Гидравлический модульный программный интегратор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11 51)4 АО 1 С 2 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТНРЫТИЯМ р; .-. расу,(,(21) (22) 42 05 28(57)стваствегово ИЙ ПРОГ ГИДРАЯЛИЧЕС АММНЫЙ ИНТЕГРАТ Изобретение для решени ного водосн о гидравличИЙ МОДУЛЬР устроиотносит скохозяи"м аналозадач се жения пу кого мод ирования е.2 259/30-153.872.89. Бюл. У 8тский инженерно-строитель 8.8)свидетельство СССРА 01 С 25/00, 1985,пространственной Аильтрации в сложныхгидрогелогических условиях, а такжепрогнозных задач влияния водохозяйственных и других производственныхобъектов на гидрогеологическую обстановку в регионах. 1 ель изобретенияповышение достоверности региональнойоценки влияния водохозяйственных объектов на гидрогеологяческую обстановку, сельскохозяйственного массива.Гидравлический модульный программныйинтегратор содержит модули, соединен-.ные между собой в ортогональных плоскостях напорными трубопроводами 7 итрубками 9 с напорными каналами измагнитомягкого материала с распределенными по длине высокочувствитель ными датчиками давлений. Датчики соединены с измерительным блоком. Напорные каналы снабжены управляемыми линейными электромагнитными 1461388имитаторами гидросопротивлений кассетного типа. Все электромагниты интегратора подключены к блоку управления 5. 1 з.п.Ф-лы. 7 ил.Изобретение относится к устройствам дпя решения Фильтрационныхзадач сельскохозяйственного водоснабжения методом аналогового гидравли 5ческого моделирования пространственной Фильтрации ц сложных гидрогеологических условиях, а также прогнозных задач влияния водохозяйственныхи других производственных объектовна гидрогеологическую обстановку ворошаемых сельскохозяйственных регионах.Цель изобретения - повышение достоверности региональной оценки влияния водохозяйственных объектов нагидрогеологическую обстановку сельскохозяйственного массиваНа Фиг. 1 приведен водохозяйственный объект моделирования, общий вид; 20на Фиг. 2 - гидравлический модульныйпрограммный интегратор без измерительного блока и блок управления,общий вид; на фиг. 3 - электроуправляемый гидравлический модуль, общий 25вид; на Фиг. 4 - напорный сосуд; наФиг. 5 - уровенный имитатор; наФиг. 6 - трубки с имитаторами гидросопротивлений, общий вид; на Фиг7 -компоновочная схема устройства. 30Гидравлический модульный интегратор состоит из отдельных модулей,соединенных между собой в ортогональных плоскостях напорными каналами 1из магнитомягкого атерала с распределенными по длине высокочувствительными датчиками давлений 2, соединенными с измерительным блоком 3 и снабженными управляемыми линейными электромагнитными имитаторами 4 гидросопротивлений, установленных на трубках(кассетного типа) и блока 5 программного, управления,Каждый модуль состоит из кольцевых вертикальных трубопроводов 6, под"45ключенных к напорному трубопроводу 7 между пьезометрами 8 и гидравлическисвязанными между собой трубками 9. Управляемая циркуляция рабочего тела -Ферромагнитной жидкости создаетсяпосредством управляемых электромагнитов 10 переменной напряженности магнитного поля - от нуля до максимального значения. При этом вязкость Ферромагнитной жидкости. изменяется отвязкости воды до абсолютно. твердоготела и служит для имитации гидропроводимости между водохозяйственнымиобъектами или контрольными точкамидля рассматриваемого модуля. Крометого, посредством установленного между электромагнитами 10 электромагнитного индуктора 11 бегущих электромагнитных волн осуществляется имитацияводоотдачи в кольцевых вертикальныхтрубопроводах 6 путем ускорения, замедления или изменения направленияциркуляции рабочей жидкости. Уровенные имитаторы 12 напорных сосудов 13, установленные на напорном трубопроводе 7, при оценке влияния водохозяйственных объектов на гидрогеологическую обстановку, служат для моделирования динамики уровней грунтовых вод (УГВ) на контуре питания, распределенных по линии рассматриваемого модуля (сечения. А-А, Б-Б или ДД) естественных дополнительнь 1 х источников стока, инФильтрации, испарения; площадного перетекания, системы пополнения подземных вод, регулирующих сооружений и других водохозяйственных объектов, оказывающих влияние на УГВ прилегающей территорииоДпя управления положением уровня рабочей жидкости в напорных сосудах .13 уровенные имитаторы 12 выполнены из Ферромагнитного материала, а на корпусах сосудов 13 установлены уп25 314613 равляемые электромагниты 14 переменной напряженности магнитного поля.В этом случае, если закон изменения УГВ на прилегающей территории5 или самом водохозяйственном объекте известен, то для управления положением рабочей жидкости в соответствующем напорном сосуде 14 можно использовать копирный механизм, который, копируя очертания при вращении съемной пластины - программного диска 15 с запрограммированным режимом подземных вод (Р Р , Р , , Р), вызывает движение (вверх-вниз) уровенно го имитатора 12, что обеспечивает целенаправленное изменение уровня жидкости в самом напорном сосуде 13. Магнитные имитаторы гидросопротивлений 4 (кассетного типа) изолированы 2 О друг от друга диэлектриком 16, обеспечивающим независимость протекающих по имитаторам 4 токов и, следовательно, независимость их работы. Примером водохозяйственного объекта с известным законом изменения уровня может служить водохранилище, пруд сезонного, месячного или недельного регулирования. Для такого объек та составляется диспетчерский график и процесс сработки и наполнения протекает в строгой последовательности.На характерных участках напорного трубопровода 7 и соединительных труб ках 9 установлены (фиг. 6) управляемые электромагнитные имитаторы гидросопротивлений 4 (на Фиг. 2 не показаны) .Количество модулей определяется 4 О степенью достоверности моделирования процессов Фильтрации, пространствен-, ным распределением водохозяйственных объектов и контрольных точек по оценке гидрогеологической обстановки ре гиона.Для управления всеми электромагни-. тами в блоке 5 управления предусмотрены секции, элементы которых (показаны точками) связаны с электромагнитами устройства. Буквенные инцексы означают Р - секция блока 5 управления с элементами, управляющими программным диском 15; К - секция управления электромагнитами 10; С - секция управления электромагнитами 4; К - секция управления индукторами 11; Э - секция управления электромагнитами 10, установленными на трубках 9; 88М - секция управления электромагнитами 14.Измерительный блок также разбитна секторы П 4 и П причем .П, - сектор.блока, показывающий изменениеуровня грунтовых вод по данным пьезометров 8, а П- сектор блока, показывающий изменение уровня грунтовых водпо данным высокочувствительных датчиков 2 давления,Гидравлический модульный интегратор работает следующим образом.В начальный период моделированиядля рассматриваемого региона выявляются все водохозяйственные объекты,в той или иной мере влияющие на гидрогеологическую обстановку, их пространственное распределение, коррдинаты. Намечается количество модулейи контрольных точек, позволяющих стребуемой точностью оценить гидрогеологическую обстановку региона. Полинии каждого модуля определяетсярасчетная полоса (т.е. конкретнаяплотность в определенном направлении) и расчетные водохозяйственныеобъекты. При этом имеется в видута деталь, что мелкие водохозяйственные объекты, т.е. не оказывающие существенного влияния на гидрогеологическую обстановку, с использованиемпринципа супперпозиций либо исключатдруг друга (по линии модуля), либообразуют расчетные или результирующие водохозяйственные объекты иначальное положение УГВ на них.Составляется программа управленияимитаторами 4 и электромагнитами 10электромагнитного индуктора 1,1, моделирующими длину, водопроводимостьи водоотдачу исследуемого пласта помодульной линии и в ортогональнойплоскости.Принцип управления имитаторами основан на свойстве изменения вязкости ферромагнитной жидкости под воздействием магнитного поля. При этомвязкость изменяется в пределах отвязкости воды до абсолютно твердоготела. Кроме того, вязкость меняетсятолько в области приложения магнитного поля и не происходит изменениеобъема жидкости в целом.Программа включает также последовательность и степень управляемоговоздействия электромагнитов 14 напротяженность магнитного поля Ферромагнитной жидкости в напорных сосудвижение в каждом модуле и между ними по напорным каналам 1 до полной стабилизации потока, время наступления которой определяется из условийли в Сн Су Л 4С, а С, аь,7 кь) . ь,(т.) где а - водопроводимость;Б - длина участка;1 и Си - соответственно продолжительность процессавлияния водохозяйственного объекта на гидрогеологическую обстановку на модели и в натуре;ь и с - соответственно периодыстабилизации;С, и Ь - коэФФициенты пропорциональности модельного инатурного времени моделирования., Скорость движения Ферромагнитной жидкости на каждом участке, а следовательно, и давление в напорных каналах 1, снимаемое высокочувствительными датчиками давлений 2, и скорость повышения уровня рабочей жидкости в пьезометрах 8, зависят от состояния всех управляемых электромагнитов напорных линий, каждый из которых моделирует вполне определенные гидрогеологические условия согласно программе эксперимента.Моделирование осуществляется по известному закону Ч - скорость движения жидкости в зоне установки имитаторов, мус; 5 1461388 дах 13. Изменение напряженности магнитного поля управляемыми электромагнитами 14 от нуля до максимального значения приводит к изменению плот ности Ферромагнитной жидкости и порождает выталкивающую силу, под действием которой происходит подъем уровенного имитатора 12, а уровень воды в напорном сосуде 13 понижает- .10 ся. Подъем уровня рабочей жидкости 1 в напорном сосуде 13 происходит при погружении уровенного имитатора 12 под действием пилы собственного веса при полностью или частично снятой 15 напряженности магнитного поля электромагнитом 14.Включается в сеть блок 5 управления с составленной программой моделирования. Все имитаторы в начальный 20 момент времени занимают исходное положение. В первую очередь подеется максимальное напряжение на управляемые электромагниты 10 (слева и справа от напорных сосудов 13) на напор Б ных трубопроводах 7 каждого модуля. В зоне действия электромагнитов 10 вязкость Ферромагнитной жидкости возрастает до абсолютно твердого тела - напорный трубопровод 7 перекатывает- ЭО ся. С помощью управляемых электромагнитов 14 путем изменения напряженности магнитного поля уровенные имитаторы 12 занимают начальное положение и во всех напорных сосудах 13 (за исключением тех, где установлен копирный механизм) модульного интегратора устанавливается требуемое значение уровня, рабочей жидкости. Начальное положение уровня рабочей жидгде кости в каждом напорном сосуде 13 с Рч учетом закона геометрического подобия соответствует начальному положению УГВ. конкретных расчетных водохозяйственных объектов или других источников стока. На напорных сосудах Ри 13 с копирным механизмом устанавливается соответствующий программный диск 15. Гидравлический .модульный интегратор готов к работе. Включаетн ся в сеть измерительный блок и счиа мается напряжение с управляемыхМ электромагнитов 10 (слева и справа от напорных сосудов 13) до программного значения, соответствующего водопроводимостй этого участка.За счет образовавшегося геометрического напора между напорными сосудами 13 рабочая жидкость придет в- коэФФициент водоотдачигрунтов на модели, определяемый скоростью движения рабочей жидкостИпо напорной линии; - коэФФициент водоотдачиФильтрационной области; - длина участка от имитатора до пьезометра, м;. - расчетная длина модели-.руемой зоны, м;- водопроводимость грунтана модели, определяемаяпо зависимостиф86,4 10 Чй, 1461388д - внутренний диаметр напорнойлинии, мм;а- водопроводимость грунта моделируемой зоны, мг/сут.Снижение уровня грунтовых вод по расчетным зонам определяется по показаниям пьеэометров 8 и высокочувствительных датчиков давлений 2.Положительный эАфект заключается10 в возможности получения достоверных прогнозов гидрогеологической обстановки в режиме от влияния строящихся и эксплуатируемых водохозяйственных объектов.15Формула изобретения1, Гидравлический модульный программный интегратор, включающий блок20 программного управления, соединенный линиями связи с электроуправляемыми гидравлическими модулями, каждый из которых состоит из заполненного Ферромагнитнои жидкостью напорного труи25 бопровода с установленными на нем напорными сосудами, электромагнитными имитаторами гидросопротивлений участков трубопроводов и пьезометрами, между которыми к трубопроводу подключены кольцевые вертикальные трубопроводы, гидравлически связанные трубками с установленными на них электромагнитными имитаторами гидро- сопротивлений, а также уровенными 35 имитаторами, установленными в напорных сосудах и выполненными в виде стержней из магнитного материала с 1 возможностью взаимодействия с установленными на корпусах напорных сосудов управляемыми электромагнитами, причем на кольцевых вертикальных трубопроводах вверху и внизу установлены два управляемых электромагнита имитации гидропроводимости Ферромагнитной жидкости, а между ними - два электромагнитных индуктора бегущих электромагнитных волн имитации вадоотдачи в кольцевых вертикальных трубопроводах, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности региональной оценки влияния водохозяйственных объектов на гидрогеологическую обстановку сельскохозяйственного массива, интегратор снабжен измерительным блоком, связанным с пьезометрами, трубками гидравлической связи, диаметрально расположенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях точек вертикальных кольцевых трубопроводов рядом расположенных модулей, а также подключенными к блоку управления электромагнитными имитаторами гидро- сопротивлений в трубках и датчиками давления в последних, подключенными к измерительному блоку.2. Интегратор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что имитаторы гидросопротивлений в трубках выполнены в виде набора цилиндрических электромагнитов с диэлектрическими втулками между ними, установленного на трубках, выполненных из магнитомягкого материала146 1388 оставитель Г, Параехред Л.Сердюкова оль орректор едактор И. Недолуженко Заказ 613/1 Тираж 618 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, РауШская наб., д. 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1