Конструкция системы питания и основные размеры верхней я нижней голов

Шлюза

Согласно предъявляемым требованиям система питания должна обеспечивать оптимальное время наполнения (опорожнения) камеры в соответствии с заданной пропускной способностью, безопасные условия шлюзования судов и наилучшие гидравлические условия, отвечающие безаварийной эксплуатации судопропускного сооружения. В то же время, сис­тема питания, должна быть простой в конструктивном отношении и экономичной. При вы­полнении курсового проекта следует ограничиваться рассмотрением головной системы пи­тания, как наиболее простой и экономичной.

При головной системе питания наполнение камеры может производиться из-под плоских подъемно-опускных ворот, а опорожнение - через короткие обходные галереи в устоях нижней головы. Система опорожнения камеры через короткие обходные галереи в ус­тоях нижней головы практически не имеет ограничений по напору.

Размеры верхней головы:

· длина ниши для рабочих и аварийно-ремонтных ворот, выполненных в виде плоских затворов:

, м

м;

· длина входной части:

, м

м;

· угол при вершине ножа (козырька) рабочих ворот:

,

Здесь - полная высота подъема затвора наполнения:

м,

 

где - коэффициент расхода системы наполнения, отнесенный к полной площадке водопропускного отверстия;

, м² - площадь живого сечения камеры при уровне нижнего бьефа

м²;

, м² - площадь погруженной части судна по миделю

м²;

м;

Р_пр - допускаемая величина продольной составляющей гидродинамической силы, опреде­ляемая по формулам:

, тс

тс;

W - водоизмещение одного наибольшего судна в расчетном составе;

- относительное время открытия затвора наполнений ;

t_зп - время открытия затвора на полную высоту;

Т - время наполнения камеры;

D - коэффициент, учитывающий положение судна в камере (при симметричном расположении судна в пределах полезной длины камеры значение ).

Для плавного направления потока в камеру гашения рекомендуется устраивать на­клонный неразрезной порог с высотой скоса около 1,0 м и заложением 3,0 м.

· высота водопропускного отверстия под экраном:

, м

м,

где и - коэффициенты, учитывающие потери скоростей в водопропускных отверстиях
верхней головы: - для водопропускного отверстия, образуемого при подъеме
ворот; - для отверстия под экраном (как для затопленного водоспуска). ; .

b - ширина водопропускного отверстия под экраном без учета принятой толщины опорных бычков (толщину опорного бычка t_брекомендуется принимать от 1,5 до 2,0 м):

, м

м

м;

- наибольшее значение угла распределения потока на балочную решетку. ;

- допустимое по условиям стоянки в камере расчетного судна значение линейной ско­рости подъема затвора наполнения:

 

, м/с

м/с;

Т₁ - продолжительность наполнения камеры шлюза в первом промежутке:

, с

с

Здесь , м² - площадь зеркала камера шлюза.

м²

· длина участка камеры гашения от стенки падения до экрана:

,м

м,

где - коэффициент, характеризующий качество гасительных устройств.

, м

м

Глубина гасительного колодца h_к назначается ее более чем значение h_э, выбранное

при угле сопряжения наклонной части с днищем камеры , равном ().

· длина участка распределения потока, отсчитываемая от внутренней грани экрана до балочной решетки:

, м

м;

· суммарная высота отверстий между балками распределительной решетки в момент пропуска максимального расхода воды:

, м

м;

где - среднее значение коэффициента, учитывающего потери скорости в отверстиях балочной решетки ().

· число отверстий, принимаемое равным числу балок решетки:

,

,

где - суммарная высота балок распределительной решетки:

, м

м,

где м,

- установленная толщина балки на входе потока,

Высоту балок трапецеидального сечения t_р рекомендуется принимать на входе по­тока - м (1,00 м), на выходе - м (0,75 м). Длина балки может быть принята от 1,0 до 3,0 м (1 м). Толщину плиты перекрытия можно принять несколько большей, чем толщина балки. Кроме того, при расположении балок надо иметь в виду, что высота первого от днища камеры отверстия по условиям незасорения теплой древесиной и мусором должна быть принята не менее 0,4 м.

· длина успокоительного участка камеры шлюза определяется по зависимости:

, м

м

Полная длина верхней головы должна быть принята не менее

Длина участка камеры гашения сопоставима с принятой длиной ниши ра­бочего затвора. В этом случае отменим устраивание гасительного экрана. Схема верхней головы представлена на рис. 2.

Размеры нижней головы шлюза:

· высота сечения короткой обходной галереи в месте расположения рабочих затворов:

, м

м

Здесь - допустимая по условиям стоянки расчетного судна площадь водопровод­ных галерей, определяемая по выражению:

, м²

м²

где - коэффициент расхода системы опорожнения камеры при подъеме затворов на полную высоту ().

Для уменьшения потерь напора на входе и выходе потока рекомендуется принимать площади входных и выходных отверстий галерей больше расчетной :

м²

м²

Размеры отверстий галерей квадратного сечения на входе и выходе потока принимаются равными:

м

м

Радиусы закруглений осей водопроводных галерей на поворотах принимаются равными:

- на входе м

- на выходе м

Водопроводные галереи располагают посередине устоев нижней головы, ширина ко­торых находится в пределах :

· входная часть головы , предназначенная для сопряжения со стенами камер, имеет длину м (4 м);

· длина шкафной нишидля двустворчатых ворот:

, м

м,

где - длина створки ворот, определяемая по формуле:

, м

м

Здесь - глубина ниши ( м);

- угол между направлением створки и нормалью к оси шлюза ();

· упорная часть нижней головы принимается не менее напора на камеру:

, м

м

Общая длина нижней головы определяется:

, м

, м

Продольный разрез нижней головы шлюза показан совместно с верхней головой шлюза (Рис. 2), и план нижней головы шлюза вычерчиваются в масштабе 1:200 (рис. 3).

 

Определение размеров в плане полусимметричного подходного канала к шлюзу

 

Очертание и размеры подходных каналов в плане зависят, от размеров расчетного судна (состава) и условий их расхождения при двухстороннем движении. В отечественной практике шлюзостроения наиболее широкое распространение получили подходные каналы с полусимметричным очертанием в плане (рис. 4). В полусимметричном подходном канале бо­лее благоприятные условия создаются для входящих в камеру шлюза судов, которые дви­жутся прямолинейно и способны развивать большую скорость. Все выходящие суда должны перейти с оси шлюза на ось судового хода в канале, выполняя маневрирование по криволи­нейной траектории.

Основные размеры в плане полусимметричного подходного канала к шлюзу, прича­ла и пал:

· длина верхнего (нижнего) участка подхода, в пределах которого предусматривается расхождение судов:

, м

м,

где - длина участка, характеризующего полный выход судна из камеры шлюза; принимается равной половине длине расчетного судна (толкаемого состава):

м;

- длина второго участка, на котором судно при встречном движения переходит с оси шлюза на ось судового хода в канале:

м

Здесь - радиус траектории центра тяжести судна (радиус поворота), принимае­мый не менее трех длин расчетного судна

м;

с - смещение оси судового хода в канале относительно оси шлюза при входе или выходе судна:

при

- уширение судового хода, необходимое для осуществления поворотов судна:

, м

м

- смещение причальной стенки относительно оси шлюза:

- ширина магистральногоканала на уровне проектной глубины при двухстороннем движении:

м

Принятое значение м.

Длина третьего участка соответствует длине расчетного судна м.

· длина четвертого участка, предназначенного для перехода от уширенного участка подходного канала кучастку с прямолинейным движением судов шириной , принимается равной:

, м

· глубина воды в канале должна быть не менее м:

м

Принимаем ближайшую величину из рекомендуемых стандартных значений глубин м.

· длина причальнойлинии:

, м

м

где r - радиус сопряжения палы с берегомподходного канала, принимаемый равным не ме­нее м).

Для направления входящего в камеру судна на ось шлюза и обеспечения плавного перехода от ширины подходного канала к ширине камеры шлюза непосредственно у голов шлюза устраиваются направляющие сооружения (палы), которые имеют криволинейное очертание в плаке.

· радиусы очертания палы справа по ходу судна , которую называют ходовой, и сле­ва по ходу судна (неходовой) определяются по формулам:

м

м

где и - смещения грани судового хода от стенок шлюза в правую и левую стороны от берегов подходного канала:

м

м

и - углы очертания пал, отсчитываемые от точек пересечения их с границами судо­вых ходов до грани стен головы ипринимаемые не более 25° для ходовых и 50° для неходо­вых пал ;

· длина соответственно ходовой и неходовой пал в пределах судовогохода оп­ределяются как:

м

м