2. Определение основных размеров судоходного шлюза

Основными габаритами шлюза являются полезные размеры камеры: ее длина, ширина и глубина на порогах верхней и нижней головы.

Полезная длина камеры при одинаковой длине судов, одновременно шлюзуемых определяется по формуле:

, м (12)

где - длина расчетного судна, м;

- число одновременно шлюзуемых судов;

- запас по длине в каждом конце камеры

шлюза и между судами, м.

Полезная ширина камеры определяется по формуле

, м (13)

где - ширина расчетного судна, м;

- число одновременно шлюзуемых судов;

- запас по ширине, принимаемый

= 0,2 м при 10 м

= 0,4 м при 18 м

= 0,75 м при 30 м

= 1,0 м при > 30 м

Глубина на порогах шлюза должна приниматься

, м (14)

где - осадка расчетного судна.

Полученные значения , и следует округлять в сторону увеличения до ближайших размеров, приведенных в табл.2. Принятые основные размеры шлюза используются в дальнейших расчетах.

3. Определение примерной стоимости строительства шлюза.

Ориентировочная стоимость строительства судоходного шлюза определяется по объему ”приведенного бетона”.

Объем ”приведенного бетона” приближенно вычисляется по формуле (15):

Таблица 2.

Отношение полезной ширины камеры шлюза к полезной длине, м	37 400	37 300	30 300	20 300	20 150	18 150	15 150	15 100	12 100	8 50	6 35
Глубина на порогах шлюза, м	6,0 5,5 5,0 -	6,0 5,5 5,0 -	6,0 5,5 5,0 -	5,5 5,0 4,5 4,0	5,5 5,0 4,5 4,0	5,5 5,0 4,5 4,0	4,0 3,5 3,0 -	3,0 2,5 2,0 -	3,0 2,5 2,0 1,5	3,0 2,5 2,0 1,5	2,0 1,5 1,0 -

, м³ (15)

Полная стоимость судоходного шлюза приближенно может определена по выражению:

, млн.руб (16)

где =2,1 - коэффициент, учитывающий затраты по строительству

объектов вспомогательного назначения и прочие расходы;

- стоимость 1 м бетона, принимаемая равной 2500 руб.

4. Расчет судопропускной способности шлюза.

Судопропускной способностью шлюза называют минимально возможное количество расчетных судов, пропускаемых за единицу времени (сутки, месяц, навигация). При выполнении контрольной работы считается, что за одно шлюзование пропускается одно расчетное судно.

Расчетное число шлюзований (расчетных судов) в сутки определяется по формуле:

, (17)

где - коэффициент неравномерности движения судов прямого

направления по времени, принимаемый в пределах 1,2-1,3;

- коэффициент неравномерности движения судов обратного

направления по времени, принимаемый в пределах 1,1-1,2;

- коэффициент неравномерности движения судов в прямом и

обратном направлениях, принимается равным 0,8-1,0;

и - время шлюзования, соответственно при одностороннем и

и двустороннем движении судов в секундах.

Время цикла одностороннего шлюзования определяется продолжительностью следующих операций: ввод судна в шлюз ( ), учалка судов ( ), закрытие ворот ( ), наполнение или опорожнение камеры ( ), открытие ворот ( ), вывод судов из шлюза ( ), закрытие ворот ( ), опорожнение или наполнение камеры ( ), открытие ворот ( ). При этом время, затрачиваемое на пропуск одного расчетного судна (время одностороннего шлюзования), находится по следующему выражению:

= 2 + 4 + + + , с (18)

Время цикла двустороннего шлюзования определяется продолжительностью следующих операций: ввод судов в шлюз, учалка судов, закрытие ворот, наполнение или опорожнение камеры, открытие ворот, вывод судов из шлюза, ввод судов в шлюз, учалка судов, закрытие ворот, наполнение или опорожнение камеры, открытие ворот, вывод судов из шлюза. Время, затрачиваемое на пропуск одного расчетного судна при двустороннем движении судов через шлюз (время двустороннего шлюзования), находится по следующему выражению:

=0,5(2 + 4 + 2 + 2 + 2 ) , с (19)

Время открытия или закрытия ворот принимается в пределах от 120 до 180 с, а время на учалку судов - 120 с. Время наполнения или опорожнения камеры определяется по приближенной формуле

, с (20)

где - коэффициент, принимаемый равным 0,27.

Время ввода судов в шлюз и вывода из него определяется в зависимости от скорости и пути их движения:

, с (21)

, с (22)

Средняя скорость движения судов при выполнении контрольной работы принимается: при входе =1,0 м/с и при выходе =1,4 м/с.

Длину пути входа (выхода) расчетного судна, ожидающего шлюзования у причала, допускается принимать равной:

при одностороннем движении судов в каждом из направлений

, м (23)

при двустороннем движении судов

, м (24)

где - коэффициент принимаемый равным при входе 0,4, а при

выходе 0,1;

- коэффициент принимаемый равным 0,4;

- длина расчетного судна.

Технически возможная судопропускная способность шлюза за навигацию определяется умножением расчетного числа шлюзований в сутки на длительность навигации

, (25)

Действительная судопропускная способность шлюза определяется с учетом неравномерности подхода судов к шлюзу, использования работы шлюза по времени и по площади зеркала камеры

, (26)

где - коэффициент неравномерности подхода судов к шлюзу:

= (0,85...0,95) - коэффициент использования площади зеркала

камеры шлюза;

- коэффициент использования шлюза по времени:

Время работы шлюза принимается равным 23 часам (с учетом работ по профилактике).

5. Расчет расходов на электроэнергию для работы насосных

станций двусклонного судоходного канала.

5.1. Определение навигационной потребности канала в воде.

Питание водой судоходного канала должно обеспечивать поддержание гарантированных глубин на трассе канала и восполнять расходы воды на шлюзование и потери. Оно может быть естественным (на открытых и односклонных каналах) и искусственным (самотечным, когда на водоразделе создается водохранилище, или механическим). В данной практической работе предполагается, что производится механическое питание канала путем подачи воды в водораздельный бьеф насосными станциями.

Водный баланс водораздельного судоходного канала складывается из расходов на потребление (шлюзование и потери воды на фильтрацию, испарение и утечку через неплотности в сооружениях) и расхода притока (обеспечиваемого в нашем случае при помощи насосных станций). Для бесперебойной работы судоходного канала необходимо, чтобы в течение всей навигации расход притока для каждого из бьефов канала был больше или равен суммарному расходу потребления. Исходя их этого, общий объем воды, подаваемый насосными станциями в водораздельный бьеф за период навигации для питания двусклонного канала, будет определяться следующим выражением:

, м³ (27)

где - общий объем воды, перекачиваемый насосными станциями

для питания канала;

- объем воды, расходуемый на шлюзование (для двусклонного

канала удваивается);

- потери воды вследствие утечек в уплотнениях ворот и затворов

нижней головы шлюза (для двусклонного канала

удваивается);

- потери воды на фильтрацию в грунт;

- объем испарившейся с поверхности канала воды.

При выполнении практической работы объем потерь принимается равным 5% от общего объема воды, расходуемой на шлюзование, и формула (27) принимает вид:

, м³ (28)

Объем воды на шлюзование зависит от плановых размеров камеры шлюза, напора на гидроузле, количества шлюзований за навигацию и организации судопропуска.

При одинаковой судопропускной способности шлюзов больше воды потребуется тому шлюзу, у которого больше число односторонних шлюзований (когда на одно шлюзование расходуется одна сливная призма), поэтому для экономии воды стремятся увеличить долю двусторонних шлюзований (одна сливная призма расходуется на два шлюзования). Расчетный объем воды, расходуемый за навигацию на шлюзование, определяется по выражению:

, м³ (29)

где - суточное количество шлюзований;

- длительность навигации;

- объем сливной призмы

V_СЛ = В_К L_К H_ШЛ , м³ (30)

и L_К - соответственно ширина и длина камеры шлюза;

- напор на гидроузле (на камеру шлюза);

- коэффициент использования сливной призмы, изменяющийся

в пределах от 1 (в случае односторонних шлюзований) до 2

(при -двусторонних шлюзованиях) и определяемый выражением:

(31)

где - количество сливных призм, использованное на

шлюзований.

Значение коэффициента использования сливной призмы приводится в исходных данных (прил.1).

5.2. Определение времени работы насосных станций.

Время работы насосных станций, перекачивающих необходимый для питания двускатного судоходного канала объем воды, вычисляется по формуле:

, ч (32)

где - производительность насосной станции.

5.3. Определение мощности насосных станций.

На двускатном судоходном канале насосные станции включаются в состав сооружений гидроузлов только одного из его склонов (как правило там, где высота подъема воды до отметки водораздельного бьефа оказывается меньше). Для определения полной высоты подъема воды необходимо знать величину напора на гидроузлах этого склона канала (в данной практической работе ) и их количество ( ). С целью унификации оборудования обычно стремятся обеспечить одинаковый расход насосных станций и напор на гидроузлах судоходного канала. Необходимая мощность насосных станций определяется по формуле:

, кВт (33)

где - плотность чистой воды ( =1000 кг/м³);

- полная высота подъема воды насосными станциями до

отметки водораздельного бьефа;

- коэффициент полезного действия насосной станции,

равный 0,8.