Вычислительный прибор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 18. 06. 81 (21) 3301408/18-24 131} М. Кй.з с присоединением заявки М— . (23) Приоритет—

G G 1/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 681. 3 (088. 8) Опубликовано 30.1132, Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 30.11.82

Л.М. Шифрин и Я.Л. Духовный (72) Авторы изобретения среднеазиатское отделение Всесоюзного ордена Ленина;.;,, проектно-и зыск ательского . и научно-исследовательска р., института "Гидропроект" им. т.С. жука (71) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫИ ПРИБОР

0 3b.»

"о .@

Е Ь стальной обликов» ки; первого слоя бетона; первого слоя арматуры; аз

Е ° тп - ;— второго слоя бетона;

Изобретение относится к механическим средствам вычислительной техники и предназначено для использова» ния при определении параметров неустановившихся режимов в гидроэнер5 гетических установках гидроэлектростанций.

Известна методика определения величины скорости распространения удар- 1О ной волны в водоводе. По этой методике скорость ударной волнМ в водоводе С определяется зависимостью где С в» вЂ” скорость звука в жидкости (для воды колеблется в пределах 14031532 и/с в зависимости от температуры и давления);

К» — коэффициент объемной упругости жидко и (ра- 25 вен 2х104 кгс/смв, если вода не содержит свободного воздуха (газа), характеризует сопротивляемость жидкости дефор- Зо маниям;

Коец — коэффициент упругости площади водовода, характеризует сопротивляе- мость водовода деформациямм.

Значение Ксв„для многослойного водовода определяется по следующей формуле:

Ксеч т- " о + I q + "g + Bg +

+ а + Вз+ 8 + )ю учитывающей коэффициенты упругости площади отдельных элементов водовода (стальной облицовки первого, второго, третьего и т.д. слоев бетона, первого, второго, третьего и т.д. слоев арматуры, слоя цементации, породы), В формуле каждый из членов s скобках учитывает работу отдельных слоев978158 второго слоя арматуры; тРетьего слоя бе„ тона; 5

Еи Pn R

Ц слоя цементации, Еп породы.

В приведенных. выражениях

КО,R<,R» R>,R< — радиусы стальной облицовки,слоев бето- . на,цементации и расположения арматуры, b - толщина стальной облицовки, Га,Е„ — площадь сечения

1 2 кольцевой арматуры на 100 см длины;

Е и р. — модули упругости и коэффициенты Пуассона отдельных слоев.

Вышеописанная методика требует от исполнителя для определения величины скорости, распространения ударной волны в водоводе постоянного обращения к справочным источникам (так как эти формулы и зависимости трудны для запоминания ), что сопряжено с значительной затратой времени при проведении расчетов.

Это является существенным недостатком аналитического способа расчета величины скорости ударной волны в водоводе, затрудняющим и тормозящим процесс проектирования гидроэнергетических установок, снижающим его оперативность и.производительность

Известны приборы, содержащие плату со шкалами и графиками, рейсшину с кареткой, установленную на каретке вертикальную стойку, по которой перемещается бегунок. (1 3 и f Z).

Эти приборы связаны с определенными объектами и предназначены для решения конкретных задач, однако не могут быть использованы для определения скорости ударной волны в во-, доводе.

Наиболее близким по своим конструктивным признакам к предлагаемому является прибор для определения параметров гидротурбин, содержащий планшет со шкалами и графиками, рейсшину, связанную двумя кулисами с планшетом, установленную на рейсшине каретку с вертикальной стойкой, бегунок с визиром, установленный на стойке, и интерполятор 333.

Однако известный прибор по своим конструктивным и текстуальным параметрам не может быть использован для определения скорости ударной волны в водоводе.

Бель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет определения скорости распространения ударной волны в водоводе с полным учетом конструктивных особенностей последнеro.

Поставленная цель достигается тем, что вычислительный прибор соI держащий плату, на которой нанесена система шкал и графиков, рейсши10 ну, связанную с помощью двух кулис с платой, каретку, установленную на рейсшине, снабжен линейкой со шкалой, установленной с возможностью продольного перемещения в пазах рейсшины, визирной скобой, установленной на каретке, и пластиной, выполненной в виде ромба, которая закреплена на каретке, причем одна из диагоналей ромба параллельна оси

20 рейсшины.

На чертеже показано конструктив,ное выполнение прибора.

Прибор состоит из платы 1, на лицевой стороне 2 которой нанесена

25 система шкал и графиков, представляющая геометрическое отображение математических выражений, определяющих величину скорости распространения ударной волны в водоводе. Плата

ЗО имеет малый круговой выступ 3 и большой круговой выступ 4, центральные оси которых, соответственно 5 и б, соединены с верхней кулисой 7 и нижней кулисой 8, соединенные осями 9 и 10 с рейсшиной 11. Рейсшина 11 снабжена пазами 12 и 13, по которым перемещается каретка 14, имеющая установленный диагонально к рейсшине

11 ромб 15, стороны 16 которого параллельные рассчетным сеткам графи40 ков, что позволяет производить фиксацию параметрических точек.

На рейсшине 11, снабженной стопором 17, и каретке 14 установлена линейка 18, которая перемещается в па45 эах 19 и 20 рейсшины 11, а подпружиненная визирная скоба 21 перемещается в пазах 22 и 23 каретки 14 и может быть зафиксирована относительно каретки 14 и линейки 18 с фикЯ1 сатором 24. На поверхности линейки

18 нанесена шкала значений К ч от (1х104 .до 100„104

В основу принципа работы прибора положено геометрическое отображение математических выражений, определяющих величину скорости распространения ударной волны в водоводе.

Это отображение представляет собой расположенную на плате 1 систему шкал и графиков, где содержатся сле6О дующие зависимости: коэффициента Ао — упругости стальной обшивки от 0,5" 10 до 10х10 ; коэффициента А1 и А — упругости слоев арматуры от 0,1 10 до 2х10 ;

978158 радиуса R сечений водовода от

0,3 до 10 (м); толщины Ь стальной облицовки ют

10 до 100 мм площади Г„ кольцевой арматуры на один погонный метр водорода от 6 до

300 (см ); модуля упругости Е«и Е@ бетона и цемент аци от 3, 1 «10» до 6, 5х х10 кгс «см толщинй . d слоя бетонной обделки ,от,0,15 до 2,00 м; коэффициентов В„ и  — упругости слоев бетонной обделки от 0,4«10 г до 50«104; толщины Б„ слоя цементации от 3 до 20 м; коэффициента Пуассона и цементации от 0,167 до 0,3; ц коэффициента G упругости слоя цеглентации от 6»104 до 70»10, коэффициента Пуассона породы д,„ от 0,2 до 0,3; модуля Ед упругости породы от, 2»10» до 15«10» кгс-см2; коэффициента И упругости породы от 20«104 до 100«40

Я две шкалы температуры воды с от фдо 20оС; две шкалы скорости С распространения ударной волны в водоводе (для напоров 10-250 м и 250-500 м ) от

600 до 1400 м/с.

На чертеже указаны марштуры, точки перелома которых обозначены строчными буквами русского алфавита, в конечном итоге определяющие скорость распространения ударной волны в во=-. доводе, имеющем, например, следующие параметры: напор 200 м, температура воды +10 С, радиус стальной облицовки 3 м, с толщиной 50 мм7 радиус слоя кольцевой арматуры 3,2м. с площадью на 1 погонный метр 90 см

Я толщина слоя бетонной обделки 0,40 м и слоя цементации 10 м, модуль упругости породы, в которой проложен водовод 2,7» 10» кгс/см, а коэффициент Пуассона породы — 0,2.

Прибор используют следующим образом.

Установив на лицевой стороне 2 платы 1 рейсшину 11 и закрепив ее стопором 17, подводят вертикальный край каретки 14, совмещенный с краем визирной скобы 21, к линии шкалы R и устанавливают начальное деление шкалы линейки 18 гранью визирной скобы 21, передвигая линейку 18 по рейсшине 11.

Перемещают каретку 14 в положение отсчета, который осуществляется с помощью левой верхней стороны 16 ромба 15, которая устанавливается по шкале Ь на значение 50 мм. С помощью вертикального края визирной скобы 21 находят точку пересечения стороны 16 с горизонтальной ли5

t0 нией значения радиуса 3,0 м (линия а б), затем по вертикали б в производят отсчет значения коэффициента Ао.

С помощью фиксатора 24 фиксируется взаимное расположение каретки

14, скобы 21 и линейки 18, затем они совместно перемещаются влево по рейсшине 11 до совпадения края визирной скобы 21 с вертикальной гранью шкалы, являющейся началом следующего отсчета. Освобождается крепление фиксатора 24.

Аналогично делается отсчет величины коэффициента упругости (см. д), вновь закрепляется фиксатором 24 взаимное расположение каретки 14, скобы 21, линейки 18 н совместно сдвигается линейка 18, каретка 14 и скоба 21 в начало отсчета. При этом на линейке 18 в створе начала отсчета по шкале указывается суммарная величина двух отсчитанных коэффициентов упругости.

Таким образом, аналогично используя каретку 14, стороны ромба 15, а также визирную скобу 21, линейку 18 и фиксатор 24 по указанным выше параметрам водовода производят ,следующие отсчеты: по марштуру где на шкале А и

А — величину 0,48»104 коэффициента уйругости слоя арматуры; по маршруту жзнклм на шкале В, В, B > — величину 3,25»104;коэффицйента упругости бетонной обделки;

Э5 по маршрутуг НОПрстуф на шкале G — величину 3,25» 104:коэффициента упругости слоя цементации; по маршруту хцч на шкале и — величину 20«104 коэффициента упругос Щ ти породы.

В результате этих операций при последнем отсчете против грани .ризирной скобы 21 на шкале линейки 18 получают суммарное значение 2Ксвч

48,7«104 коэффициента упругости сечения водовода.

Установив вертикальный срез каретки 14 на шкале 2Kcev в точке ш, соответствующей величине 48,7«104 суммарного коэффициента упругости сечения водовода, проводят линию шэ до пересечения с горизонтальной линией графика, соответствующей значению температуры воды te напоров

10-250 м. Затем с помощью левой нижней стороны 16 ромба 15 в точке ю шкалы С (м/с) получают значение скорости распространения, ударной волны в водоводе — 1150 м/с.

Для исходных данных, отличных

60, от указанных в вышеприведенном примере, 1необходимо с помощью рейсшины 11, каретки 14, ромба 15, а также линейки 18; визирной скобы 21 и фиксатора 24 пройти параллельным

65 курсом относительно указанных вьые

978158 маршрутов в соответствии с заданными исходными величинами.

Таким образом, предлагаемы прибор позволяет только на основании исходных данных без промежуточных вычислений определять скорость удель ной волны в водоводе, что, в свою очередь, обеспечивает снижение тру доемкости работ при проведении рас четов.

Формула изобретения

Вычислительный прибор, содержащий плату, на которую нанесена сис- 15 тема шкал и графиков, рейсшину, связанную с помощью двух кулис с платой, каретку, установленную на рейсшине, отличающийся тем, что,,с целью расширения класса ре шаемцс задач, он снабжен линейкой со шкалой, установленной с возможностью продольного перемещения в пазах рейсшины, визирной .скобой, установленной на каретке; и пластийой, выполненной в виде ромба, которая закреплена на каретке, причем одна иэ диагоналей ромба параллельна оси рейсшины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 322211, кл. G 06 G 1/16, 1934.

2. Патент США Р 3774307, кл. G 06 G 1/16, опублик. 1970.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3272854/24, кл. G 06 G 1/16, февраль 1981 (прототип).