницаемости отражающейстенки для падающей волны, Величиназазора между соседними перегородкаростью, обеспечивающей отсутствиеволнового давления на нее, а затемскачкообразно возвращают на полови, ну пройденного расстояния, 2 с,л,ф-лы, 3 ил,ми 1 определяется с одной стороныусловием непроницаемости отражающей стенки, а с другой стороны -необходимостью свободного перемеще ния перегородок 1 по горизонтальнымнаправляющим 4. Число И перегородок 1 определяется числом И мод впадающей внутренней волне и связанос ним соотношением И)М. Площадь отражающей поверхности стенки определяется толщиной пикноклина. Дляобеспечения оптимального гашениявнутренней волны целесообразно перекрыть падающую волну на всех глубинах (фиг. 1, отражающая стенка перекрывает падающую волну по всей глубине бассейна 2) .На лобовых поверхностях 6 перегородок 1, обращенных к падающей волне, укреплены датчики 7 волновогодавления, В качестве последних могут быть использованы, например,механотронные преобразователи.Каждая перегородка 1 (фиг. 2)снабжена также датчиком 8 смещения,реверсивным приводом - электроприводом 9, и управляющим блоком 10. Б варианте, изображенном на З 0 фиг. 1, в качестве датчика смещенияиспользован потенциометр. Подвижный контакт потенциометра кинематически связан с перегородкой 1, которая кинематически, например с ломо щью зубчатой передачи, связана свалом (не показан) электролривода 9.Последний установлен на горизонтальных направляющих 4. В других вариантах исполнения реверсивные электро приводы 9 могут быть расположены внекорпуса 5 устройства, в частности установлены за пределами бассейна 2, Неподвижные контакты потенциометра - датчика 8 смещения, подключены к ис точнику питания (не показан). Датчик7 и подвижный контакт датчика 8 смещения электрически связаны соответственно с входами 11 и 12 блока 10 управления.Каждый блок 10 управления включа ет в себя сумматор 13, первый вход которого является входом 12 блока 10. Второй вход сумматора 13 подключен . к выходу дифференциального усилителя 14, Выход сумматора 13 соединен с первым сигнальным входом 15 двух- позиционного переключателя 16 и входом низкочастотного фильтра 17, частота среза Ис которого равнамаксимальной частоте Вяйсяля (ц,=а ). Выход фильтра 17 соединен с сигнальным входом запоминающего элемента 18 и через элемент 19 задержки (время задержки Т-С, где Т =г 20 --- время возврата перегородки; И - частота управляющих импульсов) с сигнальным входом запоминающего элемента 20. Элементы 18 и 20 могут быть выполнены, например, на емкостях с малой утечкой. Выходыэлементов 18 и 20 подключены, соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциальногоусилителя 14. (Коэффициент усиления усилителя 14 определяется коэффициентом передачи элементов 13, 17-20В частном случае, когда эти элементы имеют единичные коэфФициенты передачи, коэффициент уси ления дифференциального усилителя 14 равен 1/2). Вход 11 блока 10 является сигнальным входом 21 переключателя 16, выход 22 которого является также выходом блока 10. Выход 22 подключен к клеммам (не показаны) реверсивного электропривода 9. Управляющие входы элементов 18 и 20 подключены к управляющему входу 23 блока 10, а управляющий вход переключателя 45 16 - к управляющемувходу 24 блока 10. Управляющие входы 23 и 24 подключены соответственно к выходам 25 и 26 генератора 27 управляющих сигналов.50Частота у управляющих импульсов генератора 27 определяется из соотношения у)2 ы . Длительность импульвсов на выходе 26 генератора 27 определяется временем ь возврата перегородок 2 и связана с частотой Я соот 2Лношением ь( в ; . Время ь определяется быстродействием электропривода 9, Импульсы на выходе 25 генератора 27 синхронизированы с передними фронтами импульсов на выходе 26, а их длительность определяется временем срабатывания запоминающих элементов 18 и 20 управляющего блока 10.Продольный размер 0 устройства (размер в направлении распространения падающей волны) определяется продольным размером д корпуса 5 и амплитудой А смещения перегородок 1(Р= =И+А). Амплитуда же смещения перегородок 1 определяется амплитудой А падающей волны (АаА). Для обеспечейия максимального использования рабочего объема бассейна 2 целесообразно устанавливать устройство непосредственно около стенок бассейна 2 (фиг. 1)С помощью предлагаемого устройства способ реализуют следующим образом. Гашение внутренней волны частотой у осуществляют, преобразуя ее волны с частотами я+пи, периодически с частотой М изменяя положение в пространстве отражающей поверхности, образованной перегородками 1. Перегородки 1 периодически с частотой, превышающей удвоенную частоту Вяйсяля, перемещают вдоль направления падающей волны, при этом каждую перегородку 1 сначала перемещают со скоростью, обеспечивающей отсутствие волнового давления иа нее, а затем скачкообразно возвращают перегородку на половину пройденного расстояния. Для этого с выхода 26 генератора 27 подают сигнал на входы 23 управляющих блоков 10, подключая тем самым датчики 7 волнового давления через входы 21 переключателей 16 к клеммам реверсивных электроприводов 9При этом цепи 7-10-9-2-7 образуют следящие системы, каждая из которых стремится минимизировать волновое давление на соответствующую перегородку 1. При увеличении давления на перегородки 1 сигнал датчиков 7 давления вызывает вращение валов электроприводов 9, приводящее к перемещению перегородок 1 либо навстречу падающей волне, либо от нее (в зависимости от знака волнового давления), так чтоабсолютное значение волнового давления на перегородки 1 уменьшается (волновое давление - разность между полным давлением жидкости в данной точке и гидростатическим1912816 давлением). Характер движения всех перегородок 1 изменяется одновремен. но, а величина их смещения обусловлена распределением горизонтальных смещений частиц жидкости по глубине 1в падающей волне. При этом волновое давление р жидкости на отражающую поверхность много меньше давления Рв падающей волне р сс Р (для выполнения условия р Р целесообразно 10 .испольэовать электроприводы 9 с большим усилением и быстродействием и датчики 7 давления с высокой чувствительностью). В результате указанных действий с помощьюпредлагаемо го устройства обеспечивают свободное перемещение отражающей стенки, образованной перегородками 1, под действием падающей волны, формируя отраженную волну, совпадающую по час-20 тоте, амплитуде и фазе продольной скорости с аналогичными параметрами падающей волны,Скачкообразное возвращение отра 25 жающей поверхности, образованной перегородками 1, обеспечивают следующим образом, В момент окончания первого типа движения по сигналу с выхода 25 генератора 27 управляющий блок 10 фиксирует в запоминающих30 элементах 18 и 20 спомощью фильтра 17 и элемента 19 сигналы датчика 7, отвечающие координате перегородок 1 в моменты начала и окончания свободного перемещения под действием па дающей волны. Одновременно управляющий блок 10 с помощью дифференциального усилителя 14 формирует сигнал, поступающий через сумматор 13 и переключатель 1 б на привод 9, ф который возвращает перегородку 1 на .половину расстояния. Цепи 8-10-9-2-8 образуют следящие системы, стремящиеся минимизировать отклонения координат перегородок 1 от их значений в момент окончания свободного перемещения, уменьшенных на половину расстояний, пройденных ими в течение этого типа движения. Возврат на половину расстояния необходим, поскольку при свободном движении амплитуда скорости отражающей поверхности равна удвоенной амплитуде скорости в падающей волне, Время , свободного перемещения определяет ся периодом Т и временемскачкообразного возвращения отражающей поверхности: С =Т-, при этом ь ( Т,Последнее условие необходимо, так как нужно измерить смещение перегородок 1 практически за полный период Т, чтобы выработать импульсы силы, обеспечивающие возврат каждой из перегородок 1 на половину пройденного ею расстояния. Низкочастотный фильтр 17 с частотой среза и , соответствующей максимальной частоте падающей волны, устраняет паразитное влияние на формирование сигнала с сумматора 13.высокочастотных составляющих скоростей перегородок 1,При периодическом изменении положения в пространстве отражающей по-, верхности в результате скачкообразных возвращений образуются волны с частотами ыпи, где и=О, 1,2, и импульсы скорости, сообщаемые отражающей поверхности, образуют периодическую последовательность выборок, которая под действием пикноклина с конечным градиентом плотности, представляющего собой низкочастотный фильтр с частотой среза (да, преобразуется в непрерывную волну, инвертированную по отношению к волне, отраженной от податливой поверхности на частоте Я. Отраженная волна гасится волной, генерируемой последовательностью управляющих импульсов, а волны на комбинационных частотах ц+ иы иФО) в пикноклине с максимальной частотой Вяйсяля а не распространяРются. Формула из обретения 1. Способ гашения волн в жидкости, включающий размещение жесткой отражающей стенки на пути падающей волны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности гашения внутренних волн путем преобразования их частот, отражающую стенку выполняют из отдельных расположенных одна над другой перегородок, которые периодически с частотой, превышающей удвоенную частоту Вяйсяля, перемещают по направлению распространения падающей волны, при этом каждую перегородку сначала перемещают со скоростью, обеспечивающей отсутствие волнового давления на нее, а затем скачкообразно возвращают перегородку на половину пройденного расстояния,2. Устройство для гашения волн вжидкости, содержащее жесткую отра1281619 ргеев Составитель А. СеРедактор И, Дербак Техред В.Кадар Корректор Е, Сирохман каз 72 06 Пнного комитета СССтений и открытийРаушская наб., д./22 Тираж ВНИИПИ Государствпо делам изобр 35, Москва, Жисно 1130 полиграфическое предприятие, г. Ужгород,роектная, 4 одств жающую стенку, размещенную на пути падающей волны, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью повышения эффективности гашения внутренних волн путем преобразования их частот, оно снабжено генератором управляющих сигналов, управляющими блоками, реверсивными приводами с датчиками смещения и датчиками волнового давления, а отражающая стенка выпол иена из отдельных расположенных одна над другой перегородок, при этом каждая перегородка кинематически соединена с реверсивным приводом, на лобовой поверхности каждой перегородки установлен датчик волнового давления, электрически соединенные че,рез управляющий блок с реверсивным приводом, каждый датчик смещения электрически соединен через блок управления с реверсивным приводом, а вход каждого управляющего блока подключен к генератору управляющих1сигналов.