стия, у к-рых верхней кромки нет или она не соприкасается с жидкостью (фиг. 9); стенка АВ водослива называется порогом. Водосливные отверстия делают б. ч. прямоугольными или по форме трапеции. Если водослив прямоугольный и его ширина равна 6, то в формуле (12) надо положить у = Ъ, h = О, и мы получим для расхода через водослив выражение:

Q=.-libIJ\/2giH:

Эту формулу предпочитают применять, вводя числовой коэфф. в U, в виде:

Q=libBV2gH, (14)

при чем коэффициент (л определяется из опытов. Если уровень А порога лелшт выше уровня СО воды в отводящем канале, то водослив называется совершенным, полным или и е 3 а т о п л е н н ы м; если же кромка А подтоплена водою отводящего канала, то водослив называется несовершенным, неполным или затопленным. Случаи истечения воды через водосливы весьма разнообразны. Приходится различать истечения через пороги с тонкой стенкой и толстой стенкой; существенное значение имеют: величина напора образование между порогом и струей разренеиия или сжатия воздуха, подтопление отходящей струи. Все эти случаи приходится изучать большей частью эмпирически и для каждого типа водослива устанавливать коэффициент расхода (л. Весьма обширные исследования водосливов были выполнены Базеном. Для совершенного водослива с острой кромкой и с доступом воздуха под струю Базен дает:

у, = [0,405 + °-] [l + 0,55щ-р] ,

где Р-высота порога, считая от дна; Н и Р даны в м. Весьма часто порог делают широким и кромку А закругленной; такого рода сооружения применяются в водосливных плотинах. Коэффициент расхода /х для таких водосливов выше, чем для водосливов с острой кромкой. В случае необходимости повысить расход воды через водослив, приходится иногда делать их длину больше ширины реки; для этого водосливам, перегораживающим реку, придают форму ломаной или кривой лшгаи.

Изучение движения жидкости в трубах имеет громадное практическое значение. Построение водопроводов, канализационных сетей, нефтепроводов, газопроводов невоз-монно без знания законов двинсения жидкостей по трубам. Обычные условия движения воды в водопроводах дают турбулентное движение, но в Г. применяют формулу Бернулли и к движению жидкости по трубам, вводя среднюю скорость в каждом сечении. Сопротивления при движении в трубах бывают двух родов: сопротивление от трения и особые сопротивления, вызываемые изменениями геометрической формы трубопровода. Рассмотрим сначала сопротивление от трения. Пусть по цилиндрич. трубе протекает в установившемся движении жидкость, заполняя всю трубу доверху (фиг. 10). Обозначая среднюю скорость потока через F,

давления в сечениях А и А соответственно через Ро и р, имеем по ф-ле Бернулли:

где Г] представляет напор, потерянный на пути L вследствие сопротивлений. Опыты показали, что не зависит от давления и может быть представлено ф-лой:

ri=-L, (15)

где П-периметр сечения трубопровода, cd- площадь сечения, 1расстояние между рассматриваемыми сечениями и / (T-Q-функция средней скорости V, оп- ределение вида которой и составляет основную задачу в изучении трения. Отношение - па- = , j

зьшается иногда сред- фдр ю.

ним гидравлическим радиусом сечения: для круглой трубы он равен четверти ее диаметра. Потеря напора J на единицу длины трубы равна:

т) П f(V)

Функцию f(V) иногда представляют в виде:

ЯЮ?,; (1G)

в этом случае задача сводится к определению коэфф. ii. Предложено очень много выражений для функции f(V), Укалсем некоторые. Формула Дюнюи имеет вид / (F) = =Я , где ;. = 0,0302. Отсюда получаем для круглых труб:

где D-диаметр в м, L-в м, Т-в м/ск.

Вводя расход Q в м/ск, получим: F=-

и отсюда =L, где приблизительно

равно. Формула Дарен:

f(V) = r{a+ i)v\

где а = 0,0002535 и & = 0,000006478 для новых чугунных труб; для старых труб эти коэффициенты д. б. увеличены. Эта формула неоднократно применялась при постройках наших водопроводов. Формула Фламана:

ЯГ) =0,03023 у i/J!,

где Уя D ДО.ЧЖИЫ быть выралсены в м. Для капиллярных трубок имеет место закон, установленный опытным путем Пуазей-лем (Poiseuille): потеря напора J на единицу длины равна:

где v-коэфф. вязкости. Для воды найдено: v (в cjh/ck) = 0,0178 при 0°, 0,0133 при 10°, 0,0100 при 20° и 0,0056 при 50°. Этот закон м. б. получен и теоретическим путем.

Особые сопротивления имеют место при входе жидкости в трубу, при резком изменении сечения трубы в местах ее изгиба, при ответвлениях. Во всех этих случаях

принимается, что потеря напора ц выражается формулою п=г где для каждого типового случая имеет свое значение. Таким образом совокупность всех потерь напора при движении по трубопроводу м. б. представлена в виде:

(17)

где все коэфф-ты д. б. отнесены соответственно к скоростям, получающимся непосредственно после испытанного жидкостью сопротивления. Эти результаты применяются при расчете водопроводов (см. Водоснаб-оюение). В нефтепроводах специальную задачу представляет подача тяжелых сортов нефти, перекачка к-рых требует ббльших давлений; сверх того, при охлаждении эти сорта нефти настолько густеют, что движение их по трубам мож;ет остановиться.

Стенки трубопровода должны быть настолько толстыми, чтобы выдерживать не только нормальное внутреннее давление, под к-рым вода течет в водопроводных трубах, но и резкое увеличение давления, называем, гидравлическим ударом. Гидрав-лич. удар в водопроводной трубе получается в том случае, когда вследствие быстрого запирания кранов или задвижек происходит резкая остановка движения колонны воды в трубе. При этом около задвижки давление значительно повышается; вследствие упругости воды и стенок трубы, которые расширяются в местах повышенного давления, это состояние воды и трубы передается вдоль трубы по закону колебательных движений. Подробное исследование вопроса о гидравлическ. ударе как теоретическое, так и опытное, вполне выяснившее все его стороны, было выполнено проф. Н. Е. Жуковским [1]. Оказалось, что гидравлическ. удар распространяется вдоль водопроводной трубы с постоянной скоростью, величина которой для одной и той же трубы не зависит заметно от силы удара; эта скорость зависит от вещества трубы и от отношения толщины ее стенок к диаметру трубы-. Величина гидравлического удара пропорциональна потерянной при ударе скорости течения воды и скорости распространения ударной волны в трубе. Опасное возрастание ударного давления происходит при переходе ударной волны с труб большого диаметра на трубы меньшего диаметра; достигнув конца тупиков, сила ударного давления удваивается. Простейшим способом ограждения водопровода от гидравлических ударов является приспособление для медленного закрытия кранов, при чем продолжительность закрытия должна быть пропорциональна длинам труб. Точно так же защищают от гидравлического удара воздушные колпаки надлежащих размеров, поставленные при кранах и задвияжах; однако, сохранение воздуха в колпаках является затруднительным.

Двиэгсепие води (см.) в каналах и реках чрезвычайно сложно; не только скорости различны в различных местах каждого живого сечения, но даже в одном и том же месте одного и того же живого сечения скорость все время меняется по величине и направлению, колеблясь около некоторого

Фиг. 11.

среднего значения. Поэтому для практических целей обыкновенно вводят среднюю скорость V потока, определяя ее из условия, чтобы расход Q в единицу времени (секунду) был равен средней скорости, умноженной на площадь живого сечения:

Q = V-a>. (18)

Если соединить между собою точки живого сечения, в которых скорости одинаковы, то получаются линии, называемые и з о т ахами. При спокойном состоянии воздуха наибольшая скорость при симметричности живого сечения находится около середины- потока на расстоянии около глубины ниже свободной новерхности, если ноток достаточно глубок; в потоках небольшой глубины она ближе к свободной поверхности. Средняя скорость находится на расстоянии 0,6 глубины от свободной поверхности. Наименьшая скорость V имеет место у дна и берегов (см. Гидрометрия). Необходимо, однако,заметить, что всякие неровности и неправильности дна и берегов и искривления русла существенным образом изменяют расиределение скоростей; точно так же существенное влияние на распределение скоростей имеет ветер. Если средняя скорость вдоль некоторого участка водостока постоянна, то говорят, что на этом участке имеет место равномерное установившееся двинсение. Существуют формулы, позволяющие определять среднюю скорость потока V по среднему гидравлич. радиусу

7? = -~ и по уклону г. Рассмотрим небольшой участок канала или реки (фиг. 11) длиною АС = L, вдоль которого уровень воды равномерно понижается на величину h. Тогда, обозначая угол наклона свободной поверхности воды к горизонту через i, получим вследствие малости угла:

i-l; (19)

очевидно, что, при той же степени точности, за длину L можно принять расстояние A1J. Отношение lijL называется о т н о с и т е л ь-н-ы м падением, или уклоном. Уклоны обыкновенно очень малы: для среднего илеса Волги г = 0,000044; для Днепра в области порогов г = 0,000086; дляирригациои-ных каналов г берется от 0,0002 до 0,0005.

Приведем некоюрые формулы для определения средней скорости V. Формула Ше-зи (Chesy, 1775 г.):

где с-постоянный коэффициент; по Тадини, лгожно положить с = 50. Однако, более точные наблюдения показали, что с нельзя считать постоянным; отсюда возникли другие формулы. Формула Гангилье и Куттера (Ganguillet efc Kutter):

1+ (23 +

0,00155\ n

здесь n-к оэфф. шероховатости, изменяющийся от 0,01 (для каналов с очень

гладкими стенками) до 0,04 (для естественных водостоков с заросшими земляными стенками). Ф-ла Форхгеймера (Forchheimer):,

где п-указанный выше коэффициент шероховатости. Ф-ла Базена:

-УВг,

где - коэфф-т шероховатости, изменяю-шийся от 0,06 (для гладких стенок) до 1,75 (для очень шероховатых). Существуют и другие формулы, в к-рые не входит коэфф. шероховатости, но в к-рых зато учитываются глубина и ширина канала; таковы, напр., ф-лы Зидека (Siedek), Линдбое (Lindboe), Германека (Hermanek). Из ф-лы для расхода

(20)

следует, что, желая для данного расхода иметь наименьшее поперечное сечение канала, необходимо выбрать такую форму живого сечения, чтобы It было наибольшим. Это будет достигнуто, если профиль канала будет полукруглым, что часто и осуществляется в железобетонных каналах; профилю земляных каналов обычно придают форму трапеции с наклоном стенок, определяемым связностью грунта. Формулы (19) и (20) применяются при расчете каналов (см.).

Фиг. 12.

Рассмотрим теперь случай установившегося неравномерного течения, когда средняя скорость Fменяется при переходе от одного яшвого сечения к другому. Такой случай может, например, иметь место, когда вода в своем течении имеет в каком-нибудь живом сечении преграду, через которую она переливается (фиг. 12). Тогда равномерное течение нарушается, и вместо свободной поверхности ABCD получается поверхность ABEF;t. обр., начиная с точки В, лежащей вверх по течению, происходит подъем свободной поверхности, и образуется так наз. и о д п о р, или подпруда. Линия BEF называется подпрудной кривой, а расстояние FB-д л и н о ю или гидродинамической амплитудой подпруды. Если бы течения не было, то вода стояла бы на уровне MN, при чем вверх от точки М затопления уже не было бы. Линия MN называется гидростатической амплитудой подпруды. Амплитуда гидродинамическая больше амплитуды гидростатической; это необходимо иметь в виду для определения площади затопления при постройке плотин. При малой глубине и большой скорости течения меняет образоваться порог, или п р ы о к, воды, когда происходит резкое повышение уровня с соответствующим понинением скорости (фиг. 13). Обозначая скорость до порога че-

рез V и после порога через Fj, приблизительную высоту порога h можно вычислить по формуле:

чтобы порог образовался, необходимо, чтобы

глубина до порога была меньше ~- . Прыжок

воды может получиться, когда вода вливается в канал или из более узкого канала или из сосуда, или когда она вливается в канал,переливаясь через водослив. В случае широкого и неглубокого прямо- 55, угольного канала можно дл:я неустановившегося дви- Фиг. 13. ж;ения составить

дифференциальное ур-ие кривой продольного профиля. Направляя ось 0Y вертикально вверх и отсчитывая элементы длины ds вдоль дна канала, будем иметь ур-ие:

ds у-щ где Но, Н-нек-рые постоянные; в зависимости от значений i, HviHi интеграл этого уравнения даст или поднрудную кривую, или прынсок, или некоторые другие формы свободной поверхности воды.

Лит.: ) Нч у i; о в с к и й Н. е., О гидравлич. ударе, Записки Академии паук по физико-матема-тич. отделению , т. 9, 5, СПБ, 1900; Макс и м е пк о Ф. е., 1{урс гидравлики, М., 1921; Астров Л. И., Гидравлика, М.. 1911; С а м у с ь А. М., Технич. гидравлика, М.-Л., 192G; Пинегин II. Н., Гидравлика, Одесса, 1925; Forclilieimer Р., Hydraulik, Leipzig, 1914; Р u s с li 1 Т., Lehrbuch der Ilydraulik, Berlin. 1924; F I a m a n t A., Mecanique appliqute. Hydraulique. 3 6d., Paris, 1909; В о u s s in e s q J., Essai sur la theorie des eaux courantes. P., 1 876; сокращ. изложение этого обширного труда см. Бобылев Д., Очерк теории водяных течений, выработ. Буссинеском, СПБ, 1898. А. Некрасов.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПРОБА повышенным давлением применяется в качестве способа периодического испытания на прочность паровых котлов и приборов, работающих под давлением пара и газов. Гидравлическая проба котлов является одним из актов правительственного технического освидетельствования паровых котлов. Цель такого освидетельствования заключается в приведении в известность состояния котельного помещения и котла во всех его частях, а также в установлении: а) отвечает ль состояние котла требованиям прочности и данному разрешению на его работу, б) имеются ли при котле все необходимые приборы и приспособления и находятся ли они в удовлетворительном состоянии. Техническ. освидетельствование парового котла заключается: а) в наружном осмотре, б) во внутреннем осмотре и в) в гидравлическ. испытании, соединенном с внутренним осмотром. Очередные освидетельствования котла должны производиться в следующие сроки: наружный осмотр-один раз в год; внутренний осмотр-один раз в три года; Г. п. котлов, соединенная с внутренним осмотром,-один раз в шесть лет. Внеочередные, или досрочные, испытания производятся в следующих случаях:

1) перед пуском в ход котла, находившегося в бездействии в течение двух и более лет;

2) если котел был снят с места; 3) если при