Гидродинамические нагрузки, действующие на подъемно-опускные ворота шлюзов

• Автор: Кривошей, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1986
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 189 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Ц

1. ОСНОВНЫЕ ПОДЪЕМНОСПУСКНЫЕ ВОРОТА ШЛЮЗОВ

И УСЛОВШ ИХ РАБОТЫ

1.1. Общие сведения.

1.2. Гидравлические явления, возникающие при

истечении воды изпод ворот.

1.3. Нагрузки, действующие на ворота .

1.4. Обзор работ по определению гидродинамического воздействия потока на ворота и затворы . . . Выводы

2. ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИССЛЕДОВАНИЙ

НА МОДЕЛИ .
2.1. Подход к определению нагрузок, действующих
на ворота
2.2. Постановка задачи, опытная установка и
методика лабораторных исследований . .
2.3. Регрессионный анализ математической модели
для суммарной вертикальной нагрузки на козырек . .
2.4. Регрессионный анализ математической модели для суммарной горизонтальной нагрузки
на ворота.
Выводы
3. АНАЛИЗ ЛАБОРАТОРНЫХ И НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛШИН ПОДЪЕМНОГО УСИЛШ
3.1. Анализ лабораторных исследований .
3.2. Определение величины подъемного усилия.
3.3. Анализ натурных исследований
Выводы.гЬО
4. ПУТИ УМЕНЬШЕНИЙ НАГРУЗОК И ОПТИМИЗАЦИЙ
КОНСТРУКЦИИ ВОРОГ
4.1. Канонический анализ уравнений для
вертикальной и горизонтальной нагрузок
4.2. Теоретический подход к определению
оптимального очертания нижней части ворот. . 1 Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ВОРОТ И ВЫРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ
ПО ИХ КОНСТРУИРОВАНИЮз
5.1. Экспериментальные исследования новых
конструкций ворот5а
5.2. Определение пульсационных нагрузок во
5.3. Определение коэффициентов расхода. .
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ по
ЛИТЕРАТУРА


Вакуумная зона первого вида характеризуется незначительными пульсациями давления и не создает каких-либо осложнений, если не приводит к значительному увеличепию нагрузок на подъемный механизм, В практике она почти не встречается, поскольку ворота имеют плохо обтекаемое очертание нижней части. Зона второго вида является наиболее распространенной и вредной, так как она может занимать почти всю поверхность козырька и тем самым способствовать существенному увеличению подъемного усилия. Для уменьшения отрицательного действия вакуума под ворота подводится воздух. Истечение потока в атмосферу. Рис. Увеличение диаметра аарационных труб нецелесообразно, поскольку расходуется металл и увеличивается вес ворот. При наполнении камеры уровень воды в ней постепенно поднимается и подтапливает козырек ворот. Непосредственно за воротами (рис. Транзитная струя I, вытекающая из-под щита способствует образованию вихрей 2,3,4 и 5. Заполненные вихрями области непостоянны по форме и подвержены непрерывным колебаниям давлений. Изменение давлений происходит и в областях 6,7, куда интенсивно засасывается воздух. Воздух поступает по аэрационным трубам, устроенным в пороге головы и воротах, а также через вихревые воронки 5 и пазы ворот. Вакуумная зона 6 подтягивает струю к поверхности козырька, увеличивая подъемное усилие, а зона 7 подтягивает ее к стенке падения, способствуя дальнейшему росту подъемного усилия. Тем самым, появляются силы, имеющие разные направления. Поскольку данные области характеризуются различными значениями вакуума, а также периодическими прорывами воздуха в них, то происходит биение струи по поверхности козырька. Это может наблюдаться особенно тогда, когда подвод воздуха в эти области недостаточен. Такое явление имело место на Горьковских шлюзах в первые годы их эксплуатации //. Подъемно-опускные ворота сильно вибрировали, что привело к многочисленным трещинам в стыковых швах стрингеров и разрушению втулок обратных колес. Истечение потока пои подтоплении ворот. Отметим, что вихревые воронки 5, образующиеся на напорной поверхности ворот в районе пазов,могут влиять не только на аэрацию потока, но и на коэффициент расхода системы питания /II/. Однако это влияние весьма мало и имеет место лишь в редких случаях проникновения, воздушного ядра воронки в отверстие под щитом. Поэтому в дальнейшем влияние воронки на процесс истечения учитываться не будет. Поскольку воздух, увлекаемый водой, не может быть поглощен ею как растворителем, он остается в воде в виде пузырьков. С увеличением давления начинается интенсивное выделение воздуха в атмосферу (деаэрация). Ниже зоны б, а в основном, за гаси -тельным экраном и балками распределительной решетки воздух быстро расширяется и покидает водную среду. Пространство, освобожденное воздухом,мгновенно занимает вода, что приводит к по -стоянным пульсационным толчкам, а следовательно, и к колебаниям средней скорости потока и расхода. Таким образом, выделение воздуха из воды может влиять не только на величину подъемного усилия, но и на отстой судов в камере //. Следует отметить, что явления аэрации и деаэрации изучены наиболее слабо. Попытки теоретического изучения этих явлений /, / пока положительных результатов не дали. Не могут быть использованы для практического применения и результаты натур -ных исследований, выполненные НИСом Гидропроекта на Саратовском шлюзе /7/, В этих исследованиях для установления влияния аэрационных труб на насыщение потока воздухом, проводились опыты как с открытыми, так и с закрытыми трубами. Но ни по визуальным наблюдениям за потоком, ни по количеству воздуха в потоке различий зафиксировано не было. Поэтому график изменения расхода воздуха на входе в аэрационную трубу ^рис. Однако он дает представление об изменении расхода последнего по времени. Из рисунка видно, что наибольшее количество воздуха засасывается при подъеме ворот, близком к Для подъемного механизма этот момент может оказаться самым тяжелым, так как действие вакуума будет проявляться в наибольшей степени. Нагрузки, действующие на ворота. Собственный вес ворот. Силы трения, возникающие из-за движения частиц жидкости по напорной поверхности ворот при их открытии. Трение в опорах и уплотнениях, в буферных тележках. Взвешивающие силы. Из указанных сил только вес ворот можно считать постоянным.