113. Принцип действия шлюза

Шлюз – водонепроницаемая камера, в которой судно поднимается или опускается до тех пор, пока уровень воды в шлюзе не сравняется с уровнем того участка канала, куда направляется судно. Канал может состоять из нескольких участков с различными уровнями воды в них, и на каждом перепаде устраивают один или несколько шлюзов. Уровень воды в шлюзе изменяют, прогоняя ее насосами по водопроводным галереям в днище или стенках шлюза, либо она поступает через них самотеком. Когда судно направляется из верхнего бьефа в нижний, вода в шлюзе поднимается до уровня в верхнем бьефе, чтобы судно могло войти в шлюз. В каждом торце шлюзовой камеры расположен водонепроницаемый гидротехнический затвор, обычно представляющий собой ворота из двух створок, которые, поворачиваясь, смыкаются под тупым углом, смотрящим в сторону верхнего бьефа. Верхние ворота открываются, судно входит в шлюз, и ворота за ним плотно закрываются, опять образуя водонепроницаемый затвор. Затем вода из шлюза отводится до уровня в нижнем бьефе, после чего нижние ворота открываются и судно выходит из шлюза. Когда судно движется вверх, все происходит в обратном порядке. Обычно вода для повышения уровня в шлюзе поступает через водопроводные галереи из верхнего бьефа, а для понижения уровня в шлюзе – сливается через аналогичные галереи в нижний бьеф.

114. Режим пропуска судов через шлюз

Существует два режима пропуска судов: двухсторонний и поочередный меняя направления.

• Двустороннее движение заключается в поочередной смене направления пропуска судов: из верхнего бьефа в нижний, затем из нижнего - в верхний, снова из верхнего - в нижний и т.д.

• Одностороннее движение сводится к последовательному пропуску группы судов в одном, направлении, например из верхнего бьефа в нижний.

115. Виды пропускной способности шлюзов

Различают судопропускную и грузопропускную способности шлюза.

• Судопропускная способность шлюза характеризуется числом судов и составов, которые может пропустить шлюз за конкретный промежуток времени — сутки, месяц, навигацию.

• Грузопропускная способность шлюза определяется количеством груза в тоннах, которое способен пропустить шлюз за тот же промежуток времени.

Поэтому пропускную способность шлюза подразделяют на техническую и эксплуатационную.

В свою очередь техническая и эксплуатационная пропускные способности включают в себя понятия судопропускной и грузопропускной способностей.

• Техническая пропускная способность является практически предельной пропускной способностью шлюза при оптимальном режиме работы как самого шлюза, так и флота.

• Она определяется исходя из круглосуточной работы шлюза, равномерного подхода судов по времени и направлениям, максимально возможного использования полезной площади камеры, полного использования грузоподъемности судов.

• Эксплуатационная пропускная способность шлюза зависит от количества пропущенных судов или груза с учетом неравномерного подхода судов к шлюзу, их неполной загрузки (или подхода порожнем), неполного использования полезной площади камеры, некруглосуточной работы шлюза.

116. Системы питания шлюзов.

1 вариант

Системой питания или водопроводной системой шлюзов называется совокупность устройств, которые служат для наполнения и опорожнения камер. По способу подачи и выпуска воды из камеры системы разделяются на сосредоточенные и распределительные. При сосредоточенной системе вода подается в камеру или выпускается из нее в одном месте по длине камеры, чаще у верхней и нижней головы, в последнем случае системы питания называются головными. Распределительная система питания бывает простой, при которой вода поступает в камеру через выпуск из основных продольных водопроводных галерей, расположенных в днище или в стенках камеры, и сложной, при которой вода подается в галереи через промежуточные камеры гашения или из основных галерей в систему вспомогательных поперечных галерей и через выпуски в них — в камеры (из камеры вода выпускается в обратном порядке).   Забор воды из верхнего бьефа для наполнения камеры и сброс ее в нижний бьеф для опорожнения могут производиться по двум системам питания: с забором воды непосредственно из подходных каналов и сбросом ее в подходные каналы, а также с забором воды из верхнего бьефа и сбросом ее в нижний бьеф при помощи трубопроводов с водоприемниками и водоспусками, расположенными вне подходных каналов.Применяется также смешанная система питания. Основное конструктивное различие между системами питания состоит в том, что при распределительных системах продольные галереи размещаются в стенах или днищах камер, а при головных — галереи в камерах отсутствуют. Это позволяет облегчить и упростить конструкцию бетонных и железобетонных голов камеры.  

2-вариант

Совокупность водопроводных устройств, обеспечивающих наполнение и опорожнение шлюза, называется системой питания шлюза.

Помимо подачи воды, система питания может осуществлять регулирование расхода подаваемой или сбрасываемой воды.

К системе питания шлюза предъявляются два основных, но противоречивых требования.

1. Система питания должна обеспечивать возможность быстрого наполнения или опорожнения камеры.

2. Время наполнения - опорожнения не должно быть больше времени, принятого при расчете пропускной способности шлюза.

Для наполнения камеры шлюза с помощью водопроводной системы в нее подается вода в объеме сливной призмы.

Сливная призма некоторых шлюзов на Волге достигает 150 - 160 тыс. м3.

При равномерной, в течение 7 - 8 мин, подаче воды ее средний расход превышал бы 300 м3/с.

В реальных условиях неравномерного во времени наполнения камеры максимальный расход воды достигает 600 м3/с.

Этот большой переменный расход в камере шлюза вызывает колебания масс воды и продольные течения, которые воздействуют на ошвартованное в шлюзе судно.

В результате воздействия гидродинамических сил швартовные устройства судна и шлюза испытывают значительные нагрузки.

• Различают две основные системы питания шлюзов - сосредоточенную (головную) и распределительную.

• При сосредоточенной системе питания подача воды в камеру и сброс воды из камеры осуществляются соответственно в верхней и нижней головах шлюза

При распределительной системе питания вода в камеру и сброс воды из камеры происходят с помощью нескольких длинных продольных галерей, расположенных в днище или нижних частях стен шлюза. Эти галереи с камерой шлюза соединены множеством выпусков – отверстий Вода через выпуски подается в камеру относительно равномерно по всей ее длине.

117. Судоподъёмники

— комплекс механизмов, позволяющий осуществлять подъём и спуск судов с одного уровня водного пути на другой, например, для пропуска судов через плотины гидроэлектростанций.

Необходим для того чтобы преодолеть большой напор, обеспечить необходимую пропускную способность и сократить расход воды.Они очень сложны в эксплуатации, требуют значительных затрат энергии на перемещение камеры, больших капиталовложений, граничивают габариты перемещаемых судов.

118. Преимущества и недостатки судоподъёмников

1) Преимущество судоподъёмников — относительно малая потеря воды из верхнего канала при подъёме и спуске судов.

2)Недостатки — более сложная конструкция, более высокая цена сооружения, а также ограничения по размерам и водоизмещению судов, из-за огромной массы, которую необходимо поднимать

119. Классификация судоподъёмников

Судоподъёмники различают:

- по способу перемещения судов:

1)Без воды,

2)с водой

- по направлению перемещения

1)наклонные,

2) вертикальные

-механические(лифт аналогично)

-поплавковые(камера поддерживается поплавками, которые находятся в подземных резервуарах)

-плунжерных( две камеры связаны между собой и приводятся в движение по принципу гидравлического пресса)

3)вращающиеся судоподъёмники. (работают по принципу колеса обозрения).

Суда перемещаются в двух камерах, подвешенных к большому колесу, которое вращается вокруг своей оси

Наклонные подразделяются на продольные и поперечные.

- по типу привода и балансировке.

Почти все современные судоподъёмники работают по принципу машины Атвуда, с применением противовесов, что позволяет значительно сократить энергозатраты.

Судоподъёмники, в которых противовесом является вторая камера для подъёма судов, называют парными.

Когда первая камера опускается, вторая поднимается, и наоборот.

Если камеры могут двигаться независимо друг от друга, судоподъёмник называют двойным.

Судоподъёмники, способные перемещать одновременно несколько судов, разделяют на:

- двойные

- парные.