Файл: Земляновский, Д. К. Общая лоция внутренних водных путей учеб. пособие.pdf

Процесс шлюзования судов. Суда пропускают через шлюз круглосуточно.

Пропуск судна при движении его снизу вверх состоит из сле­

да судна из шлюза (10 мин). Пропуск одного судна продолжает­ ся от 25 до 35 мин. При движении судна сверху вниз операции выполняются в обратном порядке.

Несамоходные суда и плоты чаще всего проводит через шлюз сам буксировщик или специальные рейдовые буксиры. В неко­ торых случаях применяется береговая тяга. Например, на Кам­ ском гидроузле плоты проводят электровозы, передвигающиеся по рельсам параллельно шлюзу.

Управление механизмами ворот и затворами водопроводных галерей на шлюзах дистанционное, осуществляется с одного пуль­ та управления.

При наполнении камер шлюзов происходит беспорядочное движение воды, со значительными уклонами, течениями и водо­ воротами. Величина уклонов и скоростей течения в камере во многом зависит от скорости открывания затворов водопровод­ ных галерей или подъема ворот. Для уменьшения скоростей те­ чения применяют ступенчатое открытие затворов. Особенно боль­ шие скорости течения возникают при наполнении камеры через ворота верхней головы.

В начале наполнения камеры в ней создается продольный ук­ лон поверхности воды от верхней головы к нижней. По мере на­ полнения камеры уклон приобретает направление от нижней го­ ловы к верхней. При головных системах питания шлюзов первое прцложение силы гидродинамического давления к судну насту­ пает тогда, когда первый фронт волны, пройдя судно и отразив­ шись от нижних ворот, вернется опять к корме. Причем первая волна поднимает носовую часть судна. Двигаясь дальше вдоль судна к верхней голове, волна уменьшает созданный уклоном дифферент судна.

Кроме силы отгона, на судно действуют еще две силы — оттал­

ного) действия потока, наполняющего камеру. Сила подсасыва­ ния направлена к верхней голове.

В первый период судно смещается к нижней голове, и кормо­ вой трос провисает. Затем оно смещается от нижней головы к верхней, при этом слабина кормового троса уменьшается.

При смещении судна тросы испытывают столь большую на­ грузку (сильные рывки), что иногда обрываются. Величина уси­ лия в тросах зависит от водоизмещения судна. Например, в Куйбышевских шлюзах при водоизмещении судов 3 тыс. т усилия в тросах достигают 9 г, а при 6—7 тыс. т— 12—18 т.

71

При опорожнении в камерах создается продольный уклон по­ верхности воды от верхней головы к нижней. В конце опорожне­ ния уклон получает направление от нижней головы к верхней, из-за инерционного понижения воды в камере по сравнению с уровнем воды в канале нижнего бьефа.

Особенно сильно возрастает величина обратного уклона в связи с интенсивным приростом уровня в нижнем бьефе при опо­ рожнении параллельной камеры и под действием волны, отра­ женной от стороны канала. При опорожнении шлюзов тросы су­ дов водоизмещением 3—7 тыс. т испытывают усилия 5—12 т. Чтобы уменьшить перемещение судов в камере, работают маши­ нами. Например, плоты при опорожнении смещаются в сторону нижней головы, поэтому буксир разворачивается на 180° и рабо­ тает винтом, сдерживая навал плота на нижнюю голову. В кон­ це опорожнения плот интенсивно движется в сторону верхней головы. Поэтому буксир начинает работать винтом в обратную сторону, чтобы предотвратить навал плота на верхние ворота.

Подходные каналы. Для подхода судов к шлюзу со стороны верхнего и нижнего бьефов делаются подходные каналы. Обыч­ но канал верхнего бьефа короткий, созданный дамбами, располо­ женными на акватории аванпорта шлюза. Каналы нижнего бьефа имеют значительное протяжение. Например, подходной канал нижнего бьефа, выходящий в реку у шлюзов Горьковской ГЭС, имеет протяжение 3,2 км, а у Куйбышевской ГЭС — около 6,7 км. Для швартовки судов и плотов, ожидающих шлюзования, в под­ ходных каналах возводятся причальные сооружения (см. рис. 38).

При опорожнении камеры шлюза в низовом подходном кана­ ле возникает волна попуска. Подойдя к устью канала и отразив­ шись от русла реки, она трансформируется в обратную волну, которая, достигнув шлюза, отражается от его головы и превра­ щается снова в волну, идущую к устью. Таким образом, проис­ ходит несколько отражений, с каждым из которых высота волны

искорость ее перемещения убывают.

Вдлинных каналах первая отраженная волна приходит к шлюзу после его опорожнения. Например, у нижних голов су­ доходных шлюзов Волжской гидроэлектростанции имени В. И. Ле­

нина при опорожнении камеры уровень повышается на 25—40 см и понижается при возвращении отраженной волны на 15—20 см\ общая амплитуда колебания составляет 40—60 см. В нижнем канале Горьковского гидроузла при одновременном опорожнении

между шлюзами Цимлянского гидроузла амплитуда колебания достигает 50 см.

В разъездных бьефах, имеющих большую ширину, например, на Горьковском гидроузле, волновые колебания не превыша­ ют 15 см.

72

При малом запасе глубины на пороге (например, у Цимлян­ ского шлюза) в результате волновых колебаний судно может удариться о голову шлюза.

Высота волн hB, образующихся в нижнем канале гидроузла,

швартовах, достигающие 15 т, наблюдаются во время прохожде­ ния мимо судна наибольшего расхода воды. После прохождения гребня волны попуска судно попадает на обратный скат волны и в этот момент начинает смещаться в противоположную сторону.

Обычно ось судового хода на выходе канала в реку сопря­ гается с направлением течения реки под углом, не превышающим 25°. При этом плечо берега и голова стрелки закругляются, что удобно для входа и выхода судов. При повышении уровней, вы­ зываемых попусками через плотину гидростанции, вода реки огибает стрелку, круто поворачивает и заходит в канал. В связи с этим в районе стрелки иногда возникает суводь и свальное те­ чение.

Внижних каналах в первые годы эксплуатации шлюза интен­ сивно оседают наносы, затем объем их на входном участке умень­ шается. Некоторое количество наносов с отраженной волной рас­ пространяется по каналу до самого шлюза.

Вполоводье через турбины ГЭС и водосливную часть плоти­

ны сбрасывается большое количество воды, и при выходе кана­ ла в русло наблюдается большая скорость течения. Продольная скорость течения достигает 2 м/сек и более, а поперечная состав­ ляющая этой скорости — 0,3 м/сек и больше.

Поперечные течения, направленные к берегу, усложняют вход судов в канал и выход из него. У выхода канала в реку и в не­ посредственной близости от плотины создается сильный волнобой, который вызывает рыскливость и качку судов и может при­ вести к деформации корпуса и рулей. Например, у Волжской ГЭС

73

Потоки воды, создающиеся при выходе судна из камеры шлю­ за, воздействуют на суда, входящие во вторую камеру или стоя­ щие у причала в ожидании шлюзования. При этом, если рассто­ яние между шлюзами небольшое, у судов возникает сила «при­ сасывания» (например, на нижних шлюзах Горьковской ГЭС, расстояние между которыми равно 26 м ).

Выходя из камеры шлюза, судно обычно развивает относи­ тельно большой ход. Перед судном образуются волны и повыша­ ется уровень, а у берегов понижается. Одновременно создается течение, направленное в сторону, противоположную движению судна. Скорость потока в воротах шлюза при прохождении судна определяется по формуле

Из формулы (17) видно, что чем выше скорость и больше во­ доизмещение судна, тем больше скорость потока, направленного в камеру. При небольшом расстоянии между камерами течение, создаваемое движением судна, распространяется по всей ширине подходного канала. Пренебрежение учетом этого течения приво­ дит к навалам и ударам судов об откос и причалы.

Движущееся судно оказывает влияние и на суда, стоящие у причала на подходе к шлюзу. Смещение судна вызывает большие нагрузки на швартовы.

Заходить в шлюз и выходить из него необходимо, понизив скорость настолько, чтобы судно сохранило управляемость.

Судоподъемники. Иногда вместо шлюзов строят судоподъем­ ники, вертикальные или наклонные.

У одного типа вертикальных судоподъемников камера с суд­ ном поднимается и опускается при помощи тросов в специальном металлическом каркасном сооружении. У другого — камера пере­ мещается при помощи мощных штоков или поплавков силой дав­ ления воды, заполняющей вертикальные шахты.

При большом напоре строительство вертикальных судоподъ­ емников экономически нецелесообразно. Наиболее крупный вер­ тикальный судоподъемник существует в ГДР, он поднимает суда на высоту 36 м. В СССР вертикальных судоподъемников нет.

Вближайшее время возле Красноярского гидроузла будет введен в действие наклонный судоподъемник, при помощи кото­ рого суда смогут преодолевать высоту более 100 м.

Всостав наклонного судоподъемника входят верховые и ни­ зовые судовозные пути, поворотное устройство, судовозная ка­ мера косякового типа, троллейная сеть, волнозащитные, причаль­ ные и другие сооружения.

74

Судовозные пути 1 (рис. 41, а) представляют собой рельсы с

лезная длина камеры 90 м, ширина 18 м, глубина воды в камере при заводке судна 2,5 м, при движении 2,2 м.

Судно заходит в камеру через ворота, которые имеют сегмент­ ный затвор 3, опускаемый в нишу. Входная часть снабжена кри­ волинейными палами. Энергопитание механизмов 6 осуществля­ ется через троллейную сеть 4 и токосъемники 7. Центральный пост управления находится в отдельном здании.

а)

Z

1

Поворотное устройство 10 (рис. 41,6), находящееся на водо­ разделе, представляет собой стальную наклонную трехопорную балку 11, которая в определенном положении составляет про­ должение верхового 1 или низового 12 судовозного пути. Пово­ ротная балка 11, вращаясь вокруг вертикальной оси на централь­ ной опоре 14, обеспечивает поворот камеры с судном в направ­ лении предстоящего спуска по судовозному пути. Центральная опора 14 поворотного устройства снабжена роликовыми подшип­ никами 15, а каждая концевая опора 9 — тележками, опирающи­ мися на круговую раму 16 и 13.

Пропуск судов через судоподъемник осуществляется следую­ щим образом. Судовозная камера вместе с судном опускается в воду. Через открывающиеся ворота в камеру из бьефа поступает дополнительное количество воды, увеличивающее глубину с 2,2 до 2,5 м, и судно выходит из камеры.

После захода встречного судна, закрытия ворот и слива из­ лишней воды камера поднимается вверх и накатывается на на­ клонные балки поворотного устройства. Затем она разворачива­

75