розділ 2).
При здійсненні досліджень на експериментальній установці №3 (див.п.2.3.1) було
проведено 105 дослідів, основні параметри яких можна охарактеризувати наступним
чином: витрата Q=27,3–67,8 л/с (відповідно для натурних умов 20,0–49,5 м3/с),
висота підняття клапанного затвора а=0-5,4 см, що відповідає куту нахилу
затвора до горизонту , стиснена глибина потоку за гасителями h1=hc=2,9–20,6 см,
коефіцієнт негідростатичності в перерізі із стисненою глибиною s1=1,00–1,32,
число Фруда в тому ж перерізі Fr1=0,06–7,90, глибина нижнього б’єфу
hн.б.=9,1–19,2 см. Було використано два варіанти спряження регулятора з
відповідним каналом (моделі А і Б, описані в п.2.3.1), п’ять типів гасителів
надлишкової енергії потоку в нижньому б’єфі при восьми комбінаціях розміщення
цих гасителів. Схеми використаних гасителів показані на рис.9.5.
Рис.9.5. Типи гасителів, використаних на установці №3:
а – гаситель, передбачений типовим проектом, б, в, г, д – додаткові гасителі
відповідно з №№ 1, 2, 3, 4 (розміри дані в сантиметрах)
Проведені лабораторні дослідження шлюзів-регуляторів з клапанними затворами та
аналіз накопиченої інформації дозволили визначити як спільні риси, так і якісну
різницю в гідравлічних умовах роботи подібних споруд для випадків обладнання їх
традиційними плоскими та використовуваними останнім часом клапанними затворами
при різних висотах підняття зазначених типів затворів. У випадку, коли затвори
виведені за межі водопропускних отворів – плоскі затвори (з поступальним рухом
при маневруванні) повністю підняті, а клапанні затвори (також плоскі за формою,
але з обертовим рухом навколо осі, влаштованої на порозі) опущені на дно і не
впливають на процес протікання води, гідравлічні умови роботи порівнюваних
споруд є абсолютно однаковими. Але при проміжних положеннях затворів (піднятих
на певну висоту над порогом споруди) гідравлічні умови роботи в порівнюваних
випадках якісно відрізняються між собою.
У випадку проміжного положення плоского затвора з його підняттям на певну
висоту hщ над порогом стиснена глибина потоку hc визначається висотою підняття
щита (hc=hщ , де - коефіцієнт вертикального стиснення), числа Фруда в
стисненому перерізі Frc є досить великими (вони виражаються десятками одиниць)
а спряження б’єфів за затвором відбувається, як правило, за схемою досконалого
стрибка (найчастіше затопленого). При проміжному положенні клапанного затвора в
межах водозливу відбувається вільне протікання води з утворенням вільної
поверхні потоку, яка зверху нічим не обмежується. Стиснена глибина потоку hc
при цьому досягає досить великих значень, а числа Фруда в стисненому перерізі
Frc відносно невеликі (вони здебільшого виражаються вже не десятками, а
одиницями і досить часто відносяться до області існування білякритичних течій.
Характерно, що коли в нижньому б’єфі досліджуваних шлюзів-регуляторів
формуються білякритичні течії з хвилястою поверхнею (хвилястий стрибок чи
кноїдальні хвилі), то довжина таких явищ істотно перевищує довжину кріплення, а
утворювані хвилі розповсюджуються у відвідному каналі на великі віддалі. Саме в
цьому якраз і полягає якісна різниця гідравлічних умов роботи
шлюзів-регуляторів з розглядуваними типами затворів при їх проміжному
положенні.
Під час проведення досліджень в нижньому б’єфі установки №3, як при опущеному,
так і при проміжних положеннях клапанного затвора, утворювалися такі явища:
косі стрибки з просторовою структурою,
стрибок з поверхневим вальцем (досконалий гідравлічний стрибок),
хвилястий стрибок,
кноїдальні хвилі,
безстрибкове вальцеве спряження б’єфів.
Причому з числа названих до класу білякритичних течій відносяться хвилястий
стрибок і кноїдальні хвилі, а стрибок з поверхневим вальцем та безстрибкове
вальцеве спряження б’єфів відносяться до названого класу не у всьому діапазоні
умов свого існування. Тут необхідно підкреслити, що перехід від явищ, які
утворюються при мінімальних глибинах нижнього б’єфу до явищ з максимальними
глибинами нижнього б’єфу (і навпаки) відбувається через зону, що відповідає
існуванню білякритичних течій з хвилеподібною поверхнею. Подібна особливість
прослідковується також і в дослідах М.М.Біляшевського та його колег при
вивченні роботи низьконапірних водозливних гребель різних типів [17,18,273].
Досить характерним є те, що в початковому перерізі розглядуваних явищ (за
винятком косих стрибків, існування яких в нижньому б’єфі зазначених споруд є
недопустимим) розподіл тиску по глибині, як правило, не відповідає
гідростатичному закону, а вільна поверхня потоку в цьому перерізі є вігнутою,
тобто коефіцієнт негідростатичності s1>1,0.
Особливістю досліджуваних явищ є також те, що внаслідок переходу потоку від
прямокутної форми поперечного перерізу між стояками споруди до трапецевидної
форми у відвідному каналі ці явища, в тій чи іншій мірі, мають просторовий
характер, хоча по осі потоку ця просторовість виражена менше, ніж по бокам
моделі. Враховуючи цю обставину, вимірювання обрисів кривої вільної поверхні
потоку та п’єзометричної лінії, здійснювалися по осі споруди. Результати
кількох таких дослідів показані на рис.9.6 і 9.7.
Порівняння експериментальних даних про другу спряжену глибину h2 досліджуваних
білякритичних течій і максимальну глибину hв хвилеподібних явищ з теоретичними
значеннями, підрахованими за формулами (9.5), (1.46), (1.48) і (4.97) дано в
табл.9.4. При виконанні розрахунків за формулою (4.97) відношення спряжених
глибин знаходилося згідно формулі (1.46), причому значення коефіцієнтів і
приймалося наступним чином: для чисел Фруда ==1,00, а для – =1,05, =1,06. Число
Фруда у стисненому перерізі потоку Frc= знаходилося за відо
- Київ+380960830922