Гидротехнический затвор

 

Изобретение относится к гидротехнике, а бфлее конкретно к конструкции гидротехнического затвора водопропускных отверстий водоподпорных плотин. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции. Затвор имеет корпус , выполненный в виде понтона, присоединенный к напорной стенке водо про водящего сооружения посредством шарнирных балок, к понтону может быть прикреплен щит-закрытие. Предлагаемый затвор может быть установлен в качестве автоматического закрытия водопропускных отверстий водоподпорных плотин (различного назначения), а также предлагаемая конструкция может использоваться в водопроводных , канализационных системах. других гидротехнических системах и устройствах . 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (5!)5 Е 02 В 7/50

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .ПАТЕНТУ (21) 4900935/15 (22) 09.01,91 (46}07.03.93. Бюл. № 9 (71) Ленинградский кораблестроительный инсТитут (72) Э.Н,Гарин (73) Государственный морской технический университет (56) Авторское свидетельство СССР № 62205, кл. Е 02 В 7/50, 1940, Авторское свидетельство СССР

¹ 1 32992, кл. Е 02 В 7/50. 1960. (54),ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАТВОР (57) Изобретение относится к гидротехнике, а более конкретно к конструкции гидротех. нического затвора водопропускных отверИзобретение относится к гидротехнике, а т чнее к конструкции затворов глубинных и г1оверхностных водопропускных отверст 1й водоподпорных сооружений (плотин, дамб).

С целью упрощения конструкции и повы аения надежности действия в качестве автоматического затвора водопропускных отверстий при уровнях воды в верхнем бьефе, соответствующих или превышающих предельный, предлагаемая конструкция затвора выполнена в виде понтона. плавающего на поверхности воды, имеющего минимальный надводный борт и прикрепленного к стенке водопропускного устройства посредством шарнирных балок.

Плоская грань понтона, обращенная к водопропускному устройству, выполняет роль элемента, перекрывающего водопроток.. >Ц„„1801158 А3 стий водоподпорных плотин. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции. Затвор имеет корпус, выполненный в виде понтона, присоединенный к напорной стенке водопроводящего сооружения посредством шарнирных балок, к понтону может быть прикреплен щит-закрытие. Предлагаемый затвор может быть установлен в качестве автоматического закрытия водопропускных отверстий водоподпорных плотин (различного назначения), а также предлагаемая конструкция может использоваться в водопроводных, канализационных системах, других гидротехнических системах и устройствах, 3 э.п,ф-лы, 5 ил.

Шарнирные балки прикрепляются по одной на каждой из боковых граней понтона, Противоположными концами шарнирные балки присоединены к стенке водопропускного устройства. Шарнирные крепления балок к понтону и стенке водопропускного сооружения выполнены с возможностью вращения относительно горизонтальных осей. Положение шарнирных креплений на понтоне соответствует уровню центра подводного обьема понтона (центра величины — по терминологии Теории корабля), который должен быть выше центра тяжести понтона-затвора. С этой целью в нижней части понтона размещается постоянный балласт. Начальное положение шарнирных балок между точками крепления к понтону и стенке водопропускного сооружения соответствует их наклону вниз или на1801158 верх по отношению к вертикальной оси понтона.

Длина и. положение шарнирных балок обеспечивают положение понтона на поверхности воды при основном (начальном) ее уровне с зазором относительно стенки водопропускного сооружения, При изменении уровня воды плавающий на ее поверхности понтон совершает движение по траектории.— дуге окружности в направлении к стенке водопропускного сооружения.

Предельный уровень воды в верхнем бьефе соответствует положению понтона, прижатому своей плоской "затворной" гранью к уплотнению водопропускного отверстия.

Герметичность закрытия достигается благодаря обжатию уплотнения силой, возникающей из-за перепада гидростатического давления между верхним и нижним бьефами.

Уровень воды в верхнем бьефе может подниматься выше предельного (до критического уровня. определяемого высотой водоподпорной плотины). При этом понтон-закрытие (с шарнирным балками, имеющими начальный наклон вниз) оказывается полностью погруженным в воду. Положительная сила плавучести понтона в этом случае уравновешивается силами, возникающими в креплениях шарнирных балок в результате их швартовного эффекта.

Плава|ощий затвор. работающий в условиях понижения начального уровня воды в верхнем бьефе (начальный наклон шарнирных балок относительно понтона — вниз), после перекрытия водопропускного отверстия может частично выйти из воды. В этом случае усилия в шарнирных балках уравновешивают массу части понтона, вышедшей иэ воды, При понижении (или повышении).воды в верхнем бьефе после предельного уровня понтон отходит от уплотнительного устройства и вновь открывает водопроток. В процессе движения понтона к плотине и от нее шарнирные балки совершают возвратновращательные движения относительно своих шарнирных креплений на стенке водопропускного сооружения.

Указанная выше цель достигается также благодаря использованию специального щита в качестве затвора. Щит прикрепляется к плавающему понтону, с которым совершает движение при изменении уровня воды. При предельном уровне щит перекрывает водопроток. С помощью такого щита расширяются функциональные возможности предлагаемого гидротехнического затвора. Не связывая размеры самого понтона с размером и положением водопро50 твора, водопропускное отверстие открыто

Пунктирными линиями показано рабочее положение затвора. водопропускное отверстие закрыто.

Динамика рабочего действия плавучего гидротехнического затвора предлагаемой конструкции, начинается с изменения начального уровня воды в верхнем бьефе. Для затвора на фиг,1, например, при подъеме начального уровня воды 7 на понтон действуют (дополнительная) архимедова сила и пускного отверстия, щит-затвор, прикрепленный снизу или сверху к понтону, позволяет перекрывать придонные глубинные и сливные поверхностные водопропускные отверстия, Совокупность признаков изобретения обеспечивает достижение цели изобретения, В самом деле, конструкция плавучего гидротехнического затвора, выполненного в

"0 виде понтона или понтона с прикрепленным щитом-закрытием и присоединенного к вертикальной стенке водопропускного сооружения с помощью шарнирных балок таким образом, что при изменениях уровня воды понтон сохраняет вертикальность положения, перемещается к водопропускному отверстию и при предельных уровнях воды перекрывает его.

Действие затвора осуществляется автоматически. вызывается только изменением уровня воды в верхнем бьефе водоподпорного сооружения, Таким образом, изобретение соответствует критерию положительного эффекта.

На фиг:1 показан плавучий гидротехнический затвор (боковая проекция), действующий при подъеме начального уровня воды; на фиг.2 показан гидротехнический затвор (поверхностный), действующий при понижении начального уровня воды; на фиг.З и 4 показаны гидротехнические затворы с щитом-закрытием, установленным на днище понтона, и действующие при повышении и понижении уровней воды соответственно;

З5 на фиг.5 показан гидротехнический затвор с щитом-закрытием, установленным на палубе (крыше) понтона, закрывающий поверхностное (сливное) водопропускное отверстие при подъеме воды. На фигурах

40 приняты следующие обозначения; 1 — плавающий понтон; 2 — шарнирная балка; 3— понтонное шарнирное крепление балки; 4— шарнирное крепление балки на стенке водопропускного сооружения; 5 — водопропу45 скное отверстие; 6 — стенка водопропускного сооружения; 7 — начальный уровень воды; 8, 9, 10 — переменные уровни воды; 11 — щит-закрытие. Сплошной линией показано начальное положение за1801158 реакции шарнирных балок 2, Так как крепление шарнирных балок, шарнирные опорь|

3, соответствуют уровню центра подводного объема (центра величины) и расположены выше центра тяжести затвора (при необходимости на днище понтона принимается балласт), понтон под действием названных сил без крена начинает перемещаться по траектории, представляющей собой дугуокружности радиусом, равным длине шарнирной балки 2. При предельном уровне воды 8 понтон занимает рабочее положение (пунктирные линии) и своей "запорной" гранью прижимается к уплотняющему устройству, пе Рек ры вая водоп ропускное отверстие.

Дальнейшее повышение уровня воды будет создавать избыточное давление. на понтон, способствующее герметизации закрытия.

По причине минимального надводного борта,и следовательно минимального запаса плавучести понтон может быть в положении поЛностью погруженного в воду при повышении ее уровня до критического уровня 10.

В атом случае архимедова сила. равная запаСу плавучести, будет полностью уравно.. вешена силами растяжения шарнирных . ба ок и реакции уплотняющего устройства.

При понижении воды в верхнем бьефе. 10, 9, 8, 7 динамика действия гидротехнического затвора будет обратной по отношению к опйсанной выше.

Динамика работы затворов, перекрываощих водопропускные отверстия при понижении уровня воды в верхнем бьефе, а также с использованием щита-закрытия (см. фиг.2 — 5), аналогична представленной выше.

Технические преимущества предлагаемой конструкции плавающего гидротехнического затвора по .сравнению с существующими конструкциями и затвором-прототипом определяются приобретаемыми новыми его качествами. Это более простая и надежная конструкция. автоматически перекрывающая водопропускные отверстия при достижении допускаемого

5 уровня воды в верхнем бьефе водоподпорного сооружения, Конструкция предлагаемого затвора универсальна. Затвор может использоваться для закрытия глубинных и поверхностных водопропускных отверстий, 10 при повышении или понижении уровней воды в верхнем бьефе, Использование щитазакрытия расширяет диапазон применения затвора в условиях значительных возможных колебаний уровней воды, положений

15 водопропускных отверстий, их формы и раз. меров.

Формула изобретения

1. Гидротехнический затвор, включаю20 щий корпус. выполненный в виде понтона, присоединенного к водопроводящему сооружению посредством шарнирных балок, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности и упрощения конст25 рукции при установке на входном оголовке водовода сооружения с вертикальной напорной гранью. один из шарниров каждой шарнирной балки расположен на боковой грани корпуса на уровне центра объема под30 водной его чаети, а второй — на напорной . грани сооружения, 2. Затворпоп1, отл ича ющийся тем,что шарниры напорной грани расположены выше шарниров корпуса.

35 3. Затвор по п1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что шарниры напорной грани расположены ниже шарниров корпуса. . 4, Затвор по пп.1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен запорным щитом, 40 прикрепленным к корпусу со стороны входного оголовка водовода.

1801158

1801158

Составитель Э.Гарин

Редактор Л.Волкова Техред М.Моргентал Корректор И,шулла

Заказ 1187 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина. 101