книги из ГПНТБ / Механизация и автоматизация оросительных систем и технология орошения сельскохозяйственных культур сборник научных статей гидромелиоративного факультета

141

По результатам этих данных построим графики, приве­

денные на рис. 3 и 4.

Возвращаясь к графику на рис. 3 необходимо отметить,

что точки пересечения кривых семейств М (a, t) с осью М являются по существу экстрополяцией кривых на ось М в

соответствии с общим характером кривых М (a, t). Ha самом

? и с i

График зависимости М, гр = F( a0, t)

деле моменты при а =0 равны гидростатическим, по уже при самом малом открытии щита (поворот вокруг оси вращения затвора) величина момента резко падает, приходя в соответ­ ствие с кривой М (a, t). Следовательно, режим работы затво­ ра в пределах 0° v 3° неустойчив и его надо избегать.

142

Рис. 4. График лаппсимости Q = f(a°, I).

Верхний предел открытии щита ограничивается критичес­

затвора, быстро падает до нуля. Для относительных напоров t--=0,82 и более отрыв потока наблюдается при «>50°.

Для меныних напороз уменьшается критический угол.

В результате многократных замеров напоров перед ко­ зырьком hKH над осью вращения затвора hB, а также углов наклона щита к вертикали а была получена опытная зависи­ мость

m = f K t)

где: jt) — относительный напор перед козырьком в верхнем бьефе сооружения.

Данные опытов приводим в Ц].

Исправленные значения ш в зависимое!и от а и t приве­ дены в таблице 3, по результатам этих данных построены графики, приведенные на рис. 5,

143

Т а б л и ц а 3

При пересчете опытных данных с модели на натуру по условиям моделирования использован критерий Фруда F/- =idem. На основании этого критерия имеем:

для моментов Mi = 64M2

и для расходов Qi = 63|2Q2,

где: б — масштаб модели. За основной размер принята вы­ сота щита Н щ.

В таблице 1 и на графике рисунка 3 даны величины по­ гонных моментов с размерами щита Ищ x b = (7,7X15,2) см2.

Следовательно, при расчете момента натурного затвора раз­ мерами Нщ и В.

144

н

На основании проведенных исследований можно заметить, что по ширине щита гидродинамические давления почти не меняются за исключением точек, расположенных на самых краях щита. ■

Значит обтекание щита может характеризоваться любым его сечением. А из этого следует, что при масштабных пере­ счетах можно отступать от геометрического подобия, изме­ няя согласно требованиям удлинение щита [3].

Для этого в формуле пересчета (4) правую часть необхо­ димо разделить на удлинение, которое имело место при ипытах /,| = 1,97 и умножить на новое удлинение

в_

I;

Нщ

Ограничим относительное удлинение пределами 1,5

[3 ].

Подставляя в формулу (4) размеры модели для нового

удлинения }'2= тг" и соблюдая размерности, получим

где: М — момент, действующий на натурный затвор в кг. м; Нщ— высота натурного затвора в метрах;

В— ширина натурного затвора в метрах.

Порядок расчета гидродинамического момента, действую­ щего на затвор, можно принять следующим, задавшись на­ полнением перед козырьком Н и высотой затвора Н ш, опре­ делим относительный напор перед козырьком по соотноше­ нию:

По полученному m для любого а находится t по таблице 2 или по графику на рис. 5, а зная t и а, по таблице 1 или но

графику рис. 3 находится М.

Подставляя в формулу (5) размеры натурного затвора и

М, получим момент от силы давления воды, действующий па натурный затвор.

В таблице 2 и на графике рис. 4 даны погонные расходы модели. Для принятых размеров модели будем иметь

В

Для любого допустимого А-2= 7т—) получим

где: Q — расход, пропускаемый натурным затвором в м3/с, Нщ— высота натурного затвора в метрах;

В— ширина натурного затвора в метрах.

Методика определения Q аналогична методике определе­ ния М и описана выше,

146

1. Высота затвора (см. расчетную схему 2а [1]) мается как функция расчетного напора от НМакс

3. Определяется действующий напор Нд па щит, который как видно из рисунка 2а [I], равен

Нд = М -1щ -И 1щ

4.Задаем, на основании исследований, при пропуске максимальных расходов угол наклона щита к вертикали в пре-;

делах от а = 40°4-50°.

5.Ширина натурного полотнища затвора определится из формулы:

4,66 • Нщ2 • Q

rfle:QMaKC — максимальный расход, пропускаемый авто­ матом;

Нщ— высота натурного затвора;

Q — погонный расход модели, который находится из зависимости Q = f(a, t) рис. 4 или из таблицы 2.

Причем ширина натурного затвора должна находится в пределах

1,5ПЩ<:В;.ЗН1Ц

6. Радиус очертания грани 2 (рис. I [1]) равен R —11щ. 7. Вес пустотелой емкости равняется

Ge = 0,145-Рг.сТ

где: Рг.ст — сила гидростатического давления, действующая

143

на напорную грань закрытого затвора при на­ поре Нд определяется по известным формулам гидростатики, а расстояние от центра тяжести веса пустотелой cmkoctiiGs до осп вращения затвора будет

=0,44НЩ

Угол наклона линии, соединяющей точку приложения Be­ ta пустотелой емкости с осью вращения затвора к напорной рани

ср = 43°-г45°

8. Предельный угол наклона щита к вертикали и ш„ при [Котором наступает равенство гидродинамического момента и момента от ве^о пустотелой емкости относительно оси вра вцения затвора (при этом момент от противовеса равен нулю, Плечо Gm, отсутствует, емкость пуста) находится методом последовательного приближения, а именно: задают произ­ вольный угол наклона щита к вертикали а, находят момон/

;па щит при относительном напоре t и заданному а по фор­ муле

М 2,181:".-В-М-

где: М — погонный момент модели, определяемой из зависи­ мости M= f(a, t) рис. 3 или из таблицы 1 и доби­ ваются равенства Me =М.

9. Угол наклона линии, соединяющей точку приложения пега противовеса Gn]) с осью вращения и горизонтом равен

7 —90 (1ПР

10. Получив необходимые параметры," определяют вес поды Gn, центр тяжести и расстояние между ним и осью вра­ щения гП, а также угол наклона линии, соединяющий центр тяжести GB с осью вращения затвора к напорной грани ф (затвор находится в закрытом состоянии, ц= 0). Из уравне­ ния 2 [1] находится вес противовеса G пр:

( п р

14Э

твора, силу веса пустотелой емкости и воды в ней, а также, силу противовеса (случай полного закрытия затвора), в про­ цессе которого определяется вес отдельных частей затвора, суммарная сила веса и точка ее приложения. Расчет этот производится известными методами расчета металлоконст­ рукций и здесь не излагается. Затем методом последователь­ ного приближения добиваются равенства уравнения (2) [1] как при закрытом положении, так и при максимальном под­ нятии затвора, т. е. пропуске максимального расхода.

12. Рассчитывают сливное калиброванное отверстие для опорожнения пустотелой емкости. Площадь поперечного се­ чения сливного калиброванного отверстия Дсо определяется по расходу и напору. Расход истечения q принимается рав­ ным расходу поступления в емкость воды, а напор — равным максимальному наполнению в емкости — Н щ, тогда

где: р — коэффициент расхода отверстия, принимается из справочной литературы.

150