Определение габаритных размеров камеры шлюза

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА

Дисциплина: «Внутренние водные пути и гидротехнические сооружения»

Специальность: 180403.65 – судовождение

Работу выполнил: студент группы СВ-2015

КУРАНТ Сергей Леонидович

Руководитель курсовой работы: профессор кафедры

«Судовождение» кандидат технических наук, доцент

ГОРДЕЕВ И. И.

Москва 2016г.

Содержание

Исходные данные……………………………………………………………..3

Введение…………………………………………………………………...….4

1. Определение габаритных размеров камеры шлюза……………………..5

2. Гидравлический расчет шлюза с головной системой питания…………9

2.1 Допустимое время наполнения камеры шлюза………….……....10

2.2 Расчет наполнения камеры шлюза………...……………………...11

2.2.1 Первый этап наполнения……………………..………………….11

2.2.2 Второй этап наполнения………………………..………………..14

2.2.3 Третий этап наполнения ……………………………………..….16

2.2.4 Четвертый этап заполнения………………….……………..…....17

3. Проверка условий стоянки расчетного судна в процессе наполнения камеры шлюза………………………………………………………………..................18

Заключение……………………………………………………………….…...19

Список использованных источников ……………………………………….20

Исходные данные

1. Уровни воды в бьефах: ВБ=35м; НБ=20,5м.

2. Основные расчетные размеры судов:

а) Грузовое судно: L = 115м; Т = 3,5м; b = 13м

б) Пассажирское судно: L = 96м; Т = 2,2м; b = 11,6м

3. Расчетная скорость движения судов в канале:

а) Грузовое судно: V =12,1 км/ч;

б) Пассажирское судно: V=14,5 км/ч.

4. Скорость выхода судна из шлюза в НБ: V=1,25 м/с.

5. Грунт ложа канала: 2.

6. Схема подходного канала: ПС .

7. Средняя высота надводного борта судна: h=1,5м.

8. Водоизмещение судна _____________ .

9. Схема размещения судов и составов в камере шлюза

ВВЕДЕНИЕ

Шлюз (голл. sluis, от латинского exclude – исключаю, удерживаю, отделяю) гидротехническое сооружение, расположенное между водоёмами с различными уровнями (нижнего и верхнего бьефов), через которое проходят суда.

Цель создания шлюза - служит для перемещения подвижного состава (судов, барж, плотов и др.) из одного бьефа в другой в местах сосредоточения перепадов, которыми являются плотины на реках и перегораживающие сооружения на судоходно-оросительных каналах.

Процесс пропуска судов через шлюзы, называется шлюзованием, состоит из ряда последовательных операций (открывание и закрывание ворот и затворов, наполнение камер водой и опорожнение их, ввод и вывод судов и т.д.)

Целью курсовой работы являются: уяснение специфики прохождения шлюзов, освоение методики расчета наполнения и опорожнения шлюза, расчет основных элементов шлюза по исходным данным согласно индивидуального задания.

Определение габаритных размеров камеры шлюза

В курсовом проекте рассматривается однокамерный шлюз со стенкой падения и головной системой питания с наполнением камеры из-под рабочих плоских верхних ворот. Схема такого шлюза представлена на рис. 1.

Основные габаритные размеры камеры шлюза устанавливаются исходя из размеров расчетного судна (состава) и схемы расположения судов в камере.

Условно длину камеры шлюза можно разделить на четыре участка: участок гашения энергии потока, покупающего из верхнего бьефа в камеру шлюза (L_r); успокоительный участок (L_yc); полезная длина камеры шлюза (L_n), в переделах которой размещаются суда при шлюзовании; шкафная часть (L_u), в пределах которой происходит перемещение створок нижних ворот шлюза.

Полезная ширина камеры шлюза и судоходных отверстий в головах определяется по формуле

_n _n₊₁

В_п.к. = ∑b_c + ∑∆B, (1)

¹ ¹

где ∑b_c, - суммарная ширина одновременно шлюзующихся и рядом стоящих расчетных судов или секционных составов:

∆B - запас по ширине с каждой стороны камеры и между рядом стоящими в камере судами, принимаемый равным: для шлюзов шириной до 10 м – 0,2 м; до 18 м - 0.4 м; до 30 м - 0.75 м; свыше 30 м - 1.0 м;

n - число судов, швартуемых в камере шлюза, лагом;

Рис 1. Схема однокамерного шлюза с головной системой питания

Полезная длина камеры шлюза для судна или толкаемого состава определяется как

_m _m₊₁

L_n = ∑ l_c + ∑ ∆L, м. (2)

^{1 1}

где 1_С- длина судна или толкаемого состава;

∆L = 2 +0,03 1_с= 2 + 0,03*115 = 5,45 м - величина запаса между стоящими друг за другом судами;

m - количество стоящих друг за другом судов (составов) в камере шлюза.

Для шлюзов , расположенных на судоходных каналах, глубины на

верхнем и нижнем королях принимаются одинаковыми. Предварительно

глубина на короле задается равной

h_K = 1,3 T_c = 1,3*3,5 = 4,55 м (3)

Уточнение глубины на короле для случая выхода судна из шлюза в нижний бьеф (расчетный случай) производится с помощью номограмм, представленных на рис.2, в следующей последовательности.

1. Определяют отношение ширины судна к полезной ширине камеры шлюза

b_с/B_п.к.

B_п.к =13,м+ 0,8м=13,8м

13/13,8=0,942

2. По заданной скорости (V,) выхода судна из камеры шлюза в нижний бьеф вычисляют число Фруда

Fr_r=V_в/(gT_c)^0,5= 1,2/(9,81*3,5)^0,5= 0,205 (4)

3. По номограмме во втором квадранте определяют значение коэффициент стеснения k в точке пересечения линий Fr_г = const и
b_c/B_n_.к = const.

Рис 2. Номограмма к определению дополнительной осадки судна при выходе из камеры шлюза

4. Из линий в первом квадранте выбирают линию с найденным значением k (достраивают промежуточную) и по известному значению b_c / B_n_.кнаходят отношение Т_с/ h_к, из которого выражают значение глубины на короле h_к.

По номограмме в четвертом квадранте (по значению £) определяют число Фруда Fr_в, значение которого проверяется по формуле

Fr_в= V_в/(2gh_к)^0'5 = 1,25/(2*9,81*4,55) = 0,132 (5)

При расхождении значений чисел Fr_в более чем на 0,002 проверяют правильность графических построений.

5. По значению числа Фруда Fr_в при помощи графика в третьем квадранте находят отношение ∆Т_к/h’_к, из которого выражают значение дополнительной осадки кормы судна при выходе из камеры ∆Т_к. (Пример пользования номограммами показан пунктирными стрелками на рис.2).

6. Глубина на короле должна удовлетворять условию

h’_к > Т_с + ∆Т_к +5, (6)

где δ = 0.1 Тс = 0,1*3,5= 0,35 м, но не менее 0,25 м.

Из значений, полученных по формулам (3) и (6), выбирают большее и округляют в большую сторону до ближайшего числа кратного 0,5 м.

Окончательно полезные габариты камеры шлюза и глубина на короле принимаются в соответствии с таблицей 1. При этом округление по всем параметрам ведется в большую сторону.

Полная длина камеры шлюза слагается из длин ее отдельных участков

L_к = L_r + L_ус + L_п + L_ш= 9 + 7,5 + 150 + 11 = 177,5 м (7)

где L_r =8 ... 10 м - длина камеры гашения (входящую в нее длину балочного гасителя можно принять L_б = 2 м);

Таблица 1 – Полезные габариты камер шлюзов

B_n.к
L_n
h_к	6,0 5,5 5,0	6,0 5,5 5,0	6,0 5,5 5,0	5,5 5,0 4,5 4,0	5,5 5,0 4,5 4,0	5,5 5,0 4,5 4,0	4,0 3,5 3,0	3,0 2,5 2,0	3,0 2,5 2,0 1,5	3,0 2,5 2,0 1,5	2,0 1,5 1,0

L_yc = 5 ... 10 м - длина успокоительного участка;

L_n - полезная длина камеры;

L_ш = 0.6 B_n_.к= 0,6*18 = 10,8 м=11м - длина шкафной части.

При выборе значений L_r и L_yc следует ориентироваться на то, что большие значения этих величин соответствуют большему напору (Н) на шлюз.

Общая длина шлюза определяется по зависимости

L_шл = L_уп + L_к + L_гал + L_ш.р. + L_н= 14,5 + 177,5 + 11+11 + 2 = 216 (8)

где L_y_п, = Н - длина упорной части верхней головы

(Н =^: ∆BБ - ∆HБ - напор на шлюз)=35м-20,5м=14,5м

L_гал = 10 ... 12 м - длина участка выхода водопроводных галерей нижней головы в нижний бьеф;

L_ш.р = L_u - длина шкафной части ремонтных ворот;

L_н =^: 2 м.

Высота стен шлюза принимается равной.

H_ст = h_к + H + h_ст= 5 + 14,5 + 2 = 21,5 (9)

где h_ст = 2 м - запас высоты над уровнем верхнего бьефа.

Толщина днища камеры b_дн и толщина стен на уровне; днища составляют (0.17 ... 0.2) H_ст= 0,185*21,5 = 3,98м. Толщина стен в их верхней части b_ст = 1.0 м. Ширина камеры по верх В_к = 1.04 В_{п. к}.= 1,04*18 = 18,72 м

Ширина верхней и нижней голов шлюза принимаются равными

В_г=B_п.к.+2Н = 18 + 2*14,5 = 47

Толщину подъемно-опускных ворот верхней головы и двустворчатых ремонтных ворот нижней головы можно принять равной 0.8 .... 1.2 м, а рабочих ворот нижней головы —1.5 м.

Ширина пазов подъемно-опускных ворот превышает толщину ворот на 0.4 м, а их глубина составляет 0.6 ... 1 .См.

Площадь водопроводных галереи нижней головы зависит от размеров камеры и колеблется в пределах 12 ... 20 м².

По вычисленным и принятым в разделе 1 геометрическим разменам вычерчивается схема шлюза.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: