Выбор и расчет системы питания шлюза

В расчетно-графической работе рассматривают головную либо рас­пределительную систему наполнения и опорожнения камеры шлюза с забором воды из верхнего подхода и выпуском ее в нижний подходной канал. При выборе системы питания следует исходить из величины на­пора на шлюз и габаритных размеров его камер.

При выполнении усло­вий

LпкНш < 2000 и Нш/Sк < 2

принимают головную систему питания. Головная система может при­ниматься и при невыполнении одного из этих условий в том случае, ес­ли шлюз на нескальном основании и напор на шлюз Нш не превышает 15м. При невыполнении одного из этих условий, а также если Нш<15 м при скальном основании либо при Hш>15 м всегда принимают распре­делительную систему питания.

Цель гидравлического расчета - установить основные размеры эле­ментов водопроводной системы шлюза, при которых были бы обеспе­чены наполнение и опорожнение камер в течение определенного време­ни, отвечающего пропуску через шлюз заданного грузооборота, при удовлетворительных условиях отстоя и маневрирования шлюзующихся судов, а также надежной работе его конструкций и оборудования.

ГОЛОВНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ

Наполнение камеры осуществляется из-под плоских рабочих подъёмно-опускных ворот верхней головы, поднимаемых вверх с необходимой скоростью за некоторый промежуток времени. Поток воды через отверстие под воротами поступает в камеру гашения, образуемую экранными и оболочными гасителями энергии, а затем выходит в камеру шлюза. После наполнения камеры рабочие ворота опускаются для пропуска судов в нишу камеры гашения.

Опорожняется камера через короткие горизонтальные обходные галереи, которые размещаются в боковых устоях нижней головы и оборудуются рабочими и ремонтными затворами. Водные отверстия галерей располагаются в шкафной части, а выходные – в упорной, между рабочими и ремонтными воротами нижней головы. Входные и выходные отверстия должны быть заглублены под минимальный уровень не менее чем на 0,5¸1,0м. Плановые повороты галереи выполняются с радиусом закругления R³2br.

Определяется скорость подъёма водопроводных затворов при равномерном поднятии (из условия допустимой величины продольной гидродинамической силы, действующей на судно):

;

где w_к–площадь живого сечения камеры шлюза при минимальном уровне бьефа

F -площадь смоченного миделя судна

(здесь –соответственно ширина и осадка судна при полной загрузке, b - коэффициент миделевого сечения (b=1))

– наибольший напор на верхние ворота (разность отметок НПУ и порога верхней головы);

– допускаемое значение продольного гидродинамического усилия;

W – водоизмещение судна;

b₁ – коэффициент водоизмещения равный 0,8;

m - коэффициент расхода водопроводной системы (m=0,6);

Площадь отверстия при заполнении из-под щита определяется по зависимости:

где

=0,75 – при головном наполнении камер;

Заканчивать открывание водопроводных затворов возможно в следующем случае:

В момент затопления водопроводных отверстий, когда t_з< t_зо и

Н_ш-h_з>H

где W=L_ПК·В_ПК

Тогда

Полученное время t¢_н сравниваем с t_н ранее вычисленным по предварительной формуле. При t¢_н>t_н проверяют грузопропускную способность шлюза. При t¢_н< t_н такую проверку не производят.

Объём камеры гашения, под которой понимают пространство, ограниченное гранью стенки падения, гасительными устройствами и днищем, при равномерном открытии затворов, незатопленных в начале наполнения водопроводных отверстий,

где А – коэффициент пропорциональности (А=0,25).

Т = t¢_н – время наполнения камеры, с.

Длина камеры гашения

где h_ст – высота стенки падения.

Длина успокоительного участка камеры, предназначенного для успокоения потока, выходящего от гасительных устройств до встречи его со шлюзуемым судном, определяется при равномерном открытии затворов, не затопленных в начале водопроводных отверстий, по формуле

Где Б =0,2 – коэффициент, характеризующий работу гасительных устройств.