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

. н, |верстии— , перекрываемых затвором и уменьшается с уве­

личением относительного сужения К- 2. Коэффициент М0 изменяется по линейной зависимости,

что позволяет получить простую формулу для определения расхода череп сдвоенные затворы при постоянном значении с.

ТГ" К-

подтопления струи, вытекающей из-под обшивки затвора, верхней, •— переливающейся через полотнище затвора, коэф­ фициент Мо можно с достаточной точностью определять по формуле:

Тогда расчетная формула расхода через сдвоенные затво­

Таким образом, для измерения расхода воды через сдвоен­ ный сегментный затвор достаточно замерить величину откры­ тия нижнего затвора а, напор над кромкой полотнища верх­ него затвора Hi и глубину наполнения в верхнем бьефе Н,

где: К, = 0,645Ьп"2^Н и K2= 0,290b2V 2gH

71

^:=0,314

Продолжение таблицы Г

>3

СО

Методика расчета

Прежде, чем приступить к расчету затвора, устанавли­ ваются следующие исходные данные: максимальный расход, сбрасываемый через перекрываемое отверстие или парамет­ ры отверстия; расчетный иагюр 11,, (глубина воды в верхнем бьефе на уровне ИНГ); максимальное наполнение в верхнем бьефе Пмакс или отметку максимального подпертого горизон­ та воды в верхнем бьефе; глубину наполнения в нижнем бьефе при пропуске максимального расхода; перепад на со­ оружении Р, ширину стенок сооружения или раздельных бычков; время изменения уровней воды на данном соору­ жении.

Имея эти исходные данные определяется максимальное открытие затвора:

а) нижнего ймзкс = (0,3-г0,4) 11„

где: ЛН=ДМПГ—ДНПГ

При этом awaKC « H iMaKC

Радиус очертания полотнища нижнего затвора принимает­ ся равным Ri = l,5Hp. Радиус очертания полотнища верхнего затвора принимается равным Нг= (1,35-у 1,40)Н р из условия расположения ригелей, продольных и поперечных балок и других рабочих элементов на обшивке нижнего затвора и свободного хода затворов относительно друг друга.

Ширина перекрываемого отверстия при наличии защитных открылков, предотвращающих попадание плавающих предме­ тов и, переливающейся струи на опорные ноги затвора, опре­ делится по формуле:

(0,645амакс +0,203Н,Л1акс)г 2gH

Здесь Ьг принято равным: Ьг= bi—0,3b|=0,7bi.

При конструктивных особенностях перекрываемого проле­ та, когда можно принять bi = Ьг= b ширину отверстия можно определить по зависимости:

74

Определив параметры затвора, по формулам гидроста­ тики определяются силы гидростатического давления па об­ шивки затворов, па которые и производится статический рас­ чет по известной методике расчета металлоконструкций.

По результатам статического расчета определяются веса Затворов Gi и G2 и их-точки приложения.

Сила натяжения троса Т[ от веса нижнего затвора Gi без учета веса корректора может быть определена из следующего

По аналогичной зависимости определяется сила натяже­ ния троса Тг от веса верхнего затвора G2.

„ „ / 2cosa2

(25)

Зная силы натяжения тросов Т] и Т2, определяются диа­ метры шкивов. Задав предварительно но конструктивным соображениям диаметр одного из них, определяется диаметр второго шкива из условия:

После этого приступают к расчету корректора, предва­ рительно назначив параметры корректора г и Ьк.

Ширина корректора Ьк определяется размерами проме­ жуточного бычка пли боковых стенок сооружения, а высота корректора, равная радиусу, принимается в зависимости от высоты расположения оси вращения и из условия неподтопления со стороны нижнего бьефа сливного отверстия, распо­ ложенного в нижней точке камеры корректора, и определяет­ ся по зависимости:

75

При этом вес корректора GK (при равновесном положении затворов и при отсутствии воды в камере корректора) должен создавать достаточную силу давления для прижима затвора к дну и стенкам сооружения с целью создания лучшею уп­ лотнения отверстия в момент полного закрытия затвора И уменьшения непроизводительных потерь воды на сооружении, т. е. должно соблюдаться следующее условие [4]:

здесь: Mi — момент силы, приживающей затвор к Порогу со­ оружения;

М;— момент силы, стремящейся поднять затвор (при отсутствии воды в камере корректора).

Mi

При М, <1,25 следует изменить диаметры шкивов di и сЬ.

Требуемая сила давления воды Р на напорную грань кор ректора определится из условия:

где: Ki — коэффициент запаса Ki = 1,1 для собственного веса; Кг —■коэффициент запаса для остальных величин

Кг=1,2; /р— расстояние от оси затвора до центра давления си*

Qc — равнодействующая усилий, передающихся шарни­ ру от давления воды со стороны верхнего бьефа на обшивку затвора и части его веса;

г0п— радиус опорного подшипника;

FTP— сила трения, равная FlTP + F2XP и определяется по формулам (2) и (3).

Расчетная сила давления воды на напорную грань коррек­ тора определяется по формуле:

76

и сравнивается с требуемой силой давления Р тр.

Если Рр>-Ртр , то расчет корректора заканчивается.

П риРр< Р тр размеры корректора (в основном ширину) увеличивают и производят перерасечт.

Для создания усиления движущего момента корректора ось вращения затвора размещается на 0,20 + 0,30 м ниже от­ метки уровня верхнего бьефа. Параметры камеры корректора назначаются конструктивно: радиус очертания камеры гк= = 1,05г; ширина b 'K= 1,05Ь ,

Далее производится расчет датчика уровня, представляю­ щего собой подвижный щиток, установленный в шахте, сооб­ щающейся с верхним бьефом и камерой корректора трубо­ проводом. Шахта устраивается перед камерой корректора с целью уменьшения транспортного запаздывания. Там, где это возможно, подвижный щиток следует устраивать непосред­ ственно на стенке камеры корректора.

Отверстие задатчика рассчитывается на расход q, опре­ деляемый из условия наполнения полезного объема камеры корректора W, равного разности объемов камеры и коррек­ тора

Время наполнения полезного объема задается из условия эксплуатации и прнимается t)>l мин. Напор над отверстием датчика принимается равным ДЬ = 0,05НР.

Площадь поперечного сечения датчика определяется по формуле:

Диаметры трубопроводов, соединяющих шахту с верхним бьефом и камерой корректора, назначаются конструктивно или определяются из формулы для расчета простого трубо­

провода.

Площадь сливного отверстия рассчитывается по формуле:

q 0,091г3!2bк

(3 3 )

СЛ р / ' 2gr р/" 2gt

77

где: ц — коэффициент расхода сливного отверстия прини­

мается по справочным данным в зависимости от конструкции отверстия.

Для устойчивой работы авторегулятора площадь сливного отверстия сосл должна быть в 6—7 раз меньше о)вх.

Исследование действующей модели

Проверка точностиработы сдвоенного сегментного затво­ ра-автомата уровня верхнего бьефа (модель М 1:20) прово­ дилась в гидравлическом лотке 50X80x800 см.

Опытная проверка качества работы автомата показала, что автомат поддерживает заданный уровень с достаточной для практики точностью: погрешность не превышает 4,0% от расчетной глубины в верхнем бьефе; автомат устойчив в работе при пропуске расходов от QM„„ до QMaKC.

Результаты исследований действующей модели сдвоенного сегментного затвора-автомата сведены в таблицу 2.

Выводы и рекомендации

В результате разработок и исследований разработан сдвоенный сегментный затвор-автомат уровня верхнего бьефа с корректором прямого действия, который:

1) обеспечивает автоматическое поддержание заданного постоянного уровня воды с точностью ±5%;

2) осуществляет одновременно сброс излишков воды че­ рез и под полотнище затвора;

3)обеспечивает беспрепятственный пропуск плавника и транспорт наносов в нижний бьеф;

4)осуществляет быстрое открытие перекрываемого от­ верстия при плавном движении обоих затворов без видимых

скачков и задержек; 5) при резких изменениях уровня воды в верхнем бьефе

восстанавливает равновесие в течение 1—2 минут; 6) позволяет изменять уставку горизонта воды;

7) позволяет с точностью ±5% вести учет сбрасываемой воды, для.чего достаточно замерить глубину воды перед за­ твором, величину переливающегося слоя через полотнище верхнего затвора и открытие нижнего затвора.

Выше изложенное позволяет рекомендовать данную кон­ струкцию авторегулятора для производственной проверки с последующим внедрением на речных пролетах водозаборных узлов и сбросных сооружениях,

78

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.И. И. А г р о с к и н , Г. Т. Д м и т р и е в . Ф. И. Пи к а лов. — «Гид­ равлика», «Энергия», 1964 г.

О КОЭФФИЦИЕНТЕ РАСХОДА ПРИ ИСТЕЧЕНИИ ИЗ-ПОД СЕГМЕНТНЫХ ЗАТВОРОВ, УСТАНОВЛЕННЫХ ПЕРЕД ПЕРЕПАДОМ*

Аспирант МЕЛЬНИКОВ Б. И.

В справочной и учебной литературе недостаточно освещен вопрос о коэффициенте расхода при истечении из-под сег­ ментных затворов, установленных перед перепадом.

Это затрудняет осуществление гидравлического расчета, учета и контроля подаваемой и сбрасываемой воды нижеле­ жащим потребителям на водозаборных сооружениях с укоро­ ченным водобоем, шлюзах-регуляторах, перегораживающих сооружениях и др., имеющих значительный перепад за об­ шивкой сегментного затвора [2, 3, 4, 6, 7].

Из выполненных исследований по данному вопросу можно указать на работу М. М. Мартыновой [5], в которой автором предложена эмпирическая формула для определения коэффи­ циента расхода при истечении из-под сегментных затворов, установленных непосредственно перед стенкой падения, кото­ рой придавались уклоны 1:3, 1:2 и 1:1.

Однако, рекомендаций для определения коэффициента расхода при вертикальной стенке падения, а также при уда­ лении места опирания обшивки затвора от водосливной гра-

Работа выполнена под научным руководством д.тлц профессора Я. В. Бочкаревд,

80