СЕГМЕНТНЫЕ ЗАТВОРЫ

Применение и конструктивные особенности. В мелиоративной гидротехнике получили распространение сегментные затворы. Для таких затворов по сравнению с плоскими требуется меньшее подъемное усилие.

К особенностям конструкции сегментного затвора относятся: криволинейность его обшивки и стоек, совпадение плоскости главных ригелей с плоскостью поясов ферм опорных ног (порталов), прямолинейность вспомогательных балок и наличие элементов жесткости.

Порталы сегментных: затворов располагают иногда в нишах быков, но преимущественно бнй беспазовые и опираются на оси шарниров, укрепленных на консолях балок, заделанных, в быках. Для пролетов до 8 м цилиндрические шарниры устраивают с горизонтальной осью, для средних и больших пролетов применяют шарниры с горизонтальной осью и шаровым вкладышем.

Благодаря обшивке в виде части цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью вращения затвора, равнодействующая давления воды будет всегда проходить через ось вращения затвора. Поэтому при подъёме приходится преодолевать только собственный вес затвора, и силы трения в опорных шарнирах и боковых уплотнениях.

На сегментный затвор действуют те же силы, что и на плоский, но величины их и точки приложения иные.

При подъеме сегментного затвора — поворота его вокруг оси вращения — необходимо приложить усилия, преодолевающие моменты силы тяжести затвора и сил трения в уплотнениях. Так как радиус оси шарнира очень мал по сравнению с длиной ног затвора, силой трения и моментом сил трения в подшипниках можно пренебречь.

Подъемное усилие. Для положения оси вращения на уровне верха затвора подъемное усилие сегментного затвора находят из уравнения. Ось вращения сегментного затвора располагают выше уровня воды.

Подъемное усилие можно уменьшить, если расположить ось вращения затвора ниже центра окружности цилиндрической обшивки. В этом случае момент внешних сил относительно центра вращения уменьшится на величину We, где е — эксцентриситет, принимаемый обычно равным 0,1 — 0,15 м.

При расположении оси вращения затвора выше центра окружности на затвор будет действовать дополнительный момент We, прижимающий его к порогу флютбета.

Устойчивость затвора на пороге плотины определяется коэффициентом устойчивости, равным отношению моментов сил (относительно оси вращения О), стремящихся закрыть и поднять затвор. Уплотнения в сегментных затворах устраивают так же, как и в плоских затворах. Донное уплотнение выполняют в виде деревянного бруса, неподвижно заделанного в нижней обвязке при помощи болтов . Лучшим донным уплотнением является резиновая полоса, зажатая между обшивкой и уголком. Для бокового уплотнения применяют специальные профили литой резины, закрепленные неподвижна на конструкции сегмента.

Особые конструкции сегментных затворов. В настоящее время применяют сдвоенные затворы и затворы с клапанами.

Сдвоенные сегментные затворы аналогично плоским состоят из двух частей — нижней (основного затвора) и верхней, которая опирается на нижнюю часть. Верхний затвор вращается на общей с нижним затвором оси. Поверх нижнего сегмента можно сбрасывать воду, лед и плавающие тела (при поднятой верхней части). Затворы с клапанами, вращающимися на оси, укрепляемой на затворе, более распространены, чем сдвоенные затворы.

Применение клапанов или сдвоенных затворов увеличивает вес конструкции на 15—20% по сравнению с одиночными затворами тех же размеров.

Сегментные затворы широко применяют в практике гидротехнического строительства. Перекрываемые ими пролеты достигают 36 м при высоте 6—7 м и более.

Сегментные затворы имеют ряд преимуществ перед плоскими (меньшее подъемное усилие, большая скорость подъема, лучшая работа в зимних условиях и при обильных наносах в реке); однако они сложнее по конструкции, требуют большей длины (но меньшей высоты) быков, наличие распора в шарнирах может сказаться на боковой устойчивости быков.

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