ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СЕТИ С ПЛОСКИМ БЕЗРИГЕЛЬНЫМ ЗАТВОРОМ И АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧЕЙ ВОДЫ В КАНАЛЫ МЛАДШЕГО ПОРЯДКА
WATER INTAKE STRUCTURE FOR IRRIGATION NETWORK WITH FLAT GIRDERLESS GATE AND AUTOMATIC WATER SUPPLY TO CHANNELS OF LOW ORDER

Изобретение относится к гидромелиоративному строительству и может быть использовано в качестве водозаборного сооружения, содержащего плоский безригельный затвор, имеющий роликовые катки. Затвор перемещается по наклонной плоскости входной части, открывает автоматически входное отверстие для подачи воды из канала старшего порядка в канал младшего порядка за счет кинетической энергии потока и обеспечивает поддержание расчетного уровня воды в канале младшего порядка.
Уровень техники
Известно водозаборное сооружение, содержащее плоский безригельный затвор, скользящий вертикально, который широко применяется в типовых сооружениях оросительных систем на мелких мелиоративных каналах [1, с. 52, 2, с. 200, 3 - 7], обеспечивает подачу воды из канала старшего порядка в канал младшего порядка, регулируемый с помощью ручного или электрического привода.
Наиболее простой безригельный плоский затвор состоит из закладной рамы и щита, включающего обшивку и ее обвязку в виде двух стоек и одного или двух простейших элементов (уголков). Затвор снабжается боковыми вертикальными уплотнениями из резины Р-образного профиля и донным уплотнением из полосовой резины [1, с. 144, 7].
Недостатком этого аналога является то, что он обладает значительной удельной металлоемкостью (щитовая рама выполняется из швеллеров и входит в пазы закладной рамы [1, с. 145, фиг. 113, 2, с. 200, рис. 127,а]), из-за чего увеличивается ширина паза закладной рамы на высоту швеллера.
Известен плоский безригельный поверхностный щитовой затвор для водосбросного сооружения, содержащий подъемное устройство, вертикальную закладную раму и плоский щит, включающий стальную щитовую раму с вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости, обшивку в виде листа из легированной стали, вертикальные боковые уплотнения из Р-образной резины и донное уплотнение из резиновой полосы [7].
Недостаток этого аналога заключается в большой материалоемкости, увеличивающий вес конструкции, для поднятия которой необходим мощный винтоподъемный механизм с ручным или электрическим приводом. Величина подъемного усилия увеличивается за счет значительного трения скольжения при движении щитовой рамы в пазе закладной рамы.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является безригельный катковый затвор, в котором давление от затвора передается через опорные балки непосредственно на катки, объединенные рамой [8] (с. 28, рис. 19.12). Катки распределяются в раме по принципу равнонагруженности. Сопротивление движению катков сводится к трению качения катков по стойкам затвора и рельсам в пазах быков.
Недостатками данного затвора являются: при эксплуатации тяговое усилие значительно превышает расчетное значение ввиду неравномерного распределения нагрузки на катки вследствие неточности их изготовления и монтажа, ржавления катков, засорения и пр. В результате имеет место перенапряжение катков и их смятие; при подъеме катковый затвор проходит путь в два раза больший, чем катковая рама; часть катковой рамы остается в пазах отверстия не прижатой затвором и подвергается засорению влекомыми потоком наносами, мусором и пр.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание конструкции водозаборного сооружения с плоским безригельным затвором, имеющим роликовые катки, исключающего все негативные недостатки, присущие существующим аналогам.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является:
- входной портал водозаборного сооружения, устраиваемый в откосе канала старшего порядка, не имеет официального оголовка, на строительство которого требуются: определенный объем строительных материалов, капитальных затрат и пр.;
- входное отверстие водозабора канала младшего порядка состоит из ныряющих стенок с уклоном верхней плоскости, равным заложению мокрого откоса дамбы канала старшего порядка;
- на эти плоскости укладываются и закрепляются швеллеры, в пазах которых перемещается плоский безригельный затвор, оснащенный поплавком и, приходящий в движение под действием давления воды на поплавок со стороны водотока канала старшего порядка;
- движение затвора происходит не в вертикальной, а в наклонной плоскости, чем обеспечивается прижатие затвора водой к нижней части пазов закладных швеллеров;
- для устранения трения скольжения затвор оснащается роликами, оси которых привариваются к боковым частям полотна затвора;
- для поддержания заданного расчетного уровня воды в канале младшего порядка к затвору посредством тяг, перекинутых через подвижные блоки, подвешен поплавок-противовес, регулирующий постоянство расчетного уровня воды в канале младшего порядка;
- расход воды, подаваемой в канал младшего порядка, можно регулировать, переставляя поплавок затвора в другие места, намеченные на полотне затвора.
Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что входная часть канала младшего порядка устраивается в откосе канала старшего порядка. При поднятии водой поплавка вместе с затвором, перемещающимся по наклонной плоскости, открывается входное отверстие водозаборного сооружения, и вода поступает в водобойную часть канала младшего порядка. Поперечное сечение водобойной части имеет прямоугольную форму. Сопряжение стенок водобойной части с откосами отводящего русла может быть выполнено обратными, ныряющими стенками, с помощью косых плоскостей или в виде раструба с обратными стенками. При достижении уровня воды в канале младшего порядка выше расчетного поплавок-противовес, расположенный в отводящем канале, приподнимется под напором воды и позволит затвору переместиться вниз, прикрыв входное отверстие на некоторую величину, в результате чего уменьшится величина поступающего расхода. При понижении уровня воды в отводящем канале ниже расчетного поплавок-противовес опускается и приподнимает затвор посредством тяг, перекинутых через подвижные блоки. Входное отверстие приоткрывается, пропуская увеличенный расход. Затвор с поплавком и поплавок-противовес в нерабочем состоянии (при отсутствии воды в канале старшего порядка) взаимно уравновешиваются с минимальным перевесом затвора с поплавком. В случае необходимости перекрыть входное отверстие (прекратить подачу воды в канал младшего порядка) поплавок-противовес поднимается до перекладины с помощью запасного троса. Затвор с поплавком под действием собственного веса опускается в нижнее положение, перекрывая входное отверстие водозаборного сооружения.
Описание чертежей
Водозаборное сооружение для оросительной сети с плоским безригельным затвором и автоматической подачей воды в каналы младших порядков поясняется чертежами (фиг. 1-6). На фиг. 1 показан общий вид сооружения со стороны канала старшего порядка (вид А); на фиг. 2 - поперечное сечение входной части со стороны канала младшего порядка (вид Б); на фиг. 3 - приведено сечение водозаборного сооружения по продольной оси движения потока воды (сечение В-В); на фиг. 4 - приведен узел, показывающий конструкцию крепления поплавка к полотну затвора, его другие положения с прикреплением к уголкам, катки в виде роликов диаметром не более 50 мм (Узел А); на фиг. 5 - изображен узел Б с показом крепления ролика к щиту затвора; на фиг. 6 показано сооружение в рабочем положении.
Осуществление изобретения
Конструкция водозаборного сооружения для оросительной сети включает следующие элементы (фиг. 1-3): полотно затвора 1, перемещающееся в направляющих пазах швеллеров 2; поплавковую камеру 3 для перемещения затвора под действием давления воды; упор 4 для нижней части затвора; детали крепления 5 затвора к ныряющим стенкам 6 (устроенным в откосе 11) входного оголовка мелиоративного канала младшего порядка; поплавок-противовес 7; перекладину 8, с установленными на ней подвижными блоками 9; железобетонную плиту 10, перекрывающую пролет оголовка, уложенную на береговые устои 14 в дамбе канала 12; запасной трос 13 для поднятия поплавка-противовеса до перекладины 8.
Проектирование и расчет элементов водозаборного сооружения осуществляется в соответствии с действующими сводами правил и строительными нормами с учетом фактических условий местности (топографических, геологических, гидрологических и гидрогеологических).
Составляющие типовые элементы водозаборного сооружения: блоки ныряющих стенок 6, блоки береговых устоев 14, обратных стенок 15 и плит крепления дна 16 и откосов канала младшего порядка (приведены на фиг. 2 и 3) доставляются от заводов-изготовителей на место строительства транспортом (в основном автомобильным).
Список использованных источников
1 Отрешко, А.И. Инженерные конструкции в гидромелиоративном строительстве. - М.: Сельхозиздат, 1955. - 552 с.
2 Хруппа, И.Ф., Иванов В.П. Гидросооружения и сельскохозяйственные мелиорации. - М.: Колос, 1977. - 384 с.
3. BY 4333 С1, 2002.03.30 Хасеневич Б.К., Кондратьев В.Н. (BY) Затвор гидросооружения.
4. RU 2541638, 2015.02.20 Левченко Олег Виталиевич (UA), Мешенгиссер Юрий Михайлович (UA), Царенко Александр Николаевич (UA). Щитовой затвор для открытых лотков.
5. RU 2483156 С1, 2013.05.27 Зажигалин Сергей Андреевич (RU). Затвор плоский поверхностный водосбросного сооружения.
6. RU 2059036 C1, 1996.04.27 Ефремов В.В., Роговой Г.А. Запорное устройство оголовка водовода.
7. RU №2 363805 С1, МПК Е02В 7/26, 2009.08.10 Маришкин Анатолий Константинович. Затвор плоский поверхностный для водосбросного сооружения.
8. Гидротехнические сооружения (в двух частях): Учебник для студентов вузов / Под ред. М.М. Гришина. - М.: Высш. школа, 1979. - Ч. 2. - 336 с.