экспериментальный стенд для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким лотком по дну

Формула изобретения

1. Экспериментальный стенд для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб, содержащий опорную металлическую раму с расходной емкостью, установленной на ней, герметично присоединенную к расходной емкости модель исследуемой трубы с пьезометрами, установленными вдоль трубы, и приемную емкость, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной опорной металлической рамой и металлическими направляющими, расположенными между опорными рамами и соединяющими их, при этом приемная емкость установлена на дополнительной раме, и исследуемая труба герметично подсоединена к ней, а модель исследуемой трубы представляет собой дорожную гофрированную водопропускную трубу, выполненную из прозрачного стеклопластика с гладким прозрачным лотком из оргстекла в нижней части трубы и расположенную на направляющих, причем пьезометры гидравлически подключены к нижней части лотка.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что расходная и приемная емкость выполнены из оргстекла.

3. Стенд по п.1 или 2, отличающийся тем, что конструкция рам выполнена с возможностью изменять высоту расположения расходной и приемной емкости, а также располагать их ближе или дальше друг от друга за счет изменения длины направляющих.

4. Стенд по п.1 или 2, отличающийся тем, что модель исследуемой трубы выполнена в виде, по меньшей мере, двух секций, соединенных на фланцах.

5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что лоток в поперечном сечении выполнен в виде кольцевого сектора с углом, равным 120°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к экспериментальной гидравлике, и может быть использовано в стендах для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким лотком по дну.

Известен стенд для испытания гидроустройств, содержащий расходную и приемную емкости, нижние части которых подключены к соответствующим входу и выходу испытуемого гидроустройства. SU 1624213 А1, 30.01.1991.

Недостатком известного стенда является невозможность визуального наблюдения за течением рабочей жидкости и гидравлическими процессами, проходящими в испытуемом гидроустройстве.

Известен стенд, содержащий опорную металлическую раму, с расходной емкостью, установленной на ней, герметично присоединенной к расходной емкости, модель исследуемой трубы с пьезометрами, установленными вдоль трубы и гидравлически подключенными к ее нижней части, и приемную емкость. CN 2729678 (Y), 28.09.2005.

Недостатком известного стенда является также невозможность визуального наблюдения за течением рабочей жидкости и гидравлическими процессами, проходящими в исследуемой трубе, а также невозможность обеспечения гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб при безнапорном режиме течения.

Задачей изобретения является обеспечение возможности наблюдения за кривой свободной поверхности воды в дорожной гофрированной водопропускной трубе с гладким лотком, уложенным по ее дну при безнапорном режиме течения, а также условиями «зарядки» трубы, то есть смены безнапорного режима течения к напорным на части длины трубы, и регистрация увеличения длины напорного участка по мере увеличения расхода.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что экспериментальный стенд для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким лотком по дну содержит опорную металлическую раму с расходной емкостью, установленной на ней, герметично присоединенную к расходной емкости модель исследуемой трубы с пьезометрами, установленными вдоль трубы, и приемную емкость, при этом новым является то, что он снабжен дополнительной опорной металлической рамой и металлическими направляющими, расположенными между опорными рамами и соединяющими их, при этом приемная емкость установлена на дополнительной раме, и исследуемая труба герметично подсоединена к ней, а модель исследуемой трубы представляет собой дорожную гофрированную водопропускную трубу, выполненную из прозрачного стеклопластика с гладким прозрачным лотком из оргстекла в нижней части трубы и расположенную на направляющих, причем пьезометры гидравлически подключены к нижней части лотка.

Наилучший технический результат достигается, если расходная и приемная емкости выполнены из оргстекла.

Поставленная задача решается также тем, что конструкция рам выполнена с возможностью изменять высоту расположения расходной и приемной емкости, а также располагать их ближе или дальше друг от друга за счет изменения длины направляющих.

А также тем, что модель исследуемой трубы выполнена в виде, по меньшей мере, двух секций, соединенных на фланцах.

А также тем, что лоток в поперечном сечении выполнен в виде кольцевого сектора с углом, равным 120°.

Выполнение расходной и приемной емкостей из оргстекла, а исследуемой трубы из прозрачного стеклопластика с гладким прозрачным лотком из оргстекла, уложенным по ее дну, позволяет регистрировать положение кривой свободной поверхности воды в дорожной гофрированной водопропускной трубе при безнапорном режиме течения, а также наблюдать за условиями «зарядки» трубы, т.е. перехода от безнапорного режима течения к напорному на части длины трубы, и увеличения длины напорного участка с увеличением расхода.

Выполнение модели исследуемой трубы из нескольких секций обеспечивает возможность исследовать трубы различной длины, а также - простоту монтажа и обслуживания модели исследуемой трубы.

Выполнение конструкций рам с возможностью изменять высоту расположения расходной и приемной емкости, а также располагать их ближе или дальше друг от друга за счет изменения длины направляющих позволяет не только исследовать трубы различной длины, но и с различным продольным уклоном.

Наличие гладкого лотка увеличивает износоустойчивость и долговечность гофрированных водопропускных труб за счет устранения истирания взвесенесущим потоком донных гофрированных элементов, покрытых лотком, и исключения или уменьшения продолжительности контакта донных гофрированных элементов с водным потоком, что также повышает коррозионную устойчивость гофрированных труб.

На фиг.1 показан экспериментальный стенд для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким прозрачным лотком, уложенным по ее дну.

На фиг.2 показан разрез трубы по А-А с лотком в поперечном сечении, выполненным в виде кольцевого сектора с углом, равным 120°.

Экспериментальный стенд для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким лотком по дну содержит опорную металлическую раму 1 с расходной емкостью 2, установленной на ней, герметично присоединенную к расходной емкости 2 модель исследуемой трубы 3 с гладким лотком 9 в нижней части трубы и пьезометрами 4, установленными вдоль трубы 3 и гидравлически подключенными к нижней части лотка 9, приемную емкость 5. Стенд снабжен дополнительной опорной металлической рамой 6 и металлическими направляющими 7, расположенными между опорными рамами 1 и 6 и соединяющими их. Приемная емкость 5 установлена на дополнительной раме 6, и модель исследуемой трубы 3 герметично подсоединена к ней. Модель исследуемой трубы 3 представляет собой дорожную гофрированную водопропускную трубу, например, диаметром d_т=20 см, длиной i_т=5,2 м, имеющей положительный продольный уклон (i_т>0), выполненную из прозрачного стеклопластика с гладким прозрачным лотком 9 из оргстекла, занимаемым нижнюю часть периметра трубы. При этом лоток в поперечном сечении выполнен в виде кольцевого сектора преимущественно с углом, равным 120°.

Труба состоит, например, из десяти секций длиной по 52 см, соединенных на фланцах и расположенных на направляющих 7. Для регистрации положения уровня воды в трубе 3 при безнапорном режиме в ней и при напорном режиме вдоль трубы 3 установлены пьезометры 4. Кроме того, опорная металлическая рама 1 с расходной емкостью 2 может быть установлена на гидроцилиндрах 8, благодаря чему можно изменять высоту установки расходной емкости 2 относительно приемной емкости 5 и соответственно менять продольный уклон исследуемой модели дорожной гофрированной водопропускной трубы 3.

Работа на стенде происходит следующим образом.

Включают насос или насосы насосной станции, обеспечивающие требуемый расход воды, и одновременно открывают кран, при этом вода поступает в расходную емкость 2, имитирующую водосборный лоток, из которого вода без напора поступает в модель дорожной гофрированной водопропускной трубы 3, расположенной на направляющих 7 с положительным продольным уклоном. Вода, вытекая из трубы, попадает в приемную емкость 5. Полупрозрачная модель гофрированной водопропускной трубы 3 с гладким прозрачным лотком 9 из оргстекла и подключенными к лотку 9 пьезометрами 4 позволяет легко наблюдать за кривой свободной поверхности воды в трубе 3 при безнапорном режиме течения и фиксировать пьезометрическую высоту потока воды, а также наблюдать момент и условия «зарядки» трубы 3, т.е. перехода от безнапорного режима течения к напорному на части длины трубы 3, и регистрировать увеличение длины напорного участка с увеличением расхода. Легко регистрируется и момент начала работы трубы 3 полным сечением (т.е. напорного) на всей длине.