4. 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_б рекомендуется 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 (2,18 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 не сопоставима с принятой длиной ниши ра­бочего затвора . В этом случае устраиваем гасительный

экран. 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 ниши для 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 и план нижней головы шлюза вычерчиваются в масштабе 1:200 (рис. 3).