Научная статья на тему 'Обоснование безопасных режимов наполнения (опорожнения) камеры проектируемого шлюза'

Обоснование безопасных режимов наполнения (опорожнения) камеры проектируемого шлюза Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
405
84
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУДОХОДНЫЙ ШЛЮЗ / ГОЛОВНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ / НАПОЛНЕНИЕ КАМЕРЫ / ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / SHIPPING LOCK / HEAD-END FILLING / LOCK CHAMBER FILLING / HYDRAULICS CHARACTERISTICS

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Гапеев Aнатолий Михайлович, Морозова Наталья

Дается обоснование варианта системы питания проектируемого шлюза по эффективности работы гасительных устройств и режимов подъема ворот, обеспечивающих безопасные условия стоянки в камере расчетного судна.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Гапеев Aнатолий Михайлович, Морозова Наталья

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

There is the substantiation of a variant of a power supply system of a projected sluice on the effectiveness of extinguishing devices and modes of lifting of the gates providing safe conditions of vessels stay in the chamber.

Текст научной работы на тему «Обоснование безопасных режимов наполнения (опорожнения) камеры проектируемого шлюза»

УДК (626.4:626.421.4) 001.2 А. М. Гапеев,

д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;

Н. М. Морозова,

аспирант,

СПГУВК

ОБОСНОВАНИЕ БЕЗОПАСНЫХ РЕЖИМОВ НАПОЛНЕНИЯ (ОПОРОЖНЕНИЯ)

КАМЕРЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО ШЛЮЗА

SUBSTANTIATION OF SAFE MODES OF FILLING (EMPTYING)

OF THE CHAMBER OF THE PROJECTED SLUICE

Дается обоснование варианта системы питания проектируемого шлюза по эффективности работы гасительных устройств и режимов подъема ворот, обеспечивающих безопасные условия стоянки в камере расчетного судна.

There is the substantiation of a variant of a power supply system of a projected sluice on the effectiveness of extinguishing devices and modes of lifting of the gates providing safe conditions of vessels stay in the chamber.

Ключевые слова: судоходный шлюз, головная система питания, наполнение камеры, гидравлические характеристики.

Key words: shipping lock, head-end filling, lock chamber filling, hydraulics characteristics.

П

РОЕКТИРУЕМЫЙ судоходный шлюз относится к числу низконапорных шлюзов, имеет размеры камеры в плане 200x25 м ^*-В), глубину воды при уровне нижнего объема hk= 3,0 м, расчетный напор Н = 3,0 м и предназначен для пропуска наибольшего по водоизмещению судна W = 21 100 кН. В проекте предусматривается использовать головную систему питания камеры с наполнением и опорожнением из-под плоских подъемных ворот. Она оправданна по строительному признаку из-за компактного расположения ворот и незначительных размеров голов шлюза, однако в процессе эксплуатации ворота необходимо поднимать на значительную высоту для пропуска под ними судов, кроме этого, требуется использование эффективных гасительных устройств.

В предлагаемом варианте системы питания (рис. 1) предусмотрен гасительный колодец глубиной в среднем 2,0 м, плита перекрытия над ним на двух опорных бычках, на которую опираются сточные ворота. Отличительная особенность системы питания — наличие вогнутого очертания ножа ворот, обеспечивающего эффективное направление

и гашение скорости потока, поступающего в камеру шлюза, и высокую пропускную способность водопропускного отверстия.

Размеры элементов системы гашения потока, определяемые по гидравлическим и кинематическим параметрам, обоснованы в соответствии с методикой рационального расположения элементов системы питания, разработанной на кафедре гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики СПГУВК [1]. Основные размеры элементов системы питания определялись по зависимостям:

— глубина гасительного колодца

м; (1)

ф2 В•соэр

(2)

— длина камеры гашения

мм;

к К-вт

— ширина водопропускного отверстия на выходе потока в камеру шлюза

м;

° ф3 В-совР

(3)

— длина успокоительного участка в камере шлюза

Выпуск 3

м. (4)

' вАК+н,)

В выражениях (1)-(4) приняты следующие обозначения:

Фр Ф2, Ф3 — коэффициенты, учитывающие потери скоростей потока в рассматриваемых сечениях;

Р — среднее значение угла распределения потока;

В — ширина водопропускного отверстия без учета толщины опорных бычков;

к3 и Н — соответственно высота подъема затвора и напор в момент пропуска наибольшего расхода Q

Гидравлический расчет рассматриваемой схемы системы питания выполнен для случая подъема плоских ворот с переменной (нелинейной) скоростью [2]:

(Ч) ) =

V з/доя

ё

Ґ J 'V

d\L

dh,

Q

+

м/с.

(5)

Здесь: Рн — нормативная величина продольной гидродинамической силы, определяемая выражением [3]:

РН=1,4$Т кН;

П, Пн, ®, ш — площади соответственно зеркала камеры шлюза, поперечного сечения камеры при уровне нижнего бьефа, погруженной части судна по миделю и полная площадь водопропускного отверстия;

— производная коэффициента расхода системы питания по высоте в некоторый момент времени t.

Гидравлические характеристики наполнения камеры для рассматриваемой схемы головного питания представлены на рис. 2, где приведены кривые изменений уровня воды в камере y = f(t), напора h = f(t), расхода воды Q = f(t) и коэффициента расхода ц = f(t), высоты подъема ворот h3 = f(t) и скорости наполнения камеры и = f(t).

Расчеты показывают, что безопасные условия стоянки расчетного судна в процессе

Рис. 1. Схема системы питания проектируемого шлюза

Рис. 2. Гидравлические характеристики наполнения (опорожнения) камеры шлюза

наполнения (опорожнения) камеры проектируемого шлюза обеспечиваются при подъеме плоских ворот с переменной скоростью на высоту 1,44 м. При подъеме ворот с переменной скоростью соблюдается равенство действующих прямых и обратных гидродинами-

ческих сил нормативной силе Рн = 38,5 кН. Время наполнения (опорожнения) камеры шлюза получено равным 237,5 с, а величина наибольшего расхода — 120,0 м3/с, вполне приемлемой по пропускной способности водного пути.

Список литературы

1. Гапеев А. М. Совершенствование эксплуатационных качеств судоходных шлюзов с головной системой питания: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / А. М. Гапеев; СПГУВК. — СПб., 1999.

2. Баланин В. В. Выбор режимов наполнения камер шлюзов с головной системой питания / В. В. Баланин, В. В. Кононов // Тр. ЛИВТа. — Л.: Транспорт, 1973.— Вып. 143.

3. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения / СНиП 2.06.07-87. — М.: Госстрой СССР, 1987.

Выпуск 3

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.