РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА УСТАНОВКА,
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ОБРОБКИ РЕЗУЛЬТАТІВ
Експериментальна установка та вимірювальна апаратура
Лабораторні дослідження відкритих однопрогінних шлюзів-регуляторів виконувалися
в лабораторії кафедри гідротехнічних споруд Національного університету водного
господарства та природокористування. У відповідності до типового проекту
ТПР 820-01-10, розробленого інститутом “Укрдіпроводгосп” [101], була побудована
модель споруди ШРП (8ґ2,5...3ґ0,5)1: шлюз?регулятор з переїздом, ширина
водозливного отвору 8 м, глибина на порозі 2,5...3 м, перепад відміток дна
верхнього та нижнього б’єфів 0,5 м, кількість прогонів дорівнює одиниці.
Регулятор обладнаний клапанним затвором, вісь якого знаходиться на порозі
споруди. У створі вихідних відкрилків регулятора типовим проектом передбачено
влаштування гасителів енергії у вигляді двох стінок висотою 0,5 м, довжиною по
2,5 м, розміщених симетрично поздовжній осі споруди таким чином, що відстань
між ними дорівнює 0,5 м. На рис. 2.1 представлена конструкція та розміри
досліджуваної споруди.
Експериментальна установка була побудована на русловій площадці з розмірами у
плані 20,0ґ4,0 м. Враховуючи розміри руслового майданчика у лабораторії,
лінійний масштаб моделі був прийнятий 1/d = 1/14 натуральної величини при
геометричній подібності всіх її елементів [102 - 104]. Побудована модель
складалася з регулюючої споруди, підвідного й відвідного каналів та інших
необхідних елементів і пристроїв. Для прийнятого масштабу моделі довжина
регулюючої споруди ( власне шлюза-регулятора ) прямокутного перерізу була рівна
119,6 см, що відповідає 16,75 м у натурних умовах, довжина підвідного каналу у
верхньому б’єфі становила 390,0 см, що відповідає 55 м в натурних умовах, з
шириною поперечного перерізу на дні 57 см на моделі та 8,0 м в натурі; а
довжина нижнього б’єфу разом із відвідним каналом дорівнювала 760,0 см (106 м в
натурних умовах ).
Модель була виконана нерозмивною. Елементи регулятора – поздовжні стінки
берегових стояків, верхові та низові відкрилки були побудовані із
Рис. 2.1. Схема досліджуваної споруди: 1 — поріг споруди; 2 — клапанний затвор;
3 — підйомник; 4 — типові гасителі; 5 — ребристі плити РПУ–10–15 на шарі щебеню
t = 15 см; 6 — фільтраційні отвори Ш 10 см; 7 — відсипка із каменю (розміри
дані у сантиметрах)
залізобетонних блоків та монтувалися безпосередньо на русловій площадці, днище
було виготовлене із монолітного бетону. Дно та укоси каналів були сформовані з
піску та вкривалися шаром цементного розчину товщиною 3 ? 4 см з подальшим
залізненням поверхні моделі. Підвідний та відвідний канали мали трапецевидну
форму поперечного перерізу з коефіцієнтом закладання укосів m = 2,0. Клапанний
затвор був виготовлений із металу та обладнаний донними і боковими ущільненнями
з гуми. Гасителі енергії були зроблені з дерева.
При побудові моделі правильність розміщення їх висотних елементів
контролювалась за допомогою нівеліра із точністю до 0,2 мм. Побудова укосів з
проектним закладанням була забезпечена встановленими на відстані 1,5 м один від
одного поперечниками із фанери, що були посилені ребрами жорсткості. Усі
відмітки були прив’язані до відмітки постійного репера, розміщеного на ригелі
бічної стінки бака мірного водозливу. Відмітка репера була умовно прийнята
18,2 см. Витрати води, що подавались на модель, визначались вимірювальним
трикутним водозливом, який був встановлений у головному пристрої руслового
майданчика. Вода постачалась із напірного бака насосної станції, звідки по
трубопроводу поступала у напірний бак, проходила через вимірювальний водозлив
та заспокоюючі пристрої і потрапляла на лабораторну установку (див. рис. 2.2).
У процесі досліджень було використано 4 варіанти конструкції перехідної ділянки
між спорудою та відвідним руслом. Перших три варіанти конструкції характерні
істотним розширенням потоку в плані між водозливним отвором та відвідним
каналом. Для всіх трьох згаданих варіантів ширина поперечного перерізу у
нижньому б’єфі моделі на дні відвідного русла дорівнювала 107,0 см, що
відповідає 15,0 м в натурі, при цьому відношення цієї ширини до ширини
водозливного отвору регулятора дорівнює 1,9.
Зазначена обставина вимагала влаштування перехідної ділянки між регулятором і
відвідним каналом. Характерною особливістю кожної з моделей А, Б, В є
центральний кут розширення q перехідної ділянки. У моделі А центральний кут
розширення q = 60°, довжина ділянки розширення Lд.р = 43,5 см (в натурі 6,0 м),
у моделі Б – q = 40°, Lд.р = 69,0 см (в натурі 9,7 м), у моделі В – q = 20°,
Lд.р = 142,0 см
ПЛАН
Рис. 2.2. Схема моделі споруди ШРП (8ґ2,5...3ґ0,5)1 (варіант моделі А): 1 –
напірний бак; 2 – сітковий гаситель; 3 – гаситель із металевих трубок Ш10 см,
l = 50 см; 4 – стояки регулятора; 5 – клапанний затвор регулятора; 6 –
клапанний затвор для регулювання рівня нижнього б’єфу; 7 – ділянка із
приймальними отворами; 8 – бетонна поверхня; 9 – пісок; I – VII – вимірювальні
створи у нижньому б’єфі (розміри та відмітки дані у сантиметрах)
(в натурі 19,9 м). Схема руслового майданчика з моделлю А представлена на
рис. 2.2. Четвертий варіант конструкції (модель Г) відрізняється від попередніх
тим, що ширина водозливного отвору регулятора і ширини підвідного та відвідного
каналів знизу були однаковими й рівними 57,0 см (в натурі 8,0 м). Загальний
вигляд досліджуваних варіантів Б, В, Г експериментальної установки наведено на
рис. 2.3.
Основні параметри експериментальних досліджень, проведених на описаній
лабораторній установці та характеристики потоку в початковому перерізі явищ,
утворюваних в нижньому б’єфі шлюза
- Київ+380960830922