Способ управления гидротехническим затвором при подаче воды в шлюз и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E02B7/20 

t

4

f

ON

О 00

сл

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к механизмам затворов, предназначенных для подачи воды в каналы или камеры шлюзов. Цель изобретения - повышение пропускной способности и безопасности шлюзования судов. Устройство, реализующее способ, содержит блок 1 задания, блок 2 управления, блок 3 вычисления степени открытия 3 затвора и блок 4 уровня, блок 5 вычисления площади потока, блок 6 определения скорости приращения подачи воды 6, блок 7 деления и блок 8 коррекции. Режим наполнения камеры шлюза в зависимости от типа шлюзуемых судов и составов задается блоком задания, по команде которого производится измерение и регулирование подачи воды в камеру путем фиксации величин открытия затвора на обоих его концах с помощью блока 3, вычисляющего по ним среднее значение высоты подъема затвора, по которому судят о степени открытия затвора и подаче воды в камеру. С выхода блока 3 сигнал, пропорциональный заданному значению степени открытия затвора и подаче воды, поступает в блок 2, где производится сравнение сигналов и при наличии отклонения регулирование степени открытия затвора и подачи воды в камеру. Поддержание усилия в швартовных канатах в предельно допустимых значениях производится путем коррекции степени открытия затвора по отклонению отношения скорости приращения подачи воды к площади наименьшего сечения потока воды, осуществляемого блоком 8 коррекции, где производится сравнение сигналов, пропорциональных заданному и действительному значениям указанного отклонения, поступающим соответственно с блоков задания 1 и деления 7. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

7

8

блока 3, вычисляющего по ним среднее значение высоты подъема затвора, по которому судят о степени открытия затвора и подаче воды в камеру. С выхода блока 3 сигнал, пропорциональный заданному значению степени открытия затвора и подаче воды, поступает в блок 2, где производится сравнение сигналов и при наличии отклонения регулирование степени открытия затвора и подачи воды в камеру. Поддержание усилия в швартовных канатах в предельно

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к механизмам затворов, предназначенных для подачи воды в каналы или камеры шлюзов.

Цель изобретения - повышение пропускной способности и безопасности шлюзования судов.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего способ управления гидротехническим затвором при подаче воды в шлюз.

Устройство, реализующее способ, содержит блок 1 задания, первым входом подключенный к первому входу блока 2 управления, второй вход которого соединен с выходом блока 3 вычисления степени открытия затвора (не показан), и блок 4 уровня. Дополнительно 3 устройство введены блок 5 вычисления площади потока, блок 6 определения скорости приращения подачи воды, блок 7 деления и блок 8 коррекции, причем второй выход блока 1 задания подключен к первому входу блока 5 вычисления площади потока, выход которого соединен с первым входом б/юкз 7 деления, второй вход которого через блок 6 определения скорости приращения подачм воды подключен к второму выходу блока 3 вычисления степени открытия затвора, выход блока 7 деления соединен с первым входом блока 8 коррекции, второй вход которого подключен к третьему выходу блока 1 задания, а выход блока В коррекции связан с третьим входом блока 2 управления, второй вход блока 5 вычисления пяоа(ади потока соединен с выходом блоки 4 уровня.

Способ осуществляется следующим образом.

Экспериментально в зависимости от допустимых значений усилий, устанавливаемых нормами безопас,ной эксплуатации судов, определяют для разных типов судов и составов допустимые значения отношения

допустимых значениях осуществляется путем коррекции степени открытия затвора по отклонению отношения скорости приращения подачи воды к площади наименьшего сечения потока воды блоком 8 коррекции, где производится сравнение сигналов, пропорциональных заданному и действительному значениям указанного отклонения, поступающим соответственно с блоков задания 1 и деления 7. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

скорости приращения подачи воды к наименьшему значению площади поперечного сечения потока воды, подаваемого в камеру шлюза и стесняемого корпусом судна. Зависимость между указанными величинами устанавливается выражением

г/

- к

AQ/At

WK - Ф

пр

где К - постоянный коэффициент, учитывающий скоростную составляющую продольной гидродинамической силы, угол между швартовным канатом и поверхностью стен- ки шлюза в горизонтальной плоскости, проектный вас судна и ускорение свободного падения; АФ

At

- среднее приращение (скорость)

подачи воды А Q в камеру шлюза;

WK - площадь поперечного сечения ка- меры, занятая водой;

Qnp - наибольшего поперечного сечения погруженной части корпуса судна,

Режим наполнения камеры шлюза в зависимости от типа шлюзуемых судов и составов задается блоком 1 задания, по команде которого осуществляется измерение и регулирование подачи воды в камеру путем фиксации величин открытия затвора на обоих его концах с помощью блока 3, вычисляющего по ним среднее значение высоты подъема затвора, по которому судят о .

степени открытия затвора и подаче воды в камеру. С выхода блока 3 сигнал, пропорциональный степени открытия затвора и подаче воды, подается в блок 2 управления, где сравнивается с сигналом, пропорциональным заданному значению степени открытия затвора и подаче воды, поступающим с блока 1 задания. В блоке 2 управления осуществляется сравнение сигналов и - при наличии отклонения - регулирование степе

ни открытия затвора и, тем самым, подачи воды в камеру,

Так как уровень воды в камере колеблется, происходит изменение подачи воды, причем превышение подачей допустимого значения может привести к возрастанию усилий в швартовных канатах и их отрыву, что может вызвать аварийную ситуацию, а уменьшение подачи воды снижает усилие в швартовных канатах, но увеличивает шлюзования.

Усилия в швартовных канатах поддерживают в допустимых пределах путем коррекции открытия затвора по отклонению отношения скорости приращения подачи воды к площади наименьшего сечения потока воды, осуществляемой блоком 8 коррекции, где проводится сравнение сигналов, пропорциональных заданному и действительному значениям указанного отклонения, поступающих с блока 1 задания и блока 7 деления соответственно. Определение действительного значения отношения скорости приращения подачи воды к площади наименьшего сечения потока воды проводится блоком 7 деления по сигналам. пропорциональным действительным значе- сниям скорости и площади, поступающим соответственно с блока б определения скорости приращения подачи воды, определяемой по данным блока 3 вычисления степени открытия затвора, блока 5, вычисляющего площадь потока по сигналу блока 4 уровня, принимаемого за значение площади поперечного сечения потока воды в камере, и сигнала блока 1 задания, пропорционального значению площади наибольшего поперечного сечения погруженной части корпуса шлюзуемого судна,

Устройство для управления гидротехническим затвором при подаче воды в шлюз работает следующим образом.

Блок 1 задания вырабатываеттри сигнала, уровни которых определяются типом шлюзуемых судов или составов. Блок 3 вычисления степени открытия затвора фиксирует положения боковых кромок затвора с помощью входящих в него измерителей (не показаны) и по их. сигналам вырабатывает сигнал, пропорциональный средней высоте подъема затвора, характеризующей степень открытия затвора и подачу воды в камеру. Этот сигнал подается на второй вход блока 2 управления, где сравнивается с сигналом, пропорциональным заданному значению степени открытия, поступающим с блока 1. При наличии их расхождения блок

2проводит регулирование подачи воды.

Одновременно с второго выхода блока

3информация о средней высоте подъема

затвора через равные заданные промежутки времени подается из вход блока 6, а информация об уровне воды в камере с блока 4 поступает на второй вход блока 5, Так

как ширина камеры по высоте остается постоянной, площадь поперечного сечения камеры, занимаемая водой, будет пропорциональна значению уровня воды, а сигнал, пропорциональный уровню воды, характе0 ризует также площадь поперечного сечзния . камеры, занимаемую водой. Блок 5 вычисляет площадь наименьшего сечения потока воды в камере путем вычитания сигнала, поступившего с второго выхода блока 1 и

5 пропорционального площади наибольшего поперечного сечэния погруженной части судна, из сигнала, поступившего с блока 4 и пропорционального площади поперечного сечения камеры, занимаемого водой.

0 Сигнал с выхода блока 5 подается на первый вход блока 7 деления, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 6, В блоке 6 сигнал, поступивший с блока 3 и пропорциональный высоте подь5 ема затвора, сначала запоминается, а при поступлении через заданный промежуток времени очередного значения вычитается из него, при этом в памяти блока каждый последующий сигнал заменяет предыду0 щий, а по их разности формируется выходной сигнал. Так как сигнал формируется через равные промежутки времени, которые могут приниматься равными единицам измерения (секундам или минутам), он будет

5 пропорционален скорости приращения средней высоты подъема затвора, пропорциональной в свою очередь степени открытия затвора и, соответственно, скорости приращения подачи воды в камеру,

0 Таким образом, сигнал, поступивший на второй вход блока 7 с блока 6, пропорционален скорости приращения подачи воды. При делении его в блоке 7 на сигнал, поступающий с блока 5 и пропорциональный пло5 щади наименьшего сечения потока воды, получаем на выходе блока 7 сигнал, пропорциональный их отношению, который подается на первый вход блока 8, где происходит его сравнение с сигналом, пропорциональ0 ным допустимому значению этого отношения, поступающим с третьего выхода блока 1 задания. При наличии отклонения блок 8 вырабатывает корректирующий сигнал, который подается на третий вход блока 2 уп5 равлёния, осуществляющего корректировку движения затвора.

Формула изобретения 1. Способ управления гидротехническим затвором при подаче воды в шлкэз, включающий измерение высоты подьема

боковых кромок, вычисление среднего зна- .чения высоты подъема затвора, которое принимают в качестве истинной степени открытия затвора и по величине которого регулируют подачу воды посредством изменения положения затвора, отличающийся тем, что, с целью повышения пропускной способности и безопасности шлюзования судов, дополнительно определяют приращение средней высоты подъема затвора за единицу времени и по нему судят о скорости приращения подачи воды, измеряют уровень воды в камере и принимают его значение при постоянной ширине камеры за значение площади поперечного сече- ния потока воды, из которого вычитают постоянную величину, пропорциональную площади наибодьшего поперечного сечения погруженной части корпуса шлюзуемого судна, полученную величину принимают в качестве площади наименьшего сечения потока воды, вычисляют значение отношения скорости приращения подачи воды к площади наименьшего сечения потока, и по его отклонению от заданного значения кор- ректируют движение затвора.

2. Устройство для управления гидротехническим затвором при подаче воды в шлюз, содержащее блок задания, первым выходом подключенный к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления степени открытия затвора, и блок уровня, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок вычисления площади потока, блок определения скорости приращения подачи воды, блок деления и блок коррекции, причем второй выход блока задания подключен к первому входу блока вычисления площади потока, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого через блок определения скорости приращения подачи воды подключен к второму выходу блока вычисления степени открытия затвора, причем выход блока деления соединен с первым входом блока коррекции, второй вход которого подключен к третьему выходу блока задания, а выход блока коррекции связан с третьим входом блока управления, причем второй вход блока вычисления площади потока соединен с выходом блока уровня.