Шлюзовые ворота на нижних головах и условия их применения.

В зависимости от назначения и условий работы ворота шлюзов, располагаемые на верхних, нижних и промежуточных головах, подразделяются на основные или рабочие, ремонтные и аварийные.

Основные ворота перекрывают судоходные отверстия в головах шлюза. Они предназначены для выполнения операций по пропуску судов через шлюз и могут использоваться для наполнения и опорожнения камер.

Ремонтные ворота устанавливаются перед основными воротами и служат для изоляции шлюза от воды верхнего и нижнего бьефов. Они позволяют выполнять осмотр подводных частей сооружения и  необходимый ремонт.

Аварийно-ремонтные ворота располагаются на верхних головах шлюзов перед основными воротами со стороны водохранилищ с большими объемами воды и служат не только для выполнения ремонтных работ в камере шлюза, но и для быстрого перекрытия судоходного отверстия в случае повреждения основных ворот.

Ворота являются важнейшей составной частью шлюза, и к ним предъявляются повышенные требования по прочности, надежности, условиям эксплуатации и ремонта, экономическим показателям.

Существуют различные типы основных ворот, отличающиеся между собой конструктивными признаками и эксплуатационными показателями. Наиболее широкое применение на шлюзах получили плоские подъемно- опускные ворота, двустворчатые, сегментные и откатные ворота.

Плоские подъемно-опускные ворота широко применяют на верхних головах шлюза со стенкой падения при глубине на пороге до 6-8 м. Они используются для наполнения камеры, просты по конструкции, компактны по расположению, удобны для осмотра и ремонта, но требуют больших усилий для подъема и подвержены вибрации. Для исключения или уменьшения их возможной вибрации в процессе наполнения камер часто вместо опор качения используют опоры скольжения.

Двустворчатые ворота в качестве основных используются на нижних, промежуточных и верхних головах шлюзов. Они могут перекрывать отверстия значительной ширины и нуждаются в нише больших размеров. К основным недостаткам можно отнести также сложность монтажа и затруднительность ремонта подводной части ворот.

Сегментные ворота, как и плоские подъемно-опускные, устанавливают на верхних головах шлюзов со стенкой падения и используют для наполнения камеры (рис. 12.9, а). Эти ворота имеют большую ширину и малую высоту: соотношение обычно равно 3-4. При пропуске судов ворота опускаются в нишу. Они просты в конструктивном отношении, имеют небольшое подъемное усилие, однако нуждаются в нише больших размеров и неудобны для осмотра и ремонта из-за наличия опорного узла вращения на пороге под водой.

Откатные ворота представляют собой плоский затвор, опирающийся на верхнюю и нижнюю тележки, перемещающиеся по направляющим рельсам (рис. 12.9, б). При пропуске судов ворота располагаются в нише одного из устоев головы. Ворота используются в широких шлюзах при сравнительно небольших напорах. Основные недостатки данного типа ворот: неудобства в эксплуатации, осмотрах и ремонтах, а также необходимость устройства ниши, связанная с увеличением объемов бетонных работ. Кроме того, нижний рельсовый путь нуждается в периодических осмотрах и очистке от мусора – наносов, топлой древесины и других предметов.

Среди других типов ворот, используемых в качестве основных, можно отметить полноповоротные сегментные, клапанные, плоские подъемные и опускные.

Полноповоротные сегментные ворота уравновешенного типа нашли применение на верхних и нижних головах шлюзов малого напора. Несущей конструкцией ворот является ригельная система в виде сегмента, закрепленного к торцевым дискам, снабженных противовесами.

Они требуют больше места для размещения, однако удобны в эксплуатации, т.к. наполнение осуществляется из-под ворот. В судоходном положении ворота размещаются в донной нише, а для их ремонта сегмент поворачивается в сторону нижнего бьефа.

Клапанные ворота устанавливают на верхних головах шлюзов со стенкой падения и могут перекрывать широкие отверстия. Они представляют собой плоский щит «Г» образной формы, вращающийся вокруг горизонтальной оси. Достоинства и недостатки данного типа ворот аналогичны сегментным.

Рис. 12.9. Основные типы ворот шлюза.

Рабочие ворота: а – сегментные; б – откатные (продольный разрез и план); е – плоские опускные; Ремонтные затворы: в – шандорный; г – спицевой; д – плавучее заграждение – батопорт; Аварийные ворота: е – плоские опускные; 1 – основные ворота нижней головы; 2 – ферма; 3 – шандоры; 4 – спица; 5 – опорные шарниры; 6 – основные ворота верхней головы; 7 – аварийные ворота; 8 – балка-опора

Опускные ворота нуждаются в постоянных осмотрах и очистках от мусора и наносов ниши, а подъемные требуют большой высоты подъема и неудобны для судоводителей, поскольку находятся в подвешенном состоянии при пропуске судов.

Ремонтные ворота предусматриваются на каждом шлюзе. Они устанавливаются, открываются или разбираются в спокойной воде и воспринимают напор лишь при откачке воды из камеры шлюза. Основные требования к ним– простота конструкций и водонепроницаемость. В качестве ремонтных применяются двустворчатые, шандорные затворы, поворотные фермы со спицами или щитами, батопорты и другие заграждения.

Двустворчатые ворота являются наиболее распространенным типом ремонтного заграждения из-за простоты конструкций, доступности для осмотра и ремонта. Они способны перекрывать широкие отверстия.

Шандорные затворы (рис. 12.9, в) применяются на шлюзах небольшой ширины и в конструктивном отношении представляют собой деревянные, металлические или железобетонные балки, называемые шандорами. Они укладываются горизонтально друг на друга в специальные пазы при помощи кранов и со стороны камеры поддерживаются промежуточными опорами (фермами).

Поворотные фермы шарнирно закрепляются на днище головы и могут при помощи береговых  лебедок подниматься в вертикальное положение, а пролеты между ними перекрываются спицами или щитами, опирающимися внизу на порог головы, а вверху – на балку-опору (рис. 12.9, г). При помощи таких заграждений достаточно быстро можно перекрывать широкие отверстия.

Батопорт используется в качестве плавучего ремонтного заграждения и позволяет обслуживать одним затвором несколько шлюзов, расположенных на незначительном расстоянии друг от друга (рис. 12.9, д). Для установки заграждения в рабочее положение плавучая емкость при помощи насосов заполняется водой, а после завершения ремонтных работ вода откачивается, и емкость всплывает и буксируется для организации ремонтных работ на другом шлюзе или в безопасное место для хранения.

Аварийные ворота должны обеспечивать быстрое перекрытие потока воды (до 5 мин.) с большими скоростями течения и тем самым предотвратить разрушения, связанные с возможным сбросом большого объема воды из водохранилища в нижний бьеф. В качестве аварийных наиболее широкое применение получили клапанные, опускные и откатные ворота.

Опускные ворота при нормальной работе шлюза находятся под водой в нише (рис. 12.9, е), а в случае аварии поднимаются в рабочее положение. Они применяются при наличии стенки падения достаточной высоты и при значительных глубинах на пороге, просты по конструкции, надежны в работе и экономичны.

Откатные ворота могут быть одно- или двустворчатыми и представляют собой плоский или подкосные щиты, передвигающиеся по рельсам на колесных тележках. В нерабочем состоянии ворота размещаются в боковых нишах устоев верхней головы шлюза. Этот тип ворот может использоваться для перекрытия судоходных отверстий значительной ширины.