Определение основных размеров судоходного шлюза

НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Цель расчетно-графической работы - научить студентов на кон­кретном примере решать следующие задачи:

• определять полезные размеры камеры судоходного шлюза;

• обоснованно назначать систему питания шлюза, типы стен и дни­ща камеры; схемы голов и их оборудование;

• производить расчет подходных каналов и направляющих палов;

• производить основные гидравлические и статические расчеты.

Каждому студенту выдается индивидуальное задание на проекти­рование (см. приложение 1) с необходимыми исходными данными по гидрологии, геологии, шлюзуемому флоту.

Расчетно-графическая работа состоит из пояснительной записки на 15...20 страни­цах стандартного формата А-4 и следующих чертежей:

- схема судоходного шлюза (формат А-4);

- продольный разрез и план судоходного шлюза с головной или распределительной системой питания (формат А-3);

- поперечный разрез камеры шлюза с головной или распределительной системой (формат А-4);

- план и поперечное сечение подходного канала (формат А-4);

- схемы к статическому расчету камер шлюза (формат А-4).

Продольный разрез шлюза и план шлюза под ним должны быть изображены на чертеже в одном масштабе (1:250 - 1:500) , причем длинные камеры могут быть приведены с разрывами.

Поперечные разрезы камеры шлюза и голов должны быть в мас­штабе (1:100 - 1:250).

Расчетно-пояснительная записка должна содержать:

• обоснование и описание общей схемы шлюза, компоновки его элементов, системы питания, конструкций камеры и голов, а так­же оборудования шлюза;

• расчеты процесса шлюзования, пропускной способности, гидрав­лический расчет водопроводных устройств, статический расчет камеры шлюза, а также расчет подходных каналов и палов.

Расчетные схемы следует выполнять на миллиметровке в масштабе с указанием эпюр нагрузок иих равнодействующих. При всех величи­нах необходимо проставлять их размерность.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА

Наиболее распространённым типом является однокамерный шлюз, при котором суда преодолевают в одной камере весь напор на шлюзование. Наибольший напор на однокамерный шлюз составляет 22 м при нескальных грунтах основания и 40 м – при скальных.

Для однокамерного шлюза максимальный напор на шлюз определяют как разность между отметками нормального подпорного уровня НПУ и наинизшего навигационного уровня нижнего бьефа ННУНБ (см. рис. 4.1):

Н_ш=ÑНПУ - ÑННУНБ

Отметки ННУНБ и НПУ даны в задании на РГР.

Остальные высотные габариты шлюза определяют следующим образом:

Ø наинизший расчётный уровень верхнего бьефа

ÑНРУВБ=ÑНПУ - DН_ВБ

Ø максимальный расчётный уровень нижнего бьефа

ÑМРУНБ=ÑННУНБ+DН_НБ

где навигационные сработки верхнего DН_ВБи нижнего DН_НБ бьефов принимаются равными:

;

Ø отметка короля (порога) верхней головы шлюза

ÑК_ВГ=ÑНРУВБ -

Ø отметка короля (порога) нижней головы шлюза

ÑК_НГ=ÑННУНБ -

где – глубина на королях шлюза.

Глубина на короля (порогах) шлюзах , отсчитываемая от расчётного наинизшего судоходного уровня в бьефе, может быть в первом приближении определена по формуле:

где– статическая осадка расчётного судна при полной загрузке.

Ø отметка верха стен

ÑС=ÑНПУ + а

где а– превышение верха стен и голов шлюза, направляющих и причальных палов над максимальным расчётным уровнем, принимается 2м на водных путях I и II категории и не менее 0,5 м на водных путях 111 и 1V категории (категория пути приведена в задании на проектирование).

Ø отметка поверхности палов

ÑП=ÑМРУНБ + а

Ø свободная высота стены камеры шлюза Н_СТ (над днищем) и высота стенки падения h_C равны:

Н_СТ=ÑС - ÑК_НГ

h_C=ÑК_ВГ - ÑК_НГ

Габаритные размеры шлюза определяются в соответствии с заданным расчётным составом судов. Для определения полезной длины и ширины камеры составляется схема размещения всех судов расчётного состава в камере шлюза. Суда могут размещаться либо в кильватер (одно за другим по длине камеры в один ряд), либо в несколько рядов по ширине камеры.

Из судов, входящих в расчётный состав для одновременного шлюзования, выбирается судно по длине (с наибольшей длиной ), расчётное судно по ширине (с наибольшей шириной ), расчётное судно по осадке (с наибольшей осадкой ).

Полезную ширину камеры шлюза определяем по формуле:

, м

где - сумма длин расчётных судов, шлюзуемых одновременно и устанавливаемых в камере одно за другим по длине, м;

n– число судов, устанавливаемых одно за другим по длине камеры;

DL – запас по длине камеры в каждую сторону состава и между судами, устанавливаемыми в кильватер, м

DL=1 + 0,015

Полезную ширины камеры шлюза определяем по формуле:

,

где- сумма ширин одновременно используемых (стоящих рядом по ширине) расчётных судов, м;

DВ – запас по ширине камеры с каждой стороны от группы шлюзуемых судов, м. Запасы по ширине камеры DВдолжны быть не менее: при ширине судна до 10 м –0,2; до 18 м – 0,4; до 30 м – 0,75; более 30 м – 1,0 м.

m – количество рядов расчётных судов по ширине камеры.

На заключительном этапе определения полезных размеров камеры расчётные минимальные размеры округляют до ближайших больших стандартных размеров камеры, приведенных в табл. 4.1.

Таблица 4.1 - Сетка стандартных значений полезных размеров камеры шлюза

Отношение полезной ширины камеры шлюза, к полезной длине, Lпк/Bпк	37	37	30 300	20	20	18	15	15	12	8
Глубина на порогах шлюза, Sk	6,0 5,5 5,0 –	6,0 5,5 5,0 –	6,0 5,5 5,0 –	5,5 5,0 4,5 4,0	5,5 5,0 4,5 4,0	5,5 5,0 4,5 4,0	4,0 3,5 3,0 –	3,0 2,5 2,0 –	3,0 2,5 2,0 1,5	3,0 2,5 2,0 1,5

Строительная длина камеры шлюза при головной системе питания определяем из выражения:

где ;

– длина успокоительного участка в начале камеры, определяемая ниже при рассмотрении гидравлического расчёта системы питания.

Строительную длину камеры при распределительной системе пита­ния определяют по формуле

.

Строительная ширина камеры шлюза принимаем равной полезной ширине, т.е. В_к = В_ПК.