В расчетно-графической работе рассматривают головную либо распределительную систему наполнения и опорожнения камеры шлюза с забором воды из верхнего подхода и выпуском ее в нижний подходной канал. При выборе системы питания следует исходить из величины напора на шлюз и габаритных размеров его камер.
При выполнении условий
LпкНш < 2000 и Нш/Sк < 2
принимают головную систему питания. Головная система может приниматься и при невыполнении одного из этих условий в том случае, если шлюз на нескальном основании и напор на шлюз Нш не превышает 15м. При невыполнении одного из этих условий, а также если Нш<15 м при скальном основании либо при Hш>15 м всегда принимают распределительную систему питания.
Цель гидравлического расчета - установить основные размеры элементов водопроводной системы шлюза, при которых были бы обеспечены наполнение и опорожнение камер в течение определенного времени, отвечающего пропуску через шлюз заданного грузооборота, при удовлетворительных условиях отстоя и маневрирования шлюзующихся судов, а также надежной работе его конструкций и оборудования.
ГОЛОВНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ
Наполнение камеры осуществляется из-под плоских рабочих подъёмно-опускных ворот верхней головы, поднимаемых вверх с необходимой скоростью за некоторый промежуток времени. Поток воды через отверстие под воротами поступает в камеру гашения, образуемую экранными и оболочными гасителями энергии, а затем выходит в камеру шлюза. После наполнения камеры рабочие ворота опускаются для пропуска судов в нишу камеры гашения.
Опорожняется камера через короткие горизонтальные обходные галереи, которые размещаются в боковых устоях нижней головы и оборудуются рабочими и ремонтными затворами. Водные отверстия галерей располагаются в шкафной части, а выходные – в упорной, между рабочими и ремонтными воротами нижней головы. Входные и выходные отверстия должны быть заглублены под минимальный уровень не менее чем на 0,5¸1,0м. Плановые повороты галереи выполняются с радиусом закругления R³2br.
Определяется скорость подъёма водопроводных затворов при равномерном поднятии (из условия допустимой величины продольной гидродинамической силы, действующей на судно):
;
где wк – площадь живого сечения камеры шлюза при минимальном уровне бьефа
F - площадь смоченного миделя судна
( здесь – соответственно ширина и осадка судна при полной загрузке, b - коэффициент миделевого сечения (b =1))
– наибольший напор на верхние ворота (разность отметок НПУ и порога верхней головы);
– допускаемое значение продольного гидродинамического усилия;
W – водоизмещение судна;
b1 – коэффициент водоизмещения равный 0,8;
m - коэффициент расхода водопроводной системы (m=0,6);
Площадь отверстия при заполнении из-под щита определяется по зависимости:
где
=0,75 – при головном наполнении камер;
Заканчивать открывание водопроводных затворов возможно в следующем случае:
В момент затопления водопроводных отверстий, когда tз< tзо и
Нш-hз>H
где W=LПК·ВПК
Тогда
Полученное время t¢н сравниваем с tн ранее вычисленным по предварительной формуле. При t¢н>tн проверяют грузопропускную способность шлюза. При t¢н< tн такую проверку не производят.
Объём камеры гашения, под которой понимают пространство, ограниченное гранью стенки падения, гасительными устройствами и днищем, при равномерном открытии затворов, незатопленных в начале наполнения водопроводных отверстий,
где А – коэффициент пропорциональности (А=0,25).
Т = t¢н – время наполнения камеры, с.
Длина камеры гашения
где hст – высота стенки падения.
Длина успокоительного участка камеры, предназначенного для успокоения потока, выходящего от гасительных устройств до встречи его со шлюзуемым судном, определяется при равномерном открытии затворов, не затопленных в начале водопроводных отверстий, по формуле
Где Б =0,2 – коэффициент, характеризующий работу гасительных устройств.