ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ ОСЕВШИХ НАНОСОВ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ, ИМЕЮЩИХ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ УКЛОН ДНА

Полезная модель относится к области гидравлических устройств, предназначенных для промыва заиленных водопропускных труб, и может быть использована в системах канализации, гидротехнических сооружений, эксплуатации дорог и т.д.
Известно устройство для очистки труб от осажденных в них твердых частиц, состоящее из насоса, вход которого подключен к источнику воды, а его выход подходит ко входному сечению трубы (см. О.А.Янковский и др. «Водопропускные трубы под насыпями», М., 1982, Транспорт, стр.200).
Недостатком описанного устройства является необходимость значительных запасов воды, обеспечивающих смыв отложившихся в трубах наносов, и дороговизна устройства, связанная с применением насосов.
Известно устройство, принятое в качестве прототипа, для очистки водопропускных каналов от осевших наносов, которое содержит съемные плоские затворы прямоугольной формы, обладающие плавучестью, расположенные по оси трубы, соединенные друг с другом и с опорой на берегу и направленные под острым углом в вертикальной плоскости к направлению течения с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения последней, причем проходное сечение потока воды образовано нижними и боковыми гранями затворов совместно с контуром трубы (см. патент РФ на изобретение №2292417, МПК Е02В 8/02, опубликован 27.01.2007).
Поток воды в канале приобретает двухвинтовой характер, обладающий повышенной по сравнению с естественным потоком размывающей способностью. Недостатком известного устройства является его сравнительно недостаточная эффективность для смыва наносов в трубах вследствие наличия в потоке не одновинтового, более мощного потока, а двухвинтового, обладающего меньшей размывающей способностью.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение размывающей и транспортирующей способности потока за счет создания сбойного одновинтового течения.
Поставленная техническая задача решается тем, что в гидравлическом устройстве для очистки от осевших наносов водопропускных труб, имеющих положительный уклон дна, содержащем систему прямоугольных съемных затворов, расположенных по оси трубы, соединенных друг с другом и с береговой опорой с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения трубы, причем проходное сечение потока воды образовано нижней и боковыми гранями затворов совместно с контуром трубы, согласно полезной модели каждый затвор установлен вертикально и направлен под острым углом α в горизонтальной плоскости к направлению течения.
На решение поставленной технической задали направлено то, что с учетом кориолисовых сил в Северном полушарии затворы направлены вправо, а в Южном - влево к направлению течения.
На решение поставленной технической задачи направлено и то, что в нижней части затворов дополнительно установлены грузы.
Решение поставленной технической задачи становится возможным благодаря созданию в трубе сбойного одновинтового потока, а не двухвинтового, как в прототипе, который возникает в результате обтекания вертикально закрепленных и развернутых под острым углом α к направлению течения прямоугольных затворов и последующего отражения потока от боковых стенок трубы, что увеличивает размывающую и транспортирующую способность потока за счет увеличения энергии закрутки потока.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен разрез a-a на фиг.2, где изображена система затворов в водопропускной трубе (вид сбоку); на фиг.2 - то же, но на виде в на фиг.1 (вид сверху); на фиг.3 - показано сечение с-с на фиг.2.
На фиг.2 использовано обозначение угла α - угла отклонения затворов в горизонтальной плоскости по отношению к направлению потока вниз по течению; на фиг.2 сплошными линиями показаны траектории поверхностных слоев потока, а штриховыми линиями - придонных слоев; на фиг.3 стрелками показано направление вращения винтового потока воды.
Устройство для очистки от осевших наносов водопропускных труб, имеющих положительный уклон дна, содержит прямоугольные затворы 1, 2, 3 и др. (см. фиг.1), установленные в трубе 4 с наносами 5 в ее нижней части с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения трубы 4 с обеспечением проходного сечения потоку воды между затворами 1, 2, 3 и др. и контурами трубы 4. При этом, прямоугольные затворы 1, 2, 3 установлены на оси трубы 4 вертикально. Верхняя часть затворов закреплена тросами 6, 7 на поверхности потока воды, а нижняя часть - тросами 8, 9, в глубине потока.
При этом, затворы 1, 2, 3 и др. направлены под острым углом α в горизонтальной плоскости к направлению течения.
При работе устройства для создания потока большей интенсивности могут быть дополнительно использованы кориолисовы силы.
При этом следует учитывать, что в Северном получшарии затворы 1, 2, 3 и др. должны быть направлены под углом α вправо, а в Южном полушарии - влево по отношению к направлению течения.
На фиг.2 показано направление затворов в случае Северного полушария.
Для обеспечения вертикального положения затворов 1, 2, 3 и др. в их нижней части дополнительно могут быть установлены грузы 10.
Система затворов и тросов выполнена съемной, что позволяет применять предлагаемое устройство на многих трубах.
Устройство работает следующим образом. Поток воды, проходя по трубе 4, сталкивается с затворами 1, 2, 3 и др. и отклоняется ими на угол α в горизонтальной плоскости (см. фиг.2). Далее поток набегает на боковой откос трубы 4, опускается вдоль него вниз и попадает в придонную область. Так как угол встречи потока с боковым откосом теоретически равен углу отражения, то поток одновременно перемещается в придонной области к противоположному берегу, где вследствие встречи с противоположным откосом поднимается на поверхность и снова встречается со следующим затвором. Процесс повторяется. Таким образом, при помощи затворов 1, 2, 3 и др. возникает сбойный одновинтовой поток, обладающий максимальными размывающей и транспортирующей способностями.
Наличие нескольких затворов, распределенных по длине трубы, позволяет повысить степень воздействия на осевшие наносы 5 путем многократной интенсификации процесса очистки трубы за счет усиления винтовых потоков в зонах затворов. Так как на земном шаре на потоки действуют кориолисовы силы, отклоняющие поток от прямолинейного движения, то с целью использования этих сил для создания винтового потока большей интенсивности в Северном полушарии затворы следует ориентировать под углом α вправо, а в Южном - влево к направлению течения.
Установка грузов 10 в нижней части затворов 1, 2, 3 и др. дает возможность более надежного обеспечения их вертикального положения в потоке.
Таким образом, полезная модель позволяет увеличить размывающую и транспортирующую способности потока за счет создания сбойного одновинтового течения.