автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование средств механизации водоподачи из каналов и малых водоемов равнинной зоны с обоснованием параметров и режимов работы стабилизирующих устройств

РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ ПРОФЕССОРА П.А.КОСТЫЧЕВА

РГ6 од

На правах

и р) (1 - рукописи

' :: УДК 631.347.2

ШАНИНА ЕЛЕНА СЕРГЕЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ВОДОПОДАЧИ ИЗ КАНАЛОВ И МАЛЫХ ВОДОЕМОВ РАВНИННОЙ ЗОНЫ С ОБОСНОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СТАБИЛИЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Специальность 05.20.01 - механизация селъскохочяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Рязань -1997

Работа выполнена на кафедрах "Сельскохозяйственные машины" и "Гидравлика, водоснабжение и мелиорация" Рязанской Государственной сельскохозяйственной академии им. проф. П. А. Костычсва

Научный руководитель - Член-корреспондент РАСХН и

НАНКР, академик АВН и МАЭП, доктор технических наук, профессор Я.В. Бочкарсв

Официальные ошшненты- ДА КуроЧ1син, Д0К10р ХСХНИЧССК1Я иауК;

профессор;

Е.Н.Рудоиин, кандидат технических наук, доцент

Ведущая организация - АОЗТ институт "Рязаньагроводпроект".

Защита состоится " (О " ЭекаВрр 1997г. в А2** часов на заседании специализированного совета Д.120.09.01 Рязанской Государственной сельскохозяйственной академии им. проф. П.А. Костычева по адресу: 390044 г. Рязань, ул. Косгычева д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Рязанской Государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан " £ * КО 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного • ^ совета Д.120.09.01 доктор [Ц^1^

технических наук М.Б.Угланов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Развитие мелиорации и водного хозяйства на современном этапе и особенно в перспективе выдвигает в число первостепенных проблем ресурсо- и энергосбережения, интенсификации производства, развитие научно-технического процесса. В этой связи как шпсогда встает вопрос поиска путей экономии воды, энергии, трудоресурсов, рационального использования земельных и водных ресурсов.

Наиболее перспективной и технико-экономически оправданной является механизация и автоматизация, основанная на использовании возобновляемой энергии потока воды.

В последнее время предложено большое количество гидравлически действующих средств механизации регулирования водоподачн расходов -авторегуляторов и стабилизаторов р. ода воды отвода.

В комплексе средств регулирования водоподачн на мелиоративных системах наиболее оправданными и получившими широкое распространение являются стабшвтторы расхода воды. Они не имеют подвижных в работе частей 11 работают на использовании гидравлических свойств потока. Однако, анализ существующих и предложенных систем механизации регулирования водоподачн на базе стабилизирующих устройств показал, что все они имеют ограничение по режиму истечения (применимы для водовыпусков со свободным режимом истечения), что предопределило их распространение на оросительных системах горно-предгорной зоны. В России же, особенно в ее центральной части, водовыпускные сооружения работают в поднорно-переменном режиме истечения. С другой стороны, существенным недостатком существующих и предложенных стабилизирующих устройств является сравнительно низкая удельная пропускная способность, что обуславливает высокую материалоемкость при их исполнении, особенно в условиях подпорно-переменного режима истечения н т.д..

Учитывая изложенное, в число наиболее актуальных вытекает задача -на основе совершенствования и дальнейшего развития создания систем

механизации регулирования водоподачи на основе гидравлически действующих средств стабилизации (стабилизаторов расхода воды) с учетом особенностей водовыпускных сооружений равнинной зоны.

Цель работы: разработка и исследование принципиально новых конструкции средств механизации регулирования водоподачи, работающих на использования гидравлических свойств потока и позволяющих обеспечить стабилизацию рас- чда водовыпуска независимо от режима истечения, сократить удельную материалоемкость, улучшить эксплуатационные характеристики, повысить надежность работы и удельную пропускную способность водовыпускных сооружении.

Методы исследование. В работе использован аналитический метод, позволивший установить количественные связи между параметрами средств механизации регуЛ1фс»пання водоподачи (стабилизации). Гидравлические исследования проводились способом фюнческого моделирования с соблюдением гидродинамического гюдобия.В основу методики экспериментальных исследований конструкций средств мехажгсацш регулирования водоподачн и качества стабилшации легло проведет« активного однофакторного эксперимента по изучению взаимовлияню отдельных факторов параметров средств механизации стабилизации.

Научная новизна исследований заключается:

1) в теоретическом обосновании принципиально новых среден стабилизации водоподачи ю каналов и малых водоемов равнинно! зоны в системе механизации регулирования водоподачн;

2) в разработке технологического обоснования, комиановочных ! конструктивных схем новой системы механизации регулированн водоподачи, работающей на использовании гидравлических свонст потока;

3) в теоретическом обосновании параметров и создании принципиальн новых средств стабилизации водоподачн из каналов и малы водоемов равнинной зоны;

4) в получении количественных евшей между конструктивными и гидравлическими параметрами средств стабилизации водоподачн ш каналов и малых водоемов равнинной зоны России и разработке на этой основе методики расчета данных средств.

Практическая ценно«п>. Предлагаемые средства механизации регулирования водоподачн позволяют: 1) при сохранении параметров водовыпускных отверстий увеличить их удельную пропускную способность, по qзaциeиifю с такшс же водовмпусгсамн, оборудованными наиболее распространенным «ступенчатым секционным коробчатым щитом», на 35%: 2) повысить эксплуатационные характеристики водовыпускных сооружений, обеспечив защиту от попадания основной массы наносов в отвод; 3) совместить функции водоподачн и водоучета отводимых расходов воды; 4) гарантировать безаварийность работы водовыпускных сооружений; 5) улучшить экологическую обстановку нижнего бьефа сооружений за счет исключения непроизводительных сбросов вода.

Реализация результатов работы. Результаты разработок и исследований приняты в практику проектирования проектным институтом АОЗТ "Рязаньгроводпроект ", применяются в учебном процессе в Рязанской Государственной сельскохозяйственной академии..

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях Рязанской Государственной сельскохозяйственной академии им. проф. П.А. Костычева в 1994-|997г.г., Аграрной академии Кыргызской республики в 1996 г., Белорусской сельскохозяйственной академии в 1997 г., на расширенных заседаниях кафедры «Гидравлики, водоснабжения и мелиорации» РГСХА, опубликованы в 5 статьях сборников научных трудов РГСХА, результаты разработок защищены положительным решением по заявке на полезную модель N97102752/20 (003009) от 22 мая 1997 г..

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит нз введения, 6 глав, заключения, списка литературы, приложений,и включает 302 страшйпл

машннопнсного текста, в том числе 38 страниц приложений, 77 рисунков, 32 таблицы. Библиография содержит 106 литературных источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДОПОДАЧИ ИЗ КАНАЛОВ И МАЛЫХ ВОДОЕМОВ РАВЧИННОЙ ЗОНЫ, ОБОСНОВАНИЕ' ПОСТАНОВКИ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТОК И ИССЛЕДОВАНИЙ.

В первой главе диссертационной работы дана характеристика и особенности водовыпускных сооружений равнинной зоны России, на основе анализа и обобщенна которых сформулированы основные технические условия и требования к средствам механизации регулирования водоподачи m каналов и малых водоемов.

На сегодняшний день предложено ряд конструкций средств механизации регулирования водоподачи, теоретически обоснованные: А.И. Авдеевым; О.В .Агамановон; Ш.С. Бобохидзе; Я.В. Бочкаревым; М.В. Бутыриным; A.A. Гаргунгом; М.К. Жусуповым; A.C. Луговым; Б.И. Мельниковым; И.С. Меркурьевым; Р.Н. Мухутдиновой; Ф.И. Пикаловым; А.И. Рохманом; И.Б. Хамадовым, фирмой "Нейрпнк" и др., которые предназначены главным образом дня водовыпусков, работающих в режиме свободного истечения.

Обзор и анализ существующих и предложенных средств механизации регулирования водоподачи показал, что они не в полной мере отвечают предъявляемым к ним техническим условиям и требованиям водовыпусков из каналов и малых водоемов равнинной зоны.

Учитывая выше изложенное, был сделан вывод о необходимости разработки и исследовании принципиально новых конструкций средств механизации регулирования водоподачи, работающих на использовании гидравлических свойств потока и позволяющих обеспечить стабилизацию расхода водовыпуска и водомерноегь независимо от режима истечения ,

сократить удельную материалоемкость, улучшить эксплуатационные характеристики, повысить удельную пропускную способность н повысить надежность работы.

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, ПРИНЦИПЫ КОМПАНОВКИ И КОМПАНОВОЧНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ МЕХАНИЗАЦИИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДОПОДАЧИ ИЗ КАНАЛОВ И МАЛЫХ ВОДОЕМОВ.

Рассматривая технологию работы средств механизации регулирования водоподачи на водовыпусках из каналов и малых водоемов равнинной зоны можно выделить два их основных режима работы:

- режим работы с обеспеченным командный уровнем во время всего периода эксплуатации;

- режим работы с необеспеченным мшшмалышм командным уровнем в

период заполнения и опорожнения канала.

Для рассматриваемых объектов предложены технологические и компановочные схемы механизации регулирования водоподачи на базе гидравлических стабилизирующих устройств. При этом обоснован объем, размещение элементов системы механизации, обоснована формула по расчету

М.и

подъемного усилия двигателя = ) и др.. Отличием п них является

шдоит}

введение в систему регулирования водоподачи для каналов с необеспеченным командованием в период заполнения и опорожнения • подпорного автоматически действующего сооружения. Принципиальная компановочная схема системы механизации регулирования водоподачи показана на рнс.1.

3 КОНСТРУКЦИИ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ СТАБИЛИЗАЦИИ РАСХОДОВ ВОДЫ ТИПА "КСППЗ"

- 1 fT « Л £

-ft /1 1 /

— * ti —Л,- 1 1

=Ti ¿1 -d

■Tr

492

Рнс.1 Компановочная схема водовыпускного сооружения, 1-младший капал; 2- старшин канал; 3- поднорно-лсрегорааатаютее сооружение; 4-стабиличитор расхода;5-подьемш1к; 6-подовыиуск.

/I.

lart

«г

-А

трдпцшид. с ЩШШШ^ЗЩЖ.

Щ2&1. № MQH- <02 1&Ч

Т~с

97ftttt

'Ш.

юз * он.

tpzez м&ыон-

ш

Л)

ai лг аз м os ¿/Нд ¿jj

£4

0,6

t>)

as

Kgcm

gzr

аг 0,5 a<i as-

Рис.2 Графики зависимости а)ц = jj-j;6)Q = |(а);в)с = f[j~]

п..

сеч !•!

О) /Т

> г I /) III >>1 > ггтг

</.( г /' 'л^г *?

К.и1 г.Р- -''

'1'/ М'Г

Рис.3 Принципиальная схема стабилизаторов расхода поды а) "КСТПЗ-1"; б) "КСТПЗ-2".

чо-

На осмовамии выводов, изложенных в первой главе диссертации, дано конструктивное обоснование, принцип действия и схемы работы принципиально новых конструкций стабилизаторов расхода воды, защищенных положительным решением о выдаче свидетельства на полезную модель.

Средства механизации регулирования водоподачн, представленные сгибшнпаторами р-схода воды типа "КСТПЗ-1"("коробчатый ступенчатый треугольный в шине затвор") и "KCTII3-2" ("коробчатый ступенчатый траисцнцдальный в плане затвор") представляют собой полигональный (треугольный или трапециидальный) в плане коробчатый затвор (рис. 3),передняя стенка I которого выполнена ступенчатой с вертикальным изломом ("КСТПЗ-Р), с вертикальными изломами ("КСТШ-2") и соединена с задней 2, повторяющей в плане очертание передней стенки, при помощи вертикальных перегородок 3,разделяющих короб на проточные каналы 4. Вшгзу стенки оборудованы козырьками: передняя - криволинейным 5, а задняя - наклонным 6, повторяющими в плане очертания стенок. С передней стенкой криволинейный козырек соединен при помощи наклонной пластины 7. Горизонтальный козырек и нижняя кромка криволинейного козырька в высотном положении располагаются на одной отметке. Коробчатый затвор при изменении установки расхода(величины его открытия) водовынуска перемещается при помощи подъемника 8 по пазам с уплотнениями 9.

Принцип действия стабилизатора расхода основан на поддержании постоянного расхода воды в отвод независимо от изменения расхода н ;енствующего напора Н,(где Н, для свободного режима истечения - напор перед стабилизатором (II е»); для несвободного (затопленного) режима истечения - перепад уровней бьефов(г)) (в определенных пределах) за счет изменения сопротивления \ и коэффициента вертикального сжатия струи с при выходе из отверстия отвода, а следовательно и изменении коэффициента расхода ц обратно пропорционально корню квадратному из действующего напора (при постоянной площади рабочего отверстия отвода).

-н-

Основной функциональной зависимостью, связывающей гидравлические и конструктивные параметры, является формула расхода истечения воды из-под затвора. Применив уравнение Бернулли дня выделеной в потоке жидкости элементарной струйки и выбранных сечений 1-I и 2-2 (рис. 3)(до перелива в короб): -режим свободного истечения.

о. = /Т=%Г - =

= = е.Ф.к.Н.Т.^Ш^^ГГ) = е1Ч,1к1)11,"ь^ГЛ81); (1)

-режим несвободиого(затопденного) истечения:

I

<3, = е^.Щг' Е.ф.к/,11^./^ (2)

• + ¿Д.

где в 'Коэффициент сжатия потока;

Так как при полигональное™ стабилизатора в плане соблюдается плоская картина истечения ( стабилизатор представляет собой набор прямолинейных элементов, расположенных под определенным углом друг к другу) только при подходе с косым течением, то каждую грань стабилизатора можно рассматривать как плоскость в пределах которой происходит плоское истечение. Следовательно, принимаем г. - коэффициент вертикального

сжатия потока е - '

Сопротивление от истечения из-под -затвора, от соударения струи(потоков) в данном случае учитывается коэффициентом скорости <р .

Ч> ; Л-.;: (3)

где а - коэффициент Кориолиса;

- сумма коэффициентов местных сопротивлении.

а -величина открытия затвора; а = |(н,) = кн,; Ь -длина затвора в плане;

11,-напор перед стабилизатором (уровень воды надпоротом водослива); г,-перепад уровней за стабилшатором.

До момента достижения уровнем воды минимального командного уровня стабилизации расхода воды в отвод не происходит (расход возрастает).

Как только уровень перед (за) стабилизатором достигнет минимального командного, начинается перелив воды в первый проточный канал, расход голод стабилизатора резко уменьшается. Когда все проточные каналы будут заполнены водой, расход истечения из-под стабилизатора, при определенном значении действующего напора, будет равняться расходу до перелива в короб. По аналогии с (1,2), но для сечений 1* - |'мЗ - 3 (рис.3) имеем: -для свободного режима истечения: 0, = е1»1Ш1*"к|>^0-;в1к,); (4)

- лдя несвободного(затоплетюго)р ежима истечения: = (5)

где е,-коэффициент вертикального сжатия; с ,р);

"»I

9, = -7==4====; где коэффициент местных

сопротивлений при истечешш го-под криволинейного козырька; коэффициент местных сопротивлений от соударения струй при истечении из-под полигональной в плане щели; г,^,- коэффициент местных сопротивлении

от соударения потоков га-по; криволинейного козырька и всех проточных каналов.

Как видно го Iпложенного, расход истечения нз-под стабилизатора функционально зависит от конструктивных и гидравлических параметров:

-лз-

В формулы 1 н 2 можно переписать, исходя из выше изложенного в виде: о, = е^.Ьа^чН,. Исхода из принщша работы стабилизатора, получаем 6,9,^/2411, = гон* = с, тогда:

где С, Ь -дня данного стабилизатора величины постоянные. То есть, данные стабилизаторы могут использоваться в качестве водомера и расход отвода зависит только от величины открытия затвора.

Для определения наиболее рациональной величины угла наклона пластины, соединяющей криволинейный козырек с передней стенкой стабилизатора и взаимного расположения нижних кромок криволинейного и горизонтального козырьков в основании стабилизатора проведены теоретические исследования профиля свободной поверхности потока (вне зоны соударения струй) при истечении из-под полигональных в плане вер шкальных затворов с различными углами козырьков в их основании к горизонту встречного потока. В результате исследований получены расчетные и графические зависимости для определения координат кривой свободной поверхности потока, вытекающего из- под полигональных в плане вертикальных затворов (рис.4):

-для вертикального полигонального затвора:

О, = СЛ

(6)

2азтв + як

+ я)

(7)

- для вертикального полигонального затвора с козырьком в основании, наклоненным к горизоту встречного потока под углом ()~120°:

истечении го-под затвора: а) вертикального; б) с козырьком в основании,

Наклоненным к горизонту под углом р=120°;в) с горизонтальным козырьком в основании (3=180°.

И(ММ/ Н/Нт

гго гоо -/30 464 140 120 <00 -30 «д ио го.

СП

45-

Й(М п)

1 К . V. 1 гд о. ^__

"¿И Ё

- сг Г Л г— < ¡4 г 5 4-

- 5" } _ £ /

■ц сг« Р —ц X э О 1 £ 1Е Е

А 1/Г- ? ( "Г* Г 1» V <

• 'а 1 суп Т1 Ег о

п

4Л- _ _ _1 _ с

п

1 кг£ с z 01 1,0

таг

Ц(п/С)

'тм

ЦЧс)

Рис. 5 Экспериментальные зависимости % „ "К/Н.1.)'

свободный режим истечения "КСТПЗ-1"; б) свободаый режим истечения "КСТПЗ

-/е

х = - 0.266 1п

\

^ созО + 0.2558а

\

у = - 0.266л ашВ

0 а 273, 4 ~ ^

+- 0.5569а

- для вертикального полигонального, затвора с горизонтальным козырьком:

где о -угол наклона касательной к кривой свободной поверхности потока и осью X в вертикальной плоскости.

Полученные зависимости (7,8,9) позволили сделать вьшод о наиболее рациональном угле наклона пластины, соединяющей криволинейный козырек с передней стенкой стабилизатора к горизонту встречного потока р=120°. Нижняя кромка горизонтального козырька на задней стенке стабилизатора располагается на одной отметке с нижней кромкой криволинейного козырька.

Выполненные теоретические разработки легли в основу экспериментальных исследований с целью определения количественных связей между гидравлическими и конструктивными параметрами стабилизаюров.

4 ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СРЕДСТВ МНХАНИЗАЦИИ СТАБИЛИЗАЦИИ ВОДОПОДАЧИ СТАБИЛИЗАТОРОВ РАСХОДА ВОДЫ ТИПА "КСППЗ". АНАЛИЗ КАЧЕСТВА СТАБИЛИЗАЦИИ И ВОДОМЕРНЫХ СВОЙСТВ.

х= -— (1а(1- ссиО) ^ м»6- 1п2 + 1] 2д'

у = -—(в + 8Ш0 + я)

2д

(9)

В четвертой и пятой главах изложены результаты комплексных гидравлических исследований, необходимость которых обоснована в предшествующей главе и выполненных с целью подтверждения теоретических предпосылок и конструктивных разработок; анализа взаимного влияния элементов стабилизаторов расхода воды на пропускную способность, качество стабилизации ; получения опытных зависимостей для определения параметров предлагаемых стабилизаторов расхода воды и разработке на этой основе методики расчета.

Исследования проводились способом физического моделирования по закону гравитационного подобия с соблюдением критериев подобия (числа Фруда) на моделях без искажения масштаба. Масштаб модели принят 1:10, который обеспечивает необходимую точность и достоверность результатов.

К исследованиям намечены следующие вопросы:

1) исследование и обоснование параметров (угла полигональноегн) полигональных в плане затворов, как основных элементов стабилизаторов расхода воды типа "КСТПЗ-1" и "КСТПЗ-2";

. 2) исследование и анализ кривых свободной поверхности потока при истечении из-под полигональных (треугольных и грапециидальных) в плане вертикальных затворов с козьфьками и без в основании и плоского затвора с аналогичными козырьками в основании и на этой основе оценка достоверности теоретических зависимостей по определению координат кривых свободной поверхности потока при истечении из-под данных затворов;

3) исследование влияния форм н размеров козырьков в основании полигональных в плане вертикальных затворов на истечение и на этой основе оценка теоретических разработок

4) исследование элементов стабилизаторов расхода воды, определение диапазона стаб'шизацин (диапазона допустимого колебания уровня при сохранении заданной точности стабилизации), исследования качества стабилизации и исследование водомерных свойств.

Осионнме результаты исследований представлены на рис..2,5 и сделаны следующие вывода:

1) при истечении из-под полигональных в плане вертикальных затворов (как основных элементов стабилизаторов расхода воды) по сравнению с плоскими вертикальными затворами их пропускная способность

увеличивается на 10-г50% при ~ = 0.5 + 0.005, углы полигональности затворов

"г

а-90" СКСТП'3-1") и у=135° ("КСТПЗ-2"), величина центральной вставки (,„ 0,5а ("КСТПЗ-2")( »„- максимально допустимая величина открытия затвора);

2) кривые свободной поверхности потока прн истечении из-под полигональных, в плане вертикальных затворов с козырьком в основании, наклоненным под различным углом к горизонту встречного потока при

различных ---, практически совпадают с кривыми свободной поверхности

потока при истечении из-под плоского вертикального затвора с аналогичным

козырьком в основании при тех же а соответственно совпадает и

«а

коэффициент вертикально сжатия (ошибка не превышает ±5%).

3) наличие криволинейного козырька в основании полигонального в плане кортикального затвора позволяет достичь коэффициента расхода при истечении из-под затвора ц =0.88 - "КСТПЗ-1", ц-0.92 - "КСТПЗ-2", диапазон стабилизации прн истечении нз-под полигонального в плане вертикальною затвора с горизонтальным козырьком в основании (1„ = ».4а,и) мал и не обеспечивает заданного диапазона колебаний уровней (не, менее 1м.);

4) ширина короба стабилизатора, определяется из условия создания достаточного противотока основному потоку нз-под криволинейного козырька где ам„ - (0.2* 0.38)11^(«д«Нв - минимальный расчетный напор перед стабилизатором (до перелива в короб»;

5) диапазон стабилизации исследуемых стабилизаторов расхода ноли

составляет 1.08м. и 1.19м. соответственно для "КСТПЗ-1" и "КСТШ-2", г

сохранением заданной точности стабилизации (±5%), при чгом

11 7 Н 7

2.0ЭГКСТГО- Г);г,- =2.*К"КСТПЗ-Г);

6) исследуемые стабилизаторы могут использоваться » кзчсппе водомеров

Результаты исследований полностью подтвердили теоретические предпосылки, конструктганые разработки и предложенную методику расчета системы механизации регулирования водоподачи.

На основе разработанной методики расчета определены параметры и изготовлены вододенствующие модели описанных выше стабилизатором расхода воды.

Исследования осуществлялись по обоснованной методике в трехкратной повторности и подтвердили правильность теоретических выводов по определению форм, параметров и режимов работы стабилизаторов расхода воды.

Экспериментально подтверждена эффективность предлагаемого способа стабилшацнн водоподачи с" применением стабилизаторов расхода воды, позволяющих с сохранением заданной точности стабилизации увеличить удельную пропускную способность (на единицу ширины водовыпуска) по сравнению с аналогичными стабилизаторами расхода воды на 35%.

5 ВНЕДРЕНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМЫ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДОПОДАЧИ, РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

В' шестой главе описан объект и результаты реализации предлагаемых средств регулирования водоподачи ( стабилизаторов расхода воды), которые применены в техно-рабочем пректе "Реконструкция рыбхоза "Ляпиговскнй"

«?о-

Мннославскм о района Рязанской области" в качестве альтернативною варианта.

В диссертации приводятся технико-экономические показатели. Экономический эффект от внедрения составил 9.6 тыс. руб.(л ценах 1991 г.).

ВЫВОДЫ

1) Наиболее массовыми объектами механизации и автоматизации на оросительных системах равнинной зоны являются водовыпускные сооружении ш каналов и малых водоемов . Механизация существующих водовыпускных сооружений отсутствует, а регулирование водоподачи осуществляется в основном вручную плоскими затворами. Предложенные же на сегодняшний день системы механизации регулирования водоподачи и в частости - стабилизаторы расхода воды, не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к ним водовыпусками из каналов и малых водоемов равнинной зоны и имеют ограниченное применение по режиму истечения (работают только в свободном режиме). Те же из них, что могут работать и при несвободном (затопленном) режиме истечения обладают относительно малой удельной пропускной способностью. Выше сказанное предполагает дальнейшее совершенствование средств механизации регулирования водоподачи с целью исключения перечисленных недостатков, а так же повышения их качественных характеристик.

2) В работе обоснована технология и схемы механизации регулирования водоподачи га каналов н малых водоемов равнинной зоны гидравлическими средствами системы механизации регулирования водоподачи стабилизаторами расхода воды, раскрыты технологические принципы механизации регулирования водоподачи. Отмечено, что в основе функционирования стабилизаторов расхода воды, как устройств, не имеющих подвижных в работе частей, лежит принцип механизации регулирования водоподачи за счет гидравлических свойств потока.

-¿г-

С целью совершеиспитппия сущесппющих конструкций средот стабилизации водополачи - стабилизаторов расхода пода, предложены стабилизаторы расхода воды тина "коробчатый ступенчатый полигональный в плане затвор" ("КС1ШЗ"), обеспечивающие стабилизацию водонодачн и отIIод независимо от режима истечения, а так же позволяющие пошл ин, удельную пропускную способность водовыпусков.

В работе обоснована целесообразность их применения, гехтшопш эксплуатации и компановочиые схемы водовыпускных сооружений, механизированных предложенными системами механизации регулировании водонодачн и в частности - стабилизаторами расхода воды.

3) Разработанные две конструкции стабилизаторов расхода поды, "коробчагып ступенчатый треугольный в плане затвор" ("КСТПЗ-1") и "коробчатый ступенчатый трапециндальный в плане затвор" ("1ССТПЗ-2") (положительное решение о вьщаче сыиистелчтна на полезную модель N97102752/20 (003009) от 22 мая 1997 г.), позволяют исключить недостатки существующих стабилизаторов, обеспечить стабилизацию водонодачн к отвод независимо ог режима истечения, сократить удельную материалоемкость, улучшить эксплуатационные характеристики, повысить надежность работы и пропускную способность водовыпускных сооружений на 35% по сравнению с такими же подовыиусками, оборудованными наиболее распространенным "ступенчатым секционным коробчатым щитом" (обеспечивающим стабилизацию в отвод так же независимо от режима истечения). Стабилизация отводимых расходов воды предложенными конструкциями осуществляется за счет изменения коэффициента расхода ц обратно пропорционально величине ч?н7 ( Н, - действующий напор).

4) На основании теоретических неспеловашу! профиля свободной поверхности потока при истечении из-под вертикальных полигональных « плане затворов с различными углами наклона козырьков в их основании к гориэонту или без козырьков, установлено:

н наиболее рациональная ( с точки зрения экономии материала) величина угла наклона Р пластины, соединяющей криволинейный козырек с передней стенкой стабилизатора в основании стенки стабилизаторов расхода воды типа "Коробчатый ступенчатый полигональный в плаке затвор" ("КСГТПЗ") Р=120°;

а наиболее рациональная величина угла наклона козырьки в основании задней стенки стабилизаторов типа "КСППЗ" к горизонту встречного потока р= 174°;

в наибольшая пропускная способность стабилизаторов типа "КСППЗ" достигается при очертании криволинейного козырька в основании передней стенки стабилизатора по кривой свободной поверхности потока (на начальном ее участке) при истечении из-иод затвора с углом наклона к горизонту встречного потока р=120э;

в наиболее рациональное расположение нижней кромки горизонтального козырька (в основании задней стенки стабилизатора) на кривой свободной гювqш^ocтн потока при истечении го-под затвора с ут лом наклона к горизонту встречного потока р=120°;

Расчетные координаты кривых свободной поверхности потока под тверждены экспериментально.

5) Экспериментальными исследованиями установлены утлы полигональности затворов в плане, обеспечивающие максимальную пропускную способность: а=90° ("КСТПЗ-Г); 7=135° ("КСТПЗ-2"), определена величина центральной. вставки (для "КС'ГПЗ-2") |„, = о.5ащп(а.„- величина максимального открытия стабилизатора);

6) Экспериментальными исследованиями установлены коэффициенты расхода воды при истечении из-под стабилизаторов (до' перелива в короб) ц=0.88 ("КСТПЗ-1"), ц=0.92 ("КСТПЗ-2").

В процессе исследований оценено взаимовлияние конструктивных и гидравлических параметров предложенных стабилизаторов на их пропускную способность и качество работы.

7) Криволинейный козырек описывается по квазиприближеннен кривой круга, описанной по кривой свободной поверхности потока при истечении ю-под затвора, наклоненного к горизонту встречного потока под углом Р=!20°, радиусом И = ».„. При этом, донна наклонной пластины, еоедшшощей криволинейный козырек с передней стенки]'! стабилизатора 1 = ».„.

8) Угол наклона горизонтального ( в дальнейшем наклонного) козырька на задней стенке стабилизатора к горизонту встречного потока Р=174°, длина козырька по нормали к грани затвора I,, = 04*„„- Нижняя кромка наклонного козырька располагается на одной огиегке с нижней кромкой криволинейного козырька.

9) Экспериментально установлены наиболее рациональные соотношения конструктивных и гидравлических параметров стабилизаторов расхода предложенного типа:

Н максимальное открытие стабилизатора «„„ = (0.2+ о.зя)н.ь;

а толщина короба (по нормали к грани затвора) ек = 1.1а,„;

ЕЗ величина просвета между передней стенкой стабилизатора и нижней кромкой наклонного = о.7»-и (но нормали к грани

затвора).

По результатам экспериментальных и теоретических исследований разработана методика инженерного расчета предложенных стабилизаторов расхода воды.

10) Исследования процесса и оценка показателен качества работы стабилизаторов расхода позволили установить фактические соотношения максимального и минимального действующих напоров перед (за) стабилизатором:

И для КСТПЗ-1

Z,

= 2-08;

В для КС'ГГО-2

Н™. н-

г

11) Предложенные стабилизаторы расхода воды в зоне колебаний действующих напоров перед (за) стабилизатором отН^доН^ являются водомерами, отводимый расход хгрп этом, зависит функционально только ь\ отьры шя стабилизатора.

12) Результаты проектных разработок и расчеты тсхнигсо-эконоишчески?; показателей доказали возможность и целесообразность широкого применения стабилизаторов расхода иода типа "КСППЗ" на водовыпускные сооружениях из каналов и малых водоемов равнинной зоны, на основе чего разработаны рекомендации по проектированию стабилизаторов предложенного типа.

Экономический эффект от внедрения стабилизаторов составил 9.6 тыс.руб.(в ценах 1991 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Шашша Е.С. Технологическое обоснование и схемы стабилизации расходов воды на водовынусках с подпорно-переменным режимом истечения // Сб. научн. трудов по жнвогново детву, механизации, экономике, посвященный 150-летню со дня рождения П.А. Костычева. Рязань, РГСХА, 1995 г - 216-218с.

2 Бочкарев Я.В., Шашша Е.С. Стабилизатор.расхода типа "коробчатый ступенчатый полигональный в плане затвор" //Сб. научн. трудов аспирантов, соискателей и сотрудников Рязанской ГСХА, том 1, 1997г. - 213-219 с.

3 . Бочкарев Я.В., Шанина Е.С. Математические связи между конструктивными н гидравлическими параметрами стабилизаторов расхода воды типа "коробчатый ступенчатый полигональный в плане затвор" //Сб. научл. трудов аспирантов, соискателей и сотрудников Рязанской ГСХА, том 1, 1997г.- 219-224С.

4 Бочкарев Я.В., Шашша Е.С. Методика гидравлического расчета стабилтаторов расхода воды типа "коробчатый ступенчатый полигональный в плане затвор" //Сб. научи, трудов аспирантов, соискателей и сотрудников Рязанской ГСХА, том 1,1997г. - 198-202 с.

5 Бочкарев Я.В., Шанина B.C. Исследование процесса и оценка качества работы стабилизаторов расхода воды типа "коробчатый ступенчатый полигональный в плане затвор" //Сб. научн. трудов аспирантов, соискателей и сотрудников Рязанской ГСХА, том 1,1997г. - 208-213 с.

6 Бочкарев Я.В., Шанина Е.С. Положительное решение по заявке на полезную модель N 9710275/0 (003009) от 22 мая 1997 г..

ЙИАНСИЙ OHACTHOS ГСИЯТО ГОСУДМСШНЙСЙ СТАТПСШ*

l»t № jit ТИР /(.'!■'

имммиит ?■' :<_tli/ч

)