2. ОПИСАНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ОБЪЕКТА
Затворы, которые служат для перекрытия судоходных отверстий в головах шлюзов, называют воротами. В зависимости от назначения и условий работы ворота подразделяются на основные , ремонтные и аварийные. Основные рабочие ворота предназначены для непосредственного выполнения операций по пропуску судов через шлюз, ремонтные применяются для закрытия судоходных отверствий при ремонте основных ворот и подводных частей сооружения, а аварийные перекрывают поток воды при повреждений рабочих ворот. Рабочие ворота могут использоваться для наполнения и опорожнений камеры. При выборе типа и конструкции ворот, наряду с требованиями достатичной прочности и жескости, экономности и ремонтопригодности, необходимо учитывать удобство их в эксплуатации и надежности в работе.
Различные размеры камер шлюзов и величины напоров, а также разнообразие требований вызвали появление многочисленных конструкций шлюзовых ворот. Все ворота разбиваются на две большие группы: однополотные двухполотные (двустворчатые ). Однополотные ворота бывают плоскими, поворотными на вертикальной или горизонтальной оси, подъемными, опускными и откатными, сегментными и секторными. Двустворчатые ворота бывают плоскими, цилиндрическими и сегментными ( с вертикальными осями вращения ).
Рабочие ворота всех типов должны выдерживать кроме гидростатических и гидродинамических нагрузок в закрытом положении, возможные случайные удары от навалов на них судов, подходящих со стороны верхних бъефов.
В настоящее время наибольшее распространение получили двустворчатые ворота, главным образом, для нижних голов шлюза, плоские опускные ворота - для верхних. Однотипные, откатные и подъемные, сегментные и платянные находят меньшее применение и не рекомендуются к разработке в проектах без специального обоснования.
Широкое применение двустворчатых ворот обусловленно их высокой надежностью в работе, меньшим весом конструкции и механизмов и, следовательно, более высокими экономическими покозателями. Они могут удерживать большие напоры воды, они применяются в качестве основных ворот на нижних головах шлюзов. Лиш в отдельных случаях они применяемы на верхних и средних головах. В условиях колебания уровней воды в верхнем бъфе применение двустворчатых ворот на верхней голове нерационально, из - за возникающих трудностей при створении, а также повышенных нагрузок на механизмы ворот. Двустворчатые ворота применяются также в качестве ремонтных ворот как на верхней так и на нижней головах. Наполнение и опорожнение шлюзов, оборудованных двустворчатыми воротами, производится, как правило, через водонапорные галереи, а также через специальные отверствия в полотнищах ворот, перекрываемых клинкетами.
2.1. Элементы ворот и действующие нагрузки. Двустворчатые ворота состоят из двух полотен опирающихся в закрытом состоянии друг на друга опорными подушками створных столбов. В открытом состоянии, при пропуске судов, створки входят в расположенные в устоях вертикальные ниши, называемые шкафами.
Набор полотна включает в свой состав раму с вертикальными или горизонтальными ребрами. Эти части ворот имеют следующие названия: горизонтальные ребра - ригели, вертикальные ребра - стойки.
Сама рама имеет по оси вращения - вереяльный столб; по створу - створный столб; по верху - верхний ригель; по низу - нижний ригель; по диагонали - диагональные связи. Конструктивная схема ворот показана на (рисунке 15).
Плоские двустворчатые ворота встречаются с полотнами ригельной системы, а также стоечной. Ориентировочно, если высота ворот больше 0,75 длинны, применяют ригельную систему, а при меньшей - стоечную.
Конструкция плоских ригельных ворот показанна на (рисунке 15). Против каждого ригеля на вереяльном и створном столбах расположены упорные подушки. Через упорные подушки створки опираются друг на друга в створе и передают давление воды на закладные подушки устоев головы. Ригели - балки составного двухстворового сечения со сплошной стенкой. Стрингеры - продольные ребра, предназначены для увеличения устойчивости обшивки при работе ее на сжатие в общей системе ворот. Они устанавливаются между ригелями и представляют собой балки прокатного профиля. Вереяльные створные столбы выполняются в виде коробчатых балок трапецидального сечения. В верхней части вереяльного столба закрепляется ось гальсбанда, а в нижней - надпятник.
Для обеспечения устойчивости ригелей при продольном сжатии ставят диафрагмы по длине створки на расстоянии 1,7 - 2,7 м.
С целю уменьшения перекоса створки от собственного веса делаются диагональные связи. В верхней части створных столбов устанавливаются захваты для обеспечения точного створения ворот.
Основным условием, обеспечивающим нормальную работу ворот, является сохранение их геометрических размеров. При эксплуатации изменение длинны створок происходит в следствии упругой деформации ригелей, створных столбов, износа вкладышей и их деформации. Уменьшение длинны створок ведет к уменьшению стрелы подъема арки и увеличению продольных усилий в ригелях ворот при напоре.
Практика показывает, что просадка ворот может достигать значительных величин ( до 50 - 100мм ). С увеличением срока эксплуатации
эти величины возрастают. Посадка также отрицательно сказывается и
на работе пятового устройства.
Ввиду того что обычные способы не дают точных значений просадки по нижнему ригелю, применяются различные устройства для контроля посадки ворот, позволяющие вести соответствующие наблюдения. Описанное снизу подобное устройство (рисунок 16) по принципу работы электромеханическое. Датчиком служит рычажно - пружинная механическая система, а передающий элемент - электрический.
Механический датчик контроля ворот работает следующим образом. При подходе створки к порогу шток через тягу и стакан пружины передает движение двуплечному рычагу стрелки, которая поворачивается на соответствующий угол на торированной шкале, указывает прогиб ворот.
Пятовые устройства - наиболее ответственные узлы ворот. При вращении створки пята воспринимает ее вес и горизонтальную составляющую нагрузки от сил перепада уровней воды и ветровой нагрузки на выступающую подветренную часть ворот. Величина перепада при открытии ворот принимается равной 0,15м.
Конструкция пяты двустворчатых ворот состоит обычно из двух основных частей - надпятника, укрепленного на створе ворот, и подпятника, заделанного в бетон. Расположенная под водой и требующая для своего осмотра и ремонта откачки камеры пята является весьма ответственной частью ворот, работа которой должна быть особенно надежна.
Конструкций пят существует несколько. во всех конструкциях сохраняется эксцентриситет в плане ( смещение ). Все пяты грибовидные и отличаются способом крепления хвостовика гриба устройства. Имеются конструкции пят, где между подвижными и неподвижными частями подпятника устанавливаются кольца из пластин красной меди. Надпятник выполнен из стального литья за одно целое с упорной подушкой и прикрепленной болтами к нижней части вереяльного столба. В надпятнике закреплен бронзовый вкладыш, в который входит грибовидная пята из нержавеющей стали. Хвостовик пяты крепится в отливке, которая, в свою очередь устанавливается в бетонном основании и крепится фундаментными болтами.
Гальсбанд является верхней опорой створки, удерживающей ее от опрокидывания.
С его помощью производится установка вертикального положения створки. Гальсбанд представляет собой конструкцию, состоящую из колец, охватывающих шейку или шип на створке ворот, и двух горизонтальных тяг, соединенных с элементами, заделанными в бетонную кладку устоя. Вращая гайки стяжек, можно изменять их длинны и, следовательно, устанавливать положение оси гальсбанда. Для облегчения вращения стяжных гаек применяется дифференциальная резьба. Устанавливая створку по направлению одной из тяг, разгружается для регулировки вторая.
Вереяльные "шарниры" ворот состоят из закладных и упорных подушек.
Закладная подушка воспринимает давление от трехшарнирной арки и передает его на бетон, этим и объясняется большие размеры основания подушек. В бетоне закладная подушка закрепляется анкерными болтами. Овальные отверстия для анкерных болтов позволяют регулировать ее установку. Упорная подушка, также как и закладная, отливается из стали, а ее пазы заливаются баббиттом или компаундом из эпоксидной смолы. Такие подушки устанавливаются на створном столбе, вторая упорная подушка створного шарнира не имеет вкладыша, заливаемого баббиттом.
0 комментариев