Вращающиеся на горизонтальной оси двуплечие щитовые водоподдерживающие затворы, служащие для закрытия отверстий в гидротехнических сооружениях, не получили до сего времени широкого распространения, что об'ясняется, главным образом, несовершенством и сложностью всех известных до сих пор приемов маневрирования с ними.
Настоящее предложение имеет целью достижение наиболее простых, легких и быстрых маневров с таковыми затворами даже при больших пролетах и больших напорах.
Для осуществления этой задачи на самом затворе помещаются: во-первых, твердый или жидкий балласт; во-вторых, те или иные вспомогательные устройства, служащие для искусственного изменения действия этого балласта на затвор, т.-е. либо для перемещения балласта по затвору поперек его оси вращения, либо для изменения величины балласта, либо для совокупного осуществления этих операций. Означенные вспомогательные устройства, служащие для изменения действия балласта на затвор, управляются, в свою очередь, помощью тех или иных силовых передач (механической, электрической, гидравлической, пневматической, паровой и т.п.), проходящих через ось вращения затвора, чтобы они не препятствовали самому вращению затвора, и пускаемых в ход или с берега, или изнутри оси вращения, если последняя пустотела и достаточно большого диаметра. При этом, сама ось вращения затвора может или вращаться вместе с затвором, составляя с ним одно целое, или оставаться неподвижной при вращении затвора. При надлежащем выборе местоположения оси вращения затвора и при надлежащей конфигурации затвора, можно достичь того, чтобы равнодействующая полного давления воды на затвор и собственного веса затвора проходила, при всех положениях затвора, недалеко от его оси вращения; тогда маневрирование с большим даже затвором будет сведено к манипуляциям с небольшим сравнительно балластом.
На прилагаемом чертеже представлены два варианта предлагаемого затвора, при чем на фиг. 1-3 представлен пример затвора вращающегося на идущей по всему пролету неподвижной оси и снабженного жидким балластом, приводимым в действие пневматической передачей, управляемой изнутри оси вращения, а на фиг. 4-6 представлен. пример затвора, вращающегося вместе с приделанными к нему на концах пролета круглыми цилиндрическими шейками и снабженного твердым балластом, приводимым в действие механической передачей, управляемой с берега. Все обозначения различных частей затвора сделаны на фиг. 1-3 малыми буквами, а на фиг. 4-5-заглавными буквами.
В первом примере изображают: фиг. 1 - поперечный разрез закрытого затвора; фиг. 2 - поперечный разрез открытого затвора; фиг. 3- вид с низовой стороны на закрытый затвор. Вдоль всего пролета проходит мощная пустотелая круглая цилиндрическая труба a, покоющаяся своими концами на бычках или устоях и не могущая вращаться. На эту трубу опираются, помощью шариковых или иных подшипников b, вертикальные ребра или фермы с затвора, несущие жесткую водоудерживающую переднюю стенку d его. Затвор может, следовательно, свободно вращаться на этой трубе а. В средней панели (или в нескольких панелях) между вертикальными ребрами (или фермами) с устроены вверху и внизу ящики для жидкого балласта; верхний ящик образован путем добавления жестких стенок е и ƒ, а нижний ящик - путем добавления жестких стенок g и h. Размеры этих ящиков таковы, что в каждом из них может поместиться весь нужный об'ем жидкого балласта (незамерзающая или какая - либо иная жидкость). Конфигурация самого затвора, местоположение его оси вращения, а также конфигурация и местоположение обоих балластных ящиков выбираются такими, что, при совместном действии на затвор собственного его веса, водяной нагрузки и веса жидкого балласта: 1) затвор будет закрыт (фиг. 1), если балласт сосредоточен преимущественно или весь целиком в нижнем ящике; 2) затвор будет открыт (фиг. 2), если балласт сосредоточен преимущественно или весь целиком в верхнем ящике; 3) затвор займет некоторое, вполне определенное промежуточное положение, если балласт будет размещен соответствующим образом частично в нижнем и частично в верхнем ящиках. Перемещение жидкого балласта из одного ящика в другой происходит по трубопроводу k, соединяющему оба ящика и примыкающему своими концами к каждому из них вблизи той точки, которая является наинизшей точкой этого ящика при всех положениях затвора, дабы почти вся находящаяся в каждом из ящиков балластная жидкость всегда имела бы возможность вступать в трубопровод k. Передвижение жидкого балласта по трубопроводу k из одного ящика в другой производится помощью сжатого воздуха, действующего своей упругостью на горизонт балластной жидкости в одном ящике, при чем одновременно с сим обеспечивается соединение с наружным воздухом той части другого ящика, которая лежит над горизонтом балластной жидкости, находящейся в этом последнем ящике. С означенной целью в верхний ящик входит воздухопроводная труба l, а в нижний ящик-воздухопроводная труба о, концы коих, находящиеся внутри ящиков, расположены так, что в трубы о и l не может попадать баллластная жидкость, при всех положениях затвора и при всех степенях наполнения обоих ящиков балластной жидкостью; пунктирная горизонтальная линия внутри верхнего ящика на фиг. 1 и такая же линия внутри нижнего ящика на фиг. 2 представляют предельные горизонты балластной жидкости в том случае, если бы она была вся сосредоточена в этих ящиках, при указанных на этих фигурах положениях затвора. Внутри неподвижной круглой пустотелой оси а, на которой вращается затвор, укреплен перпендикулярно к ней кольцевой трубопровод r, от которого ответвляются два патрубка n и q, проходящие сквозь стенки трубы а. Патрубок n соединяется с трубой l помощью гибкого (панцырного, шарнирного или иного) трубопровода m; патрубок q соединяется с трубой о помощью такого же трубопровода р. Патрубки n и q подразделяют кольцевой трубопровод r на два участка, примыкающие соответственно к двум продольным магистральным воздухопроводам x и z, проходящим внутри неподвижной круглой пустотелой оси а. Магистральный воздухопровод х соединяется с находящимися на устое (или на бычке) компрессором t посредством трубопровода u, помещенного в шахте; магистральный воздухопровод z соединяется с наружным воздухом посредством трубопровода v, помещенного в этой же шахте, через которую можно попадать во-внутрь неподвижной круглой пустотелой оси а. Возле каждого из патрубков n и q поставлено на кольцевом трубопроводе r два крана, по одному с каждой стороны патрубка; открывая один из этих кранов и закрывая другой, можно соединить данный патрубок либо с магистралью х, либо с магистралью z, т.-е. либо с компрессором, либо с наружным воздухом. Таким образом, все маневры с затвором должны производиться посредством легких и простых манипуляций с кранами на кольцевом трубопроводе r, каковые манипуляции можно выполнять или непосредственно изнутри неподвижной круглой пустотелой оси а вручную или как-либо иначе, например, посредством вспомогательного электрического механизма, помещенного внутри оси а и пускаемого в ход с берега помощью электрических проводов, проходящих через эту ось. Если плотина имеет несколько пролетов, то пустотелая ось а и магистральные воздухопроводные трубы х и z могут быть пропущены по всей длине плотины (фиг. 3), а примыкание к ним затворов отдельных пролетов может быть устроено аналогично вышесказанному. Для защиты трубопроводов k, m и р от ударов плавающими телами при открытом затворе поставлена жесткая стенка i.
Устройства для жидкого балласта и конструкция пролетного строения самого затвора могут быть и иными, чем показано на фиг. 1-3 и описано выше, лишь бы сохранялась идея предлагаемого изобретения, например: вместо двух ящиков для жидкого балласта, может оказаться достаточным иметь лишь один из них; наполнение и опорожнение балластных ящиков жидкостью может производиться с берега посредством насосов и жестких или гибких трубопроводов, проходящих внутри оси вращения затвора и через ее стенки; сама эта ось может составлять одно целое с затвором и вращаться вместе с ним и так далее.
Во втором примере изображают: фиг. 4 - поперечный разрез закрытого затвора; фиг. 5 - поперечный разрез открытого затвора; фиг. 6 - вид с низовой стороны на закрытый затвор. Затвор образован из мощной трубчатой пустотелой балки продолговатого поперечного сечения, преграждающей непосредственно своим телом все закрываемое отверстие и состоящей, в главной ее части, из жесткой оболочки А и жестких поперечных перепонок В. На концах пролета, к этой трубчатой балке прочно прикреплены пустотелые круглые цилиндрические шейки, состоящие, в главной их части, из жесткой оболочки С и жестких поперечных перепонок D. Означенные шейки могут свободно вращаться в шариковых или иных подшипниках Е, покоющихся на устоях или бычках плотины. В средней панели (или в нескольких панелях), по укрепленным на поперечных перепонках В направляющим F, может перемещаться внутри затвора твердый балластный груз G. Конфигурация самого затвора, местоположение его оси вращения, конфигурация и вес балласта G, а также расположение направляющих F выбираются такими, что, при совместном действии на затвор собственного его веса, водяной нагрузки и веса балласта: 1) затвор будет закрыт (фиг. 4), если балласт находится возле его киля; 2) затвор будет открыт (фиг. 5), если балласт находится возле его гребня; и 3) затвор займет некоторое, вполне определенное промежуточное положение, если балласт помещен соответствующим образом между килем и гребнем затвора. Передвижение балласта G по направляющим F производится двумя тросами Н, прикрепленными к нему сверху, и двумя тросами l, прикрепленными к нему снизу, каковые четыре троса подходят, по нескольким направляющим блокам, к общему барабану K, на который они намотаны так, что, когда одна пара этих тросов навивается на барабан, то другая пара их свивается с барабана. Таким образом, для производства всех маневров с затвором необходимо и достаточно вращать в ту или другую сторону вал М, на котором сидит барабан K. Вращение вала М производится находящимся на устое или бычке кабестаном W (или иным двигателем), при помощи механической передачи от него к валу М, каковая осуществлена в данном примере следующим образом: - вал М сцепляется, помощью цилиндрических зубчатых колес Р и Q, с горизонтальным валом N, подшипники коего укреплены на перепонках В; вал N сцепляется, помощью цилиндрических зубчатых колес R и S, с горизонтальным валом О, проходящим по геометрической оси одной из опорных шеек затвора и могущим вращаться в подшипниках, укрепленных на перепонках D; вал О сцепляется, помощью конических зубчатых колес Т и U, с вертикальным валом V кабестана W. Стрелки на фиг. 4-6 показывают направления движений различных элементов всего устройства, если балласт G будет перемещаться, из одного своего предельного положения, изображенного на этих фигурах, в другое его предельное положение; легко видеть, что вращение вала О влечет здесь за собою вращение затвора в ту же сторону, в какую вращают вал О. Вращение вала М можно производить и многими иными способами, чем описано выше, - например, посредством электрического двигателя, помещенного внутри затвора и пускаемого в ход с берега помощью электрических проводов, проходящих через опорную шейку затвора.
Устройство для твердого балласта и конструкция пролетного строения самого затвора могут быть также иными, чем показано на фиг. 4-6 и описано выше, лишь бы сохранялась сущность изобретения, например: может оказаться достаточным действовать балластом лишь на одно плечо затвора, а не на оба его плеча; при зубчатых направляющих F можно производить перемещение балласта G по ним посредством двигателя, помещенного на самом балласте G; вращение самого затвора может происходить и по идущей вдоль всего пролета мощной неподвижной круглой пустотелой оси, при чем направляющие F для балласта G могут быть расположены вне этой оси, а устройства для управления балластом могут быть частично помещены внутри этой оси и частично пропущены сквозь ее стенки, и так далее.
Вращающийся на горизонтальной оси двуплечий щитовой водоподдерживающий затвор, характеризующийся применением для маневрирования с ним, управляемого жидкого или твердого балласта переменного действия, помещенного на самом затворе, так что вращение затвора вокруг его оси осуществляется либо посредством искусственного перемещения по затвору, поперек его оси вращения, твердых или жидких балластных грузов, либо посредством искусственного изменения величины жидких балластных грузов, либо посредством совокупности этих операций, производимых при помощи тех или иных помещенных на самом затворе устройств, каковые управляются или непосредственно изнутри пустотелой оси вращения затвора, или с берега помощью разного рода силовых передач (механической, электрической, гидравлической, пневматической, паровой и т.п.), проходящих через эту ось, при чем последняя может или вращаться вместе с затвором, составляя с ним одно целое (фиг. 4, 5 и 6), или оставаться неподвижной при вращении затвора (фиг. 1, 2 и 3).
