Hidrológiai Közlöny 1953 (33. évfolyam)
1-2. szám - Maurer Gyula: Egy a vízöblítéses földfejtéssel kapcsolatos hidraulikai kérdés vizsgálata
Hidrológiai Közlöny 33. évf. 1953. 1- 2. sz. a távolságot és a nyomást. Az eredményeket ugyanolyan koordináta rendszerben ábrázoltam (lásd a 9. ábrán), amilyenben a fentiek szerint Averin szabad levegőre vonatkozó adatai egyenes vonalat adtak, nevezetesen ordinátákul logaritmikus léptékben raktam fel a nyomásokat, míg abszcisszákul négyzetgyökös léptékben ábrázoltam a távolságokat. A 9. sz. ábrán láthatjuk, hogy a kisebb nyomással végzett kísérlet enyhén íves vonalat adott, míg a nagyobb nyomással ugyanilyen rendszer szerint Tiszalökön d = 9 mm 0-jű sugárcsővel megismételt kísérlet eredményei egy egyenesre sorakoznak. A kísérlet technikai okokból nem volt olyan nagy nyomással (4—5 atm.) elvégezhető, mint amilyen a szívókotróknál a víz alatt való vízsugaras földfejtésnél használatos. Ennek következtében a kísérleti eredményekből csak extrapolálással lehet a gyakorlati valódi helyzetre következtetni. A különböző nyomással végzett kísérletek azonban annyira hasonló eredményt mutatnak, hogy a 6 atm. kezdeti nyomásra a hasonlóság alapján az ábrán eredmény vonallal berajzolt nyomáscsökkenési függvényvonal — legalábbis durva közelítéssel — tájékoztató eredményül elfogadhatónak látszik. Pontos eredményre nincs is szükségünk a gyakorlatban. Teljesen elegendő annak megállapítása, hogy a kifejthető nyomás kb. 4 cm távolságban felére, kb. 20 cm távolságban pedig már ljlO-ére csökken a csőnyílástól 1 cm távolságban kifejthető nyomásnak. Fentiekből azt a végkövetkeztetést vonhatjuk le, hogy a víz alatt való vízsugárbontásos talajlazításnál a sugárcső végződésének nem szabad távolabb lennie a megbontandó talajtól, mint max. 5—10 cm. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy a szívókotró szívófejét, melyen a szívónyílás körül vannak a sugárcső-végződések elhelyezve, teljesen neki kell nyomni, illetve saját súlyával rá kell ereszteni a megbontandó talajra. Hogy pedig a megbontott föld és a vele együtt felszívott' hígító víz keverékéből álló zagy ne túl nagy kontrakcióval legyen kénytelen a szívónyílásba áramlani, szükséges, hogy egyrészt a szívónyílás öblös kiszélesedésként legyen kialakítva, másrészt a sugárcsövek mintegy 5—10 cm-re álljanak ki a szívónyílás elé. A kísérleti eredményeinkből leszűrt ezen tanúiságok és következtetések egybevágnak a külföldön hosszas gyakorlat alapján kialakított és általánosan használt szívófej típusok jellegzetes elrendezésével (3. ábra). A sugár munkaképességének számítással való meghatározása Kísérleti eredményeim kiértékelése és fenti tanulmányom befejezése után akadtam rá P. P. Dijakov-nak a vasútépítésnél alkalmazható hidromechanizációt tárgyaló, Moszkvában 1950ben megjelent könyvében arra a közlésre, hogy a Leningrádi Víziközlekedési Intézet laboratóriuma is foglalkozott a víz alatt haladó vízsugár megvastagodásának kérdésével és megállapította, hogy a megvastagodó sugárnyaláb burkoló felülete egy lcúpfelület, amelynek hajlásszögét is meghatározták. Ha d n-val jelöljük a sugár csőből kilépő vízsugár átmérőjét és e^-gyel a megvastagodottsugár átmérőjét L távolságban, akkor m ==. — 1/2 ctg a értéke 2,9 — 3,0-nak adód\ — d 0 dott a kísérletek szerint. Kíséreljük meg a leningrádi intézet ezen eredményei alapján számítással is meghatározni a vízsugár sebességének, illetve ütőképességének csökkenését a távolság függvényében. A számítást a következő feltételezéssel végezhetjük. El kell hanyagolnunk a víz belső súrlódásából és a turbulenciából adódó energiaveszteséget, vagyis feltételezzük, hogy a sugárnyaláb energiája, illetve munkaképessége a számításba vett szakaszon nem változik, vagyis yQo = yQi 2g További közelítés a számításnál, hogy a sugárnyalábot a vizsgált keresztmetszetben homogén sebességűnek tételezzük fel. Ez a valóságban természetesen nem áll fenn, mert a sugárnyaláb belsejében az átlagosnál nagyobbak a sebességek, a sugárnyalábot burkoló kúpfelülethez közeledve pedig a sebességek fokozatosan kisebbednek és a burkolófelületnél nincs éles határ, hanem fokozatosan mennek át a sebességek nullába. Ha felrajzolnánk a sugárnyaláb hosszmetszetének valamely szelvényében a sebességek megoszlását, úgy azokat haranggörbe burkolja. A talaj megbontása szempontjából a sugárnyaláb közepén érvényesülő maximális sebesség a mértékadó, számításunkban mégis kénytelenek vagyunk a sugárnyaláb átlagsebességével számolni, amely természetesen kisebb a maximális sebességnél. Ennek tudatában végezzük most el a számítást az átlagos sebességek, illetve az átlagos ütőképesség meghatározására. A vízhozam a sugárnyaláb valamely keresztmetszetében az átlagos sebesség és a keresztmetszeti terület szorzatával egyenlő. Tehát a (0)-val jelölt kezdeti szelvényben és az L távolságban lévő (l)-gyel jelölt vizsgált szelvényben: Ön = Vitdln Qx Vidfn Ezeket az értékeket a vízsugár munkaképességének állandóságát kifejező fenti egyenletbe behelyettesítve azt kapjuk, hogy vl- dg — vl- dl, vagy szóval kifejezve : a a sebességek viszonyának harmadik hatványa fordítva arányos a sugárnyaláb-átmérők arányának négyzetével. Behelyettesítve a leningrádi kísérletek eredményét, amely szerint: L = 3-(di — d 0), illetve : T
