шлюз

Чтобы узнать о других значениях, см. Floodgate (значения) .

В Токио созданы шлюзы для защиты тайфунов от

Шлюзы , также называемые стопорными воротами , представляют собой регулируемые ворота, используемые для контроля потока воды в дамбах , водохранилищах , реках , ручьях или дамбах . Они могут быть предназначены для установки водосброса высоты гребня в плотинах , для регулирования скорости потока в шлюзах и каналах , или они могут быть предназначены для полной остановки потока воды как часть дамбы или системы ливневых нагонов . Поскольку большинство этих устройств работают, контролируя высоту сохраняемой или направляемой водной поверхности, они также известны как гребневые ворота . В случае систем обхода паводков шлюзы иногда также используются для снижения уровня воды в руслах основной реки или каналов, позволяя большему количеству воды течь в обход паводка или водосборный бассейн , когда основная река или канал приближается к стадии паводка.

Типы

Переборочные ворота представляют собой вертикальные стены с подвижными или съемными секциями. Подвижные секции можно поднять, чтобы вода могла проходить снизу (как в шлюзовом затворе ) и сверху конструкции. Исторически в этих воротах использовались сложенные друг на друга бревна, известные как бревна , или деревянные панели, известные как флэшборды, для задания высоты гребня плотины. Некоторые шлюзы, известные как купюры в больших системах дамб, отодвигаются вбок, открываясь для различного транспорта. Переборочные ворота также могут быть изготовлены из других материалов и использоваться как единый переборочный блок. Угловые ворота используются в судовых шлюзах и обычно закрываются под углом 18 °, образуя арку.	Шлюзовые ворота на Харранском канале	Ворота наводнения в Харлане, Кентукки.
Распашные гребневые ворота представляют собой секции стены, которые вращаются из вертикального в горизонтальное положение, тем самым изменяя высоту плотины. Обычно они управляются с помощью гидравлической энергии , хотя некоторые из них являются пассивными и приводятся в действие за счет воды, находящейся в водохранилище. Вариации: откидные ворота откидные ворота «рыбий живот» Роллетные ворота Пеликанские ворота	на петлях во время установки. инженерного корпуса армии США Подъемные ворота	Ворота с рыбьим брюхом на плотине Скривенер , Канберра
Радиальные ворота представляют собой поворотные ворота, состоящие из цилиндрических секций. Они могут вращаться вертикально или горизонтально. Ворота Тейнтера представляют собой вертикальную конструкцию, которая поворачивается вверх, позволяя воде проходить под ней. с низким коэффициентом трения Цапфовые подшипники , а также форма лицевой поверхности, которая уравновешивает гидростатические силы , позволяют этой конструкции закрываться под собственным весом в целях безопасности.	ворот Тейнтера Схема	Ворота и водосброс Тейнтера
Барабанные ворота представляют собой полые секции ворот, плавающие на воде. Они закреплены для вращения вверх или вниз. Вода подается в флотационную камеру или из нее, чтобы отрегулировать высоту гребня плотины.	Затворы барабана управляются клапанами.	Барабанные ворота на водозаборной дамбе
Роликовые ворота представляют собой большие цилиндры, которые перемещаются в наклонной прорези. Они поднимаются на цепи и имеют зубчатую конструкцию, которая сопрягается с пазом. Раскладные ворота имеют наружную раскладную конструкцию створки.	Роликовые ворота на Миссисипи .	Раскладные шлюзы на плотине Эрроурок .
Fusegates — это механизм, предназначенный для обеспечения контролируемого выпуска воды в случае исключительно сильных наводнений. Конструкция состоит из отдельно стоящих блоков (фюзеляжов), установленных рядом на плоском подоконнике водослива. Блоки Fusegate большую часть времени действуют как фиксированная плотина, но в условиях сильного паводка они спроектированы так, чтобы опрокидываться вперед, обеспечивая контролируемый слив воды. Несколько плавких шлюзов обычно устанавливаются рядом, причем каждый плавкий шлюз предназначен для открывания при постепенно нарастающем сильном наводнении, что сводит к минимуму воздействие паводковых вод на реку ниже по течению. Система была изобретена и запатентована Франсуа Лемперьером. для Hydroplus (Париж, Франция), дочерней компании GTM Entrepose. Он установлен на более чем 50 плотинах по всему миру высотой от 1 м до более 9 м. Fusegate обычно используются для увеличения емкости существующих плотин или для максимизации потенциала сброса водосбросов недостаточного размера.	Типичный эскиз фюзеляжа	Фьюзгейт на плотине Терминус - озеро Кавеа
Митровые ворота

Клапаны

Выпуск из клапана Howell-Bunger

Клапаны, используемые в шлюзах, имеют различные конструктивные требования и обычно располагаются в основании плотин. Часто наиболее важным требованием (помимо регулирования расхода) является рассеивание энергии. Поскольку вода очень тяжелая, она выходит из основания плотины под действием огромной силы воды, толкающей сверху. Если эта энергия не рассеется, поток может разрушить близлежащие камни и почву и повредить конструкции.

Другие требования к проектированию включают в себя учет работы напора , скорости потока, работы клапана над или под водой, а также регулирование точности и стоимости.

• Клапаны с фиксированным конусом предназначены для рассеивания энергии потока воды во время опорожнения резервуара. Они представляют собой круглую часть трубы с регулируемой шиберной заслонкой и конусом на напорном конце. Поток изменяется перемещением втулки в сторону или к ее конусному седлу. воду под высоким давлением из основания плотины, не Конструкция позволяет сбрасывать вызывая эрозии окружающей среды. Клапаны с фиксированным конусом способны выдерживать напор до 300 м.
• Полые струйные клапаны представляют собой разновидность игольчатых клапанов, используемых для сброса шлюзовых затворов. Конус и седло находятся внутри трубы. Вода течет через кольцевой зазор между трубой и конусом, когда она перемещается вниз по течению, в сторону от седла. Ребра поддерживают узел колбы и подают воздух для стабилизации водяной струи.
• Кольцевые струйные клапаны похожи на клапаны с фиксированным конусом, но имеют встроенный воротник, который сбрасывает воду узкой струей. Они подходят для напора до 50 м.
• Затвор струйного потока , аналогичный задвижке , но с коническим ограничителем перед створкой шибера, который фокусирует воду в струю. Они были разработаны в 1940-х годах Бюро мелиорации США, чтобы обеспечить точный контроль расхода нагнетания без кавитации, наблюдаемой в обычных задвижках. Затворы Jet Flow способны выдерживать напор до 150 м.

Физика

Duration: 42 seconds.0:42

Открыты шлюзы на электростанции Мерикоски в Оулу , Финляндия

Усилие, действующее на прямоугольный шлюзовой затвор, можно рассчитать по следующему уравнению :

$\ F=pA$

где:

F = сила, измеренная в ньютонах (Н)

р = давление $=\rho gh\,$ измеряется в паскалях (Па)

где:

• ρ — плотность пресной воды (1000 кг/м ³ );
• g — ускорение силы тяжести на Земле (9,8 м/с). ² );
• h — высота столба воды в метрах.

A = площадь = прямоугольник : длина × высота, измеренная в м. ²

где:

длина = горизонтальная длина прямоугольного шлюза, измеренная в метрах.

высота = высота незатопленного шлюза от дна водного столба до поверхности воды, измеренная в метрах.

Если прямоугольный шлюзовой затвор погружен под поверхность воды, можно использовать то же уравнение, но для расчета силы, действующей на шлюзовой затвор, необходимо использовать только высоту от поверхности воды до середины шлюза.

См. также

• Барьер от наводнений
• Приливный заграждение
• Замок канала
• Темзский барьер
• Дельта Воркс
  • Остершельдекеринг

Ссылки

Источники

• Инженерный корпус армии США. (31 июля 1995 г.). Инженерное руководство 1110-2-2607, Планирование и проектирование судоходных плотин , Глава 5, Обзор типов ворот . Проверено 14 апреля 2008 г.

Внешние ссылки

• DeltaWorks.Org – проект в Нидерландах по шлюзам