Шлюз - Floodgate

Эта статья о физических шлюзах. О романе Алистера Маклина см. Шлюз (роман). Для фонда венчурного капитала см. Фонд Floodgate.
Токио шлюзы, созданные для защиты от тайфун всплески

Шлюзы, также называемый остановить ворота, регулируемые заслонки, используемые для регулирования потока воды в барьеры от наводнения, резервуар, река, транслировать, или же дамба системы. Они могут быть предназначены для установки водосброс высота гребня в плотины, чтобы отрегулировать расход в шлюзы и каналы, или они могут быть предназначены для полного прекращения потока воды как часть дамбы или штормовая волна система. Поскольку большинство этих устройств работают, контролируя высоту сохраняемой или направляемой поверхности воды, они также известны как гребень ворот. В случае систем обхода паводков шлюзы иногда также используются для понижения уровня воды в основных реках или каналах каналов, позволяя большему количеству воды течь в обход паводков или бассейн задержания когда главная река или канал приближается к стадии паводка.

Типы

Переборочные ворота вертикальные стены с подвижными или съемными секциями. Подвижные секции можно поднять, чтобы вода могла проходить под ними (как в ворота шлюза ) и поверх конструкции. Исторически в этих воротах использовались штабелированные бревна, известные как стоп-логи или деревянные панели, известные как флешборды установить высоту гребня плотины. Некоторые шлюзы, известные как купюры в системах больших дамб сдвигается вбок, чтобы открываться для различного движения. Переборочные ворота также могут быть изготовлены из других материалов и использоваться как единое целое. Митровые ворота используются на корабле замки и обычно закрываются под углом 18 °, чтобы приблизиться к арке.
Шлюзовые ворота на Харран канал
А стена наводнения ворота в Харлан, Кентукки
Распашные ворота с гребнем, представляют собой секции стены, которые вращаются из вертикального положения в горизонтальное, изменяя таким образом высоту плотины. Обычно они контролируются гидравлическая мощность, хотя некоторые из них пассивны и питаются от воды, которая накапливается. Варианты:
  • откидные ворота
  • заслонки для рыбьего живота
  • Подъемные ворота
  • Пеликан ворота
А Инженерный корпус армии США откидная калитка с гребнем при установке
Ворота откидной створки рыбьего живота Scrivener Dam, Канберра
Радиальные ворота ворота поворотные, состоящие из цилиндрических секций. Они могут вращаться вертикально или горизонтально. Tainter ворота представляют собой вертикальную конструкцию, которая вращается, чтобы вода могла проходить под ними. Низкий коэффициент трения цапфа подшипники вместе с формой лица, которая уравновешивает гидростатические силы, позвольте этой конструкции закрываться под собственным весом в качестве меры безопасности.
Тейнтер ворота диаграмма
Затворы и водосброс
Барабанные ворота полые секции ворот, которые плавают на воде. Они прикреплены булавками, чтобы вращаться вверх или вниз. Вода может поступать в камеру флотации или выходить из нее для регулировки высоты гребня плотины.
Барабанные заслонки управляются клапанами.
Барабанные ворота на водозаборная плотина
  • Роликовые ворота представляют собой большие цилиндры, которые перемещаются в угловой прорези. Они поднимаются с помощью цепи и имеют зубчатый дизайн, который соединяется с их разъемом.
  • Ворота раскладные имеют внешнюю конструкцию створки створки.
Роликовые ворота на Миссисипи.
Раскладушка открылась в Arrowrock Dam.
Предохранители представляют собой механизм, предназначенный для обеспечения контролируемого сброса воды в случае исключительно крупных наводнений. Конструкция состоит из отдельно стоящих блоков (предохранительных клапанов), установленных бок о бок на ровном пороге водосброса. Блоки Fusegate большую часть времени действуют как фиксированные водосливы, но в условиях чрезмерного наводнения они предназначены для опрокидывания вперед, что позволяет контролировать сброс воды. Несколько плавких предохранителей обычно устанавливаются бок о бок, причем каждая плавкая заслонка рассчитана на выпуск при прогрессирующем сильном наводнении, что сводит к минимуму воздействие паводковых вод на реку вниз по течению.[1] Система была изобретена и запатентована Франсуа Лемперьер[2] для Hydroplus (Париж, Франция), дочерней компании GTM Entrepose. Он был установлен на более чем 50 плотинах по всему миру размером от 1 м до более 9 м в высоту. Затворы с предохранителями обычно используются для увеличения емкости существующих плотин или для максимизации потенциала сброса водосбросов меньшего размера.
Типовой эскиз плавкой вставки
Предохранитель в Terminus Dam - Lake Kaweah
Митровые ворота

Клапаны

[требуется разъяснение ]

Выпуск из клапана Хауэлла-Бангера

Клапаны, используемые в затворах, имеют множество требований к конструкции и обычно располагаются у основания плотин. Часто самым важным требованием (помимо регулирования расхода) является рассеивание энергии. Поскольку вода очень тяжелая, она выходит из основания плотины с огромной силой, которую вода толкает сверху. Если эта энергия не рассеивается, поток может разрушить близлежащие породы и почву и повредить конструкции.

Другие требования к конструкции включают в себя учет: напор работа, скорость потока, работает ли клапан над или под водой, а также регулирование точности и стоимости.[нужна цитата ]

  • Клапаны с фиксированным конусом предназначены для отвода энергии из потока воды во время разгрузки резервуара. Они представляют собой трубы круглого сечения с регулируемым затвором и втулкой конуса на разгрузочном конце. Поток можно изменить, отодвигая втулку от себя или по направлению к седлу конуса. Конструкция позволяет подавать воду под высоким давлением из основания плотина быть освобожденным без причинения эрозия к окружающей среде. Клапаны с фиксированным конусом могут работать головы до 300 м.
  • Клапаны с полой струей являются разновидностью игольчатый вентиль используется для сброса шлюза. Конус и седло находятся внутри трубы. Вода течет через кольцевой зазор между трубой и конусом, когда она перемещается вниз по потоку от седла. Ребра поддерживают узел груши и приточный воздух для стабилизации водяной струи.
  • Кольцевые струйные клапаны похожи на клапаны с фиксированным конусом, но имеют встроенную манжету, которая выпускает воду узкой струей. Они подходят для напора до 50 м.
  • Струйный затвор, аналогично задвижка но с коническим ограничением перед створкой ворот, которое фокусирует воду в струю. Они были разработаны в 1940-х годах Бюро мелиорации США для точного управления потоком нагнетания без кавитация видел в штатных задвижках. Гидравлические затворы выдерживают напор до 150 м.

Физика

Силу, действующую на прямоугольный затвор, можно рассчитать следующим образом: уравнение:

куда:

F = сила, измеренная в ньютоны (N)
п = давление измеряется в паскаль (Па)
куда:
А = площадь = прямоугольник  : длина × рост измеряется в м2
куда:
длина = горизонтальная длина прямоугольного шлюза, измеренная в метрах
высота = высота затопленного затвора от нижней части столб воды до поверхности воды измеряется в метрах

Если прямоугольный затвор затоплен ниже поверхности, можно использовать то же уравнение, но только высоту от поверхности воды до середины затвора необходимо использовать для расчета силы, действующей на затвор.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Работа предохранителя». www.Hydroplus.com. Архивировано из оригинал в 2013-10-23. Получено 2013-11-21.
  2. ^ «Патенты изобретателя Франсуа Лемперьера». Патенты Justia.

Источники

внешняя ссылка

  • DeltaWorks.Org - проект в Нидерландах на шлюзах