Стабилизатор расхода воды

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Основин Виктор Николаевич Основина Лариса Григорьевна Агейчик Валерий Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Стабилизатор расхода воды, включающий раму, на которой с возможностью вертикального перемещения установлены размещаемый в водотоке щит, связанный с приводом,и неподвижная водосливная стенка, выполненная П-образной, образующая с полотнищем щита полость, внутри которой с возможностью перемещения размещен короб, выполненный П-образным, криволинейный козырек, образованный центральной и двумя крайними секциями, причем средняя секция криволинейного козырька прикреплена к нижней кромке короба с напорной его стороны, а две крайние секции прикреплены к нижней кромке щита с напорной его стороны по обе стороны короба, и плоский козырек, присоединенный к нижней кромке щита, отличающийся тем, что плоский козырек выполнен длиной, Фиг. 1 17511 1 2013.08.30 равной продольному размеру короба, и шарнирно с возможностью вращения относительно горизонтальной оси соединен с нижней кромкой щита, при этом на верхней торцевой поверхности короба закреплена на середине его продольного размера параллельно оси вращения плоского козырька перекладина, на которой по центру ее тяжести закреплен с предварительным натяжением, большим веса плоского козырька, упругий резиновый жгут, нижний конец которого прикреплен к центру тяжести верхней поверхности плоского козырька, а плоский козырек выполнен с дренажными отверстиями, равномерно расположенными по его поверхности. Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для стабилизации расходов воды в каналах оросительных систем с ограниченным диапазоном колебаний уровней воды. Известен стабилизатор расхода воды 1, содержащий коробчатый секционный затвор со ступенчатой верховой гранью и ступенчатым водосливом, жестко заделанным в устои сооружения. Нижние ребра верховой и низовой граней затвора снабжены соответственно криволинейным и плоским козырьками и расположены на одном уровне. Недостатками этого стабилизатора являются сложность конструкции и значительная металлоемкость, так как число ребер жесткости не менее четырех. Помимо того, применение криволинейного козырька на всю ширину затвора требует дополнительного устройства промежуточных ребер жесткости, ступенчатого водослива и плоского козырька. При применении данного стабилизатора расхода воды в сооружениях с ограниченным диапазоном колебаний уровней воды его конструкция получается достаточно сложной и металлоемкой. Известен стабилизатор расхода воды - телескопический ступенчатый коробчатый щит 2, включающий коробчатый секционный затвор со ступенчатой передней водосливной стенкой. К передней и задней граням затвора прикреплены соответственно криволинейный и плоский горизонтальный козырьки, расположенные на одном уровне. Такой стабилизатор расхода воды также имеет сложную конструкцию и значительную металлоемкость из-за деления двух крайних секций на подсекции, устройства дополнительных ребер жесткости внутри коробчатого щита, передней ступенчатой водосливной стенки и горизонтального козырька на всю ширину затвора. Известен 3 стабилизатор расхода воды, включающий размещенную в водотоке раму с приводом и неподвижной водосливной стенкой, щит, установленный в раме с возможностью вертикального перемещения и соединенный с приводом, короб, прикрепленный к напорной грани щита, криволинейный козырек и плоский козырек, прикрепленный к нижней кромке щита с напорной его стороны, при этом водосливная стенка выполнена П-образной в плане и прикреплена к раме посредством консолей, а короб выполнен П-образным в плане, установлен внутри водосливной стенки и прикреплен к средней части щита боковыми стенками, причем криволинейный козырек выполнен в виде средней секции, прикрепленной к нижней кромке короба с напорной его стороны, и крайних секций, прикрепленных к нижней кромке щита с напорной его стороны по обе стороны короба, а плоский козырек выполнен с длиной, равной ширине короба, и расположен под коробом. Недостатками известного стабилизатора расхода воды является поступление в короб снизу по принципу сообщающихся сосудов большого количества воды, которая ослабляет воздействие на поток струи воды, переливающейся внутрь короба и направляемой горизонтальным козырьком навстречу потоку, проходящему под ней, в результате чего не обеспечивается требуемая степень стабилизации расходов воды в каналах оросительных систем с ограниченным диапазоном колебаний уровней воды. 2 17511 1 2013.08.30 Задача, которую решает изобретение, заключается в повышении степени стабилизации расходов воды в каналах оросительных систем с ограниченным диапазоном колебаний уровней воды. Поставленная задача решается с помощью стабилизатора расхода воды, включающего раму, на которой с возможностью вертикального перемещения установлены размещаемый в водотоке щит, связанный с приводом, и неподвижная водосливная стенка, выполненная П-образной, образующей с полотнищем щита полость, внутри которой с возможностью перемещения размещен короб, выполненный П-образным, криволинейный козырек, образованный центральной и двумя крайними секциями, причем средняя секция криволинейного козырька прикреплена к нижней кромке короба с напорной его стороны, а две крайние секции прикреплены к нижней кромке щита с напорной его стороны по обе стороны короба, и плоский козырек, присоединенный к нижней кромке щита, где плоский козырек выполнен длиной, равной продольному размеру короба, и шарнирно с возможностью вращения относительно горизонтальной оси соединен с нижней кромкой щита, при этом на верхней торцевой поверхности короба закреплена на середине его продольного размера параллельно оси вращения плоского козырька перекладина, на которой по центру ее тяжести закреплен с предварительным натяжением, большим веса плоского козырька,упругий резиновый жгут, нижний конец которого прикреплен к центру тяжести верхней поверхности плоского козырька, а плоский козырек выполнен с дренажными отверстиями,равномерно расположенными по его поверхности. На фиг. 1 изображен стабилизатор расхода воды, вид со стороны верхнего бьефа на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 3 на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2 на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2. Стабилизатор расхода воды содержит затвор, выполненный в виде плоского щита 1 с приводом управления 2 и размещенный в боковых стенках сооружения 3 в пазах 4. К раме 5 щита 1 жестко прикреплены консоли 6, к которым также жестко присоединена П-образная водосливная стенка 7, образующая с полотнищем затвора 1 полость 8, внутри которой размещен короб 9, торцевыми гранями соединенный с полотнищем затвора 1 и перемещающийся внутри полости 8. В нижней части короба 9 к передней его стенке присоединена центральная секция криволинейного козырька 10, а две крайние его секции 11 присоединены к полотнищу затвора 1, к которому на уровне нижней грани центральной секции 10 криволинейного козырька прикреплен горизонтальный козырек 12, выполненный на длине внутренней полости короба 9, перпендикулярной оси симметрии сооружения 3. Плоский козырек 12 имеет продольную вдоль оси симметрии сооружения длину,равную продольному размеру короба 9, и прикреплен к нижней кромке щита 1 с напорной его стороны с помощью шарнирного соединения 13 с возможностью вращения относительно его горизонтальной оси. На верхней торцевой поверхности короба 9 закреплена на середине его продольного вдоль оси симметрии сооружения 3 размера параллельно оси вращения плоского козырька 12 перекладина 14, по центру тяжести которой на перекладине 14 закреплен с предварительным натяжением, большим веса плоского козырька 12,упругий резиновый жгут 15, нижний конец которого прикреплен к центру тяжести верхней поверхности плоского козырька 12. Плоский козырек 12 выполнен с дренажными отверстиями 16, равномерно расположенными по его поверхности. Работает стабилизатор расхода в двух режимах без перелива воды внутрь короба и с переливом. Первоначально устанавливают стабилизатор расхода воды при помощи привода управления 2 на заданное открытие, соответствующее требуемому расходу воды, подаваемому в отводящий канал. При работе стабилизатора расхода в режиме без перелива внутрь короба 9 и уровня в верхнем бьефеменьше расчетноговся вода, поступающая из верхнего бьефа, пропускается через водопропускное отверстие в отводящий канал. В этом режиме поступаю 3 17511 1 2013.08.30 щие расходы меньше требуемого, а стабилизатор расхода работает как обычный плоский щит, но обладает повышенной пропускной способностью. Расчленение криволинейного козырька на секции и рассредоточение их в профиле и плане (центральная секция 10 криволинейного козырька прикреплена к коробу 9 и выдвинута в сторону верхнего бьефа, а две крайние секции 11 прикреплены к полотнищу затвора 1 и отстоят от центральной секции 10 на ширину короба) не влияют на пропускную способность стабилизатора. Плоский козырек 12 усилием упругости предварительно растянутого резинового жгута 15 прижимается к нижней торцевой поверхности короба 9, а поступающая в короб вода (например, дождевая) удаляется из него с помощью дренажных отверстий 16. При увеличении расходов воды в верхнем бьефе повышаются и напоры перед стабилизатором расхода , начинается перелив воды через П-образную переливную стенку 7 внутрь короба 9. С увеличением напора в верхнем бьефе расход воды под крайними секциями 11 криволинейного козырька возрастает, а под центральной секцией уменьшается. Уменьшение расхода воды под центральной секцией 10 происходит потому,что горизонтальный козырек 12 за счет веса и динамического воздействия падающей на его верхнюю поверхность воды, преодолевающих усилие упругой деформации резинового жгута 15, поворачивается вокруг шарнирного соединения 13 (на фиг. 2 показано штрихпунктирными линиями) и направляет струю воды, переливающуюся внутрь короба 9,навстречу потоку, проходящему под ним, что приводит к уменьшению расхода воды под секцией короба 9. Вместе с тем суммарный расход воды, проходящий под стабилизатором расхода, остается практически постоянным, так как увеличение расхода воды в результате общего повышения ее уровня под крайними секциями 11 компенсируется уменьшением его под центральной секцией 10. Источники информации 1. А.с. СССР 687171, МПК 02 13/02, 1979. 2. Бочкарев Я.В. и др. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов в гидромелиорации. - М. Колос, 1981. - С. 149, рис. 72. 3. Патент на изобретение Российской Федерации 2022316 1, МПК 05 7/0002 13/00, 1994. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5