Патент ссср 410411

г .,1.. :, .1ГЯ4,г.Ф

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

4Ю4И

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 16.VIII.1971 (¹ 1695018/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.1.1974. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 24 у .1974

M. Кл. б 06g 7/48 и В

Государственный комите1

Совета Министров СГСР оо делам изобретений и открытий

УДК 681.333(088.8) Автор изобретения

3. Р. Антонс

Заявитель

Северный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОНИЖЕНИЯ

СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТОВЫХ ВОД

Изобретение относится к решению неустановившихся безнапорных задач фильтрации и может быть применено при гидротехническом и мелиоративном дренаже для определения время понижения уровня грунтовых вод до расчетной величины.

Известно устройство для моделирования безнапорной неустановившейся фильтрации, состоящее из электролитической ванны с подвижными электродами и неподвижными электродами (дренами) . При этом используется метод электрогидродинамических аналогий (метод ЭГДА) . Зная начальное распределение потенциала и задавая граничные условия на электрической модели, находят распределение потенциала в расчетный момент времени. Затем, построив гидромеханическую сетку движения вблизи свободной поверхности с помощью графо-аналитического расчета, исправляют область фильтрации, т. е. устанавливают подвижные электроды на расчетную величину. Полученное положение свободной поверхности и распределение потенциала являются исходным расчетом для последующего момента времени.

Построение проводится несколько раз до определенного момента времени понижения свооодной поверхности грунтовых вод.

Однако в известном устройстве измерения потенциала и графо-аналитический расчет проводятся вручную, что приводит к погрешностям в эксперименте. Кроме того, точность понижения свободной поверхности зависит от выбора шага времени, т. е. чем меньше шаг, тем точнее результаты, но больше затраты времени на эксперимент.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени моделирования понижения свободной поверхности грун10 товых вод путем полной автоматизации этого процесса.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в электрическую цепь: подвижные электроды электролит — неподвижные

15 электроды (доены) — включены последовательно электродвигатель с линейным изменением числа оборотов от подаваемого напряжения и линейный потенциометр. Причем электродвигатель кинематически связан с

20 подвижным электродом и потенциометром.

На фиг. 1 показано электромеханическое устройство, общий вид; на фиг. 2 — фрагмент трубки тока фильтрационного потока; на фиг.

3 — фрагмент трубки тока электрического

25 поля между подвижным и неподвижным электродами.

В электролитической ванне 1 расположены неподвижные электроды 2 для моделирования дрен и подвижные электроды 3 для моделиро30 вания понижения свободной поверхности. На

410411 опорной раме 4 расположены линейные потенциометры 5 (из условия электрогидродинамических аналогий необходимо, чтобы длина потенциометра соответствовала напору h на электрической модели), электродвигатель б 5 и штоки У для перемещения подвижных электродов, Средняя точка потенциометра и двигатель включены последовательно в цепь: подвижные электроды — электролит — неподвижный электрод. Ось электродвигателя 10 кинематически связана со средней точкой нотенциометра и штоком подвижного электрода (на фиг. 3 и 1 показано пунктиром).

В начальный момент времени граничные и начальные условия известны, т.е. средняя точ- 15 ка линейного потенциометра, а соответственно и подвижный электрод в электролите установлены на определенную высоту. При подаче напряжения на линейный потенциометр в цепи: средняя точка потенциометра — электродви- 20 гатель — подвижный электрод — электролит — неподвижный электрод — возникает ток, и двигатель вращается со скоростью, прямо пропорциональной напряжению подаваемому на обмотки двигателя. Скорость враще- 25 ния оси двигателя N зависит от потенциала U на линейном потенциометре и от значения сопротивления электролита R между подвижным и неподвижным электродами и подчиняется закону Ома Л =К вЂ”, где К вЂ” коэффи30

R циент наклона характеристики двигателя. Поскольку ось двигателя механически связана с подвижным электродом, скорость погружения его прямо пропорциональна скорости враще- 35 ния оси двигателя. Известно, что скорость понижения свободной поверхности грунтовых вод в пористой среде описывается законом

Дарси. Соблюдение закона Ома в электролитической ванне и закона Дарси в пористой среде является необходимым условием электрогидродинамических аналогий (метод

ЭГДА), поэтому скорость понижения подвижных электродов соответствует скорости понижения свободной поверхности грунтовых вод при соблюдении масштаба времени. Для построения свободной поверхности ее разбивают на ступени и включают и самостоятельных электромеханических устройств (их число зависит от необходимой точности построения и от масштаба модели) . При включении электродвигателей б начинают опускаться подвижные электроды с одновременным перемещением средних точек потенциометра 5. Ввиду того, что сопротивление электролита между подвижными электродами и подвижным электродом различно, скорость понижения каждого электрода также различна. 3а время Л1 подвижные электроды опускаются на определенные отметки, что соответствует положению свободной поверхности на расчетное время, Предмет изобретения

Устройство для моделирования понижения свободной поверхности грунтовых вод, содержащее электролитическую ванну, источник питания и подвижные и неподвижные электроды, отлич ающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно содержит электродвигатели и линейные потенциометры, подвижные контакты которого кинематически соединены с электродвигателями и со штоками подвижных электродов, укрепленными на опорной раме, установленной над электролитической ванной; причем потенциометры соединены между собой параллельно и подключены к источнику питания.

410411

Составитель E. Тимохина

Техред E. Борисова Корректор Н. Стельмах

Редактор Л. Утехина

Заказ 1072/11 Изд. № 337 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2