ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
Затворы гидротехнических сооружений
Г л а в а 7
Плоские затворы
7—1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАТВОРАХ
Затворы являются одной из частей гидротехнических сооружений; в комплексе этих сооружений посредством затворов осуществляется управление водным потоком. Гидротехнические сооружения имеют отверстия для пропуска воды, отверстия перекрываются затворами, перемещая (передвигая) которые можно закрыть отверстия, открыть их полностью или частично. Таким образом, перемещая затворы, можно регулировать уровни воды перед ними (и за ними), управлять расходами, пропускаемыми через отверстия сооружений, производить смыв наносов через донные отверстия, удалять лед, шугу, плавник через верхние отверстия, пропускать суда, плоты, древесину, рыбу.
Размеры прямоугольных отверстий гидротехнических сооружений, перекрываемых затворами, стандартизированы (СН 149-60). Различают отверстия поверхностные, т. е. ограниченные с трех сторон (порогом и двумя боковыми гранями), и глубинные (погруженные, донные), ограниченные с четырех сторон, при расположении верхней грани отверстия ниже нормального подпорного уровня воды.
Затворы, перекрывающие как поверхностные, так и донные отверстия, весьма разнообразны по конструкции, поэтому единой классификации их еще нет. Имеются предложения классифицировать затворы по их форме (плоские, цилиндрические и т. и.), по роду движения (с поступательным или вращательным, перекатываемые и др.), по передаче давлений от затвора на быки и на флютбет, по сложности конструкции (простые, сложные, разборчатые), по материалам. Не приводя здесь подробной классификации затворов, рассмотрим лишь некоторые, наиболее распространенные конструкции их1.
В затворах различают подвижные и неподвижные части. Собственно затвор состоит из жесткого каркаса (остова, несущей конструкции) и поддерживаемой им водонепроницаемой обшивки. В опущенном на флютбет положении (при закрытом отверстии) затвор разделяет верхний и нижний бьефы, воспринимает на себя гидростатическое давление и передает его на сооружение. Некоторые типы затворов водосливных отверстий показаны па рисунке 7—1, а затворы глубинных отверстий — на рисунке 7—2.
Сегментные, секторные и некоторые другие типы затворов перемещаются между быками (или устоями), вращаясь вокруг горизонтальных осей; для удобства перемещения между затвором и поверхностью быка оставляют небольшую щель (зазор); во избежание утечки поды через эту щель затвор снабжают уплотняющими устройствами, имеющими различные оформления.
1 А. Р. Березинский. Верхнее строение плотин. М., Стройиздат, 1949; Е. И. Залькиндсон, Е. Е. Нефедов, А. Р. Березинский. Плоские стальные затворы гидротехнических сооружений. Гос. издат. по строительству и архитектуре, М.—Л., 1951.
Для перемещения плоских затворов их оборудуют транспортными частями (полозы, колеса, тележки, гусеничные ролики), которые перемещаются по неподвижным путям (рельсам), устанавливаемым в нишах (пазах) быков или устоев и называемым опорными частями; на них опирается затвор и через них давление воды, воспринимаемое затвором, передается на быки и устои. Опорные части называются также закладные, так как они закладываются в тело быка или устоя при его возведении.
Затворы вальцовые (горизонтальные, цилиндрические) перемещаются перекатыванием их по наклонным массивным зубчатым рейкам, устанавливаемым в крупных нишах устоев или быков. Затворы, остов которых состоит из вертикальных рам или ферм, при открытии пролета укладываются на флютбет поворотом вокруг горизонтальных осей, параллельных оси потока. Ворота в судоходных шлюзах открывают пролет поворотом вокруг вертикальных осей.
Применяют следующие типы затворов глубинных отверстий: плоские, задвижки, сегментные и др. (рис. 7—2). В вертикальных цилиндрических затворах нижний стальной цилиндр поднимается по вертикали и входит в расположенным над ним цилиндр, заделанный в кладку и тем самым открывает донное отверстие. Дроссельный затвор поворотом вокруг горизонтальной (или вертикальной) оси открывает отверстие. Игольчатый затвор перемещением по горизонтали закрывает выходное отверстие. Горизонтальный конический затвор (рис. 7—2, ж) горизонтальным перемещением цилиндра 1 закрывает отверстие между неподвижным цилиндром 2 и конусом 3.
Рис. 7 — 2. Типы затворов глубинных отверстий:
а — плоский; б — задвижка; в — сегментный; г — вертикальный цилиндрический, д — дисковый (дроссельный); е — игольчатый; ж — горизонтальный конический.
Подъем и опускание затворов производят с помощью подъемников, устанавливаемых на быках в специальных помещениях (будках), на служебных мостах или на подвижных портальных кранах. Неподвижными подъемниками обслуживается 1—2 затвора, подвижными, передвигающимися по рельсам служебных мостов, обслуживаются все или несколько затворов.
Отдельную группу затворов составляют затворы-автоматы, используемые для автоматического регулирования постоянного уровня воды верхнего бьефа. Такие затворы нашли применение в гидротехнических сооружениях на оросительных каналах (например, затвор-автомат Μ. Ф. Финке). Принцип их действия основан на уравновешивании моментов сил, вызывающих движение затвора, и сил, сопротивляющихся этому движению1.
Для своевременного осмотра и ремонта работающих затворов отверстия гидротехнических сооружений снабжаются ремонтными затворами, выполняющими также роль аварийных в случае неполадок в работе основных затворов. Мелкие гидротехнические сооружения на мелиоративных системах, не работающие в зимний период, не обязательно снабжать обоими видами затворов; часто ограничиваются одними основными затворами.
Выполнение проектов затворов обычно осуществляется специализированными проектными организациями.
1 Л. В. Хамадов. Гидродинамические силы, действующие на затвор-автомат конструкции М. Ф. Финке, и его пропускная способность. "Известия АН УзССР". серия технич. наук, № 3, 1962.
