Вальцовые, или цилиндрические, затворы представляют собой горизонтальные полые цилиндры, применяемые для перекрытия широких (до 50 м и более) пролетов высотой до 9 м. Подъем или опускание затвора производится перекатыванием цилиндра по наклонным зубчатым рейкам, устанавливаемым в пазах быков или устоев; на концах цилиндра укрепляют круговые зубчатые дуги (так называемые бандажи) и две цепи — рабочую (подъемную) на одном конце цилиндра и холостую — на другом.
Зубчатые рейки ставят под углом 65—70° (1,13—1,23 рад.) к горизонту (рис. 8—25 и 8—28).
Снизу у цилиндра делают щиток высотой по вертикали от флютбета до нижней точки цилиндра 0,5—1,5 м. Нижний щиток позволяет несколько уменьшать диаметр цилиндра, но главное назначение его состоит в изменении направления давления воды на затвор; без нижнего щитка цилиндр испытывал бы давление от воды, направленное вверх, толчки от срыва вакуума при истечении из-под вальца и поэтому был бы в неустойчивом положении па рейке.
На рисунке 8—25 показан вальцовый затвор с нижним щитком; высота затвора 3,8 м, диаметр цилиндра 2,8 м. При опущенном положении служебное сообщение между берегами осуществляется через цилиндр. Металлическая обшивка щитка защищена деревянным покрытием. Вдоль вальца па расстоянии 1,5—1,8 м друг от друга ставят поперечные диафрагмы кругового сечения (рис. 8—26) или треугольного (рис. 8—25). Диафрагмы соединяют обрешетинами коробчатого профиля, на которых укрепляют стальную обшивку.
Рис. 8—25. Вальцовый затвор с нижним щитком.
Рис. 8—26. Вальцовый затвор с козырьком.
Боковое уплотнение обычной конструкции (стальная пластинка с деревянном обделкой) устраивают более солидно, чем в плоских затворах, вследствие большой ширины пазов-ниш у вальцового затвора; глубина ниш достигает 2 м.
Диаметр цилиндра редко превосходит 4 м; если высота перекрываемого пролета значительна, то экономически выгоднее рассматривать цилиндр как балочную несущую конструкцию, впереди которой ставится криволинейный затвор — козырек нужной высоты. На рисунке 8—26 показан такой затвор высотой 6,4 м, с цилиндром диаметром 2,6 м, прикрытым сверху наклонной плоскостью для перелива воды. Для полного открытия отверстия, т. е. поднятия затвора на высоту 6 м, бандаж с диаметром 2,6 м недостаточен, поэтому по концам цилиндра прикрепляют бандажи, очерченные по диаметру, значительно большему (около 4 м), чем диаметр цилиндра.
Подъем цилиндра производится с одного конца рабочей цепью, с другой стороны на цилиндр навита в обратном направлении холостая цепь, прикрепленная по концам к цилиндру и к устою. Несмотря на большой вес цилиндра, возможен срыв его с реек ветром в поднятом состоянии (особенно для высоких затворов с большой площадью, подвергающейся воздействию ветра), чему способствует и крутое положение (близкое к вертикальному) зубчатых реек; более пологое положение их значительно удорожает сооружение из-за его удлинения.
Подвеска затвора на двух цепях — рабочей Р и холостой 2 — устраняет опасность срыва цилиндра с реек 3 ветром (рис. 8—27). В опущенном положении цилиндрический затвор должен достаточно сильно прижиматься к флютбету, обеспечивая хорошее донное уплотнение (обычно деревянным брусом); для этого требуется, чтобы отношение моментов сил (относительно точки касания бандажа и рейки), прижимающих затвор к флютбету, к моменту сил, стремящихся поднять затвор, было не меньше 1,25.
Рис. 8—28. Поперечный разрез вальцового затвора:
1 — цилиндр; 2 — бандаж; 3 — зубчатая рейка; 4 — нижний щиток; 5 — подъемная цепь.
Суммарное давление Е от веса затвора G и давления воды Л (рис. 8—28) передается на рельсы, по которым перемещается затвор; рельсы отлиты заодно С зубчатой рейкой, вследствие чего зубцы работают на усилия, сообщающие движение вальцу, давление же от вальца воспринимают рельсы. На рисунке 8—29 показан вид сверху на рельс-рейку и соединение бандажа с рейкой.
Основание зубцов рейки и бандажа наклонно, что при подъеме затвора способствует выдавливанию образовавшегося между зубцами льда.
Подъемное усилие вальцовых затворов меньше, чем сегментных; оно находится, если пренебречь трением качения по рельсам и трением между зубцами, из уравнения моментов относительно точки касания бандажа с рельсом (рис. 8—29):
Рис. 8—29. Зубчатая рейка и рельс: 1 — зубчатая рейка; 2 — рельс; 3 — зубчатка бандажа; 4 — обод бандажа.
где F — площадь затвора в свету в м2.
Подъемное усилие должно быть найдено для различных положений затвора; для расчета цепей выбирают наибольшее усилие.
Большая жесткость вальцовых затворов обеспечивает их хорошую работу в условиях суровых зим.
Подъемные усилия для этих затворов невелики, по вес их велик, онв требуют много металла, сложны в изготовлении и монтаже.
Быки получаются толстыми, длинными и высокими.
Вальцами трудно регулировать уровень верхнего бьефа (из-за выпуска воды тонким, но широким слоем из-под затвора); шугу, лсд и плавник нельзя сбрасывать, не устроив козырька; па предгорных'и горных участках рек, несущих крупные донные наносы, возможны затруднения с донным уплотнением.
