СУДОХОДНЫЙ ШЛЮЗ Российский патент 1997 года по МПК E02C1/06 

Изобретение относится к гидротехнике и касается конструирования судоходных шлюзов на водных путях.

Известен судоходный шлюз, включающий шлюзовую камеру с головами, расположенными со стороны верхнего и нижнего бьефов, систему питания камеры и водовод, дополнительно сообщающий камеру с нижним бьефом и содержащий затвор и эжектор, сопло которого направлено по водоводу в сторону нижнего бьефа, причем входное отверстие в водовод расположено в камере непосредственно у верховой головы [1]
Недостатком известного судоходного шлюза является пониженные эксплуатационные качества из-за недостаточного подвода воды в камеру шлюза к корме выводимого судна.

Технический результат от внедрения изобретения состоит в повышении эксплуатационных качеств путем увеличения подвода воды в камеру шлюза к корме выводимого судна.

Этот технический результат достигается тем, то судоходный шлюз включает шлюзовую камеру с головами, расположенными со стороны верхнего и нижнего бьефов, систему питания камеры и водовод: дополнительно сообщающий камеру с нижним бьефом и содержащий затвор и эжектор, сопло которого направлено по водоводу в сторону нижнего бьефа, причем входное отверстие в водовод расположено в камере непосредственно у верховой головы, водовод снабжен инжектором, сопло которого направлено по водоводу в сторону камеры.

Кроме того, инжектор и/или эжектор выполнены каждый в виде группы сопл, расположенных по периметру поперечного сечения водовода под острым углом к его оси и снабженных общей напорной камерой, расположенной вокруг водовода.

Кроме того, затвор расположен непосредственно на входе в водовод.

На фиг. 1 изображен судоходный однокамерный шлюз с отводом (подводом) воды из камеры от верхней головы в нижний бьеф по поперечному водоводу, план; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 то же, что и на фиг. 1, но с отводом воды по продольному водоводу; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3.

Судоходный шлюз содержит шлюзовую камеру 1 с головами верхней 2 и нижней 3, расположенными со стороны соответственно верхнего и нижнего бьефов от плотины 4, примыкающей к верхней голове 2, систему питания камеры и водовод 5, дополнительно сообщающий камеру 1 с нижним бьефом. Головы 2 и 3 снабжены воротами соответственно верхними 6 и нижними 7. Система питания камеры 1 содержит две продольные галереи 8, каждая из которых расположена в днище 9 камеры 1, сообщена входным участком 10 с водохранилищем 11, водовыпусками 12, рассредоточенными с камерой 1, а сбросным участком 13 с руслом реки 14 в нижнем бьефе и снабжена рабочими затворами верхним 15 и нижним 16, расположенными в пределах оголовков соответственно входного 17 и сбросного 18. Водовод 5 по отношению к камере 1 имеет в плане поперечное (боковое) направление, сообщен с камерой 1 посредством поперечной галереи 19 с водовыпусками 20 (фиг. 2), расположенной в днище 9 камеры 1 непосредственно у верхней головы 2 над галереями 8, а с нижним бьефом посредством сбросного оголовка 21. Водовод 5 содержит на входе затвор 22, а на своем прямолинейном участке инжекторно-эжекторный блок 23, который включает в себя два струйных многосопельных насоса, один из которых выполнен в виде инжектора 24 (верховой полублок), осуществляющего нагнетание воды в камеру 1, а другой в виде эжектора 25 (низовой полублок), осуществляющим отсасывание воды из камеры 1.

Инжектор 24 выполнен в виде группы сопл 26, а эжектор 25 в виде группы сопл 27, которые направлены по водоводу 5 под острым углом α к его оси, причем сопла 26 в сторону камеры 1, а сопла 27 в сторону нижнего бьефа, и расположены по периметру поперечного водовода 5 так, что выходные отверстия 28 сопл 26 и выходные отверстия 29 сопл 27 располагаются в водоводе 5 без образования в нем выступов, при этом группа сопл 27 общей напорной камерой 31. Напорные камеры 30 и 31 расположены вокруг водовода 5 и сообщены с верхним бьефом посредством подводящих трубопроводов соответственно 32 и 33, входные отверстия которых расположены во входном оголовке 17 системы питания и снабжены запорными устройствами соответственно 34 и 35.

При осуществлении дополнительного сообщения камеры 1 с нижним бьефом двумя водоводами 5 (фиг. 3) их входные отверстия 36 (фиг. 4) расположены в разных боковых стенках 37 камеры 1 без устройства поперечной галереи 19, которая при необходимости заменяется неглубокой траншеей 38 (фиг. 4). При этом водоводы 5 расположены вдоль камеры 1, каждый снабжен инжекторно-эжекторным блоком 23 (фиг. 3) и сообщен с нижним бьефом посредством сбросного участка 39 системы питания путем присоединения водовода 5 к продольной галерее 8 в районе нижней головы 3.

При необходимости на водоводе 5 может быть установлено последовательно два или более инжекторно-эжекторных блока 23, причем при допущении задействования водовода 5 в безнапорном режиме сопла 26 и 27 расположены преимущественно в нижней затопляемой части поперечного водовода 5, а подвод высоконапорной воды к блоку 23 может быть осуществлен насосом (не показан).

В случае выполнения судоходного шлюза многокамерным каждая его средняя голова и расположенные в ее пределах ворота и затворы по отношению к камере, расположенной со стороны верхнего бьефа от этой головы, будут являться нижними, а по отношению к камере, расположенной со стороны нижнего бьефа от этой головы, верхними. Одновременно бьефом камеры будут являться вода в смежной камере или в подходном канале.

Ввод судна в опорожненную камеру 1 со стороны нижнего бьефа и вывод судна из камеры 1 осуществляется при закрытых верхних воротах 6 и верхних рабочих затворах 15 и при открытых нижних воротах 7, нижних рабочих затворах 16 и затворе 22 на входе в водовод 5. Дополнительно при вводе судна в камеру путем открытия запорного устройства 35 осуществляется задействование эжектора 25, в результате чего происходит отсасывание воды из камеры 1 по водоводу 5 в нижний бьеф, чем предотвращается образование подъемной волны перед носом судна. При выводе же судна из камеры 1 путем открытия запорного устройства 34 осуществляется задействование инжектора 24, в результате чего происходит подача воды в камеру 1 за счет пуска воды из верхнего бьефа через инжектор 24 и за счет нагнетания этим инжектором воды из нижнего бьефа по водоводу 5, чем предотвращается образование волны спада за кормой судна и создается в камере течение воды от верхней головы 2 к нижней голове 3, что соответствует направлению движения судна.

Расположение малорасходных сопл 26 и 27 по периметру поперечного сечения водовода 5 обеспечивает эффективную передачу кинетической энергии высокоскоростных струй низкоскоростному потоку воды в водоводе на его коротком участке вследствие большой суммарной поверхности взаимодействия струй с потоком повышен коэффициент полезного действия.

Ввод и вывод судна в верхнем бьефе производится через голову 2 в обычном порядке, поскольку явление поршневого эффекта в наполненной камере проявляется слабо.

Водовод 5 задействуют при вводе (выводе) средне- и крупногабаритных судов, причем инжекторно-эжекторный блок задействуют преимущественно только для крупногабаритных судов.

Поперечный водовод 5 (фиг. 1) может быть задействован, с эжектором 25 или без него путем открытия затвора 22 на заключительном этапе опорожнения камеры, когда опорожнение осуществляется при малом напоре. В случае присоединения продольного водовода 5 (фиг. 3) к продольной галерее 8 системы питания с верховой стороны от нижнего рабочего затвора 16 время наполнения камеры также может быть сокращено путем дополнительного пуска воды из верхнего бьефа в камеру на заключительном этапе наполнения через сопла 26 и 27 инжекторно-эжекторного блока 23 путем открытия запорных устройств 34 и/или 35 на трубопроводах 32 и 33.

Использование: изобретение относится к гидротехнике и касается конструирования судоходных шлюзов. Сущность изобретения состоит в том, что шлюз содержит камеру с верхней и нижней головами, расположенными со стороны верхнего и нижнего бьефов, систему питания и водовод, дополнительно сообщающей камеру с нижним бьефом. Водовод имеет поперечное или продольное направление, сообщен с камерой непосредственно у верхней головы, содержит на входе затвор и на своем прямолинейном участке - инжекторно-эжекторный блок, который включает в себя два струйных многосопельных насоса, один из которых расположен в верховом полублоке и выполнен в виде инжектора, осуществляющего нагнетание воды в камеру шлюза, а другой - расположен в низовом полублоке и выполнен в виде эжектора, осуществляемого отсасывание воды из камеры. Инжекор выполнен в виде одной группы сопл, а эжектор - в виде другой виде сопл, которые направлены по водоводу под острым углом α к его оси, причем сопла одной из групп - в сторону камеры, а другой - в сторону нижнего бьефа. Сопла обеих групп расположены по периметру поперечного сечения водовода и снабжены напорными камерами, которые расположены вокруг водовода и сообщены с верхним бьефом трубопроводами с запорными устройствами. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Судоходный шлюз, включающий шлюзовую камеру с головками, расположенными со стороны верхнего и нижнего бьефа, систему питания камеры и водовод, дополнительно сообщающий камеру с нижним бьефом и содержащий затвор и эжектор, сопло которого направлено по водоводу в сторону нижнего бьефа, причем входное отверстие в водовод расположено в камере непосредственно у верховой головы, отличающийся тем, что водовод снабжен инжектором, сопло которого направлено по водоводу в сторону камеры. 2. Шлюз по п. 1, отличающийся тем, что инжектор и/или эжектор выполнены каждый в виде группы сопл, расположенных по периметру поперечного сечения водовода под острым углом к его оси и снабженной общей напорной камерой, расположенной вокруг водовода. 3. Шлюз по п. 1, отличающийся тем, что затвор расположен непосредственно на входе в водовод.