ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТАРАН

Предлагаемая полезная модель относится к водоподъемным устройствам, использующим потенциальную энергию воды, и может быть использована в местах перепада уровней воды, например, на плотинах прудов.
Известен гидравлический таран, содержащий водоподъемную ступень, включающую подводящую (питательную) трубу с ударным клапаном, напорный колпак с впускным и перепускным клапанами, воздушную напорную ступень, переливную камеру (RU 2239102 C1, МПК F04F 7\02, опубл. 27.10.2004).
Недостатком аналога является сложность конструкции самого тарана и необходимость прокладывания питательной трубы путем бурения тела плотины.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является классический гидравлический таран, содержащий питающий резервуар, образованный плотиной, питательную трубу, корпус с ударным клапаном, напорный колпак с нагнетательным клапаном, нагнетательный трубопровод, напорную емкость (Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки. М.: Машиностроение, 1968, с. 3, 56-58).
Недостатком аналога является трудоемкость его установки, связанная с необходимостью прокладывания питательной трубы, например, путем бурения тела плотины.
Задача полезной модели состоит в снижении трудоемкости установки питательного трубопровода и в повышении мобильности всей гидротаранной установки.
Технический результат обеспечивается тем, что гидравлический таран содержит питающий резервуар (созданный плотиной), питательный трубопровод, корпус гидротарана с ударным клапаном, воздушный колпак с нагнетательным клапаном, нагнетательный трубопровод с напорной емкостью, но, в отличие от прототипа, в качестве питательного трубопровода применен сифонный трубопровод, выполненный из гибкой и жесткой частей, который установлен на контуре тела плотины и герметично соединен с устройством автозапуска.
Известен общий принцип действия гидравлического тарана. Через открытый ударный клапан жидкость под действием напора из питающего бассейна (резервуара, созданного плотиной или рельефом реки) разгоняется в питательной трубе до определенной скорости, при которой захлопывается ударный клапан. Вследствие резкого уменьшения скорости в подающей трубе до 0 происходит гидравлический удар, то есть многократное увеличение давления под нагнетательным клапаном, открывается нагнетательный клапан, и жидкость начинает поступать в воздушный колпак до тех пор, пока давление под нагнетательным клапаном не упадет и он не закроется. При этом падении давления до определенной величины ударный клапан под действием собственного веса и веса груза на нем вновь открывается, и цикл повторяется. Так как давление гидроудара значительно превышает давление, созданное напором плотины, то жидкость из воздушного колпака под действием сжатого в колпаке воздуха по нагнетательной трубе поднимается в напорную емкость на высоту, значительно большую, чем питающий напор. (Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки. «Машиностроение», Москва, 1968. 124 с.)
В качестве питательного трубопровода в полезной модели применен сифонный трубопровод, который состоит из гибкой и жесткой частей, установлен на верхнем контуре тела плотины и герметично соединен с устройством автозапуска. Устройство автозапуска представляет собой полый корпус, например цилиндрической формы с верхней и нижней крышками, причем верхняя крышка герметично соединена с гибкой частью питательного трубопровода, а в нижней крышке имеется отверстие. Жесткая часть питательного трубопровода проходит от корпуса гидротарана до высшей точки плотины, затем соединяется с одним концом гибкой части трубопровода, а другой конец гибкой части питательного трубопровода герметично проходит через верхнюю крышку корпуса устройства автозапуска. Такое устройство питательного трубопровода позволяет легко устанавливать и запускать гидротаран на любой плотине без бурения и пропускания (или другого специального прокладывания) питательного трубопровода через тело плотины.
На фиг. представлена схема предлагаемого гидравлического тарана.
Гидравлический таран содержит (фиг.) в качестве питательного трубопровода сифонный трубопровод с жесткой частью 1, нижний конец которой соединен с задвижкой 11, которая крепится к корпусу гидротарана 2 с ударным клапаном 13, воздушный колпак 3 с нагнетательным клапаном 4, нагнетательный трубопровод 5, водонапорную емкость 6 с нагнетательным напором h. Жесткая часть сифонного трубопровода герметично соединена с гибкой частью 7 в верхней точке А. Трубопровод установлен по контуру тела плотины 12, герметично проходит нижним концом через крышку 9 корпуса устройства автозапуска 8, имеющего отверстие в своем дне 10.
Гидравлический таран работает следующим образом.
Перед началом работы производят его установку. Гибкую часть питательной трубы 7 одним концом герметично соединяют с устройством автозапуска через крышку 9, после чего устанавливают вместе с устройством автозапуска в верхней точке тела плотины 12. Затем другой свободный конец гибкой части питательной трубы 7 герметично соединяют в верхней точкой (A) с жесткой частью питательной трубы 1, размещенной на теле (на контуре) плотины 12. Затем нижний конец жесткой части питательной трубы 1 соединяют с задвижкой 11, которая в свою очередь соединена с корпусом гидротарана 2. Гидротаран готов к первоначальному запуску.
Первоначальный запуск осуществляют следующим образом. Открывают полностью задвижку 11. Устройство автозапуска 8 вместе с гибкой частью питательной трубы 7 опускают под уровень воды плотины 12 до тех пор, пока поступающая через отверстие 10 вода в корпусе 8 не поднимется выше нижнего конца трубы 7. Опускание устройства автозапуска происходит под действием силы тяжести. При этом вода, поступая через отверстие 10 со скоростью приблизительно равной скорости опускания устройства автозапуска, сжимает воздух в корпусе 8 давлением большим, чем гидростатическое давление, на величину скоростного напора. Сжатый под этим избыточным давлением воздух вытесняет воду из корпуса 8 по питательной трубе далее точки A. Сифонный трубопровод заработал, и вода потекла к ударному клапану 13. Далее он работает классически как самотечный трубопровод, а гидротаран как классический гидротаран, то есть изливающаяся через ударный клапан 13 вода при достижении определенной скорости захлопывает его, вызывает гидроудар в питательной трубе 1 с резким повышением давления и открытием нагнетательного клапана 4 в воздушном колпаке 3. Вода, поступая в воздушный колпак 3, сжимает в нем воздух ровно настолько, чтобы он начал выталкивать поступившую в него воду по нагнетательному трубопроводу 5 на высоту h в водонапорную емкость 6. Когда давление под ударным клапаном 13 падает ниже давления напора h, нагнетательный клапан 4 закрывается, после фазы отражения давление падает еще ниже и открывается ударный клапан 13. Далее процесс работы тарана повторяется. Дальнейшее начало работы и остановка гидротарана осуществляется только задвижкой 11, так как питательная труба 1 в виде сифона уже заполнена. При переустановке гидротарана в другое место первоначальный запуск осуществляется аналогично.
Данная полезная модель позволяет устанавливать гидротаран на плотине (питающем резервуаре) без специального бурения или иного затратного способа, что позволяет снизить трудоемкость установки питательной трубы. Кроме того, полезная модель делает всю гидротаранную установку более мобильной при использовании на других водоемах.