специальными судопропускными сооружениями в виде шлюзов или
судоподъемников.
Улучшение судоходности водных путей повышает безопасность плавания и
является одним из условий успешного развития водного транспорта. Оно, в
частности, осуществляется подъемом воды напорными гидротехническими
сооружениями с судоходными шлюзами или судоподъемниками.
Судоходным шлюзом называется сооружение, предназначенное для перевода
судов из одного бьефа в другой, отличающихся уровнем воды. Разность
уровней воды в верхнем и нижнем бьефах воспринимается шлюзом как напор.
Схематический план и продольный разрез однокамерного шлюза приведены на
рисунке 1.
Шлюзование осуществляется с помощью камеры 1, разделяющей бьефы, и
устройств, позволяющих выравнивать уровни воды в камере отдельно с верхним
и нижним бьефами. Со стороны каждого бьефа камера имеет судоходные
отверстия, перекрываемые воротами 2. Для маневрирования воротами шлюзы
оборудуются механизмами, располагаемыми на площадках или помещениях голов
шлюзов.При наполнении и опорожнении камера соединяется с бьефами
водопроводными галереями 3, которые перекрываются затворами. Водопроводных
галерей и затворов может не быть, если для наполнения или опорожнения
используются судоходные отверстия.
Для ремонта шлюза предусматриваются затворы, позволяющие отделить его
от верхнего и нижнего бьефа при осушении камеры.
Кроме ворот и затворов с механизмами, камеры шлюза оборудуются
причальными устройствами для учалки судов.
Примыкающие к верхней и нижней головам шлюза подходы состоят из каналов
для захода судна в шлюз, направляющих устройств, обеспечивающих
безопасность входа судов в камеру, причальных устройств и сооружений для
отстоя судов в ожидании шлюзования.
Обеспечение четкой и безопасной проводки судов на современных шлюзах
гарантируется с помощью навигационной сигнализации, связи и
автоматического управления всеми операциями шлюзования.
На внутренних водных путях нашей страны эксплуатируются более 100
судоходных шлюзов. Габариты шлюзовых камер достигают: длина - 300 м,
ширина - 30 м, напор на одну камеру - 20 м.
Различные по своим техническим характеристикам современные судоходные
шлюзы представляют собой уникальные сооружения с высокой степенью
электрофикации, которая позволяет коренным образом улучшить технологию
производственных процессов и условия труда обслуживающего персонала.
Состав и характер электрического оборудования шлюза определяются его
местом в технологической линии, интенсивностью движения на водной
магистрали и уровнем автоматизации управления.
Успешная работа судоходного шлюза зависит от надежности и четкости
действия всех элементов электрического оборудования. В процессе
проектирования и строительства шлюзов предусматривается, что их
электрическое оборудование должно обеспечивать:
заданный технологический режим работы объекта;
постоянную готовность к действию;
возможность дистанционного, а в необходимых случаях и автоматического
управления;
экономичность и полную безопасность работы.
Указанные требования выполнимы лишь при высокой степени электрификации,
автоматизации и качества электрического оборудования.
1.2. Состав и назначение механического оборудования гидротехнических
сооружений.
Механическое оборудование шлюзов делится на:
основное, предназначенное для непосредственного выполнения операций по
пропуску судов через шлюз. К нему относятся рабочие ворота, затворы и их
механизмы;
вспомогательное, необходимое для обеспечения пропуска судов по
определенной схеме и включающее подвижные и неподвижные причальные
устройства;
ремонтное, предназначенное для отделения камеры от верхнего и нижнего
бьефов, состоящее из ремонтных и аварийных ворот, подъемных устройств,
насосных агрегатов и т.п.
Различные размеры камер шлюзов и назначения напоров, а также специфика
работы вызвали появление большого разнообразия конструкций шлюзовых ворот
( плоские,подъемно-опускные, сегментные, откатные, двустворчатые и другие
) и затвор галерей ( плоские, сегментные, цилиндрические, дисковые и
т.п.).
В настоящее время наибольшее распространение получили плоские подъемно-
опускные и сегментные ворота для верхних голов шлюзов, двустворчатые - для
нижних, плоские и цилиндрические затворы - для галерей.
Плоские подъемно - опускные ворота ( рисунок 2 ) представляет собой щит
1, перекрывающий судоходное отверстие и перемещающийся на
колесных или скользящих опорах в вертикальных боковых пазах 2. Нижняя
часть ворот выполнена с наклоном в сторону камеры для направления струи
при наполнении на гасители и устранения вакуума под щитом и при его
подъеме. Аналогичное устройство имеют и плоские затворы водопроводных
галерей.
В эксплуатационных условиях ворота могут принимать три положения: 1)
рабочее ( судоходное отверстие перекрыто ); 2) наполнение
( открыта часть судоходного отверстия ); 3) судоходное ( судоходное
отверстие открыто ).
По эксплуатационно - гидравлическим требованиям при наполнении камеры
шлюза ворота приподнимаются над рабочем положением на 1-3 м с ограниченной
скоростью до 0,2-0,6 м/мин, а по окончании наполнения, на скорости,
превышающей скорость перемещения при наполнении в 20-25 раз, они
опускаются в судоходное положение. В рабочее положение из судоходного
ворота перемещаются также с большой скоростью.
Плоские ворота конструктивно просты и позволяют перекрывать судоходные
отверстия значительных размеров при относительно небольших габаритах голов
камеры. Однако перемещение в вертикальной плоскости и требование двух
резко отличающихся скоростей движения вызывает необходимость применения
сложных приводных устройств и сооружения помещении для расположения
электромеханического оборудования.
Сегментные ворота (рисунок 3 ) по назначению аналогичны плоским
подъемно - опускным, но перемещаются они не по вертикали, а по дуге.
Рабочая поверхность их криволинейна, что позволяет за счет давления воды в
операции наполнения камеры обходится меньшими усилиями для подъема таких
ворот по сравнению с плоскими.
Двустворчатые ворота (рисунок 4 ) состоят из двух полотен 1,
вращающихся вокруг вертикальных осей, расположенных у стен камеры
2. В закрытом состоянии полотна опираются друг на друга опорными подушками
створных столбов, образуя угол 160-170о с вершиной,направленной в сторону
большего уровня воды ( верхнего бьефа ), создающего усилие для удержания
створок закрытыми.
В эксплуатационных условиях двустворчатые ворота могут занимать лишь
два положения: рабочее ( судоходное отверстие закрыто )и судоходное (
судоходное отверстие полностью открыто ), так как наполнение камеры шлюза
при такой системе ворот осуществляется с помощью обводных галерей,
снабженных своими затворами.
Цилиндрические затворы водопроводных галерей (рисунок 5 ) представляет
собой цилиндр 1, установленный в специальной нише и перекрывающий
водопроводное отверстие своей торцовой частью. Рабочее перемещение затвора
осуществляется в вертикальной плоскости с помощью винтовой передачи 2 или
гибкого тягового органа.
Благодаря цилиндрической форме поверхности затвора боковое давление
воды на него уравновешивается, поэтому подъемное усилие при маневрирование
затвором невелико. К недостаткам цилиндрических затворов относятся
потребность в сложной форме галерей и чувствительность к вибрациям.
Механизмы ворот и затворов различаются в зависимости от размеров
шлюзов, их конструкции и общей компоновки. Все механизмы, как правило,
имею редукторы или гидравлические передачи и тяговые органы. В качестве
последних применяются цепные, тросовые, кривошипно-шатунные,штангово-
цепные и штанговые устройства.
Гидравлические передачи используют как для изменения передаточного
числа и скорости движения рабочего органа, так и для получения
необходимого вида механической характеристики привода. В гидравлических
передачах рабочем телом является жидкость, свойства которой и определяют
особенности этого типа передач.
Как и в любой передаче, в гидравлической также имеются входное и
выходное звенья: первым может быть вал насоса,вторым - поступательно
перемещающийся поршень в гидроцилиндре.
Гидравлические передачи делятся на гидростатические ( объемного
действия ) и гидродинамические. В первых давление, создаваемое насосом,
передается через жидкость как рабочее тело на исполнительный орган, во
вторых жидкость приводится во вращательное движение ведущим звеном и
увлекает за собой ведомое.
Мощность гидростатических систем в основном определяется давлением
жидкости, и расход ее сравнительно невелик. Гидродинамические системы,
наоборот, характеризуются большим расходом жидкости и малым статическим
давлением.
Гидростатические передачи, способные обеспечить большие передаточные
числа и преобразовать вид движения, получили преимущественное применение
на водном транспорте. Выходные звенья этих передач могут иметь возвратно-
поступательное, вращательное или возвратно-поворотное движение (
соответственно силовые гидроцилиндры, гидромоторы, моментные гидроцилиндры
).
На рисунке 6 представлена простейшая гидропередача, преобразующая вид
движения. Давление, создаваемое насосом 1, с помощью распределителя 2
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
