Волнопродуктор

(56) 1. Авторское свидетельство СССР Яф 966519, кл. С 01 М 10/00,28.04,81. (54)(57) 1. ВОЛНОПРОДУКТОР по авт.св, У 966519, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения его эксплуатационных качеств, полость волнообразующего колокола связана пневматическими магистралями через запорные органы со штоковой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТий ОПИСАНИЕ И Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ.801100533 А полостью пневмоцилиндра и с электро- контактным вакуумметром, передняя стенка волнообразующего сопла выполнена в виде поплавка и посредством гибкого шарнира закреплена к перед- ней вертикальной стенке колокола, а в верхней части колокола установлен предохранительный клапан,2. Волнопродуктор по п.1, о т л ич а ю.щ и й с я тем, что передняя стенка сопла снабжена уплотняющей прокладкой с отверстиями, полости которых сообщены через запорный орган с всасывающей магистралью источника сжатого воздуха. аеИзобретение относится к экспериментальной гидродинамике при модельныхисследованиях волновых движенийжидкости.По основному авт.св. У 966519 известен волнопродуктор содержащийволнообраэующий колокол с вертикально расположенными плоскими стенками,образующими прямоугопьный параллелепипед, нижние кромки которого распо бложены ниже уровня воды 11 1Недостатками этого волнопродуктора являются низкий коэффициент по"леэного действия, сложность конструк"ции пневмоцнлиндра и низкие эксплуатационные качества при генерирования одиночных волн.Цель изобретения - улучшениеэксплуатационных качеств волнопро-"дуктора. 20Поставленная цель достигается тем,что в волнопродукторе, содержащемволнообразующий колокол с вертикальндрасположенными плоскими стенками,образующими прямоугольный параллелепипед, нижние кромки которого расположены ниже уровня воды, полостьволнообразующего колокола связанапневматическими магистралями черезэапорные органы со штоковой полостьюпневмоцилиндра и с электроконтактнымвакуумметром, передняя стенка волно"образующего сопла выполнена в видепоплавка и посредством гибкого шарнира закреплена к передней вертикальной стенке колокола, а в верхнейчасти колокола установлен предохранительный клапан.Кроме того, передняя стенка сопласнабжена уплотняющей прокладкой с 4 Оотверстиями, полости которых сообщены через запорный орган с всасывающей магистралью источника сжатоговоздуха,На фиг.1 показан волнопродуктор 45схематичный.разрез, вертикальнойплоскостью, параллельной лучу возбуждаемых волн (без разреза телапоплавка и уплотняющей прокладки,стрелкой показано направление распре 50деления волн), на фиг.2 - уплотнительная прокладка, на фиг.3 - электрическая схема, на фиг.4 - пневматическая схема установки.Волнообразующий колокол в верх 55ней своей части имеет форму прямо"угольного параллелепипеда, стенки 1которого, параллельные фронту воэбуядаемых волы, в нижней части сопряжены соответственно с торцовыми стенками изогнутого на 90 О колена 2, образованными цилиндрической поверхностью а радиуса К и цилиндрической поверхностью Е переменного радиуса, так, что выход из колокола имеетформу сопла 3 переменного сечения, зависящего от уровня воды в волновом лотке Нн. Цилиндрическая поверхнссть а радиусом К имеет направляющую, образованную дугой длиной 900. Цилиндрическая поверх- кость 6 переменного радиуса т.При этом размеры колокола составляют 3 В - (0,7-1,0) Нн ф Нфф (3-Зв 5) Ннэ К 08 НИКАК1 ю 1 Ннпричем0,2 Нн 4 г с Нн,где В - ширина колокола,Нн - наибольшая глубина в волновом лотке.В верхней части колокола устроенлюк 4, сообщащий его полость 5 сатмосферои. Кромки люка 4 выполнены сопрягаемыми с крышкой 6, устройство для создания разряжения в полостиколокола содержит пневмоцилиндр 7, к штоку 8 которого прикреплена крьппка 6. Подъем и опускание крышки 6 осуществляется соответственно соединением штоковой полости В цилиндра под поршнем 9 через эапорный органзадвижки 10 с нагнетающей магистралью11, связанной с источником давления,либо с полостью волнообразующего колокола 5 через патрубок 12.Кроме того, полость волнообразующего колокола через запорные органы " задвижку 13 и электромагнитный клапан 14 присоединена к всасывающей магистрали 15 источника сжатого воздуха.С целью смягчения удара поршня 9 о днище 16 пневмоцилиндра 1/10 часть длины пневмоцилиндра занята амортизирующей конической пружиной переменной жесткости 17, сопрягаемой с поршнем 9,Передняя цилиндрическая стенка 18 волнообразующего сопла выполненаиз материала с положительной плавучестью и посредством шарнйра 19 присоединена к стенке 1 колокола, кроме того она снабжена уплотняющей прокладкой 20 с отверстиями 21. Полости отверстий через гибкий ру" кав 22 и эапорный орган 23 сообщены с всасывающей магистралью 15 источника сжатого воздуха.3 11005Сопло переменного сечения 3 образовано продолжением боковых стенокволнообразующего колокола, радиусК которых переходит в радиус К,представляющей собой расстояниеот оси шарнира 19 до кромки цилиндрической поверхности, образованнойрадиусом К, кромкой цилиндрическойповерхности, образованнойдугой 90и частью поверхности подвижной стенки 18, направляющая которой представляет собой часть эллипса (115отсчитанных от малой оси),Полость волнообразующего колокола5 через соединительный патрубок соединена с электроконтактным вакуумет"ром 24, контакт 25 которого замыкаетэлектрическую цепь световой 26 извуковой 27 сигнализации, а такжеэлектрическую цепь катушки 28 электромагнитного клапана 14. При помощи/переключателя 29 происходит отключение электрической сети. В верхней части волнообразующего колокола смонтирован предохранительный 25клапан 30, связывающий через патрубок 31 полость 5 колокола с атмосферой. Одиночные волны воспроизводятся 30 следующим образом.Развернув задвижку 10, соединяем нагнетающую магистраль 11 со штоковой полостью ь пневмоцилиндра 7, поршень 9 при этом поднимается вверх,З 5 и крышка 6 герметично закрывает люк 4.Затем создают разряжение в полостях отверстий 21, для чего сообщают их через гибкий рукав 22 и запорный 40 орган 23 со всасывающей магистралью, После этого поворотом запорного органа 23 полости отверстий 21 отсекают от магистрали 15.При этом стенка 18 находится в 45 зафиксированном положении на плаву.Поворотом задвижки 13 полость волнообраэующего колокола 5 через нормально открытый электромагнитный клапан 14 сообщают с магистралью 50 15 воздухопровода, что приводит к снижению давления в полости 5 колокола и подъему воды в ней. После достижения водой заданного уровня задвижкой 13 отсекают полость коло кола 5 от магистрали 15 и сообщают последнюю с атмосферой; С помощью пневмоцилиндра 7 опускается крьппка 13 46. Вода, выходя из сопла 3,. возбуж 1 дает одиночную волну.Пневмоцилиндр 7 работает при этом следующим образом.В начальном положении до работы волнопродуктора поршень 9 находится в нижнем положении, задвижка 10 закрыта, полость 5 волнообразующего колокола сообщена с атмосферой через/люк 4.Для включения пневмоцилнндра 7Ф открывают задвижку 10 таким образом, что отсекается соединительный патрубок 12 и соединяется штоковая полость в пневмоцилиндра 7 с нагнетательной магистралью 11Под действием воздуха от нагнетающей магистрали 11 поршень 9 поднимается в верхнее положение, герметизируя полость 5 колокола. В этом положении поршень 9 остается до тех пор, пока из полости 5 колокола не будет откачан воздух и вода в нем не поднимется до заданной отметки, после чего задвижкой. 13 отсекают полость волнообразующего колокола 5 от всасывающей магистрали 15 и сообщают последнюю с атмосферой. Для воспроизведения одиночной .волны задвижкой 10 отсекают нагнетательную магистраль 11 и сообщают штоковую полость в пневмоцилиндра 7 с полостью 5 колокола, поршень 9 вместе с крьппкой 6, находящейся под действием атмосферного давления, падают вниз. На заключительном участке пути длиной 1 /10 поршень 9 амортизируется на конической пружине 17 переменной жесткости .При необходимости получить подряд несколько одиночных волн одинаковых параметров (одинаковой высоты) переключателем 29 включается электрическая цепь электроконтактного вакуум- метра. При достижении заданной высоты воды в колоколе (достижении определенного разряжения в полости колокола) замыкается контакт 25 и питание поступает на электрическую цепь световой 26 и звуковой 27 сигнализации, а также на катушку 28 электромагнитного клапана 14., Тем самым перекрывается сообщение полости 5 волнообразующего колокола с всасывающей магистралью 15, и подается команда о готовности волнопродуктора к повторению цикла воспроизводства одиночной волны высотой одинаковой для этой серии волн. Затем1100513 3юповоротом задвижки 13 отсекают сообщение полости 5 волнообразующего колокола с всасывающей магистралью 15 и сообщают последнюю с атмосферой. Переключателем 29 отключают 5 питание от электрической сети световой и звуковой сигнализации и от катушки 28 электромагнитного клапана, что приводит к открытию клапана и дает возможность повторить цикл воспроизводства одиночной волны,В случае достижения недопустимого поднятия уровня воды в колоколе ,волнопродуктора срабатывает предохранительный клапан 30, перепуская при этом воздух из атмосферы в полость колокола 5, что приводит кповышению давления в полости 5 колокола и тем самым к прекращению роста высоты воды в полости коло кола.Пневмоцилиндр 7 обладает улучшенным быстродействием, полное сообще- ние полости 5 волнообразующего колокола с атмосферой осуществляется за несколько тысячных долей секунды, физической причиной этого является адиабатное (без теплообмена с окружающей средой) истечение воздуха из штоковой полости пневмоцилиндра ЗО в полость колокола с давлением ниже атмосферного, Этому содействует увеличенная алгебраическая разность между давлением воздуха в штоковой полости и в полости волнообразующего З 5 колокола 5. Кроме-того перепуск воздуха из штоковой полости пневмоцилиндра в полость колокола дает определенный дополнительный импульс давления воздуха находящейся в ко локоле воде.Улучшенное быстродействие (уменьшение времени на выравнивание давлений в полости колокола с атмосферным) приводит к увеличению высоты 45 воды в колоколе, с которой вода падает с ускорением свободного падения . Кроме того, улучшенное быстродействие пневмоцилиндра приводит к снижению времени приложения ловышенных ускорений на движущие массыпневмоцилиндра (поршень, шток икрышка), т.е. к уменьшению силы, скоторой подвижные массы воздействуют на пружину 17 и днище пневмоцилиндра 16.Разворот на шарнире переднейстенки 18 сопла приводит к снижению гидравлических потерь при работена разных глубинах воды в волновомлотке, происходящих за счет завихрений"-в-сторону - луотивоподожнуюний в сторону, противоположную направлению распространению волн, и клучшему распределению энергии падающей воды по всей глубине воды в волновом лотке,Предлагаемый волнопродуктор обладает улучшенными эксплуатационнымикачествами, удобством эксплуатациивследствие повышенной стабилизациигенерирования крутых волн и повышенного ИЩ эа счет более полного использования потенциальной энергииприподнятой воды, дополнительногоимпульса от перепущенного воздухаиз штоковой полости пневмоцилиндраи за счет снижения в нем гидравлических потерь, а также относительнойпростотой изготовления пневмоцилиндраеТехнические преимущества изобретения по сравнению с известным волнопродуктором состоят в более высокой энергетической эффективностиустановки, в повышенной стабилизациигенерирования одиночных волн, относительной простоте изготовления пневмоцилиндра.Общественно полезные преимуществаизобретения заключаются в улучшенииудобства обслуживания и в повышениикачества процесса воспроизведенияодиночных волн.Предлагаемое устройство в частисообщения штоковой полости пневмоцилиндра с полостью колокола используется на имеющемся волнопродукторе,что позволяет получать волны большойвысоты при меньших энергоэатратах.1100513 Составитель В. ЖерновТехред Ж. Кастелевич Корректор А. Ильи едактор Т. ПарФенова аказ 4572 3 5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная,4 Тир ВНИИПИ Госуд по делам 13035, Москва, аж 823 Подписи рственного комитета ССС зобретений и открытий Ж, Раушская наб., д,