ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАТВОРАХ

Назначение затворов. Гидротехнические сооружения имеют отверстия для пропуска воды, которые перекрываются затворами.

Затворы — это подвижные конструкции, с помощью которых можно управлять водным потоком. Перемещая затворы (закрывая, открывая их частично или полностью), можно регулировать уровни воды перед ними и расходы, пропускаемые через отверстия сооружений, сбрасывать лед, шугу, плавник через поверхностные отверстия, смывать наносы через донные отверстия и т. д. Для маневрирования затворами сооружения специально оборудуют закладными частями, подъемными механизмами и служебными мостами.

Закладные части затворов — это неподвижные конструкции, заделанные в тело сооружения и обеспечивающие правильное функционирование затворов: опорные рельсы, устройства для создания водонепроницаемости в местах контакта затвора с постоянными частями сооружения и для обогрева этих контактов.

Подъемные механизмы с подвесными тросами, цепями и штангами предназначены для подъема, опускания, поворота и вкатывания затворов, а также для подъема, установки и очистки решеток. Служебные мосты служат для размещения на них стационарных или подвижных подъемников затворов, передвижения различных предметов оборудования, материалов, а также служебного персонала. Размеры прямоугольных отверстий гидротехнических сооружений, перекрываемых затворами, стандартизированы (СН 149—60). Различают отверетия пове рхностные и глубинные (донные).

Типы затворов и их классификация. Разнообразие гидротехнических сооружений, оборудованных затворами, и предъявляемых к последним требований, обусловило появление многочисленных конструкций затворов.

Затворы принято классифицировать по следующим основным признакам: по видам водопропускных отверстий; по условиям работы в сооружении; по способам передачи давления на сооружение; по роду материала, из которого изготовлены затворы.

По видам водопропускных отверстий затворы делятся на поверхностные для перекрытия водосливных отверстий и глубинные, служащие для перекрытия донных отверстий (водоспусков, водозаборов и др.).

По условиям работы затворы подразделяют на:

а) основные (рабочие), постоянно используемые при эксплуатации сооружения; б) ремонтные — для временного закрытия отверстия при ремонте основных затворов или элементов сооружений, опускаемые обычно в стоячую воду; в) аварийные, применяемые в случае аварии основного затвора и опускаемые в текущую воду; г) строительные — для перекрытия отверстий лишь в период строительства сооружений.

По способам передачи давления на сооружение поверхностные затворы подразделяют на три основные группы: 1) передающие давление на быки и устои; 2) передающие давление на порог сооружения; 3) передающие давление на порог и на быки (устои) сооружения.

К первой группе относятся:
1) шандоры (балочные заграждения) и плоские затворы, движение поступательное;
2) сегментные затворы, движение вращательное;
3) вальцовые затворы, перекатываемые.

Во вторую группу входят следующие затворы:
1) секторные, вращающиеся вокруг горизонтальной оси, закрепленной на пороге;
2) крышевидные, состоящие из двух щитовых полотнищ, вращающихся на горизонтальных осях;
3) с поворотными фермами, на которые опираются щитки или спицы, и с поворотными рамами.

Третья группа включает:
1) клапанные затворы, вращающиеся вокруг горизонтальной оси, закрепленной на пороге;
2) плавучий затвор, в котором несущей и передающей конструкцией служат цилиндрические оболочки, обращенные выпуклостью в противоположные стороны и имеющие общую распорку-затяжку.

Для донных отверстий применяют следующие типы затворов: плоские; задвижки; сегментные; цилиндрические — вертикальные, перекрывающие отверстия дном или боковой поверхностью; дроссельные; шаровые; игольчатые — в виде поршня; конусные (телескопические), в которых отверстия открываются и закрываются горизонтальным перемещением цилиндра.

По материалу, из которого изготовлены затворы, различают такие их виды:

а) деревянные — применяют обычно для перекрытия отверстий с напорами до 4—5 м и пролетами до 3—4 м, иногда устраивают деревянные затворы сложной конструкции для пролетов до 8—10 м; б) стальные — имеют наибольшее распространение, так как ими можно перекрывать отверстия значительных размеров; в) железобетонные — ввиду значительного веса пока имеют ограниченное распространение.

В последнее время для изготовления затворов или их отдельных элементов стали применять новые, более легкие и стойкие против коррозии материалы (легкие сплавы, арктилит, нейлоновую ткань и др.), которые облегчают вес затворов и позволяют применить менее мощные подъемные механизмы.

По способу действия затворы подразделяются на управляемые, приводимые в действие эксплуатационным персоналом, и автоматические, действующие без участия обслуживающего персонала.

Общие условия работы затворов. Выбор типа и конструкции основных затворов во многом зависит от условий, в которых они будут работать. Эти условия в значительной мере определяются назначением перекрываемых затворами отверстий, которые могут использоваться для пропуска различных расходов воды, а иногда и для пропуска льда, плавающих тел и наносов.

Наиболее важные эксплуатационные требования, предъявляемые к основным затворам, сводятся к следующему: точность регулирования подпорного уровня; безотказность в работе; водонепроницаемость контактов затвора с сооружением. Иногда принимают меры против обмерзания и примерзания затвора к сооружению или ледяному покрову в верхнем бьефе.

Воду можно пропускать или из-под щита в подъемных затворах, или поверх щита в опускных затворах, или одновременно поверх щита и под ним в сдвоенных затворах.

Для пропуска льда, шуги и других плавающих тел с минимальной потерей воды наиболее приспособлены опускные, сдвоенные и клапанные затворы. При остальных типах затворов требуется полное открытие отверстия, что сопряжено с большой потерей воды.

Для пропуска донных наносов применяют подъемные затворы, а для промывки отложившихся наносов наиболее целесообразны сегментные и вальцовые затворы, которые при подъеме отходят от накопившихся перед ними наносов.

Зимой обмерзание затвора и примерзание его к пазам, а иногда и к порогу делают невозможным маневрирование им. Поэтому необходимо окалывать лед, поддерживать перед затвором «майну», утеплять затворы, применять в закладных частях электронагревательные аппараты и другие меры, обеспечивающие безотказную работу затвора зимой.

Водонепроницаемость контактов затворов, с сооружением достигается постановкой специальных уплотнений.

Силы и нагрузки, действующие на затворы, устанавливают по СНиП; при расчете затворов давление льда не учитывают вследствие обязательной околки его вдоль затвора.

При выборе типа глубинного затвора учитывают: необходимость регулирования расхода воды, величину действующего напора, размеры отверстия, требуемую степень герметичности закрытия отверстий, условия пропуска строительных расходов. Кроме того, при выборе типа затворов для перекрытия как глубинных, так и поверхностных отверстий руководствуются экономическими соображениями, сравнивая различные типы затворов.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968