статья опубликована в журнале: Бассейн и его сотрудники, выпуск 07/2018
… или как мы можем создать аттракцион, достойный своего имени, можем создать.
Мой пожилой и поэтому опытный начальник, он старше 80 лет, в очень эмоциональной ситуации сказал мне: «Когда архитектор ничего не знает, он делает круг!" Для архитектора бассейна это часто означает следующее: «Если бассейн выглядит просто прямоугольным, я делаю угол круглым!" А потом инженер и строитель получают проблему, связанную с тем, что круглый угол должен называться «проточный канал», и происходит его мутация в гаситель энергии.
А так как никто ничего не знает, и все боятся воды, вместо того, чтобы немного поразмыслить, мы будем впустую тратить деньги. Признаюсь, сначала я тоже думал, что окружение проточного канала можно защитить от огромных волн.
Но давайте по порядку, сначала красивая фотография из сегодняшнего примера: Разрешите представить, Аквапарк Sumpfmühle, открытие 1995:
Фотография: Weners 14:03, 15. июль. 2010, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid = 23593140
Для объяснения, цвет воды на следующих снимках объясняется тем, что эти фотографии были сделаны вне сезона. Кто этому не верит, в том числе фотографии с локального сайта, в популярных поисковых системах может задать такой запрос "Аквапарк Sumpfmühle Hetzdorf" и получить доказательство. Совет, также виртуальное или реальное посещение в одноименном отеле рекомендуется.
Фотография: http://www.sumpfmuehle.de
Цель этой статьи не заключается в том, чтобы писать о полезности такого устройства как «проточный канал» или даже судить о его полезности. Для этой цели существуют архитектурные конкурсы
и мнения местного мастера по обслуживанию бассейнов. Нет, Цель заключается в том, чтобы собрать некоторые основные сведения о проточном канале, об этом «неизвестном гидравлическом существе» и узнать о воздействии гидравлики.
Особое внимание должно быть уделено уровню воды, который, независимо от воли владельцев и архитекторов, ведет себя здесь особым, не горизонтальным и не тихим, образом. Не позднее того момента, когда участникам становится ясно, что здесь вмешивается центробежная сила, начинаются дискуссии о защите сухих поверхностей или неустойчивых к хлору насаждений от распространяющихся водных масс.
Как уже упоминалось выше, почти каждому архитектору очень нравится особая форма круга, как последнее средство, позволяющее преодолеть творческий кризис. Поэтому упрощение проточного канала до замкнутой окружности первоначально разрешено.
Замкнутый круг
Давайте предположим, что у нас кольцеобразный канал, наполненный водой. Предположим далее, что кольцо имеет плоское днище, приведем эту воду в движение.
С какой скоростью? Известные мне стандарты, указания или инструкции не дают ответа на этот вопрос. Итак, это был бы первый предмет спора, который нужно было бы уточнить заранее в конкурсе. Или скорость воды была уже задана? Я посмотрел несколько бассейнов и заметил, что в большинстве осмотренных бассейнов предусмотрена средняя скорость потока 1,2 м/с. Давайте поступим так, как если бы это была определенная задача, и в следующих наблюдениях будем исходить из этого целевого значения.
Как же ведет себя уровень воды? Поясним сначала в несколько упрощенном виде, на уровень воды действуют 2 силы, сила тяжести и центробежная сила. Как это часто бывает в этом физическом мире, в стационарном состоянии возникает и сила равновесия. Таким образом, рассчитаем гравитационное ускорение g, среднюю скорость v, внешний радиус канала Raußen и т.д..
Буря в лотке воды, Фотография: aqua&pools
Этот баланс сил приводит в первом предположении к наклону уровня воды. Наклон, обычно выражается в виде тангенса угла, это отношение гравитационной силы к центробежной силе.
Различные начальные факторы из фиктивного примера, для иллюстрации сразу приведены со значениями. Расчет в Гц вместо рад/сек здесь разрешен, мы немного займемся и математикой.
Нам, и, вероятно, многим до нас, становится пугающе ясно, что уровень воды после текущего расчета расположен более чем на 8 см выше снаружи, чем внутри. Следует опасаться приливной волны! Замкнутый круг, этот проточный канал! Спасайся, кто может!
Или все-таки нет?
Неизменный объем
К счастью, именно ожидаемый результат «был достигнут», но все же нужно помнить о начальном условии: Замкнутое кольцо! Ни в одной точке не было предположения, что сюда поступит вода . Таким образом, если уровень воды поднимается с внешней стороны, то дополнительный объем должен иметь свое начало. Не трудно догадаться, если снаружи слишком много, то внутри должно быть слишком мало! Но где середина? В какой точке уровень воды остается постоянным?
Итак, немного отойдем от идеи упрощения и станем более конкретными. Предположим теперь, что этот воображаемый центр характеризуется тем, что без учета наклона, за пределами центра будет такой же большой объем, как и в пределах центра.
Ниже приведен расчет объемов и их идентификации. С помощью простой математики мы получим радиус, который укажет, в какой точке уровень воды останется постоянным.
Если установить наклон в этом центре, то уровень воды окажется на внешней кромке. Тот факт, что из-за наклона объем за пределами центра будет чуть больше, чем в пределах центра, оставим пока без внимания. Высота надосадочной жидкости, таким образом, уменьшается уже в миллиметровом диапазоне. Прежде 82 мм, теперь 33мм! Ураааа, вычислительный успех!
Парабола
Теперь найдутся изобретательные люди, которые, глядя в свой стакан чая во время использования ложки
обратят внимание на то, что уровень воды искривляется. Отсюда к пониманию того, что это происходит и с проточным каналом, всего лишь небольшой шаг.
Итак, давайте проверим! Правильно, мы знаем соответствующий наклон уровня воды в любой точке воображаемого диаметра. Но наклон зависит от расстояния до центра. Если мы будем придерживаться упрощенного понимания, что вода должна двигаться с постоянной угловой скоростью, то мы получим функцию радиуса.
Счастье, что прежние математики признали «первую производную функции» в качестве ее наклона (Дифференциальный расчет). Мы знаем наклон и хотим знать функцию, итак, нам не хватает обратный расчет, мы не можем обойтись без интегрального исчисления.
Обращаю внимание, зависимость будет квадратичной. Но мы теперь знаем, какую высоту уровень воды принимает относительно центра. Но мы также признаем, что при этих больших радиусах эта математика преувеличена. Кому еще интересно, 23мм или 29 мм!
Открытый круг
Если в первом разделе мы использовали для наших наблюдений замкнутое кольцо, то следует конечно обратить внимание на то, что это действительно редкий случай. Как же посетители бассейна должны войти в воду? Это в смысле предписаний особый бассейн, с особой водоподготовкой, с особым порядком? В конце концов, почти всегда имеется соединение с основным бассейном. Остановимся несколько подробнее на этом соединении.
Соединение с главным бассейном
Проанализируем квадратуру круга? С одной стороны, мы хотим с минимальными усилиями, потому что в конце концов мы говорим о киловатт-часах на одного купальщика, привести объем воды в движение, С другой стороны, мы хотим, чтобы купальщик проходил от основного бассейна к проточному каналу. Эти объемы взаимосвязаны. Таким образом, это должно быть нашей целью, разделить гидравлически обе системы.
Уровень воды
Не требуется большого математического искусства, чтобы доказать, что между основным бассейна и проточным каналом не может появиться ступень в водном пространстве. Наша нелюбимая центробежная сила приводит к тому, что избыточный объем воды поступает в главный бассейн, и уровень воды снаружи проточного канала остается в одной плоскости с основным бассейном.
Кто этому не верит, тому рекомендуется провести следующую процедуру:
- Бассейн без посетителей в стационарное состояние (зафиксировать объемный поток) привести.
- Зафиксировать уровень воды в переливной емкости.
- Запустить проточный канал.
- определить дополнительный объем воды в переливной емкости.
Признаюсь, это несколько литров. Кто не имеет такой диапазон, тот должен наблюдать за движением воды на поверхности после отключения канала. Вода не направится без причины в направлении проточного канала!
Что это значит? Если мы имеем один проточный канал, соединенный с бассейном, то есть только небольшие участки, где немного больше (не море) воды стекает в переливной лоток. К этому можно подогнать канал и его стоки. Как это работает? см выпуск 03/2015, там описано это более детально. В то же время, вы можете скачать статью от 03/2015 по адресу www.aquaandpools.de.
Дилемма, хорда окружности
Если гидравлическое разделение между проточным каналом и бассейном не удается в достаточной степени, то мы теряем энергию, чтобы привести основной бассейн в нежелательное вращательное движение. Этого никогда полностью не избежать, но предоставим воде по крайней мере шанс!
Аквапарк Sumpfmühle, Hetzdorf, Схема: aqua&pools
Часто бывает так, что на чертеже у бассейна расположен круг, и при этом область круга смещается на область бассейна. Вы можете увидеть это в примере, расположенном выше. В результате имеется виртуальная дверь, в форме хорды в круге.
Кто теперь заставит воду, двигаться в проточном канале, а не отклониться, следуя центробежной силе, в основной бассейн?
Становится понятным, что хорде следует предпочесть тангенциальное расположение двери.
Касательная к окружности
Таким образом, дверь к основному бассейну должна быть расположена на касательной. В этом случае несомненно произойдет стратификация воды, но вода движется в первом приближении от «дверной петли» по прямой линии, но не по воображаемой линии окружности.
Аквапарк Sumpfmühle, Hetzdorf, Схема: aqua&pools
Известный факт, что струя воды может быть направлена со стороны давления, но со стороны всасывания всегда формируется полусфера. Рассматривая все движение воды в проточном канале, можно сказать, что это не что иное как струя с удивительным поперечным сечением. Таким образом, струя в направлении движения должна «проскользить» мимо основного бассейна и образовать как можно более спокойный пограничный слой.
Это вряд ли возможно на практике, но может быть поддержано умелым расположением входа в канал потока. Вход должен быть расширен так, чтобы вода, которая замедлилась в соответствии с законом непрерывности, вновь захватывалась в полном объеме. Но в этом случае будет потеряна симметрия окружности и идея архитектора ...
Приведем пример, в котором эта интерпретация явно удалась (Похвала самому себе разрешена, или?)
Аквапарк Saaleperle, Бернбург, Фотография: Мельник
Направление потока не идет к главному бассейну в направлении сливного отверстия , скорость воды понижается в области сливного отверстия на дне бассейна. Требуемая мощность насосов составляет около. 50% к приведенному выше примеру и должна быть дополнительно уменьшена для работы после запуска.
Реактивная струя
В большинстве проточных каналов, построенных на сегодняшний день, объем приводится в действие несколькими соплами в наружной стене канала.
Эта струя падает на объем воды и несет свой импульс. Это ускоряет воду. Тем не менее, струя подвержена изменению, потому что вторичные вихри преобразуют энергию на коротком расстоянии. В то же время мы можем наблюдать то, что существует наслоение воды в окружном направлении, и струя «прилегает к стене». Таким образом, распространенная ошибка заключается в том, что реактивная струя имеет слишком высокую тангенциальную составляющую и в недостаточной степени пересекает объем воды в осевом направлении. Другими словами: необходимо поддерживать угол к стене всегда больше, чем 30 °!
Аквапарк Sumpfmühle, Hetzdorf, Схема: aqua&pools
В результате, как правило, происходит частичное увеличение скорости воды на внешней стенке проточного канала. Эта область обычно не толще 20 см и таким образом полностью неэффективна для купальщика. Эффект может наблюдаться при углах распыла струи от 0 до 30 ° по отношению к касательной.
Если немного приглядеться, можно увидеть на верхнем фото, что вода в маленьком лотке находится глубже, чем в проточном канале. Плещущихся посетителей бассейна, следовательно, едва ли достаточно, чтобы заполнить этот небольшой лоток. Утверждение, приведенное выше, от том, что уровень воды не поднимается, находит здесь свою поддержку и доказательство.
Оптимальным углом в различных попытках представляется область от 40 до 50 °. Здесь, как правило, достигается центр объема воды и, соответственно, ускоряется с меньшими усилиями.
Расположение реактивной струи по отношению к двери в главный бассейн имеет первостепенное значение. Этот последний импульс на воде может и должен приводить ее в движение в направлении проточного канала и удерживать ее от того, что она будет испаряться с водой основного бассейна. Таким образом, будет выгодно, расположить сопло или группу сопел в направлении потока ПЕРЕД соединением с основным бассейна и «навязать» направление движения. На «стороне всасывания проточного канала» это не получится.
Точка всасывания
Как правило, вода из бассейна приводит в действие форсунки. Немаловажным является вопрос о том, откуда берется, то есть втягивается, эта вода. Если это происходит в главном бассейне, мы производим объемный поток, равный мощности насоса, от проточного канала к бассейну. Значительная потеря, так как весь объемный поток должен идти от форсунки до всасывания, то есть должен выйти из круга. Неправильное движение!
Приведенный ниже график показывает неблагоприятное расположение, при котором практически все потоки формируются в противоположных направлениях. Красный прямоугольник демонстрирует расположение точки всасывания и объясняет, почему в бассейн попадает насосная мощность около. 300м³/ч, что соответствует 44кВт тепловой мощности.
Аквапарк Sumpfmühle, Hetzdorf, Схема: aqua&pools
Поэтому будет легче, расположить точку всасывания в самом проточном канале, в направлении потока к «двери». Мощность насоса будет поддерживать форсунки вместо того, чтобы производить нежелательные побочные потоки. Пожалуйста, не пренебрегайте требованиями DIN EN 123451 для всасывающих отверстий!
Cabriosol Pegnitz, Фотография: aqua&pools
Вот еще один пример с несколько странными пропорциями. Во внешнем кольце мы видим 8 (!) всасывающих коробок, которые, включая трубопровод, должны были быть размещены на высоте 130мм. Внутренние 3 коробки представляют собой воздушные гейзеры и делают центральный остров второй точкой притяжения.
Кому бросается в глаза надземный трубопровод «без петли Тихельмана» , пожалуйста, проявите терпение до следующей статьи. Всегда в соответствии с девизом: «Существует еще один способ, если произвести расчет!". Но кто в шоке только от первого взгляда, для того приведем следующее изображение выхода того же самого проточного канала после завершения работ.
Cabriosol Pegnitz, Фотография: aqua&pools
Резюме
Такой проточный канал представляет собой сложную тему. Представить его функции в виде круга, как это часто бывает в этом мире, очень сложно. Даже если не всегда есть деньги для того, чтобы в гидравлической модели
протестировать влияние, то все же отдельные компоненты должны быть выбраны и хорошо размещены.
В конце концов, мы все могли заметить, что не центробежные силы виноваты, когда вода переливается через край. Проявив немного смелости и размышлений, от этого бортика, который ни детям (ни контролирующему персоналу) не нравится, можно полностью отказаться. Но давайте посмотрим на фотографию из Бернбурга и скрытые детали с точки зрения рекомендации:
Аквапарк Saaleperle, Бернбург, Фотография: Мельник
- В период планирования я не подумал об уровне воды. Контролировать область, расположенную напротив, очень трудно. Пожалуйста, сделайте это по-другому!
- Область двери расположена в выпуклой изогнутой области.
- Таким образом, на выходе из проточного канала не требуются форсунки, которые задают направление.
- Видимая справа «финишная стенка» 25 метрового диапазона предотвращает слишком быстрое вращение воды основного бассейна.
- «Дверные стойки» максимально закруглены, чтобы свести к минимуму риск получения травмы.
- В области двери дно бассейна - 1,35 м. В то же время ширина максимальная. В соответствии с законом непрерывности, скорость воды там уменьшена так, что возможен простой «выход».
- В области за дверью дно бассейна волнистое. Поэтому скорость воды изменяется, что доставляет купальщикам особое удовольствие.
- Не стоит забывать о купальщиках, которые хотят проверить силу их прыжка в центре острова.
Благодарим Вас за проявленный интерес! Я с нетерпением жду Вашей обратной связи.
Оставьте ответ
Ты должен быть вошел в систему добавить комментарий.