АМФИТЕАТР ДЛЯ ВОДНЫХ РАЗВЛЕЧЕНИЙ
AMPHITHEATER FOR AQUEOUS ENTERTAINMENT

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для создания оздоровительно-спортивных сооружений, с необычным эффектом амфитеатра в бассейне и разнообразием физических и эмоциональных ощущений.
Широко известны обычные бассейны различной формы, имеющие своеобразные дизайны, с образованием продольных и вихревых потоков, все они имеют естественный горизонтальный уровень воды, не считая волнений.
Известны плавающие бассейны, представляющие собой сетку или решетку с прикрепленными плавучими элементами (CN 102373813; CN 102505872; CN 201011153).
Недостатком подобных конструкций служит низкая безопасность пловцов, связанная с возможностью получить травму при опоре в воде на сетку или решетку, и неудобство такой опоры.
Известен вращающийся тип устройства для обнаружения микроциркуляции воды в бассейнах и водоемах (CN 103308559), который в основном используется для мониторинга окружающей среды.
Известен плавающий бассейн (варианты) (RU (11) 2532001, от 20.06.2013, опубликовано: 27.10.2014), содержащий емкость и понтоны, соединенные одной стороной с верхним краем емкости и расположенные по его периметру. По первому варианту бассейн снабжен растяжками, связывающими края днища емкости по его периметру со стороной понтонов, противоположной стороне их крепления к емкости, выполненной в виде жесткого каркаса с прикрепленной к нему оболочкой из гибкого материала. Крепление понтонов к емкости выполнено шарнирным с возможностью поворота понтонов в вертикальной плоскости. По второму варианту бассейн снабжен размещенным с наружной стороны днища емкости гибким поддерживающим элементом и растяжками, связывающими поддерживающий элемент со стороной понтонов, противоположной стороне их крепления к каркасу. Емкость выполнена в виде жесткого каркаса с прикрепленной к нему оболочкой из гибкого материала.
Недостатком известного изобретения является, сложное регулирование жесткости днища плавающих бассейнов, выполненных из гибких оболочек в зависимости от нагрузки на днище, повышение надежности крепления понтонов и устойчивости конструкции бассейна на воде.
Из всех известных заявителю технических решений не было найдено наиболее близкое по совокупности признаков и достижению технического результата техники, и не были выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, поэтому можно считать, что заявленное изобретение отвечает условию новизны и условию изобретательского уровня.
Задачей изобретения является расширение оздоровительно-развлекательных воздействий водных развлечений и отдыха, путем создания поверхности воды криволинейной формы в круглом вращающемся бассейне, обладающей свойствами обычной горизонтальной глади.
2
2
Достигается это тем, что в амфитеатре для водных развлечений, включающем неподвижную стационарную ванну круглой формы, в стенках которой равномерно по ее периметру вмонтированы горизонтальные насадки под острым углом, с подачей в них воды под напором из кругового коллектора, расположенного с внешней стороны ванны, при этом внутри ванны расположена чаша, заполненная водой, с возможностью вращения и плавучести с образованием водной поверхности параболоида вращения, соответствующая условию: H=ωR/(2g),
где: Н - глубина параболоида вращения, м;
ω - угловая скорость, 1/с;
R - радиус чаши, м;
2
g=9,81 м/с - ускорение свободного падения,
причем чаша зафиксирована на центральном подшипнике и снабжена криволинейными лопатками, закрепленными снаружи к ее стенкам, а в стенке чаши и в крышке подшипника выполнены отверстия для водообмена внутри чаши.
Количество отверстий в чаше должно быть таким, чтобы их суммарное сечение обеспечивало необходимый водообмен.
Криволинейные лопатки, закрепленные снаружи к стенке чаши, выполнены с одинаковым шагом по периметру чаши.
Криволинейная водная гладь достигается медленным вращением чаши бассейна вокруг вертикальной оси подшипника, с образованием гладкой водной поверхности в виде параболоида вращения. Вода при этом находится в покое относительно стенок чаши бассейна, а поведение твердых тел на ее поверхности такое же, как и на горизонтальной без вращения.
Бассейн состоит из круглой, заполненной водой, стационарной неподвижной ванны и вращающейся в ней чаши на центральном подшипнике.
Ванна представляет собой круглый бассейн, вода в который под напором, создаваемым насосом, подается через горизонтальные насадки, равномерно расположенные в ее стенке под острым углом, а удаляется через несколько донных отверстий, объединенных затем в общий сливной коллектор. Стенка и днище ванны железобетонные - как и в обычных плавательных бассейнах.
Вращающаяся чаша из металла или других материалов меньшего диаметра, чем ванна, удерживается на одном уровне по высоте за счет архимедовой силы. В зазоре между ванной и чашей расположены криволинейные лопатки, закрепленные к боковой стенке чаши. Вращение чаши осуществляется за счет гидродинамических воздействий струй, истекающих из насадок с криволинейными лопатками и создающих суммарный вращающий момент относительно оси подшипника. Водообмен внутри чаши выполняется путем подачи воды внутрь чаши через отверстия в крышке подшипника и удаления ее «за борт» - через отверстия в стенке чаши, расположенные на уровне наивысшей кромки воды при вращении.
Днища ванны и чаши - одинаковой формы: плоские или криволинейные. При отсутствии воды в ванне чаша равномерно опирается на дно ванны, исключая появление напряжений и деформаций в ее элементах.
Плавучесть чаши и одинаковость форм днищ значительно облегчает вес, упрощает конструкцию чаши и снижает мощность на ее вращение.
2
2
2
При медленном вращении чаши с угловой скоростью, например, ω=0,2÷0,4 1/с (2÷4 об/мин), водная поверхность приобретает криволинейный вид параболоида вращения, глубина которого, определяемая по формуле H=ωR/(2g), составит 0,7…5,6 метров, в зависимости от радиуса чаши и скорости вращения (здесь Н - глубина параболоида, м; ω - угловая скорость, 1/с; R - радиус чаши, м; g=9,81 м/с - ускорение свободного падения на поверхности Земли).
Воздействие воды на тела с плотностью, близкой к плотности воды, например человека, будет таким же, как и в обычном бассейне, кроме увеличения обзорности за счет необычного эффекта амфитеатра в бассейне и разнообразия физических и эмоциональных ощущений. Перемещение вниз, вверх или вдоль круга по его криволинейной водной глади возможно только при обычных плавательных движениях тела.
Результатом предлагаемого решения является расширение арсенала водных развлечений и отдыха, а также возможность медицинских исследований в условиях медленного вращения.
Устройство вращающегося бассейна поясняется графически на фиг. 1 и фиг. 2, где 1 - ванна, 2 - вращающаяся чаша бассейна, 3 - круговой нагнетательный коллектор, 4 - насадки, 5 - лопатки, 6 - сливные донные отверстия в ванне, 7 - сливной коллектор, 8 - насосная станция, 9 - блок водоподготовки, 10 - нагнетательный трубопровод, 11 - резервуар, 12 - подшипник, 13 - укрытие зазора между ванной и чашей, 14 - отверстия в крышке подшипника. Общая схема водооборота - открытая, замкнутая с узлом водоподготовки.
Автором создана экспериментальная модель устройства в масштабе 1:75, подтверждающая промышленную применимость данного устройства.
Вращение чаши бассейна осуществляется следующим образом: насосной станцией 8 вода под напором по трубопроводу 10 подается в круговой коллектор 3, из которого по нескольким насадкам 4 она направленными струями под острым углом истекает на лопатки 5, закрепленные к чаше с шагом, равным размеру лопатки. Гидродинамические силы воздействия струй с лопатками создают суммарный момент чаше относительно оси подшипника 12, в результате чего она приобретает вращательное движение. Поверхность воды в чаше до вращения - горизонтальная (линия Б), а при вращении - в виде параболоида вращения (линия В) с образованием «воронки» глубиной Н. В горизонтальном положении чаша фиксируется подшипником 12, а в вертикальном удерживается на одном уровне - архимедовой силой за счет превышения уровня воды в ванне (линия Г) относительно ее уровня в чаше (линия Б). Это превышение зависит от веса конструкции чаши с лопатками и составляет доли метра.
Далее вода из ванны 1 по нескольким донным отверстиям 6 попадает в сливной коллектор 7, а из него в блок водоподготовки 9 и далее в насосную станцию 8. Водообмен внутри вращающейся чаши осуществляется подачей части потока воды в чашу 2, от насоса 8 через отверстия 15 в крышке подшипника 12 и слива ее в ванну 1 через отверстия 14 в стенке чаши, расположенные на уровне ее верхней кромки с суммарным сечением этих отверстий, обеспечивающим необходимый водообмен.
Реализация предлагаемого устройства позволит получить криволинейную поверхность воды во вращающейся чаше бассейна с эффектом амфитеатра и расширение арсенала водных массовых развлечений и отдыха.