СТЕНД ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОДЕЛЕЙ ДОРОЖНЫХ ГОФРИРОВАННЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ С ГЛАДКИМ ЛОТКОМ ПО ДНУ ИЗМЕНЯЕМОЙ ТОЛЩИНЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к экспериментальной гидравлике, и может быть использована в стендах для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким лотком по дну.
Для пропуска поверхностных вод под насыпью автомобильных и железных дорог в нашей стране и за рубежом широко используются металлические гофрированные трубы (МГТ). Они превосходят бетонные водопропускные трубы по многим показателям:
- расходы на их строительство сокращаются на 30…40%;
- легко транспортируются и собираются без использования тяжелой транспортно-подъемной техники;
- выдерживают повышенные сейсмические нагрузки;
- имеют большое разнообразие форм и размеров;
- продолжительностью безаварийной эксплуатации, которая достигает 100 лет.
Основными недостатками таких труб являются подверженность их коррозии и абразивное разрушение нижнего сегмента МГТ водным потоком, несущим взвешенные твердые частицы. Действенным способом борьбы с абразивным разрушением МГТ является устройство по ее дну гладкого бетонного или асфальтобетонного лотка. Такой лоток покрывает нижний сегмент МГТ и может иметь различную толщину. Помимо защиты от абразивного разрушения гладкий лоток обеспечивает и дополнительную коррозионную устойчивость МГТ.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности к заявляемой полезной модели является стенд для гидравлических исследований, содержащий опорную металлическую раму с расходной и приемной емкостями, выполненными из оргстекла, герметично присоединенную к ним модель исследуемой дорожной гофрированной водопропускной трубы с пьезометрами, установленными вдоль трубы и гидравлически подключенными к ее нижней части, при этом труба выполнена из прозрачного стеклопластика с гладким прозрачным лотком из оргстекла в поперечном сечении в виде кольцевого сектора расположенного в нижней части трубы, RU 2458263 C1, 10.08.2012.
Гладкий лоток с одной стороны уменьшает сопротивления, испытываемые водным потоком, а с другой - уменьшает внутренний размер МГТ и за счет этого создает дополнительные гидравлические сопротивления. Размер гофрированной трубы назначается в результате выполнения ее гидравлического расчета. Поэтому необходимо знать сопротивления, испытываемые водным потоком в МГТ с гладким лотком по дну, которые зависят от его размеров и в первую очередь от толщины.
Задачей, на которую направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала технических средств изучения гидравлических сопротивлений водного потока в МГТ с гладким лотком по дну на физических моделях с изменяемыми размерами гладкого лотка по толщине.
Технический результат заключается в том, что предлагаемое техническое решение позволяет изучать гидравлические сопротивления на физических моделях МГТ, изменяя размеры гладкого лотка без его демонтажа и замены.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что стенд для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким лотком по дну изменяемой толщины содержит опорную металлическую раму с расходной и приемной емкостями, выполненными из оргстекла, герметично присоединенную к ним модель исследуемой дорожной гофрированной водопропускной трубы с пьезометрами, установленными вдоль трубы и гидравлически подключенными к ее нижней части, при этом труба выполнена из прозрачного стеклопластика с гладким прозрачным лотком из оргстекла в поперечном сечении в виде кольцевого сектора, расположенного в нижней части трубы, при этом новым является то, что в периферийной части лотка выполнены резьбовые отверстия, в которые ввернуты болты, проходящие через соответствующие отверстия в трубе, при этом между лотком и трубой на болты установлены пружины сжатия, а по периферии лотка проложен герметик.
Выполнение модели исследуемой трубы с гладким лотком, который выполнен с возможностью изменения толщины лотка за счет вкручивания или выкручивания подпружиненных болтов в гладкий лоток обеспечивает возможность исследовать трубы с лотком различной толщины без полного демонтажа исследуемой трубы.
На фиг.1 показан стенд для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким составным лотком по дну изменяемой толщины.
На фиг.2 показан разрез трубы по Α-A с гладким лотком изменяемой толщины.
Стенд для гидравлических исследований моделей дорожных гофрированных водопропускных труб с гладким лотком по дну изменяемой толщины содержит опорную металлическую раму 1 с расходной 2 и приемной 3 емкостями, выполненными из оргстекла, герметично присоединенную к ним модель исследуемой дорожной гофрированной водопропускной трубы 4 с пьезометрами 5, установленными вдоль трубы 4 и гидравлически подключенными гибкими шлангами 6 к ее нижней части, при этом труба 4 выполнена из прозрачного стеклопластика с гладким прозрачным лотком 7 из оргстекла в поперечном сечении в виде кольцевого сектора, расположенного в нижней части трубы 4, при этом в периферийной части лотка 7 выполнены резьбовые отверстия 8, в которые ввернуты болты 9, проходящие через соответствующие отверстия 10 в трубе 4, при этом между лотком 7 и трубой 4 на болты 9 установлены пружины 11 сжатия, а по периферии лотка 7 проложен герметик 12.
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 4, расположенной на направляющих с положительным продольным уклоном. Вода, вытекая из трубы, попадает в приемную емкость 3. Полупрозрачная модель гофрированной водопропускной трубы 4 с гладким прозрачным лотком 7 из оргстекла и подключенными к ней пьезометрами 5 позволяет легко наблюдать за кривой свободной поверхности воды в трубе 4 при безнапорном режиме течения, и фиксировать пьезометрическую высоту потока воды, а также наблюдать момент и условия «зарядки» трубы 4, т.е. перехода от безнапорного режима течения к напорному на части длины трубы 4, и регистрировать увеличение длины напорного участка с увеличением расхода. Легко регистрируется и момент начала работы трубы 4 полным сечением (т.е. напорного) на всей длине.
Изменение толщины лотка 7 осуществляется за счет вкручивания или выкручивания подпружиненных болтов 9 в резьбовые отверстия 8 гладкого лотка 7, что повышает эффективность исследований и сокращает затраты на их проведение.