Водопроводящее сооружение из композитных материалов поверхностных напорных водоводов
WATER SUPPLY STRUCTURE FROM COMPOSITE MATERIALS OF SURFACE PRESSURE WATER CONDUITS

Изобретение относится к водохозяйственному строительству (систем водоснабжения, гидротехническому и гидроэнергетическому) строительству и может быть использовано для создания напорных водоводов наземного проложения систем водоснабжения, гидроаккумулирующих и т.п. гидроэлектростанций, а также насосных станций.
Известен напорный водовод гидроаккумулирующей электростанции, включающий входной оголовок; переходной участок; водовод; анкерную опору; колено напорного водовода с напорной прокладкой; + элемент в виде эластичной оболочки, причем присоединенный через потерну (Патент RU 2392378 C1, Е02В 9/02 (2006/01) «Напорный водовод гидроаккумулирующей электростанции». Опубл. 20.06.2010. бюл. №17).
Недостатками являются сложность выполнения монтажных работ по прокладке деривационного водовода в условиях скальных грунтов, а также ненадежность работы направляющего элемента при изменении режима работы водовода.
Известен уравнительный резервуар для гашения гидравлического удара в напорном водоводе деривационной ГЭС, включающий наклонную камеру уравнительного резервуара, воздуховод (Патент РФ №2049197 (C1). Е02В 9/06. «Уравнительный резервуар напорного деривационного водовода ГЭС». Опубл. 27.11.1995).
Недостатками являются значительная стоимость и трудоемкость работ по возведению наклонной камеры уравнительного резервуара вдоль трассы деривационного тоннеля, что препятствует его применению для гашения гидравлического удара в мобильном водоводе.
Известна оболочечная конструкция для изготовления оболочек, включающая реберно-ячеистый каркас из повторяющихся систем перекрещивающихся спиралей с образованием ребер жесткости с узлами из перекрестий и концентричный реберно-ячеистый каркас, внешний слой, а также и установленный слой с внутренней стороны реберно-ячеистого каркаса и концентрично ему, при этом внутренний и внешний слои выполнены из тонкостенного материала волнообразной формы с образованием полостей, в которых размещены ребра жесткости и узлы перекрестий ребер жесткости реберно-ячеистого каркаса (Патент РФ №2558506 В29С 53/56. «Оболочечная конструкция и способ изготовления ее». Опубл. 10.08.2015. бюл. №22).
Недостатками являются значительные затраты на формирование реберно-ячеистого каркаса, а также увеличение его веса.
Известно гидроэнергетическое сооружение рукавного типа, взятое за прототип, описанное в патенте РФ №2667080 от 14.09.2018 МПК Е02В 9/02, «Устройство составного мобильного деривационного водовода», включающее водопроводящие секции из двух- и однооболочечных водоводов, соединенных через компенсатор с гибким или жестким трубопроводом, для изготовления одно- и двухоболочечных водоводов используют реберно-ячеистый каркас из повторяющихся систем перекрещивающихся спиралей из композитных наноматериалов, обладающих свойством восстановления и сохранения проектной формы за счет энергии активизации на восстановление, причем в водопроводящей оболочке водовода предусматриваются специальные обечайки-бандажи между внутренними и внешними ее слоями, в которых располагаются гибкие ребра жесткости, соединяющиеся между собой быстроразъемной связью-защелкой, а в нижней части оболочки водовода предусмотрен компенсатор-амортизатор с камерой, имеющий клапан для подачи воздуха, а по внешнему нижнему контуру устраиваются прижимные анкера, обеспечивающие устойчивость водовода по всей трассе, а вантовая система соединяется со специальными обечайками-бандажами в верхней части водовода.
Недостатком является недостаточная пропускная способность, связанная в случае однооболочечных конструкций с поперечными циркуляциями и нерациональной с гидравлической точки формы поперечного сечения, а двуоболочечных конструкций, несмотря на большую устойчивость, пропускная способность значительно снижается, что обуславливает значительные потери напора.
Задачей изобретения является повышение пропускной способности водопроводящего сооружения и снижение потерь напора при транспортировке воды.
Технический результат заключается в достижении оптимальных гидравлических характеристик - снижение коэффициента гидравлического трения и снижение поперечных циркуляций потока.
Достигается технический результат тем, что водопроводящее сооружение, содержащее водопроводящие секции однооболочечного водовода из гибких композитных материалов, соединенных посредством компенсатора между собой, устраивают прижимные анкеры, обеспечивающие устойчивость водопроводящих секций однооболочечного водовода, на внешней поверхности водопроводящих секций закреплены геликоидные оболочки, нижняя часть которых закреплена на поддерживающих водонаполняемых оболочках, прижимными анкерами, причем на внутренних поверхностях водопроводящих секций размещены продольные направляющие, установленные для снижения поперечных циркуляций потока и повышения пропускной способности.
На Фиг. 1 представлено водопроводящее сооружение из композитных материалов.
1 - водопроводящие секции; 2 - компенсаторы, соединяющие секции между собой; 3 - внешняя поверхность водопроводящих секций; 4 - внутренняя поверхность водопроводящих секций, обеспечивающая повышение пропускной способности; 5 - продольные направляющие; 6 - геликоидные оболочки; 7 - поддерживающие водонаполняемые оболочки; 8 - прижимные анкеры.
Водопроводящее сооружение, содержащее водопроводящие секции 1 однооболочечного водовода из гибких композитных материалов, соединенных посредством компенсатора 2 между собой, устраивают прижимные анкера 8, обеспечивающие устойчивость водопроводящих секций 1 однооболочечного водовода. На внешней поверхности 3 водопроводящих секций 1 закреплены геликоидные оболочки 6 нижняя часть которых закреплена на поддерживающих водонаполняемых оболочках 7, которые устанавливают на прижимных анкерах 8, причем на внутренних поверхностях 4 водопроводящих секций 1 размещены продольные направляющие 5, установленные для снижения поперечных циркуляций потока и повышения пропускной способности.
Работает устройство следующим образом внешняя поверхность оболочки 1, удерживаемая поддерживающими оболочками 7 посредством прижимных анкеров 8 на поверхности земли, формируется с помощью поддерживающих оболочек 7, обеспечивающих близкую к гидравлически наивыгоднейшей форму поперечного сечения при прохождении потока через нее, причем на внутренней поверхности 4 продольные направляющие 5 формируют оптимальную динамику потока, снижая поперечные циркуляции потока и коэффициент гидравлического трения, что повышает пропускную способность водопроводящего сооружения и снижает потери напора при транспортировке воды.