Плотина

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК. 3 цн Е 02 В 7(06 БРЕЕЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2. Плотина по п, 1, отличающаяся тем, что каналы водосливной части выполнены переменного сечения, возрастающего по длине сверху вниз.3. Плотина по п. 1, отличающаяся тем, что носки-рассеиватели смежных рядов каналов, размещенных по мере удаления от верхнего бьефа к нижнему, попарно направлены навстречу друг другу.4. Плотика по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что носки-рассеиватели каждого из каналов выполнены из двух частей, размещенных по обе стороны от оси канала и направленных в противоположные стороны.5, Плотика по и. 1, отличающаяся тем, что водобой выполнен в виде волновой поверхности.6. Плотина по н. 1, отличаючто, с целью перераспределениэнергии сбросного потока в веплоскости, носки-рассеиватели пцнй каналов, смежных по фронтной части, размещены на различВ(21) 3238940 (22) 16,01.81 (46) 23.03.83 (72) Е, Т. Г (71) ИваноУкрземпроек (53) 627.83(О (56) 1, Пате 1949.2. Авторск325295, кл 29-15 Бюл,11ородецкийФранковский фт88.8)нт ФРГ86 ал Института 77, кл. 84 а 7(14,во СССР1970. е свидетельст Е 02 В 7(10,щаяся тем, Я я гашения ртикальной отока секу водосливной высоте. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИ(54) (57) 1, ПЛОТИНА, содержащая размещенную в ее теле водосливную часть, выполненную в виде ряда продольных по отношению направления движения потока каналов, связанных с водобоем, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности гашения энергии сбросного потока, каналы водосливной части выполнены винтообразной формы, а на выходе из каналов установлены носки-рассеиватеЛЬ по 801006578 АИзобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к водосливным плотинам из бетона.Известны плотины, включающие телосамой плотины в виде бетонной стены, водослив, сбросные потоки которых проходятпо горизонтальным каналам-водоводам,устроенным в теле плотины, а гашение энергии потока производится за ее пределамив нижнем бьефе. Такие конструкции плотинвыполнены с пустотными отверстиями в самой бетонной стене, имеющими направление снизу вверх 1.Известна также плотина, включающаяразмещенную в ее теле водосливную часть,выполненную в виде ряда продольных поотношению направления движения потокаканалов, связанных с водобоем 2.Недостатком известных плотин являетсямалая степень гашения энергии сбрасываемого в нижний бьеф потока.Цель изобретения - повышение эффективности гашения энергии сбросного потока.Указанная цель достигается тем, чтов плотине, включающей размещенную вее теле водосливную часть в виде рядапродольных по отношению направлениядвижения потока каналов, связанных с водобоем, каналы водосливной части выполнены винтообразной формы, а на выходеиз каналов установлены носки-рассеивателипотока,При этом каналы могут быть выполненыпеременного сечения, возрастающего подлине сверху вниз,Кроме того, носки-рассеиватели смежных рядов каналов, размещенных по мереудаления от верхнего бьефа к нижнему,попарно направлены навстречу друг другу.Дополнительно носки-рассеиватели каждого из каналов могут быть выполнены издвух частей, размещенных по обе стороныот оси канала и направленных в противоположные стороны.Водобой может быть выполнен в видеволновой поверхности,С целью перераспределения гашенияэнергии сбросного потока в вертикальнойплоскости, носки-рассеиватели потока секций каналов, смежных по фронту водосливной части, размещены на различной высоте.На фиг. 1 дана секция плотины в плане;на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; нафиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 (в направлении взаимно пересекающихся струй потоков); на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1;на фиг. 5 - нижняя часть водосливногоканала коробчатого вида при наличии двухразнонаправленных носков-рассеивателей;на фиг. 6 - то же, при наличии однонаправленного носка-рассеивателя; на фиг. 7.- рассеивание струй потока в канале, снабженном двумя разнонаправленными носками-рассеивателями; на фиг, 8 - то же, 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в канале, снабженном однонаправленным носком-рассеивателем.Плотина включает секции 1, в которых размещен водослив 2, выполненный в виде каналов 3 винтообразной формы, снабженных с нижней их стороны носками-рассеивателями 4 потока 5, расположенными над водобоем 6, имеющим вид волновой поверхности 7.Гашение энергии сбросного потока происходит следующим образом,Части сбросного потока проходят независимо друг от друга по водосливу 2 в виде свободно падающих струй потока 5. Проходя по каналам 3 водосливной части, струи потока, вследствие выполнения каналов винтообразной формы, приобретают в нижней их части центробежную силу которая прижимает струи к боковым стенкам канала и стремится произвести круговое рассеивание потока при выходе его на водобой 6. Дополнительно в нижней части водосливных каналов размещены носки-рассеиватели 4, которые значительно увеличивают сектор разброса струй, обеспечивая более эффективное рассеивание потока, уменьшая при этом удельную величину его энергии, приходящуюся на единицу площади водобоя, до степени полного гашения. Кроме того, гашение энергии сброс- ного потока происходит одновременно вследствие соударения рассеянных струй, выходящих в различных плоскостях от рядом размещенных водосливных каналов.С целью улучшения свойства гашения энергии потока и увеличения при этом сброс- ного расхода, дополнительно каналы водо- сливной части выполнены переменного сечения, возрастающего по длине сверху вниз (фиг. 2).Для достижения наилучшего гашения энергии сбросных потоков носки-рассеиватели рядом размещенных рядов каналов направлены навстречу друг другу (фиг. 2 и 3). В водосливных каналах поток, выходящий из носков-рассеивателей, приобретает форму сектора рассеивания (фиг. 7 и 8). Распределение мощности потока в таком секторе возрастает от оси поворота канала (фиг. 5 и 6) в направляении центробежной силы и достигает наибольшей величины у противоположной, внешней его стороны. Остаточная энергия сбросного потока 5 с внешней стороны сектора рассеивания (фиг. 7) при соприкосновении его с поверхностью водобоя имеет значение в несколько раз большее, чем энергия потока с внутренней его стороны (фиг. 7 и 8). Вследствие этого происходит неравномерное распределение гашения энергии потока на водобое. Для выполнения наиболее полного равномерного гашения энергии сбросных потоков на водобое носки-рассеиватели, подающие потоки из рядом размещенных каналов, направлены навстречу друг другу.1006578 3В таких случаях каналы могут быть выполнены либо с левым направлением винта, либо с правым, в зависимости от общей компоновки . плотины и достижения наибольшего эффекта гашения,Сбросные потоки, выходя навстречу друг другу (фиг. 2), в месте содарения струй, вследствие динамического их воздействия между собой, наиболее активно производят гашение своей энергии. Расположение носков-рассеивателей может быть таким, чтобы сбросные потоки перекрывались не по всей их ширине в секторе рассеивания, а только частично - в полосе наличия наибольшей остаточной их мощности.Улучшение гашения энергии сбросного потока достигается также путем увеличения эффективности его рассеивания. Это достигается тем, что нижняя сторона каналов водосливной части снабжена двумя разнонаправленными носками-рассеивателями (фиг. 5), которые расположены отдельно по обе стороны от оси канала. Сбросный поток 5 при этом делится на две части и направляется в противоположные стороны (фиг. 7), Такая компоновка носков-рассеивателей позволяет значительно улучшить эффект рассеивания потока, причем одновременно уменьшается мощность потока, выходящего из одного носка-рассеивателя. При правильном подборе параметров носков-рассеивателей можно достичь рассеивания сбросного потока с наибольшей шириной сектора рассеивания, вплоть до круго- . вого. Такое расположение носков-рассеивателей позволяет выполнять с наибольшим показателем дробление потока, при котором удельная величийа его энергии в секторе рассеивания, приходящаяся на единицу площади водобоя, будет стремиться к нулю. Эффективное гашение энергии сбросного потока в таких конструкциях плотин происходит в водобое вследствие рассеивания самого потока и соударения взаимно пересекающихся его струй. Однако в ряде случаев, например при больших значениях мощности сбросных потоков, незначительная часть остаточной его энергии будет оставаться и гаситься непосредственно на поверхности водобоя. Для этого с целью наилучшего выполнения процесса гашения ,водобойная часть выполнена в виде волновой поверхности (фиг. 2 и 4). Части струй потоков, попадая на такую поверхность, движутся навстречу друг другу с гребней соседних волн во впадину и взаимно гасят свою энергию. При повышении уровня затопления водобоя остаточная энергия таких частей струй гасится в самой толще воды,Конструкция предлагаемой плотиныпозволяет выполнить эффективное гашение энергии сбросного потока независимо и 5 отдельно в каждом канале или во всех каналах одновременно. Целесообразно размеры каналов водосливной части варьировать, в зависимости от назначения частей гидроузла. Так, например, для сброса значительного количества воды из верхнего бьефа в нижний будет рациональным выполнить каналы больших размеров, а для забора воды с целью подачи водопотребителям или для расчленения сбросного потока на части, с целью пропуска его через фильт 1 з рующие элементы, каналы можно выполнить меньших размеров. В связи с этим в каждой секции плотины (фиг. 4) водосливные каналы имеют свое, определенное сечение, а, носки-рассеиватели потока расположены на различной высоте. Такое расположение носков-рассеивателей позволяет одновременно выполнять перераспределение напряжения в теле плотины, возникающего в каналах водосливной части в местах выхода водослива на водобой, 25 Применение изобретения позволяетобеспечить эффективное гашение энергии сбросного потока, независимо от величины и очередности, пропуская его по каналам водосливной части плотины; возводить плотину многоцелевого назначения, независиЗо мо от расположения водосливной частив компоновке гидроузла; устраивать каналы водосливной части из сборных элементов, например при выполнении их коробчатыми и возводить плотину секционно, 5 независимо от других ее компонентов; производить замену разрушенных или поврежденных элементов водосливной части плотины без изменения режима работы гидроузла в целом; заметно улучшить качество воды на выходе ее в водобой, вследствие достижения значительной аэрации сбросного потока; сократить сроки возведения гидроузла в 2,5 - 3 раза при увеличении объема монтажных работ и достигнуть при этом улучшения качества элементов водосливной части, например, использовав для этого пропарочные камеры, предварительное напряжение арматуры в элементах и т. п.; производить типовые конструкции элементов водосливной .части и применять их в зависимости от общего назначения и пара 5 ф метров гидроузла; уменьшить материалоемкость плотины в 1,5 - 2 раза и сократить стоимость строительно-монтажных работ при ее возведении в 2 - 2,5 раза.а 113лиал едактор Н. Егороаказ 2066/46В ИИПпо5,ПП Составитель В. КазаковТехред И. Верес Корректор В. БутягТираж 671 ПодписноеГосударственного комитета СССРелам изобретений н открытийсква, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4