Двухсторонняя система наполнения камер судоходных шлюзов Советский патент 1942 года по МПК E02C1/06 

Опыты последних лет по исследованию гидравлических и судоходно-эксплоатационных свойств различных систем питания показали, что наиболее благоприятной судоходно-эксплоатационной характеристикой обладают системы продольных галлерей, расположенных по длине шлюза и имеющих большое количество мелких выпусков, равномерно распределяющих воду на протяжении всей камеры. Однако даже и эти системы не вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым судоходными организациями, в особенности применительно к процессам перепуска воды в парных щлюзах.

В ряде случаев величины гидродинамических усилий часто превышают применяемую норму допускаемого суммарного натяжения тросов в Viooo от величины водоизмещения судна.

Для устранения дефектов, ухудшающих эксплоатационные свойства систем питания через продольные галлерей, предлагается двухсторонняя система питания камеры одновременно, предусматривающая применение дополнительных ответвлений галлерей с затворами, соединенных верхним бьефом. При этом следует отметить, что для одиночных щлюзов эта система экономически оправдывает себя лишь в случае расположения щлюза полностью или хотя бы частично в верхнем бьефе. Для парных же щлюзов система двухстороннего перепуска может быть рекомендована при любом расположении шлюзов.

На фиг. 1 изображена схема питания камеры одиночного шлюза через донные продольные водопроводные галлерей (можно также заменить донные галлерей боковыми в стенах); на фиг. 2 - аналогичная схема питания парного шлюза; на фиг. 3 и 4 - схемы, поясняющие процессы одностороннего и двухстороннего питания камеры щлюза и на фиг. 5 - вариант системы.

Схема расположения водопроводных галлерей при обычном одностороннем наполнении показана на фиг. 1 и 2 жирными черными линиями. Пунктирной линией изображены дополнительные ответвления галлерей, необходимые

для осуществления двухстороннего питания, причем цифрами 2 и 4 обозначены нижняя и верхняя головы шлюза, 5 и 6 - нижний и верхний подходные каналы, а цифрой 7 - плотина или силовая станция, примыкающая к щлюзу /.

В обычных схемах одностороннего питания камер наполнение щлюза происходит путем открытия затворов 8 при закрытых затворах 5; опорожнение происходит путем открытия затворов 9 при закрытых затворах 8. В данной схеме двухстороннего питания камеры 3 наполнение шлюза осуществляется одновременным открытием затворов 8 и W; опорол ;нение происходит, как и в односторонних схемах питания, путем открытия затворов 9 при закрытых затворах 8 и 10.

При одностороннем питании камеры, в соответствии с данными гидравлических расчетов отверстий выпусков, соединяющих галлереи с камерой, суммарная площадь этих выпусков S U) должна быть близкой к нормальной площади сечения самой галлереи S (фиг. 3), причем в этом случае скорости выходного движения воды в камеру соответствуют получающейся по расчету скорости движения воды по самой галлерее. Увеличение отверстий выпусков с целью понижения выходной скорости недопустимо, так как при этом получается неравномерное распределение расхода воды по длине водопроводных галлереи, что в свою очередь влечет за собою появление продольных уклонов поверхности воды в камере и соответствующее возрастание усилий в тросах щлюзуемых судов.

В случае же поступления воды в галлерею с двух ее концов процесс уподобляется работе двух самостоятельных .веток галлереи меньшей длины, каждая из которых имеет нормальное сечение ш (фиг. 4). Таким образом, в этом случае для полного использования пропускной способности обоих отрезков галлереи следует удвоить количество выпусков в каждом из них так, чтобы суммарная площадь

выпусков в половине галлереи была бы близкой к сечению галлереи Q.

Таким образом, если к схеме одностороннего наполнения камеры через галлерею гвба (фиг. 1, 2 и 3) добавить ответвление де (фиг. 1, 2 и 4) с затвором нормального сечения ш, то наполнение камеры с помощью той же галлереи нормального сечения ш (т. е. без дополнительных затрат на увеличение профиля сооружения за счет увеличения галлереи) можно осуществить вдвое быстрее.

Если по условиям эксплоатации ускорения времени наполнения камеры не требуется, то двухстороннее питание галлереи позволяет вдвое уменьшить сечение галлереи, т. е. получить значительно более дешевую конструкцию профиля камеры.

Схема располол ения водопроводных устройств в последнем случае показана на фиг. 5. Здесь галлерея абвг с ответвлением де на

всем своем протяжении имеет половинное сечение -,что тем не менее благодаря двухстороннему питанию галлереи позволяет наполнять камеры в то же время, которое при одностороннем питании потребовало бы сечения галлереи, равное Q.

Помимо удешевления стоимости сооружения- эта система дает существенное улучшение эксплоатационных свойств процесса наполнения, так как одновременное поступление воды в галлерею с двух ее концов значительно уменьшает величины продольных толчков судна, возникающих, как указывалось выше, в начальный момент открытия затворов. Опорожнение камеры в этой схеме совершается через те же галлереи и дополнительную короткую галлерею жз (фиг. 5),

у имеющую сечение равное -.

Приведенные выше схемьгисполь-/ зуют экономические преимущества двухсторонней системы питания шлюза и лишь частично ее эксплоатационные преимущества. Если необходимо добиться еще более существенного улучшения судоходноэксплоатацнонных свойств процесса наполнения камеры, то следует использовать схемы, приведенные на фиг. 1 и 2, при условии, что участки галлереи абв имеют нормальное сечение со, участки же ед и гв

половинное сечение -. При этом

скорости в галлереях уменьшаются вдвое и, вследствие возможности увеличить сечение выпусков, выходные скорости получаются равными-, что сказывается на улучшении судоходно-эксплоатационных свойств процесса наполнения, без значительных изменений в конструкции сооружения по сравнению со схемой одностороннего питания.

Уменьшение выходных скоростей воды из выпусков и существенное смягчение продольных уклонов в камере в начале ее наполнения ли14видируют в значительной степени основные причины возникновения гидродинамических усилий, воздействующих на суда во время их шлюзования через камеру, имеющую продольные галлереи. Кроме того, как показали данные лабораторных опытов, величина коэффициента расхода системы существенно возрастает в случае применения двухстороннего питания по данной схеме, что позволяет либо замедлить время открытия затвора, либо несколько уменьшить сечения галлереи. При одних и тех же размерах галлереи коэффициент расхода при одностороннем наполнении составлял около 0,65, в то время как при двухстороннем питании галлерей он увеличился приблизи;тельно до 0,85.

Применение схемы наполнения камеры, изображенной на фиг. 2, особенно целесообразно в условиях использования перепускной (системы. В этом случае процесс перепуска совершается путем одновременного открытия затворов И и 12, расположенных на патрубках, соединяющих нижние головные галлереи аб и аб между собою, равно как и верхние головные галлереи вг и вг.

При этом приведенные выше гидравлические преимущества двухсторонней системы питания галлерей позволяют относительно быстро открывать затворы перепускных галлерей и добиваться сравнительно быстрого проведения процесса наполнения камеры в целом.

В ряде случаев применение двухсторонней системы перепуска может дать единственно приемлемое решение, позволяющее одновременно добиться удовлетворительных эксплоатационных показателей системы сбережения воды, затрачиваемой на шлюзование, и реализации иногда весьма существенной денежной экономии. В том случае, когда система является достаточно удовлетворительной при применении односторонней системы наполнения и требует улучшения лишь в условиях перепуска, систему двухстороннего питания галлерей можно применить лишь в качес|тве перепускной, т. е. по схеме, показанной на . фиг. 2 без устройства ответвлений де. Здесь наполнение камер из верхнего бьефа совершается обычно путем открытия затворов 8. В случае же перепуска воды из одной камеры в другую открываются затворы 11 и 12, питающие галлереи с двух сторон. При этом пополнение из верхнего бьефа осуществляется снова при одностороннем движении воды с помощью затворов 8. Последняя система использования двухстороннего питания исключительно с целью улучшения эксплоатадионных качеств процесса перепуска (что практически может иметь место наиболее часто) может быть осуществлена независимо от расположения щлюза - в верхнем или нижнем бьефе.

Предмет изобретения 1. Двухсторонняя система наполнения камер судоходных шлюзов при помощи продольных водопроводных галлерей, отличающаяс я тем, что для наполнения галлерей со стороны нижней головы щлюза применены дополнительные ответвления де галлерей с затворами 10 (фиг. 1 и 2), соединенные с верхним бьефом.