Порядок выполнения работы:

1. Осуществить питание лабораторной установки водой и, при необходимости, выполнить измерение глубины воды на пороге верхней головы и в камере шлюза (по аналогии с п.1. работы №1);

2. Произвести наполнение камеры шлюза и зафиксировать исследуемые параметры наполнения: изменения уровня воды , высоты подъема затвора и времени наполнения камеры Т_н;

Изменения уровня воды в камере через определенные промежутки , равные 3 – 4 см для модели, фиксируются по указателю уровня (13) при помощи секундомера, а изменения высоты подъема затвора – по соответствующему указателю, установленному у затвора наполнения камеры. При подъеме затвора с постоянной скоростью достаточно определить полную высоту h_з.n и время открытия t_з.n.. Время наполнения камеры фиксируется по моментам пуска затвора и окончания опыта. Окончание опыта определяется по моменту, когда уровень воды коснется иглы шпитценмасштаба, которая предварительно должна быть установлена на отметке верхнего бьефа;

3. Выполнить расчет и построение гидравлических характеристик наполнения камеры шлюза.

Расчет гидравлических характеристик производится в табличной форме (табл.1 ).

Таблица 1

Расчет гидравлических характеристик наполнения камеры

№ п/п	t, c			у, м			h, м	, м3/с	, м3/с		Tн, с
	tм	tн		ум	ун						опыт	расчет
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

Для определения расхода воды, поступающего в камеру шлюза в любой момент времени, используется уравнение неразрывности потока

; (3)

где , м² – площадь зеркала камеры шлюза.

Вычисление коэффициента расхода системы наполнения производится по формуле:

; (4)

где - площадь водопропускного отверстия в заданный момент времени, определяемая по зависимости:

, м² ; (5)

Значение высоты подъема затвора наполнения для заданного момента времени принимается по зависимости . Изменения величины напора воды на камеру определяется по выражению:

^;

В последних столбцах табл. 1 записываются опытное и расчетное значения времени наполнения камеры. Расчетное значение времени наполнения определяется приблизительно по формуле:

^; (6)

Здесь – напор над центром тяжести водопропускного отверстия, определяемый для скошенного порога по выражению:

, м; (7)

где: - коэффициент расхода системы наполнения, отнесенный к полной площади водопропускного отверстия и принимаемый по зависимости ;

- полная площадь водопропускного отверстия:

, м²; (8)

Изменения опытных гидравлических характеристик наполнения камеры шлюза с головной системой питания представляется в виде графиков, пример которых для наглядности показан на рис. 2. Построение кривой производится по средним значениям расхода (столбец 10), вычисленным для каждого интервала времени .

Результаты исследований и основные выводы

1. Выполнить расчет и построение опытных гидравлических характеристик процесса наполнения камеры шлюза.

2. Дать объяснение расхождениям опытного и расчетного значений времени наполнения камеры.

Рис. 2. Гидравлические характеристики наполнения камеры шлюза типа ВБК

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА

ШЛЮЗУЕМОЕ СУДНО

Целью работы является определение гидродинамических сил, действующих на судно при наполнении (опорожнении) камер судоходных шлюзов, а также изучение характера их изменения.

Исходные данные:

1. Модель судоходного шлюза в масштабе λ=30;

для модели для натуры

2. Длина камеры шлюза L_к=______м, L_к=______м;

3. Ширина камеры шлюза В_к=______м, В_к=_____м;

4. Начальная глубина воды в камере h_к=______м, h_к=______м

5. Напор на пороге верхней головы Н_n=______м, Н_n=______м;

6. Напор воды на камеру Н_к=______м, Н_к=______м;

7. Полная высота подъема затвора h_з.n=_____м, h_з.n=_____м;

8. Полное время подъема затворов t_з.п=_____м, t_з.п=______м;

9. Угол наклона ножа затвора α=35⁰, α=35⁰;

10. Площадь поперечного сечения

камеры при уровне нижнего бьефа F_К=_______м², F_К=_______м²;

11. Размеры расчетного судна:

длина l_с=________м, l_с=_________м;

ширина b_c=________м, b_c=________м;

осадка S=________м, S=_________м;

12. Водоизмещение судна W=______ кГс, W=______ кН;

13. Расстояние от носа судна до

верхних ворот L₁=________м, L₁=________м;

14. Коэффициент расхода системы

питания при полностью поднятом

затворе =_________