Изогнутой поверхности

Подвод воды осуществлялся по металлической спиральной камере, а отводилась вода по изогнутой отсасывающей трубе. Спиральные камеры для средних напоров изготовлялись склепанными из стальных листов.

Фиг. 7-7. Пример поля скоростей на выходе из изогнутой отсасывающей трубы; вид навстречу течению.

Фиг. 7-8. Опалубка внутренней полости изогнутой отсасывающей трубы.

Фиг. 7-10. Схема размеров изогнутой отсасывающей трубы ЛМЗ для правой поворотнолопастной турбины.

Настойчивое стремление уменьшить высоту трубы (§ 7-9) при улучшении или хотя бы без ухудшения ее коэффициента восстановления понуждает изыскивать новые ее формы, в частности организовать поворот потока с вертикального направления на горизонтальное так, чтобы он влек за собой наименьшие потери. С этой целью, в частности: изыскиваются благоприятные число, форма и расположение перегородок в колене; предлагается вернуться к колокольчатой трубе, придав ее полости ту же умеренную ширину в плане, какую имеет современная изогнутая труба; тогда обратный ход воде дается над нижней частью раструба или под экраном, занимающим всю ширину полости. Далее, делаются попытки вместить сердечник сложной формы в раздутое колено изогнутой отсасывающей трубы, опирая его или на дно, или на удобообтекаемые бычки. Наконец, колено трубы разбивается перегородками на отдельные сквозные ячейки и т. д.

Работа отдельных частей изогнутой отсасывающей трубы

Фиг. 9-15. Установка"вертикальной спиральной турбины с изогнутой отсасывающей трубой.

Мощные крыловые турбины делаются вертикальными, что удобно и для генератора и для изогнутой отсасывающей трубы. Обычно вертикальными строятся и меньшие крыловые турбины, так как они быстроходны, почему легко получают общий вал с генератором.

Все машинное (силовое) здание такой станции опирается на бетонный массив. В центре относящейся к одному гидроагрегату доли здания — блока гидроагрегата — помещается сам гидроагрегат, т. е. вертикальная поворотноло-пастная турбина 1 и связанный с ней общим валом генератор 2. Соответствующей формы пустота в этом массиве образует полость изогнутой отсасывающей трубы 3. Другая пустота 4 в нем же образует неполную спиральную камеру (улитку). Она охватывает в плане турбину на угол \>ах, несколько больший 180°. Сечение улитки здесь полутавровое; его единственная полка 5 приспущена вниз, и улитка окружает полую коническую опору 6 агрегата, внутри которой и помещается колесо. Статор-ное кольцо 7 турбины передает на эту опору и далее на основной массив веса зонтичного генератора и турбины гидравлическое усилие последней, а частью и вес перекрытия над улит-

Если приводная камера турбины поглощает энергию, то нижний бьеф может восстанавливать энергию выходную из изогнутой отсасывающей трубы, т. е. в нем за выходом из последней уровень может быть ниже, чем в том же бьефе где-либо в стороне от нее, например в спокойной воде, отделенной от машинного здания пирсом. Иногда можно на некотором удалении от трубы видеть в нижнем бьефе границу между этими двумя уровнями в виде рассматриваемого в гидравлике прыжка воды.

При малых напорах кавитация, не является опасной. Число лопастей может быть уменьшено. Однако чем меньше напор, тем, с одной стороны, меньше все скорости в турбине, а с другой, — нужнее большие расходы для заданной мощности. Это приводит к большим диаметрам турбины, большим высотам изогнутой отсасывающей трубы и малым оборотности м агрегата. Средством борьбы является повышение быстроты, а следовательно, и скорости и скоростной энергии на выходе из колеса. Тогда особо ответственной становится работа отсасывающей трубы; только при хорошем восстановлении ею энергии к. п. д. турбины может быть удовлетворительным. При этом допустима большая длина трубы, но нежелательна ее большая высота, так как тогда капиталовложения на сооружение глубокого фундамента были бы несообразно велики.

При этом форма изогнутой поверхности пластины при потере устойчивости описывается (с точностью до масштаба) зависимостью

где С — коэффициент, который находят из решения соответствующей задачи для стержня (см. § 13). Первая собственная функция задачи устойчивости стержня дает форму изогнутой поверхности пластины при потере устойчивости.

Форма изогнутой поверхности пластины и графики изменения изгибающих моментов приведены на рис. 1.16. Наибольшие напряжения возникают в сечении пластины над кольцевой опорой:

Согласно методу Ритца форму изогнутой поверхности пластины отыскивают в виде ряда

В случае квадратной пластины погрешность в определении максимального прогиба составляет лишь 1,5%, а в случае удлиненной пластины — 24%. Это связано е тем, что для удлиненной пластины принятая форма изогнутой поверхности в форме (2.87) является весьма грубой. Это видно из рие. 2.25, на котором показано сечение изогнутой поверхности по большой оси симметрии пластины (а — истинный вид упругой поверхности, б — вид ее в соответствии G. формулой (2.87). Ббльшая точность может быть получена при удержании нескольких слагаемых ряда (2.80). При этом в качестве координатных функций могут быть приняты функции вида

Суть МКЭ применительно к расчету пластин заключается в том, что пластину разбивают на конечные элементы стандартной формы (обычно — треугольные или четырехугольные). Форму изогнутой поверхности задают в виде полинома не для всей пластины в целом, а для каждого элемента в отдельности. Коэффициенты аппроксимирующего полинома (а следовательно, и энергия деформации элемента) выражаются через перемещения (прогибы, углы поворота) в характерных точках элемента — узлах.

В рассмотренных выше примерах применения метода Ритца мы сначала определяли полную энергию системы при ее деформации в соответствии с принятой формой изогнутой поверхности и лишь ватем, минимизируя энергию, получали уравнения (2.84) для определения постоянных.

Поясним физический смыел уравнений (2.94). Выражение в квадратных скобках под интегралом представляет еобой неуравновешенную нагрузку, т. е. разность между нагрузкой, соответствующей принятой форме изогнутой поверхности пластины, и фактической нагрузкой q (х, у). Поэтому из уравнений (2.94) следует, что работа неуравновешенной нагрузки на всех допускаемых выражением (2.80) перемещениях должна равняться нулю. Совпадение результатов расчета по формулам (2.94) и (2.84) можно продемонстрировать на примере решенной выше задачи об изгибе равномерной нагрузкой защемленной по контуру прямоугольной пластины.

гауссову кривизну изогнутой поверхности, выражается формулой

Задаются формой изогнутой поверхности пластинки в виде линейной ком-

Экспериментальное определение частот и форм собственных колебаний. Расчет-но-теоретическое определение частот и форм собственных колебаний лопаток в достаточной степени сложно, поэтому в практике проектирования нередко прибегают к опытному определению частот собственных колебаний и узловых линий соответствующих форм (эти линии дают хорошее качественное представление об изогнутой поверхности). Для этой цели одна изготовленная лопатка или ее модель защемляется хвостом в горизонтальном положении и к одной из ее точек контура подводится механический или электродинамический возбудитель колебаний, причем частота плавно меняется от низших к высшим частотам в пределах звуковых частот (20—20 000 гц).