ЗАТВОР ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ
HYDRAULIC PNEUMATIC GATE

Изобретение относится к области фортификации, предназначается для зашиты входа и внутреннего объема полузатопленного туннеля большого сечения специального назначения от воздушной ударной и гравитационной волн ядерного взрыва и может быть использовано, например, в подземных базах-укрытиях кораблей Военно-морского флота.
В настоящее время известны следующие устройства для защиты входов в полузатопленные туннели больших сечений подобного назначения:
1. Шандорные.
2. Одиночные батопорты неподвижные с жестким опиранием на обделку туннеля.
3. Откатные, навесные плоские и секторные затворы.
4. Катучие массивные дисковые затворы.
5. Пневматические с искусственной принудительной подачей встречного потока сжатого воздуха.
6. Встречного направленного взрыва.
7. Пузырьковые и водяные завесы.
8. Разрушающиеся преграды (экраны, мембраны).
9. Различные сочетания некоторых из перечисленных выше устройств.
10. Гидромеханический затвор с поршневой преградой по представленной в ГК СМ СССР по делам изобретений и открытий Np-14786c ГИУ ВМФ от 31.12. 1958 года заявке (№994695/23-14) на «Способ защиты входов в полузатопленные туннели большого сечения», отклоненной за отсутствием признаков «способа» с рекомендацией оформить заявку по данному предложению на «защитное устройство».
Однако все указанные (п.п.1-10) типы устройств, кроме батопорта по п.2, существуют в форме теоретических предложений, неприемлемых для практической реализации в силу своих недостатков. Сведениями по ним располагают в/ч 13016 - г.Москва, 13073 и 54034 - г.Санкт-Петербург. Батопорт по п.2 был изготовлен по проекту в/ч 54034, но не был фактически использован и в последующем уничтожен.
ф
2
2
Комплексную защиту от воздушной ударной и гравитационной волн ядерного взрыва обеспечивают лишь устройства по п.п.1-4 и 10. Однако по техническим причинам, в т.ч. в связи с жесткостью конструкций и их опирания (п.1-3) при ограниченной прочности известных строительных и конструкционных материалов эти устройства могут быть применимы только при небольших давлениях во фронте ударной волны ядерного взрыва - Р до 2-3 кГ/см (давление отраженной ударной волны 10-15 кГ/см).
Многотысячетонный дисковый катучий затвор (п.4) неприемлем по своей громоздкости и связанными с этим сложностями его изготовления и перемещения.
Гидромеханический затвор по п.10 имеет ряд недоработок как в части конструкции самих преград, так и в части возможности создания и использования высокого противодавления воздуха за передней преградой затвора.
Сущность защиты с помощью устройств по п.п.5 и 6 состоит в гашении воздушной ударной волны в момент ее подхода к устью туннеля мощным встречным потоком сжатого воздуха (п.5) или встречной ударной волной направленного взрыва обычных ВВ (п.6). Но эти устройства не обеспечивают защиту от гравитационной волны. Кроме того, предел эффективного противодействия искусственным потоком сжатого воздуха ударной волне ядерного взрыва крайне ограничен.
Принципиальной основой защиты с помощью пузырьковой завесы (п.7) является насыщение живого сечения массы воды, заполняющей туннель на входном участке пузырьками воздуха, меняющими плотность воды и превращающими ее в сжимаемую среду, частично гасящую ударную волну, распространяющуюся в воде. Сущность защиты с помощью водяной завесы состоит в создании в воздушном пространстве входа в туннель над зеркалом воды завесы из струй и капель воды, которые частично разрушают структуру воздушной ударной волны ядерного взрыва и поглощают часть ее энергии. Даже сочетание этих устройств дает эффект весьма ограниченный. От гравитационной же волны защита не обеспечивается.
Сущность защиты с помощью разрушающихся преград (п.8) состоит в гашении энергии воздушной ударной волны ядерного взрыва за счет работы по разрушению ею преград. Недостатком этих устройств является невысокая степень защиты и засорение туннеля остатками разрушенных конструкций преград, исключающих до их удаления вывод из туннеля укрываемых объектов, а также невозможность повторного использования самой преграды.
Наиболее сложной задачей является защита входа и внутреннего пространства туннеля от ударной волны ядерного взрыва. Наиболее перспективным для ее решения является устройство по п.10, обеспечивающее комплексную защиту входов и внутреннего пространства туннелей от всех поражающих факторов ядерного взрыва, принимаемое за прототип представляемого устройства с более высокими тактико-техническими характеристиками.
Целью настоящего изобретения является обеспечение комплексной защиты внутреннего объема полузатопленного туннеля большого сечения специального назначения от поражающего воздействия ударной воздушной и гравитационной волн ядерного взрыва за счет использования физических свойств воды и газовой среды, заполняющих изменяющееся по объему пространство между подвижной и неподвижной преградами, размещаемыми во входной части туннеля. При этом поглощение и гашение энергии внешнего воздействия происходит за счет возмущения массы воды, а также компрессии объема воздуха, заполняющих пространство между преградами, с растягиванием процесса гашения, утилизацией части внешней энергии на самогашение, сбросом части возмущенной массы воды в резервные буферные полости с возможностью самостоятельного возвращения элементов устройства в исходное положение для повторного использования по предназначению.
Для достижения этой цели предлагается защитное устройство в виде системы, состоящей из двух последовательно расположенных обособленных или сблокированных на общих телескопических балках плавучих полостных преград (подвижной и неподвижной), размещаемой во входной части туннеля, именуемой в комплексе «Затвор гидропневматический». При этом первая подвижная преграда с внутренней полостью и амортизирующим оголовком выполняет роль поршня. Перемещаясь под действием воздушной ударной и гравитационной волн, она включает в работу по гашению их энергии потенциал покоя некоторой присоединенной массы воды и сжимаемого между преградами объема воздуха. Вторая неподвижная преграда ограждает защищаемую часть туннеля от напора возмущенной массы воды, приведенной в движение поршневым действием первой преграды, от повышения уровня воды и избыточного давления воздуха вследствие его компрессии в замкнутом пространстве между преградами.
П
БН
П
БН
В целях уменьшения нагрузки на переднюю стенку подвижной преграды и преграду в целом ее надводная часть выполняется транспарантной для пропуска в полость преграды части избыточного давления ударной волны с пропорциональным уменьшением нагрузки от отраженной ударной волны. Коэффициент транспарантности Кт=S/S, где S - площадь перфорации надводной части передней стенки преграды, а S - площадь надводной части стенки преграды без учета (при отсутствии) перфорации.
Для уменьшения динамического напора возмущенной массы воды избыточного давления воздуха на вторую - неподвижную преграду, с обеих сторон туннеля между преградами размещены сообщающиеся с туннелем резервные буферные полости для сброса в них части возмущенной массы воды и уменьшения компрессии воздуха.
На приведенных чертежах представлены: общий вид «Затвора гидропневматического» в статическом исходном и конечном положениях; промежуточные положения элементов затвора и сред, заполняющих пространство между преградами; схемы нагрузок на преграды по фазам и периодам динамического цикла работы затвора при воздействии ударной волны ядерного взрыва; схемы приведенных к расчетным профилей и габаритов поперечных сечений туннеля и батопорта 1 (Б1); график изменения давления воздуха в полости Б1.
В качестве варианта конструкции преград приняты сблокированные на общих направляющих телескопических балках плавучие титановые батопорты. В качестве амортизирующего оголовка первого батопорта - как вариант - принято мощное микропористое покрытие внешней стороны его передней стенки.
Фигура 1
2
На чертеже дан продольный разрез А-А по вертикальной осевой плоскости входа, имеющего высоту в замке обделки Н, заполненного водой на глубину hi, с воздушным пространством над зеркалом воды h.
Во входе в туннель на расстоянии L друг от друга расположены два батопорта: передний подвижный батопорт 1 (Б1) и задний неподвижный батопорт 2 (Б2), соединенные между собой телескопическими балками коробчатого сечения 3, именуемые далее в совокупности для краткости «затвором».
В стенки (обделку) туннеля заделаны направляющие желоба 4 для фиксирования положения затвора в поперечном сечении при его вводе в туннель и при перемещении подвижного батопорта 1 в процессе работы затвора. Кроме того, в обделку туннеля встроено опорное металлическое кольцо 5 с уплотнительной кольцевой прокладкой 6 для фиксации положения батопорта 2 в продольном направлении и передачи через него нагрузок - давления массы возмущенной воды и сжатого воздуха на обделку туннеля.
Б
1
2
1
3
Батопорты 1 и 2 имеют высоту Н, торцевые стенки 7 двоякой кривизны - по вертикальной оси 1/R и по горизонтальной плоскости на уровне наибольшей ширины батопортов 1/R (см. фиг.2). Общая длина затвора с учетом размеров батопортов составляет  где b b- ширина обечаек и  - высота сегментов выпуклых стенок Б1 и Б2. Передняя стенка 7 батопорта 1 имеет амортизирующее покрытие 8. Ее надводная часть перфорирована проемами 9 для пропуска части избыточного давления ударной волны в полость батопорта. Торцевые стенки каждого батопорта соединены между собой боковыми стенками - обечайками 10, горизонтальными диафрагмами-палубами 11 и вертикальными переборками 12 (см. фиг.3) для жесткости конструкции батопортов. Палубы и переборки используются также для размещения на них оборудования - автономных ходовых силовых установок 13 с рулевым управлением, перемещающих затвор на акватории и при вводе его в туннель (при выводе из туннеля), установок 14 для регулирования заполнения балластных цистерн (нижние части полостей батопортов), емкостей 15 запаса топлива и масел, вентиляционного и другого оборудования и коммуникаций для обслуживания батопортов и оборудования.
1
2
3
В боковых стенках 10 батопортов 1 и 2 размещены амортизированные роликовые блоки-тележки 16, обеспечивающие качение батопортов по направляющим желобам 4. С батопортами жестко соединены примыкающие к ним концы телескопических балок 3. Свободные концы телескопических балок, входящие в охватывающие их средние короба 17, и концы этих коробов оснащены роликовыми блоками 18 со стопорными ограничителями наибольшего допустимого расхождения батопортов и минимального их схождения, а также тросовыми устройствами со шкивами 19, синхронизирующими взаимное перемещение телескопических балок. Для обеспечения свободы перемещения затвора при его вводе в туннель и работе между обделкой туннеля и обечайками батопортов предусмотрен зазор δ. Ширина обечаек b b, b должна исключать возможность перекосов с заклиниванием батопортов при их перемещении с учетом асимметричности и изменяемости величин вероятных нагрузок на батопорты. Для доступа в батопорты и их отсеки в торцевых стенках, палубахдиафрагмах и переборках предусмотрены проемы с прочными задраиваемыми люками на торцевых стенках и решетчатыми люками в остальных местах (на чертеже не показаны).
На стенках туннеля между батопортами показаны проемы 20, соединяющие туннель с резервными буферными полостями 21, расположенными за его пределами (см. фиг.2).
Фигура 2
Б
На чертеже дан горизонтальный разрез (Б-Б) входной части туннеля - план на уровне его наибольшей ширины В с размещенным в ней затвором и подключенными резервными буферными полостями 21. Наименование и назначение показанных на чертеже элементов см. в описании к фиг.1; ширина батопортов - В.
Фигура 3
На чертеже дан поперечный разрез (В-В) входной части туннеля с размещенным в ней затвором и подключенными резервными буферными полостями 21. Наименование и назначение показанных на чертеже элементов см. в описании к фиг.1, 2.
Фигура 4
o
ф
На фигуре 4 приведено статическое положение затвора в момент t - до начала воздействия на батопорт 1 воздушной ударной волны с давлением во фронте, равным Р, с расстоянием между батопортами
где  - пробеги батопорта за первый, второй, третий периоды (см. ниже) 1-й фазы работы затвора во время действия ударной волны;
- инерционный пробег батопорта 1 после прекращения воздействия ударной волны;
l - остаточное расстояние от батопорта 1 до батопорта 2 по прекращении перемещения батопорта 1 в направлении X; (здесь и далее штрихиндекс «i'» означает величины при отсчете их значения от начала данного периода, фазы работы затвора- см. ниже).
o
1
Давление воздуха между батопортами, снаружи затвора и в полостях батопортов Р, атмосферное, водоизмещение батопортов и нижних телескопических балок соответствуют весу конструкций затвора с балластом и обеспечивают его «нулевую плавучесть» - осадку, равную h-δ.
Фигура 5
ф0
1
1
2
вl
Xl
Yl
mвt0
mвt1
6-l
7
рl
На фигуре 5 дано положение затвора, заключенных между батопортами масс воды и воздуха при перемещении батопорта 1 под действием отраженной ударной волны с давлением во фронте Р за время t, на расстоянии l. Показано образование всплеска со свободной поверхностью С, условно принимаемой за плоскую, под углом (к зеркалу воды с высотой гребня h (до начала его воздействия на верхнюю обделку туннеля) и массой воды m, перемещаемой со скоростями V и V. Положение центра тяжести возмущенной массы воды изменяется от Ц до Ц. Давление воздуха, заключенного между батопортами и в резервных буферных полостях, возрастает до Р в полости Б1 - до P-l. Внешняя расчетная нагрузка на батопорт 1 составляет величину Р.
Фигура 6
фо
2
2
2
X2
Y2
mвt1
mвt2
6-2
7-2
1
2
Р2
На фигуре 6 показано положение затвора, заключенных между батопортами масс воды и воздуха при перемещении батопорта 1 под действием Р за время t на расстояние  с потенциальной высотой гребня всплеска 1,5 h. Фактически гребень всплеска при встрече с обделкой свода туннеля разрушается до высоты h, заполняя часть пространства под сводом туннеля. Скорость движения совокупной массы Б1 и воды всплеска достигает величин V и V. Положение центра возмущенной массы воды изменяется от Ц до Ц. Давление воздуха между батопортами и в резервных буферных полостях достигает значения Р, в полости Б1 - до Р За период t-1, вследствие встречи всплеска с обделкой свода туннеля возникает его силовое противодействие движению батопорта 1. Внешняя расчетная нагрузка на батопорт 1 составляет величину Р.
Фигура 7
ф0
вt
вt
Xt
Yt
Xt
Yt
mвt3
6-3
7-3
ф
P3
На фигуре 7 показано положение затвора и заключенных между батопортами сред на время t - момент прекращения воздействия на батопорт 1 давления отраженной ударной волны Р при его перемещении на расстояние , потенциальной высоте подъема гребня всплеска перемещаемой массы воды m на высоту h со скоростями V и V, а под сводом туннеля V+V. Центр возмущенной массы воды всплеска смещается до Ц. Давление воздуха между батопортами и в резервных буферных полостях возрастает до Р, в полости Б1 - до Р=Р. Внешняя расчетная нагрузка на батопорт 1 составляет величину Р.
Фигура 8
вост
ц
mвt4
mвt4
6-4
в
На фигуре 8 показано положение затвора и заключенных между батопортами сред на время t+Δt - окончания перемещения батопорта 1 под действием сил инерции на дополнительное расстояние Δl с возникновением в остающемся между батопортами пространстве l циркуляции в вертикальной плоскости Х-У по часовой стрелке остаточной массы воды m (за вычетом сброшенной в резервные полости) со скоростью V. Центр возмущенной массы воды Ц смещается до h. Давление воздуха в замкнутых демпфирующих объемах между батопортами и в резервных буферных полостях составляет Р Внешняя расчетная нагрузка на батопорт 1-Р (вакуум).
Фигура 9
6-4
вост
На фигуре 9 дано положение затвора и заключенных между батопортами сред на время ≈13(t+Δt) - по возвращении батопорта 1 под действием избыточного давления Р, возмущенной массы воды m и гидростатического давления из пространства между батопортами в первоначальное положение.
Схемы нагрузок на батопорты.
Для простоты изображения нагрузок стенки батопортов на схемах условно приняты плоскими и некоторые нагрузки - равномерно распределенными по высоте; масштаб эпюр нагрузок - условный. Силы сопротивления трению и упругих деформаций конструкций батопортов и туннеля, а также термогидродинамические потери энергии в приближенных расчетах параметров работы затвора не учитываются и на схемах нагрузок не указываются.
Таким образом, на схемах показаны только 10 основных видов нагрузок:
Ф0
+Р - отраженной ударной волны ядерного взрыва на батопорт 1;
В
Ф
-Р - вакуума, возникающего перед Б1 вслед за прекращением воздействия силы Р;
1
х
-P - силы инерции массы батопорта 1 с присоединенными к нему телескопическими балками, получающей ускорение α;
2
X
в
-Р - давление скоростного V напора присоединенной массы воды всплеска m на батопорт 1;
3
в
х
у
-Р - гидродинамическое сопротивление присоединенной массы воды всплеска m ускорениям -α и -α перемещения батопорта 1;
4
в
-Р - гидродинамическое давление на батопорт 1 присоединенной массы воды всплеска m при его встрече со сводом обделки туннеля;
5
±Р - гидростатическое давление на батопорты 1 и 2;
6
-Р - давление воздуха на Б1 и Б2 из пространства между батопортами вследствие компрессии от перемещения батопорта 1;
7
±Р - давление воздуха в полости батопорта 1 вследствие проскока ударной волны через перфорацию надводной части передней стенки батопорта 1;
8
вост
±P - гидродинамическое давление на батопорты 1, 2 вследствие возникающей в конце процесса работы затвора циркуляции в вертикальной плоскости Х-У остающейся в туннеле между батопортами массы воды m.
На чертежах даны схемы нагрузок по фазам и периодам работы затвора со знаками их действия.
Фигура 10
0
Ф
1
1
0
2
На фигуре 10 показаны нагрузки на батопорты в момент времени t - до начала воздействия на батопорт 1 подошедшей ударной волны ядерного взрыва с избыточным давлением во фронте Р. Эти нагрузки ограничены гидростатическим давлением h на днища батопортов, уравновешивающим их вес, и h /2 - на торцевые и боковые стенки. Давление воздуха между батопортами, в их полостях, снаружи и в защищаемом туннеле Р - атмосферное.
Фигура 11
1
Ф0
На фигуре 11 показаны нагрузки на батопорты в первый период 1-й фазы работы затвора - в момент истечения времени t действия отраженной ударной волны Р, с достижением гребнем всплеска присоединенной массы воды, возникающего под действием перемещающегося батопорта 1, свода обделки туннеля, в том числе
на батопорт 1:
Ф0
+Р - внешнее воздействие отраженной ударной волны ядерного взрыва;
1-1
Б1
х1
-P - инерция массы батопорта и присоединенных телескопических балок m ускорению -α;
2-1
X1
в1
-Р - давление скоростного -V напора присоединенной массы всплеска воды m;
3-1
в1
х1
у1
-Р - давление гидродинамического сопротивления перемещающейся присоединенной массы воды m горизонтальному -α и вертикальному -α ускорениям;
5-1
-P - гидростатическое давление столба воды всплеска;
6-1
-P - давление воздуха из пространства между батопортами вследствие его компрессии от перемещения батопорта 1 и частичного проскока ударной волны через зазор δ;
7-1
4
0
1
±P - давление воздуха в полости батопорта 1. (Гидродинамическое давление от встречи всплеска со сводом туннеля -Рна отрезке времени t-t - отсутствует);
на батопорт 2:
6-1
+P - давление воздуха из пространства между батопортами;
5
1
1
2
+Р - гидростатическое давление на нижнюю часть обечайки - днище батопорта h, на торцевые и боковые стенки батопорт ±h /12.
Фигура 12
2
2
На фигуре 12 показаны нагрузки на батопорты во втором периоде 1-й фазы работы затвора в момент времени t - достижения гребнем всплеска потенциальной высоты 1,5h.
1
2
в2
X2
x2
У2
На батопорт 1 действуют те же нагрузки, что и в момент t, но при соответствующих t значениях m, -V, -α, -α, то есть:
Ф0
1-2
2-2
3-2
5-2
6-2
7-2
+P, -P, -P, -Р, -Р, -Р, ±Р.
4-2
в2
Добавляется нагрузка -Р - гидродинамического давления на батопорт 1 всплеска присоединенной массы воды m, при его встрече с обделкой свода туннеля.
6-2
На батопорт 2 возрастает нагрузка от давления воздуха из пространства между батопортами до значения +Р. Остальные нагрузки - без изменений.
Фигура 13
На фигуре 13 показаны нагрузки на батопорты в третьем периоде 1-й фазы работы затвора на время t - прекращения действия на батопорт 1 отраженной ударной волны.
В этот момент на батопорт 1 действуют нагрузки:
1-3
Б1
ввт
+P - инерция массы батопорта 1 с присоединенными телескопическими балками m и остающейся в туннеле массы возмущенной воды всплеска m;
2-3
X-3
в3
-Р - давление скоростного -V напора присоединенной массы воды всплеска m;
3-3
в3
x3
у3
-Р - гидродинамическое сопротивление перемещаемой присоединенной массы воды всплеска m ускорениям -α и -α.
4-3
в3
-Р - гидродинамическое давление присоединенной массы воды всплеска m при его встрече со сводом обделки туннеля;
5-3
-Р - гидростатическое давление;
6-3
-Р - давление воздуха из пространства между батопортами;
7
3
_
±Р   - давление воздуха в полости батопорта Б1;
5-3
6-3
8-3
На батопорт 2 действуют нагрузки ±Р, Р и Р - гидродинамическое давление возникающей циркуляции, остающееся между батопортами присоединенной массы воды.
Фигура 14
На фигуре 14 показаны нагрузки на батопорты в момент времени t+Δt во 2-й фазе работы затвора - его перемещения под действием сил инерции батопорта 1, присоединенной массы возмущенной воды и давления воздуха.
Kt
В этот период на батопорт 1, обладающий вместе с остающейся в туннеле массой возмущенной воды кинетической энергией W, действуют нагрузки:
В
-Р- вакуум, возникший снаружи батопорта 1;
1-4
+Р - инерция массы батопорта 1 с присоединенными телескопическими балками;
2-4
в4
в
-Р - давление скоростного напора дополнительной присоединенной массы воды m'(Δm):
3-4
х3
у3
в4
в
-Р - гидродинамическое сопротивление ускорениям -α и αдополнительной присоединенной массы воды всплеска m'(Δ/m);
4-4
в4
в
-Р - гидродинамическое давление дополнительной присоединенной массы воды всплеска m'(Δ/m) при ее встрече с обделкой свода туннеля;
5-4
-Р - гидростатическое давление столба воды всплеска;
6-4
-Р - давление воздуха между батопортами при конечном перемещении батопорта 1 на дополнительное расстояние Δl;
7-4
±Р - давление воздуха в полости батопорта Б1;
8-4
вост
-P - гидродинамическая нагрузка центробежной силы сформировавшегося потока циркуляции в X-Y плоскости остающейся в габаритах туннеля массы воды m;
4-4
5-4
6-4
8-4
На батопорт 2 в этот период действуют силы: Р, Р, Р и Р, на которые и должен рассчитываться батопорт 2.
Фигура 15
На фигуре 15 показаны положение затвора и нагрузки на время ≈13(t+Δt) - по завершении полного цикла его работы, соответствующие возвращению затвора в исходное положение.
Фигура 16
На чертеже приведены:
T
1
2
Форма поперечного сечения туннеля практического профиля I с высотой Н (30 м), шириной В (15 м), радиусами свода и сопряжения стен туннеля с его днищем R (5 м); глубина наполнения туннеля водой h составляет 12 м, высота воздушного пространства над зеркалом воды h - 18 м.
П
П
1п
2п
Форма поперечного сечения туннеля, приведенного к расчетному прямоугольному профилю II с приведенными высотой Н (28 м), шириной В (13,1 м), наполнением туннеля водой до глубины h (12,9 м), и воздушным пространством над зеркалом воды h (15,1 м).
ПС
ПС
1пс
2пс
Форма поперечного сечения туннеля, приведенного к расчетному круглому профилю III, с приведенными диаметром по обделке в чистоте D 21,6 м (радиус R 10,8 м), глубиной наполнения водой h 9,14 м и воздушным пространством над зеркалом воды h 12,46 м.
Фигура 17
П
1п
2п
Б1
1
2
1ПП
∩
На фигуре 17 показан продольный разрез по вертикальной осевой плоскости входной части туннеля и батопорта 1 (Б1), приведенных к расчетному прямоугольному профилю поперечного сечения с приведенными высотой туннеля Н, наполнением водой на глубину h и воздушным пространством над зеркалом воды h; длина батопорта l, ширина обечайки по верху - в, по низу - в, радиус кривизны торцевых стенок батопорта по вертикали R и высота сегмента торцевых стенок h; зазор между обечайкой батопорта и обделкой туннеля - δ.
Фигура 18
П
П
П
Б1
1
2
∩
2
На фигуре 18 показан горизонтальный разрез Б-Б входной части туннеля и батопорта 1 (Б1), приведенных к расчетному прямоугольному профилю поперечного сечения с приведенной шириной туннеля - В, длиной батопорта l, шириной обечайки по верху - в, по низу - в и высотой сегмента торцевых стенок h; радиус горизонтальной кривизны торцевых стенок Rпп, зазор между обечайкой батопорта и обделкой туннеля - δ.
Фигура 19
ПС
ПС
1пс
2пс
ПС
ПC.
На фигуре 19 показан разрез входа в туннель и батопорта 1 (Б1), приведенных к расчетному круглому профилю поперечного сечения с приведенным диаметром по обделке в чистоте D, радиусом туннеля и кривизны торцевых стенок R, глубиной наполнения туннеля водой h и высотой воздушного пространства над зеркалом воды h; зазор между обечайкой батопорта и обделкой туннеля - δ; приведенный диаметр туннеля D соответствует приведенной высоте туннеля Н
Фигура 20
i
7tiизб
2
На графике показано нарастание по линейной зависимости от t избыточного давления P в полости Б1 за время t=0,7 сек от «0» до 5 кГ/см с указанием его величин по первому и второму периодам 1-й фазы работы затвора.
Работа устройства (ЗГП)
Параметры устройства, его элементов и действующих факторов отнесены к вертикальной полосе затвора шириной Z, равной 1 м, которая в ряде математических выражений не прописывается. Сечение туннеля приведено по площади к прямоугольному.
в
1
в
0
2
рп
В первоначальном статическом плавучем положении затвора (фиг.1, 4) между батопортами 1 и 2 заключена масса воды m=L·h·γ/q+Δm и объем воздуха ϑ=L·h+Δϑ+ϑ,
где γ - плотность воды, принимаемая равной 1;
в
Δm, ϑΔ - поправки на кривизну торцевых стенок батопортов;
рп
ϑ - объем резервных буферных полостей.
На батопорты действуют силы:
собственной тяжести, уравновешиваемой водоизмещением батопортов;
1
2
гидростатического давления h /2 (фиг.10).
0
Давление воздуха между батопортами, в их полостях и снаружи Р=1 - атмосферное.
Все остальные переменные величины имеют нулевое значение.
Динамический процесс работы затвора протекает в трех фазах:
1-я фаза - время действия на батопорт 1 ударной волны ядерного взрыва t;
4
2-я фаза - время действия сил инерции Δt - после прекращения воздействия на батопорт 1 ударной волны ядерного взрыва до прекращения его перемещения в направлении X (момент времени t);
3-я фаза - самостоятельное возвращение батопорта 1 в первоначальное положение за пределами времени t+Δt, под действием гидростатического и гидродинамического воздействия возмущенной массы воды, а также избыточного давления воздуха из пространства между батопортами.
Первая фаза работы затвора
Ф
Ф0
Ф
При встрече с преградой - батопортом 1 - набегающая ударная волна ядерного взрыва с избыточным давлением во фронте Р трансформируется в отраженную ударную волну с избыточным давлением во фронте Р, достигающим значения 5Р и создающую расчетную нагрузку
pti
pнti
2
pпti
1
1
2
P=(P·h+P·h)/(h+h),
pнti
Ф0
Т
7ИЗБ.
Т
где P - расчетная нагрузка на надводную часть передней стенки батопорта 1, равная Р·(1-К)+Р·К;
pпti
Ф
Ф0
P - расчетная нагрузка на подводную часть передней стенки батопорта 1, равная (Р+P)/2;
7tiизб.
7ti
0
Б1
оП
оп
Б1
0
P - избыточное давление в полости батопорта 1, равное P -Р=(ϑ+ϑ·n)/ϑ-Р;
Б1
ϑ - объем полости батопорта 1;
оП
1
ϑ - объем свободного воздуха, затекающего в полость батопорта 1 через отверстие перфорации за время t;
оп
n - количество отверстий перфорации надводной части передней стенки батопорта 1;
(Агроскин, Дмитриев, Пикалов, «Гидравлика», «Энергия», Москва, 1964 г.),
оп
где ω - живое сечение отверстия перфорации;
_
Ф0-
7tизб
среднее гидростатическое давление, под действием которого происходит затекание воздуха в полость батопорта, равное РР/2.
ti
pti
i
ti
xti
i
вti
yti
i
2
2
Батопорт 1 под действием силы F=P·Н перемещается за время t на расстояние l=а·t /2, образуя всплеск воды высотой h=а·t /2,
xti
где а - горизонтальное ускорение, сообщаемое совокупной массе батопорта и присоединенного объема воды всплеска;
yti
вti
а - вертикальное ускорение, сообщаемое массе воды всплеска m.
вti
Высота всплеска h соответствует разности первоначального и расчетного положения центра массы перемещаемого объема воды.
yti
xti
xti
вti
xti
i
вti
yti
i
yti
xti
·
а=2а-q: при встрече струи жидкости с преградой под углом 90° давление струи на преграду составляет Р=2mV или Р=2mat («Гидравлика» … - см. выше), откуда следует, что создающее всплеск давление P=2m·а·t =m·a·t, то есть а=2а.
xti
xti
xti
2
Свободная поверхность всплеска «С», условно принимаемая для последующих расчетов за плоскую, располагается под углом α к зеркалу воды (см. фиг.5). Угол α определяется соотношением ускорений, формирующих всплеск (2а-q)/а, соответствующим tgα. При значениях а в пределах 50-100 м/сек tgα=1,8÷1,9. При tgα=1,9 угол α=62°20'.
Высота, потенциальная высота гребня всплеска (разрушается при встрече с обделкой свода туннеля) составляет
вti
xti
i
i
2
Масса перемещаемой воды всплеска составляет m=а·t ·h/2q.
В связи с зависимостью величины гидродинамического давления на батопорт 1 присоединенной массы воды всплеска при его встрече с обделкой свода туннеля от количества массы и высоты гребня всплеска работа затвора в 1-й фазе разделяется на три периода:
0
1
2
1-й период - от t до t - образования всплеска с высотой гребня над зеркалом воды, равной h;
1
2
2
2
2-й период - от t до t - увеличение потенциальной высоты гребня всплеска от h до 1,5h;
2
2
3-й период - от t до t - при потенциальной высоте гребня всплеска более 1,5h.
Первый период 1-й фазы работы затвора
1
P1
В первом периоде 1-й фазы работы затвора силе F=P·H и перемещению батопорта 1 противодействуют:
1-1
Б1
х1
F - инерция массы батопорта 1, равная -m·а,
Б1
где m - масса батопорта с учетом балласта и соединенных с ним частей телескопических балок;
x1
а - горизонтальное ускорение совокупной массы батопорта 1 и всплеска воды;
2-1
в1
X1
в1
X1
в1
X1
в1
X1
- F - гидродинамическое сопротивление присоединенной массы воды всплеска m скоростному напору V батопорта 1, равное для нижней половины слоя присоединенной массы воды -m·V и для верхней половины слоя присоединенной массы воды -m·V/2, в сумме -1,5m·V.
3-1
х1
у1
-F - гидродинамическое инерционное противодействие присоединенной массы воды ускорениям а и а, равное
в1
X1
B1
y1
В1
X1
-(m·а+m·а)=m(3а-q)
5-1
1
2
2
F - гидростатическое давление на батопорт 1 столба воды с учетом высоты гребня всплеска -(h +Н)/4;
6-1
6-1
-F - избыточное давление воздуха между батопортами, равное -Р·Н, где
6-1
1
2
PП
2
РП
1
0
РП
-Р - избыточное давление от компрессии воздуха за счет перемещения батопорта 1 на расстояние, l равное -(Lh+ϑ)/(Lh+ϑ-lH)-P, где ϑ - объем резервных буферных полостей.
1
Проскок избыточного давления ударной волны через зазор δ за время tсоставляет тысячные доли объемов воздуха, заключенного в пространстве между батопортами, и поэтому не учитывается.
1
1
Баланс сил, действующих на батопорт l в конце первого периода t и пробега батопорта t, выражается равенством:
1
1-1
2-1
3-1
5-1
6-1
F=F+F+F+F+Fили
из которого следует, что ускорение горизонтального перемещения совокупной массы Б1 и всплеска в первом периоде 1-й фазы работы затвора составляет:
в1
Среднее ускорение горизонтального перемещения батопорта Б1 и присоединенной массы возмущенной воды всплеска m в первом периоде 1-й фазы работы затвора:
Расстояние горизонтального перемещения совокупной массы Б1 и всплеска в первом периоде 1-й фазы работы затвора:
1
m1
m1
Расстояние горизонтального перемещения батопорта 1 l=l-Δl, где
- поправка на смещение центра совокупной массы Б1 и всплеска относительно батопорта;
mBt0
mBt1
0
1
R и R - плечи центров массы всплеска относительно единой вертикали отсчета на время t и t.
Продолжительность первого периода 1-й фазы работы затвора
B1
Максимальная горизонтальная скорость перемещения совокупной массы Б1 и m: ;
B1
Средняя скорость горизонтального перемещения Б1 и m: ;
в1
x1
1
Масса воды всплеска: m=l·h/q;
в1
yl
x1
Ускорение вертикального перемещения m: а=2а-q;
в1
У1
x1
1
X1
1
Скорость вертикального перемещения m: V=(2а-q)·t или 2V-q·t.
в1(2,3,4)
у1(2,3,4)
у1(2,3,4)
в1(2,3,4)
x1
Здесь и далее для приближенного определения вертикальных ускорений и скоростей масс воды всплеска m - а, V допущено использование величин горизонтальных ускорений совокупных масс Б1 и m - а.
Второй период 1-й фазы работы затвора
4-2
Во втором периоде 1-й фазы работы затвора к силам противодействия перемещению батопорта 1, действовавшим в первом периоде, добавляется гидродинамическое воздействие присоединенной массы воды всплеска при его встрече с обделкой свода туннеля, составляющее величину -F.
4-2
4-2
в2
у2
в2
x2
2
-F(Р)=-2m·V=-2m·(2а-q)·t
4-2
1
2
гв2
2
Величина силы -F от 0 на момент времени t возрастает по мере увеличения массы всплеска и достигает максимума в конце второго периода 1-й фазы работы затвора при t и потенциальной высоте гребня всплеска от зеркала воды h=1,5h. Ширина живого сечения восходящего потока воды на уровне свода туннеля с учетом разрушения гребня всплеска достигает величины, при которой проекция его средней точки проходит через центр массы всплеска.
5-2
2
Сила F приобретает значение Н/2.
1
4-2
5-2
С введением в равенство F (1) дополнительной силы -F и изменением значения силы -F для второго периода 1-й фазы работы затвора оно приобретает вид
2
1-2
2-2
3-2
4-2
5-2
6-2
F=F+F+F+F+F+F или
в2
откуда следует, что горизонтальное ускорение совокупной массы Б1 и m составляет
В2
Среднее ускорение горизонтального перемещения Б1 и присоединенной массы возмущенной воды всплеска m, генерируемое во втором периоде 1-й фазы работы затвора
Расстояние горизонтального перемещения совокупной массы Б1 и всплеска во втором периоде 1-й фазы работы затвора
Расстояние горизонтального перемещения батопорта 1
2
m2
m2
l=l+Δl,
m2
где Δl - поправка на смещение центра совокупной массы Б1 и всплеска относительно батопорта, равна
mBt0
mBt2
0
2
R и R - плечи центров массы воды всплеска относительно единой вертикали отсчета на время t и t.
Продолжительность второго периода 1-й фазы работы
в2
Максимальная скорость горизонтального перемещения Б1 и m
;
в2
Средняя скорость горизонтального перемещения Б1 и m
;
в2
2
1
Масса воды всплеска во втором периоде 1-й фазы работы затвора: m=l·h/q.
в2
у2
x2
Ускорение вертикального перемещения m: а=2а-q.
в2
у2
x2
2
x2
2
Скорость вертикального перемещения m: V=(2а-q)·t или 2V-q·t.
2
4
3
1-3
2-3
3-3
4-3
5-3
6-3
Для третьего периода 1-й фазы работы затвора, когда в промежутке времени t-t сила -F постоянно действует с максимальным значением, уравнение F=F+F+F+F+F+F приобретает вид
откуда
Определение остальных величин аналогично второму периоду 1-й фазы работы затвора.
В качестве упрощенного варианта представляется следующий порядок определения их приближенного значения:
3
3
2
t=t; t'=t-t;
3
2
X2
3
X2
3
2
l=l+V·t'+a·t /2;
;
;
Вторая фаза работы затвора
Ф
Ф0
6-4
С прекращением воздействия на батопорт 1 давления Р(Р) дальнейший динамический процесс работы затвора происходит под действием сил инерции батопорта 1, возмущенной массы воды и сжатого воздуха, заключенных между батопортами, а также вакуума, возникающего снаружи перед батопортом 1. Сброс массы воды из пространства между батопортами через зазор δ под действием избыточного давления воздуха Р за сотые доли секунды инерционного процесса крайне мал (0,001÷0,002mq), поэтому не учитывается.
Масса воды, заключенной в туннеле между батопортами в течение всего процесса работы затвора составляет
.
Масса возмущенной воды всплеска на время t составляет
врп
в
Третья часть всей массы воды сбрасывается в резервные буферные полости: m=m/3(m) - это масса возмущенной воды (воды всплеска).
ввт
вв
врп
В туннеле между батопортами остается масса возмущенной воды: m=m-m(m).
вп
в
вв
Масса воды, остающейся в состоянии покоя: m=m-m(m).
втt
в
врп
Общая масса воды, остающейся в туннеле между батопортами на время t: m=m-m(m).
ввт
К моменту истечения времени t масса батопорта 1 и остающаяся в туннеле масса возмущенной воды m обладают кинетической энергией с вектором «X»
KtX
Б1
BBT
Xt(X3)
2
W=(m+m)V /2
Ей противодействуют силы:
4-B
B
-F - вакуума, возникшего перед батопортом 1 снаружи, равная -Р·Н;
4-1
ввт
Б1
ввт
х3
-F - инерции массы Б1 и оставшейся в туннеле массы возмущенной воды всплеска m, равная - (m+m)·а/2;
4-2
B4
в
xt
в4
в
xt
-F - гидродинамического сопротивления дополнительной присоединенной массы воды всплеска m (Δm) скоростному напору V, равная -m'(Δm)·V·Z/2;
4-3
в4
в
xt
yt
в4
xt
-F - гидродинамического противодействия присоединенной массы воды всплеска m'(Δm) ускорениям αи α равная -m'·(3а-q)·Z/2;
4-4
4
xt
-F - гидродинамического давления массы воды всплеска при встрече с обделкой свода туннеля, равная -l'·H·Z·(2а-q)·Δt/2q;
4-5
2
-F - гидростатического давления, равная -Н/2;
4-6
6-4ИЗБ
-F - давления воздуха между батопортами, равная P·Н/2;
4-8
втt
-F - гидродинамического давления циркулирующей в плоскости X-Y остающейся между батопортами массы воды m, равного ,
yt
ввт
в4
втt
где  - средняя скорость циркуляции, заключенной на время t между Б1 и Б2 массы воды, равная V·(m+m')m;
- средний радиус циркуляции потока, равный
;
пцвн
R - внешний радиус потока циркуляции;
пц
втt
пц
h - «глубина» потока циркуляции, равная m·q/p
пц
1
ОСТ
p - периметр пространства циркуляции потока остаточной массы воды, равный 2·(πR/3+l).
Таким образом, работа затвора во 2-й фазе определяется равенством
ktx
4-B
4-1
4-6
4-8
W=(F+F+…+F+F)·Δl
K
Расстояние дополнительного инерционного перемещения батопорта 1 под действием W составляет
Время инерционного перемещения батопорта 1
Xt
Δt=2Δ1/V
Третья фаза работы затвора
6-4
На момент времени t+Δt движение батопорта 1 в направлении Х прекращается и под действием вакуума снаружи затвора, давления воздуха -Р, гидростатического и гидродинамического инерционного воздействия возмущенной массы воды всплеска из пространства между батопортами происходит самостоятельный откат батопорта 1 в первоначальное исходное положение.
Действующие в 3-й фазе работы затвора силы имеют значения:
4-5
2
-F - гидростатическое давление -Н/4;
4-6
4-6
-F- избыточное давление воздуха между батопортами -Р·Н/2;
- - гидродинамическая нагрузка от циркуляции в плоскости X-Y остаточной массы воды всплеска (за вычетом сброшенной в резервные полости), равная
4-5
4-6
4-8
Ориентировочное время возвращения батопорта 1 в исходное положение из соотношения  и суммы сил -Р, -Р, -Р, под действием которых происходит обратное движение батопорта, может быть принято равным
4-4
6-4
8-4
Батопорт 2 с опорным кольцом 5 рассчитывается на совокупность сил F÷F и F, действующих в третьем периоде 1-й фазы работы затвора.
2
2
Преимуществом предлагаемого устройства «Затвора гидропневматического» для защиты входа в полузатопленный туннель большого сечения специального назначения от воздушной, ударной и гравитационной волн ядерного взрыва перед аналогичными по назначению устройствами, в том числе по п.10 (заявка №994695/23-14, 1959 г.), является повышение защиты объекта примерно в 2 раза - с 2-3 кг/см до 5-6 кг/см давления во фронте воздушной ударной волны ядерного взрыва за счет частичной утилизации энергии и отведения ее в резервные буферные полости туннеля и возможность многократного использования устройства по предназначению.
В комплексе характеристики предлагаемого устройства - «затвора гидропневматического» и параметры его работы, в связи со сложностью и динамичностью процессов, следует рассчитывать на компьютере с разработкой соответствующей программы, с параллельным моделированием устройства и его работы, что может быть выполнено в в/ч, в/ч 13073 и 54034 - г.Санкт-Петербург. Однако приближенные расчеты по определению основных характеристик устройства возможны с использованием обычных алгебраических, геометрических, графических и табличных методов.
1
2
1
Ф
2
Приближенные значения параметров затвора и его работы применительно к туннелю с поперечным сечением практического профиля, приведенного на фиг.1, 2, 3 и практическими размерами: Н=30 м, В=15 м, R свода и сопряжения стенок с днищем -5 м, вертикальной кривизной торцевых стенок батопортов 1/R=1/30, горизонтальной на уровне наибольшей ширины 1/R=1/8,3, при заполнении канала водой на h=12 м, рассчитанные по изложенной методике анализа и количественной оценки процесса работы устройства, приводятся ниже для случая внешней нагрузки Р=5 кг/см с продолжительностью воздействия t=0,78 секунды.
Очертания, габариты поперечного сечения, глубина наполнения водой туннеля практического профиля приняты исходя из характеристик ПЛ ПЛ некоторых отечественных проектов 1970-1980-х годов, радиусы кривизны торцевых стенок батопортов и перфорация надводной части передней стенки батопорта 1 (Б1) - конструктивно.
2
Вычисления произведены с предварительным приведением поперечного сечения туннеля к условным расчетным - прямоугольному - фиг.16-II для определения основных параметров работы ЗГП и круглому - фиг.16-III для определения толщины торцевых стенок батопортов. Приведение выполнено с соблюдением равенства площадей поперечных сечений в пределах 366,7-366,9 м с последующим перенесением результатов расчетов на туннель и батопорт практического профиля (фиг.1, 2, 3, 16-I).
Наименование характеристик ипараметров
Усл. Обоз.
Един. измер.
Колич.
Примечания
1
2
3
4
5
Туннель
1. Форма поперечного сечения
Расчетные, определяемые ТТ3 и геологическими условиями места расположения туннеля
туннеля
2. Обделка туннеля
3. Толщина обделки туннеля
м
4. Высота туннеля в свету
Н
м
30
5. Ширина максимальная
В
м
15
6. Глубина воды в туннеле
h<sub>1</sub>
м
12
7. Высота от зеркала воды до замка свода туннеля
h<sub>2</sub>
м
18
8. Участок туннеля, занимаемый затвором
L<sub>3</sub>
м
36,5
9. Объем пространства междубатопортами
ϑ<sub>ЗГП</sub>
м<sup>3</sup>
11425
10. Объем резервных буферных полостей
ϑ<sub>РП</sub>
м<sup>3</sup>
1521
Расчетные условия, характеристики элементов и параметров работы устройства
11. Избыточное давление во фронте ударной волны ядерного взрыва
Р<sub>ф</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
5
кГ/см<sup>2</sup>
12. Давление отраженной ударной волны ядерного взрыва
Р<sub>ф0</sub>
25
13. Время действия заданной нагрузки
t
сек
0,78
14. Внешняя расчетная нагрузка на батопорт 1 (Б1):
- в первом периоде 1-й фазы работы ЗГП
P<sub>p-l</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
17,945
179,45 т/м<sup>2</sup>
- во втором периоде 1-й фазы работы ЗГП
Р<sub>р-2</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
20,985
209,85 т/м<sup>2</sup>
- в третьем периоде 1-й фазы работы ЗГП
Р<sub>р-3</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
22,843
228,43 т/м<sup>2</sup>
- во 2-й фазе работы ЗГП
Р<sub>в</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
-0,3
- 3 т/м<sup>2</sup>Вакуум после прекращения действия Р<sub>фо</sub>
15. Масса Б1 с телескопическимибалками и балластом
m<sub>Б1</sub>
m
67,6
Вес конструкций 343 т, балласта- 333 т. Материал - титановый сплав с σ=6000 кГ/см<sup>2</sup> и γ=5 т/м<sup>3</sup>.
16. Объем полости Б1
ϑ<sub>Б1</sub>
м<sup>3</sup>
1467
17. Ширина обечайки Б1:
- по Repxy
в<sub>1</sub>
м
4
- по низу
в<sub>2</sub>
м
12
18. Ширина обечайки Б2
в<sub>3</sub>
м
12
19. Радиусы кривизны торцевых
в<sub>3</sub>
м
3
-
стенок Б1, Б2:
- по вертикальной оси
R<sub>1</sub>
м
30
- в горизонтальной плоскости по
R<sub>2</sub>
м
8,3
наибольшей ширине батопортов
418
20. Площадь поверхности торцевой
S<sub>БТС</sub>
м<sup>2</sup>
стенки Б1 (Б2)
м<sup>2</sup>
21. Площадь поверхности
S<sub>БТСН</sub>
м<sup>2</sup>
217,7
надводной части торцевой стенки Б1
200,3
22. Площадь поверхности
S<sub>БТСП</sub>
м<sup>2</sup>
подводной части торцевой стенки Б1
23. Транспарантность надводной части передней стенки Б1
K<sub>т</sub>
б/р
0,2
24. Масса Б2 с телескопическими балками и балластом
m<sub>Б2</sub>
m
50,56
Вес конструкций 270,5 т, балласта-235,1 т. Материал - титановый сплав с σ=6000 кГ/см<sup>2</sup> и γ=5 т/м<sup>3</sup>
25. Осадка Б1,Б2
h<sub>oc</sub>
м
11,97
26. Расстояние между Б1 и Б2 на время t<sub>o</sub>
L
м
22,0
Без учета кривизны внутренних торцевых стенок Б1 и Б2 по ихобрезу.
27. Высота сегментов торцевых стенок Б1 (Б2)
h<sub>∩</sub>.
м
3,75
28. Первый период 1-й фазы работы затвора:
- продолжительность периода
t<sub>1</sub>
сек
0,325
- среднее ускорение Б1
<img file="00000046.tif" he="5" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" /><img file="00000047.tif" he="6" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
м/сек<sup>2</sup>
91,131
- средняя скорость перемещения
<img file="00000048.tif" he="5" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
м/сек
14,81
Б1
- пробег Б1
l<sub>1</sub>
м
4,651
- присоединенная масса воды всплеска
m<sub>в1</sub>
m
78,6
29. Второй период 1-й фазы работы затвора:
- продолжительность периода
t'<sub>2</sub>
сек
0,437
Отсчет от t<sub>1</sub>
t<sub>2</sub>
сек
0,762
Отсчет от t<sub>0</sub>
- среднее ускорение Б1
<img file="00000049.tif" he="6" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" />
м/сек<sup>2</sup>
32,875
- средняя скорость перемещения Б1
<img file="00000050.tif" he="5" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
м/сек
12,53
- пробег Б1
<img file="00000051.tif" he="6" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
м
5,815
За время t'<sub>2</sub>
м
10,466
За время t<sub>2</sub>
- присоединенная масса воды
m'<sub>в2</sub>
m
98,25
За время t'<sub>2</sub>
всплеска
m<sub>в2</sub>
m
176,85
За время t<sub>2</sub>
30. Третий период 1-й фазыработы:
- продолжительность периода
t'<sub>3</sub>
сек
0,018
Отсчет от t<sub>2</sub>
t<sub>3</sub>
сек
0,78
Отсчет от t<sub>0</sub>
- среднее ускорение Б1
<img file="00000052.tif" he="6" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" />
м/сек<sup>2</sup>
35,93
- средняя скорость перемещения Б1
<img file="00000053.tif" he="5" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
м/сек
14,02
- пробег Б1
l'<sub>X3</sub>
м
0,461
За время t'3
l<sub>X3</sub>
м
10,927
За время t<sub>3</sub>
- присоединенная масса воды
m'<sub>в3</sub>
m
7,79
За время t'3
всплеска
m<sub>в3</sub>
m
184,64
За время t<sub>3</sub>
31. Период инерционной работы затвора (2-ая фаза):
- продолжительность периода
Δt(t'<sub>4</sub>)
сек
0,15
t<sub>4</sub>
сек
0,93
- среднее ускорение Б1
<img file="00000054.tif" he="6" wi="7" img-content="undefined" img-format="tif" />
м/сек<sup>2</sup>
-17,96
- средняя скорость перемещения Б1
<img file="00000055.tif" he="5" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
м/сек
7,01
- пробег Б1
Δl(l<sub>4</sub>)
м
2,09
l<sub>X4</sub>
м
13,017
- масса воды всплеска
m<sub>в4</sub>
m
35,3
m<sub>в4</sub>
m
220,0
32. 0статочное расстояние между Б1 и Б2 после прекращения перемещения Б1 (резерв)
l<sub>P</sub>
м
0,983
Расстояние между кромками обечаек портов
33. Остаточное пространство между Б1 и Б2 по верхним кромкам обечаек
l
м
8,983
34. Зазор между обделкой туннеля и обечайками батопортов
δ
м
0,03
35. Избыточное давление в полости Б1:
- в первый период 1-й фазы работы затвора
<img file="00000056.tif" he="6" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
кГ/см<sup>2</sup>
2,321
- во второй период 1-й фазы работы затвора
<img file="00000057.tif" he="6" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
кГ/см<sup>2</sup>
4,864
- в третий период 1-й фазы работы затвора
P<sub>Б1-3</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
5,000
- в инерционный период работы затвора (во второй фазе работы)
P<sub>Б1-4</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
5,000
36. Среднее избыточное давление воздуха между батопортами:
- в первый период 1-й фазы работы ЗГП
Р<sub>6-1</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
0,331
- во второй период 1-й фазы работы ЗГП
Р<sub>6-2</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
1,270
- в третий период 1-й фазы работы ЗГП
Р<sub>6-3</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
1,405
- в инерционный период работы затвора
Р<sub>6-4</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
2,288
37. Давление воды, циркулирующей между батопортами на t+Δt
Р<sub>Ц</sub>
кГ/см<sup>2</sup>
0,500
38. Ориентировочное время обратного отката Б1 в исходное положение
t<sub>отк</sub>
сек
12,23
С учетом внешнего наката массы воды и сил трения более 12,23 сек