СУДОХОДНЫЙ ШЛЮЗ

Предлагаемая полезная модель относится к области гидротехнических сооружений и касается судоходных шлюзов со сберегательными бассейнами. Устройство позволяет увеличить пропускную способность эксплуатируемых шлюзов за счет ускорения процесса вывода судов из камеры шлюза в нижний бьеф с помощью транзитных попусков воды из сберегательных бассейнов без дополнительного забора воды из верхнего бьефа.
Известен судоходный шлюз (пат. СССР №42947, опубл. 30.04.1935, Кл. 84b), содержащий шлюзовую камеру с воротами, верхней и нижней голов, оборудованных системами наполнения и опорожнения шлюзовой камеры, камеру для гашения энергии падающей воды, расположенную в верхней голове шлюзовой камеры и дополнительного сберегательного бассейна, из которого вода подается в камеру гашения.
Известен также шлюз со сберегательным бассейном (А.с. СССР №552386, опубл. 30.03.1977, E02C 1/02), содержащий камеру с воротами, соединенную со сберегательным бассейном посредством водовода с затвором, и вытесняющий воду элемент, выполненный в виде вертикального щита с возможностью его перемещения по дну сберегательного бассейна и снабженный приводом, к которому при помощи трособлочной системы присоединены противовесы; дно сберегательного бассейна выполнено криволинейным в продольном направлении,
В указанном шлюзе по сравнению с аналогичными устройствами обеспечивается снижение нагрузки на привод вытесняющего воду элемента, однако сохраняется сложная и материалоемкая трособлочная система, связывающая противовесы с вытесняющим воду элементом. Сами противовесы и их пути также имеют большую материалоемкость.
Известен шлюз по пат. РФ №2307890, опубл. 10.10.2007, E02C 1/02, содержащий шлюзовую камеру с воротами и сберегательный бассейн с вытесняющим воду элементом. Сберегательный бассейн выполнен в виде плавучего блока, размещенного в шлюзовой камере и снабженного механизмом его перемещения по высоте относительно шлюзовой камеры. Плавучий блок состоит из трех секций, верхней и нижней, выполненных в виде герметичных воздушных отсеков плавучести, и средней - в виде полой емкости, соединенной со шлюзовой камерой посредством водовода с затвором.
Недостатком данного шлюза является отсутствие узлов, позволяющих выравнивать уровни воды с использованием принципа сообщающихся сосудов.
Среди известных аналогов наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и назначению является судоходный шлюз, описанный в пат. СССР №42947, опубл. 30.04.1935, Кл. 84b. Устройство-прототип содержит шлюзовую камеру, оборудованную системами наполнения и опорожнения, камеру для гашения энергии падающей воды, расположенную в верхней голове шлюзовой камеры и дополнительные сберегательные бассейны, из которых вода подается в камеру гашения.
Устройство позволяет ускорить процесс вывода судов из камеры шлюза в нижний бьеф с помощью транзитных попусков воды из сберегательных бассейнов. Однако, используемые для этих целей сберегательные бассейны подают из верхнего бьефа в камеру шлюза дополнительный объем воды, увеличивая расход воды на шлюзование.
Заявляемое устройство позволяет получить новый по сравнению с прототипом технический результат, заключающийся в возможности осуществления транзитных попусков воды из сберегательных бассейнов без дополнительного забора воды из верхнего бьефа.
Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков: в судоходном шлюзе (состоящем так же, как и прототип, из шлюзовой камеры с воротами в верхней и нижней головах и сберегательных бассейнов с трубопроводами, оборудованными регулируемыми затворами), в отличие от прототипа, сберегательные бассейны снабжены дополнительными трубопроводами с регулируемыми затворами, при этом впускные и выпускные отводы трубопроводов расположены внутри шлюзовой камеры у верхней головы шлюза, причем впускные отводы - ниже уровня воды в верхнем бьефе, а выпускные отводы - примерно на уровне воды в нижнем бьефе, в свою очередь в сберегательных бассейнах максимальный уровень воды находится ниже уровня воды в верхнем бьефе.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что при сохранении достоинств прототипа, заключающихся в ускорении процесса вывода судов из шлюзовой камеры в нижний бьеф с помощью транзитных попусков воды из сберегательных бассейнов, шлюз в отличие от прототипа позволяет получить указанный результат без дополнительного забора воды из верхнего бьефа.
Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где
на фиг. 1 - дано изображение шлюза в продольном разрезе,
на фиг. 2 - изображение шлюза в поперечном разрезе.
Предлагаемый судоходный шлюз состоит из шлюзовой камеры 1, верхней головы с воротами 2, нижней головы с воротами 3 и сберегательных бассейнов 4. Шлюз оборудован системами наполнения и опорожнения камеры водой, которые могут быть выполнены как сосредоточенными, так и распределительными. Сберегательные бассейны 4 снабжены трубопроводами (наполнения) 5 с регулируемыми затворами 6 и трубопроводами (опорожнения) 7 с регулируемыми затворами 8. Сберегательные бассейны могут быть как закрытого, так и открытого типа. Выпуски воды из сберегательных бассейнов в шлюзовую камеру осуществляются через выпускные отводы 9, расположенные непосредственно у верхней головы 2. Забор воды в сберегательные бассейны осуществляется из камеры шлюза через впускные отводы 10, расположенные примерно на уровне воды в нижнем бьефе. Максимальный уровень воды в сберегательных бассейнах находится ниже уровня воды в верхнем бьефе.
Шлюзование судов в камере 1 производится в обычном порядке. Наполнение камеры шлюза 1 происходит по системе питания (сосредоточенной или распределительной). При опорожнении камеры 1 система опорожнения начинает работу после того, как верхняя часть сливной призмы воды после открытия затворов 6 через впускные отводы 10 по трубопроводу 5 наполнит сберегательные бассейны 4. При этом затворы 8 находятся в закрытом состоянии. После заполнения сберегательных бассейнов в работу включается система опорожнения камеры и происходит сброс воды до уровня нижнего бьефа.
1
2
3
1
При уровне нижнего бьефа в шлюзе вывод судна 11 из камеры 1 производится следующим образом. Судно 11 отшвартовывается и начинает движение из камеры. При этом за судном возникает «поршневой эффект» - понижение уровня воды (P>P) и за счет этого происходит торможение движения судна. Для ускорения движения судна производится впуск воды в камеру из сберегательных бассейнов и выравнивание уровней воды до и перед судном (P≈P). Для поступления воды в камеру затворы 8 открываются и вода по трубопроводам 7 через выпускные отводы 9 поступает в камеру 1. При этом затворы 6 находятся в закрытом состоянии. Вытекающий из сберегательных бассейнов объем воды обеспечивает процесс выравнивания уровней воды до и перед судном до полного выхода судна из шлюза в нижний подходной канал.
Описанное устройство разработано специалистами кафедры Гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Были произведены расчеты, показавшие возможность использования шлюза на внутренних водных путях Российской Федерации.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».