ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВОРОТ ШЛЮЗА
SAFETY DEVICE OF SLUICE GATES

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к предохранительным устройствам ворот шлюза.
Известно предохранительное устройство ворот шлюза в виде канатов с гидроамортизаторами, опускаемое на дно канала (а.с. № 1266927 от 12.06.1985 г.).
Недостатками данной конструкции являются:
- необходимость опускания каната вместе с амортизаторами в воду и защита их от коррозии;
- усложнение обслуживания механизмов подъема каната и амортизаторов, находящихся в воде;
- экологические проблемы, связанные с размещением каната и механизмов, работающих с использованием смазки в воде.
Известно предохранительное устройство ворот шлюза Лемен (ФРГ) (см. рис.2.9, стр.26 научно-технического отчета по теме №49 "Разработка предохранительных устройств металлоконструкций ворот судоходных шлюзов" Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций, г. Санкт-Петербург, 2004 г.), содержащее гибкое заграждение в виде троса, гидроамортизатор, подъемную ферму-шлагбаум с гидроподъемником, разъемный узел, состоящий из захватной головы, приемного устройства и передаточного устройства, размещенного на конце фермы-шлагбаума.
Наличие подъемной фермы-шлагбаума с гидроприводом утяжеляет и усложняет конструкцию, а одностороннее расположение гидроамортизатора приводит к смещению судна к берегу канала при его торможении при навале.
Известно предохранительное устройство ворот шлюза, установленное на шлюзах Веланского канала глубоководного пути Св. Лаврентия (США, Канада) (см. рис.2.7, стр.23 научно-технического отчета по теме №49 "Разработка предохранительных устройств металлоконструкций ворот судоходных шлюзов" Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций, г. Санкт-Петербург, 2004 г.), включающее гибкое заграждение из стального каната, амортизаторы, подъемную ферму с механизмом подъема и разъемный узел. Перед установкой предохранительного устройства канат ослаблен. В рабочем положении заграждение натянуто поперек канала, ферма поднята.
Недостатками данной конструкции являются:
- неизбежное увеличение массы фермы и мощности привода подъема фермы при увеличении ширины канала;
- наличие дополнительных механизмов для натяжения и ослабления стального каната перед сцепкой-расцепкой, а также значительные силы предварительного натяжения каната на широких каналах с целью уменьшения его прогиба от собственного веса.
Техническим результатом данного изобретения является снижение мощности приводов и массы металлоконструкции при установке предохранительного устройства, исключение дополнительных механизмов для регулирования натяжения каната, уменьшение усилия натяжения и прогиба канатов предохранительного устройства в положении перед навалом судна.
Это достигается тем, что предохранительное устройство ворот шлюза содержит гибкое заграждение, выполненное, например, в виде двух канатов, одни концы которых через ролики и штоки соединяются с амортизаторами, а на свободных концах закреплены элементы узла сцепки, выполненные, например, в виде проушины и зацепа, а поворотная ферма с приводом установлена на конце одной из двух поворотных в горизонтальной плоскости балок, шарнирно закрепленных на противоположных сторонах шлюза.
На поворотной ферме закреплен конец каната с проушиной с возможностью раскрепления посредством подпружиненного захвата с приводом, например электромагнитом.
На конце второй поворотной балки закреплен конец каната с зацепом, выполненным с возможностью соединения-разъединения с проушиной за счет подпружиненного стопора с приводом, например электромагнитом.
Поворотная ферма и вторая поворотная балка установлены таким образом, чтобы при повороте их перпендикулярно шлюзу в положение перед навалом судна проушина сцеплялась с зацепом, тем самым соединяя два каната в единое гибкое заграждение.
Каждый канат снабжен упорами, взаимодействующими с концами поворотных балок и обеспечивающими при монтаже предохранительного устройства необходимое натяжение канатов для обеспечения наименьшего прогиба от собственного веса.
Снижение мощности приводов и массы металлоконструкций при установке предохранительного устройства достигается установкой на противоположных сторонах шлюза балок, поворотных в горизонтальной плоскости.
Исключение дополнительных механизмов для регулирования натяжения канатов в положении предохранительного устройства перед навалом судна достигается установкой упоров, взаимодействующих с поворотными балками, а уменьшение усилия натяжения канатов - уменьшением пролета свободно провисающего каната в положении поворотных балок, развернутых перпендикулярно шлюзу в положение перед навалом судна.
На фиг.1 показано в плане предохранительное устройство ворот шлюза в положении перед навалом судна.
На фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1 в положении поворотной фермы в момент сцепки канатов.
На фиг.3 показано в плане предохранительное устройство ворот шлюза в положении навала судна.
На фиг.4 показан разрез Г-Г фиг.2.
На фиг.5 показан разрез Б-Б на фиг.4.
На фиг.6 показан разрез В-В фиг.4
Предохранительное устройство ворот 1 шлюза 2 содержит гибкое заграждение, выполненное в виде двух канатов 3 и 4, одними концами соединенных с амортизаторами 5 посредством роликов 21, 22 и штоков 23, а свободными концами соединенных между собой узлом сцепки, выполненным, например, в виде проушины 6, зацепа 7, подпружиненного стопора 8 с электромагнитом 9, при этом свободный конец каната 3 соединен с проушиной 6, а свободный конец каната 4 соединен с зацепом 7.
На противоположных сторонах шлюза 2 шарнирно установлены поворотные в горизонтальной плоскости балки 10, 11 с приводами от электромеханизмов 12, причем электромеханизмы 12 выполнены несамотормозящимися для обеспечения разворота поворотных балок 10, 11 при навале судна 19. На конце поворотной балки 10 шарнирно закреплена ферма 13 с приводом от электроцилиндра 14. На конце поворотной балки 11 выполнено отверстие с лысками 24 и пазом 25, в котором установлен зацеп 7, соединенный со свободным концом каната 4, причем паз 25 выполнен шириной больше диаметра каната 4, но меньше размера по лыскам цилиндрической части зацепа 7, что обеспечивает установку каната 4 в поворотной балке 11. На конце поворотной фермы 13 в ложемент-ловителе 15 закреплен свободный конец каната 3 с проушиной 6 посредством подпружиненного захвата 16, кинематически связанного с электромагнитом 17. Канат 3 имеет шарнир 26, обеспечивающий разворот его совместно с поворотной фермой 13. Канат 3 снабжен упором 18, а на зацепе 7, соединенном с канатом 4, выполнен упор 27. Упоры 18 и 27 канатов 3 и 4 поджаты к концам поворотных балок 10 и 11, обеспечивая необходимое натяжение и прогиб канатов 3 и 4, что позволяет исключить дополнительные механизмы натяжения канатов 3 и 4.
При этом гибкое заграждение из канатов 3 и 4 по ширине шлюза разделено на три части: от роликов 21 до упоров 18 и 27 (две части) и от упора 18 до проушины 6 (третья часть), т.е. длина каждой части провисающего каната ~ в 3 раза меньше ширины шлюза, что позволяет снизить усилие натяжения канатов для достижения допустимого прогиба.
Устройство работает следующим образом.
При прохождении судна 19 поворотные балки 10 и 11 (пунктирное изображение) развернуты приводами с электромеханизмами 12 вдоль шлюза 2, а поворотная ферма 13 приводом с электроцилиндром 14 развернута относительно поворотной балки 10 на угол, например, 30°…135°, обеспечивающий ее размещение на стенке шлюза 2.
Конец каната 4 с зацепом 7 удерживается отверстием 24 на поворотной балке 11. Конец каната 3 удерживается на поворотной ферме 13 в ложемент-ловителе 15 подпружиненным захватом 16.
Перед заходом судна 19 в шлюз 2 поворотные балки 10 и 11 разворачиваются приводами с электромеханизмами 12 перпендикулярно шлюзу 2, поворотная ферма 13 разворачивается приводом с электроцилиндром 14 в одну линию с поворотными балками 10 и 11.
Проушина 6 и зацеп 7 сцепляются между собой и фиксируются подпружиненным стопором 8, после чего конец каната 3 раскрепляется с поворотной фермой 13 путем утапливания подпружиненного захвата 16 электромагнитом 17. Поворотная ферма 13 приводом с электроцилиндром разворачивается относительно поворотной балки 10 в сторону, противоположную навалу судна 19 на канат 3 на угол, например, 30°…135°.
Предохранительное устройство ворот шлюза готово к приему судна 19.
Если судно 19 при входе в шлюз 2 не затормозило, то оно наваливается на канат 3, соединенный при помощи проушины 6 и зацепа 7 с канатом 4. Под воздействием судна 19 канат 3 перегибается в месте навала судна, начинает совместно с канатом 4 разворачивать поворотные балки 10 и 11 и вытягиваться, перемещая через ролики 21 и 22 штока 23 амортизаторов 5, а кинетическая энергия судна 19 гасится за счет, например, перетечки жидкости в амортизаторах 5 через дроссель (не показано).
После остановки судна 19 и его возврата в положение перед предохранительным устройством поворотные балки 10 и 11 приводами с электромеханизмами 12 возвращаются в положение, перпендикулярное шлюзу 2, канаты 3 и 4 натягиваются обратным ходом штоков 23 амортизаторов 5, например, за счет закачки жидкости насосом из штоковой полости в поршневую (не показано), после чего поворотная ферма 13 разворачивается приводом с электроцилиндром 14 поперек шлюза 2, захватывая ложемент-ловителем 15 конец каната 3 с проушиной 6. Подпружиненный захват 16 фиксирует проушину 6 в ложемент-ловителе 15. Электромагнит 9 поворачивает подпружиненный стопор 8, освобождая проушину 6 в захвате 7. Поворотная ферма 13 совместно с поворотными балками 10 и 11 приводами с электромеханизмами 12 и электроцилиндром 14 разворачиваются в положение для прохождения судна 19 через шлюз 2.