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

Радиус очертания циркуляционного порога в камере во­ доприемника определяется из соотношения:

R2 = R ,-B , (16)

На основании исследований, проведенных нами при оцен­ ке качества безнаносного водоотбора, форма циркуляцион­ ных порогов в камере водоприемника рекомендуются ступен­

Здесь: Pi — высота порога в начале;

Z — перепад уровней в верхнем бьефе и камере водо­ приемника;

б) порог, гребень которого выполнен с уклоном в сторону нижнего бьефа.

Высота порога вначале определяется по формуле (20) или назначается равной Р2. а в конце — по формуле (19).

8. Форму входа в промывник следует назначать конус­ ной в профиле, а размеры промывного отверстия опреде­ ляются из условия пропуска промывного расхода Qnp = 0,10Qp

иэксплуатации.

9.Уклон дна камеры водоприемника определяется из ус­ ловия транспортирования максимальной крупности фракций наносов, попавших в водоприемник, определяемых по форму­ лам В. Ф. Талмазы [7] при 100% водозаборе для среднелет­

них расходов, когда QP = Q0TB+Qnr> и может приниматься в пределах 0,05-г0,10.

10. Расчет длины водослива холостого сброса в камере водоприемника производится по формуле:

т__ Qсбр

( 21)

1~ m o i V 2g Hi12

61

Здесь: m0i — коэффициент расхода, который по исследованниям А. С. Лугового (3) рекомендуется опре­ делять по полученной им зависимости:

11.Расчет нижнего бьефа производится на расход Q TP, определяемый по формулам (2—4), как для обычных условий работы сливной части сооружений.

12.Размеры разгрузочных окон в нижней части раздель­ ных бычков назначаются конструктивно и принимаются:

грузочных окон, назначается равной глубине наполнения в нижнем бьефе Ьб, при этом их длина будет равна /ст = т /Иб, где: т' — коэффициент заложения откосов отводящего русла.

На этом расчет водозаборного сооружения заканчивается и производится расчет средств автоматизации, изложенный в

[4].

Изложенная методика расчета применена при расчет^ во­ дозаборного сооружения на р. Тосор Тонского района ИссыкКульской области Северной межрайонной проектной группой при ММиВХ Кирг. ССР.

К. И. Скрябина, вып. 17, том IV.

4.Б. И. М е л ь н и к о в . «Исследование и расчет сдвоенного сегментного затвора-автомата уровня верхнего бьефа с корректором прямого дей­ ствия». Настоящий сборник.

5.И. К. Р у д а к о в.,«Исследование и расчет новых конструкций автома­ тизированных горных водозаборов и водозаборов-переходов». Кирг. ИНТИ, Информационный листок № 44 (477), 1968 г.

6.Г. В. С о б о л и н. «Гидротехнические сооружения на горно-предгорных

участках рек и каналов Киргизии», Кирг. ИНТИ, Фрунзе, 1966 г.

7.В. Ф. Та лм а за , А. Н. К р о ш к и н . «Гидроморфометрические харак­ теристики горных рек». Изд-во «Кыргызстан», Фрунзе, 1968 г.

8.М. Д. Ч е р т о у с о в . «Гидравлика», Госэнергоиздат, М.-Л., 1962 г,

62

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТ СДВОЕННОГО СЕГМЕНТНОГО ЗАТВОРА-АВТОМАТА УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕФА С КОРРЕКТОРОМ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ*

Аспирант Б. И. МЕЛЬНИКОВ

Для поддержания заданной программы работы водоза­ борного сооружения с обеспечением одновременного промыва верхнего бьефа от наносов и сброса излишков воды и плав­ ника по транзиту через один пролет автором совместно с д.т.н., профессором Я- В. Бочкаревым разработана группа сдвоенных сегментных затворов-автоматов уровня верхнего бьефа [2, 3].

Для внедрения предложенных конструкций авторегуля­ торов нами проведены всесторонние исследования и разрабо­ тана методика их расчета.

По условиям объема здесь приводятся исследования и ме­ тодика расчета сдвоенного сегментного затвора-автомата уровня верхнего бьефа с корректором прямого действия**.

Краткое описание конструкции, принцип действия и теоретические основы

Данный авторегулятор (рис. 1) представляет собой два сегментных затвора, уравновешенных и взаимосвязанных тро­ совой тягой и укрепленных на одной оси, причем нижний затвор соединен с осью жестко, а верхний свободно вращает­ ся. С осью так. же жестко соединен корректор, представляю­ щий из себя пустотелый сектор цилиндра, обращенный вы­ пуклостью в сторону верхнего бьефа и расположенный в ка­ мере, сообщающейся с верхним бьефом через питающий трубопровод и задатчик уровня, а с нижним — через сливное калиброванное отверстие.

В зависимости от компоновочной схемы сооружения каме­ ра с корректором может располагаться в боковых стенках сооружения или в теле раздельного бычка.

Принцип действия авторегулятора основан на уравнове­ шивании моментов сил, действующих на подвижные части

* Работа выполнена под научным руководством д. т. н., профессора Я. В. Бочкарева.

** Авторское свидетельство № 376521, выданное на имя Я. В. Бочка­

рева и Б. И. Мельникова,

63

затвора и моментов сил сопротивления относительно оси вра­ щения.

Основное уравнение равновесия, являющееся расчетным имеет вид:

^М0 = G, I icosai + Gк/ксоэаз—G2-^cosa2

Здесь: Qi — вес нижнего затвора; G2 — вес верхнего затвора; GK— вес корректора;

/1, /2, — расстояние от оси затвора до точки приложения сил Gi, G2 и GK\

di и d2— диаметры шкивов;

Ri— радиус обшивки нижнего затвора; г— радиус очертания корректора;

h K— глубина наполнения в камере корректора; Ьк— ширина корректора;

со, со, аз— углы наклона линий, соединяющих точки прило­ жения сил G1, G2 и Gk с осью вращения затво­

ра к горизонту;

Ф— угол поворота корректора относительно верти­

Р '™ = |Т § И < 0 Л ,,+ Н ‘Д ) '

где:

f — коэффициент трения;

Нр— расчетный напор в верхнем бьефе; bi— ширина пролета;

t — ширина уплотнений (см. рис. 2); 7— удельный вес воды;

Р— угол наклона линии, соединяющей точку приложе­ ния силы FiTpC осью затвора к горизонту.

Силу трепля F2Tr можно определить по известной формуй ле i-»].

г;:е: е — ширина листа (рис. 2);

Ri — радиус очертания нижнего затвора.

Рис. 2. Схема уплотнений сдвоенных сегментных затворов: I — гиб­ кий, металлический лист; 2 — уплотняющий элемент; 3 — криволи­ нейная полоса с ребрами жесткости (закладная часть); 4 — нижний затвор; 5 — верхний затвор.

Исследование пропускной способности учет воды

Ввиду неизученное™ и отсутствия рекомендаций по опре­ делению расхода воды через сдвоенные сегментные затворы необходимо выявить:

1. Изменение коэффициентов расхода при истечении через верх полотнища сегментного затвора тпо, при истечении изпод полотнища сегментного затвора р и при одновременном истечении в зависимости от положения затвора (открытия нижнего затвора — а, открытия верхнего затвора Hi, отпоси-

тельной высоты оси затвора -=- ).

К

2. Влияние рабочей ширины затворов на пропускную спо­ собность.

Для обеспечения требуемой точности исследований, учи­ тывая данные технической характеристики отверстий водоза.-

66

борных сооружений, перекрываемых сегментными затворами, а так же исходя из возможностей лаборатории Кирг. СХИ, масштаб модели принят 5= 20. Исходя из изложенного для расчета модели сдвоенного сегментного затвора принято от­ верстие речного пролета водозаборного сооружения со сле­ дующими основными параметрами: ширина в свету—Ь= 5,0 м, наполнение перед затвором — Н = 4,0 м; перепад за затво­ ром — Р = 1,5 м.

При пересчете с натуры были получены следующие основ­ ные параметры модели: ширина полотнища нижнего затвора— bi == 250 мм, верхнего — Ь2= 200 мм, радиус очертания полот­ нища нижнего затвора — R( = 300 мм, верхнего—R2= 298 мм. Размеры корректора: ширина — Ьк = 50 мм, радиус очерта­ ния корректора — г = 180 мм.

Исследования проводились для случая свободного истече­ ния из-под и через верх полотнищ затвора, установленного

ров сдвоенных сегментных затворов и напора на водозабор­ ных сооружениях.

Для получения расчетных зависимостей, характеризую­ щих изменения -коэффициентов расхода то, ц и Мо в зависимое-

верхней падающей струи на нижнюю при постоянном и пе­ ременном уровне воды в верхнем бьефе и проведены две се­ рии опытов:

а) с раздельным сбросом и учетом воды, проходящей че­ рез верх полотнища затвора и под полотнище затвора;

б) со сбросом воды в один лоток и учетом общего расхо­ да, проходящего через верх и под полотнище затвора.

При проведении экспериментов с раздельным сбросом во-' Ды фиксировались следующие величины: наполнение в верх­ нем бьефе Н и величина переливающегося слоя через верх полотнища затвора Hi измерялись мерными иглами, открытие нижнего затвора а — специально изготовленным шаблоном,

расходы Qi и Q2 истечения — объемным способом оттарирон ванным водосливом.

По опытным данным определялись коэффициенты расхода: а) при истечении из-под сегментного затвора, установлен-'

ного перед перепадом из формулы [1]:

Q.

(4)

11 b i / 2 g H 0

б) при истечении через верх полотнища сегментного за­ твора по формуле:

В результате анализа опытных данных выявлены законо­ мерности изменения коэфифцнентов расхода nio и р п по­

Путем математической обработки этих графиков были получены следующие расчетные зависимости для определения коэффициентов расхода:

0,35 гг

------------—--------

0,80^ + 0,092^

При этом расход воды через сдвоенные сегментные затво­ ры можно определить по следующей формуле:

Формулу (8) можно преобразовать и привести к виду:

здесь: K=-jr t>i

68

Обозначим выражение в скобках в формуле (9) через коэффициент Мо и перепишем в виде:

коэффициент Мо в общем виде можно записать:

По опытным данным коэффициент расхода вычислялся пЬ формуле:

obi V 2gH

Порядок проведения опытов при сбросе воды в один лоток был следующий. Устанавливалось открытие нижнего затвора а посредством специально изготовленного шаблона, открытие верхнего затвора Hi фиксировалось при помощи мерной иг­ лы, затем на модель пускались расходы от QMHH До QM3kc Для данного открытия. После установления уровня в верхнем бьефе и в выносных пьезометрах снимались опытные данные.

Опытные значения коэффициента М0 были нанесены на

/ Н \

графики M0= f (—Нпри К = 0,675; 0,80; 1,0 (здесь по условиям

объема приводится график зависимости Mo= f( —-) и опыт­

ные данные табл. 1 при К = 0,8). Последующая математичес­ кая обработка этих граифков позволила получить следующие расчетные формулы для определения коэффициента Мо:

69

/н, с ,

Рис. 3. График зависимости М0 == t { — ; — I для сдвоенного сегментного

затвора при одновременном истечении (К —080).

На основании расчетных зависимостей (13, 14, 15) нами получена обобщенная формула для определения коэффициен­ та Мо в виде:

= 0,60+1,0 и 0< — < 8.

CL

Анализ опытных данных и расчетных зависимостей пока­

зал, что:

1. Коэффициент Мо увеличивается с увеличением отмоси-

тельной высоты оси затвора с относительного открытия от-

70