EP0443105A1 - Klappverschluss eines hydrotechnischen Staubauwerks - Google Patents

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Publication number
EP0443105A1
EP0443105A1 EP90121844A EP90121844A EP0443105A1 EP 0443105 A1 EP0443105 A1 EP 0443105A1 EP 90121844 A EP90121844 A EP 90121844A EP 90121844 A EP90121844 A EP 90121844A EP 0443105 A1 EP0443105 A1 EP 0443105A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
ballast
operating position
dam
closure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90121844A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vyacheslav Yakovlevich Koshkin
Lev Vitalievich Ivanov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LENINGRADSKY FIL GOSUDARSTV PROEKTNO-IZYSKATELS I NAUCHNO-ISSL INST MORSKOGO TRANSP SOJUZMORNIIPROEKT - LENMORNIIPROEKT
Original Assignee
LENINGRADSKY FIL GOSUDARSTV PROEKTNO-IZYSKATELS I NAUCHNO-ISSL INST MORSKOGO TRANSP SOJUZMORNIIPROEKT - LENMORNIIPROEKT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LENINGRADSKY FIL GOSUDARSTV PROEKTNO-IZYSKATELS I NAUCHNO-ISSL INST MORSKOGO TRANSP SOJUZMORNIIPROEKT - LENMORNIIPROEKT filed Critical LENINGRADSKY FIL GOSUDARSTV PROEKTNO-IZYSKATELS I NAUCHNO-ISSL INST MORSKOGO TRANSP SOJUZMORNIIPROEKT - LENMORNIIPROEKT
Publication of EP0443105A1 publication Critical patent/EP0443105A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/20Movable barrages; Lock or dry-dock gates
    • E02B7/40Swinging or turning gates
    • E02B7/44Hinged-leaf gates

Definitions

  • the invention relates to a hinged closure of a hydrotechnical dust structure and can predominantly in hydrotechnical dust structures with a large width of the passage opening, e.g. are used in protective dikes that are set up in the vicinity of large port cities for their flood protection and work under the influence of wind waves.
  • Folding closures are understood to mean the generally known closures, which contain water accumulation bodies which have a horizontal pivot axis above a support which is below the water level, e.g. have on the base of the weir and are pivoted into the working position, as a rule with the action of air, air being supplied to the interior of a water dam body.
  • Closures of this type are generally used to block off passage openings with a large width (from 100 m upwards), which is why they consist of several water accumulation bodies that work independently of one another across the width of a passage opening.
  • a disadvantage of this closure is that when the waves in the port area are blocked, the water accumulators periodically rotate against each other at a relatively large angle under the effect of wind waves when the passage is closed off, which creates larger gaps between adjacent water accumulation bodies, causing water to flow from the upper position into the lower position drains away. For this reason, this closure is insufficiently effective under conditions of swell in the port area.
  • a flip-top closure of a hydro-technical dam structure is known (SU -A- 1225890), in which, in contrast to the flip-top closure described above, each water dam has a vibration-reducing means which is designed as a two-part joint, one end of which is connected via a joint to the water dam and the other End is connected via a joint to the weir sole, a joint of this joint piece being connected to the piston rod of a hydraulic cylinder, the body of which, in turn, is connected in an articulated manner to the water accumulation body.
  • the closure has a low level of operational reliability and repair suitability because drive mechanisms, namely hydraulic cylinders and the two-part joint pieces connected to them are arranged under water.
  • the invention is based on a hinged closure of a hydro-technical dam structure (US-A-4103497), which has a water dam, which has an interior, is connected on its base to the weir base via a horizontally extending axis and is pivotably arranged about the said axis in the vertical plane , means for supplying air into said interior space for pivoting the water accumulation body and means for reducing the vibrations of the water accumulation body, which is designed as a flexible element (a rope, a chain) which connects the weir sole to the central part of the water accumulation body. Said flexible element is stretched when the water accumulation body is in the blocking position, as a result of which vibrations of this water accumulation body are reduced under the conditions of the waves.
  • a hydro-technical dam structure US-A-4103497
  • This closure has a higher operational reliability in comparison with the closure according to SU -A- 1225890, because it does not contain any moving mechanisms (hydraulic cylinders) arranged under water.
  • a flexible element prevents the deflection of the water dam body from the operating position in only one direction (in the clamping direction of the flexible element), which limits the effectiveness of the closure in a swell.
  • said flexible member is exposed to a through opening, typically 20 to 30 hours, throughout the entire closure period. These ridges are done with a wave frequency that is about 5 to 7. This back of a flexible element creates dynamic stresses on the horizontal axis and the water accumulation body, whereby the operational reliability of the closure is reduced to a certain extent.
  • the invention has for its object to provide a hinged closure of a hydro-technical dust structure, in which a means for reducing vibrations Water baffle has such a construction and is arranged so that vibrations of the water baffle under the action of waves are reduced and the operational reliability of the closure is increased by increasing the operational reliability of the elements of said means for reducing vibrations.
  • the means for reducing vibrations of the Water baffle is designed as a buoyancy and ballast, which are arranged on the non-dynamic side of the water baffle and rigidly connected to it, when the water baffle is in a position from a predetermined operating position to the headwater at the maximum water level gradient between the top and is deflected to the underwater, the ballast appears above the water level and, when the water accumulation body is in a position which is deflected from this operating position towards the underwater, the buoyancy means is partially inserted below the water level is diving.
  • a predetermined operating position of the water dam at the maximum water level gradient between the upper and lower water is understood to be that position which the water dam will assume in the values of these water levels expected after the passage opening has been closed off.
  • the said operating position depends on the dimensions, the shape and the weight of a water dam body as well as on the dimensions and the hydraulic condition of a port area and is carried out according to a known method calculated or simulated hydraulically.
  • the water dam occupies this operating position most of the time when the passage opening is closed in the event of a flood.
  • the reliability of the closure according to the invention is based on the fact that, in contrast to known designs, the means for reducing vibrations is not exposed to any harmful effects from the water medium.
  • the base area of the buoyancy means and the upper ballast area come to coincide with the water level in the lower position.
  • This structural design of the closure causes a moment of force that tends to return the water accumulator to the operating position, even with its small pivoting movements, whereby the operational effectiveness of the closure is further increased.
  • ballast it is advisable to design the ballast as a container filled with water.
  • This constructive design ensures optimal conditions for disassembling and repairing the water block body, because one before performing this work Can drain water from the tank.
  • the hinged closure is arranged in a passage opening 1 (Fig.1) and consists of several sections across the width of the passage opening 1, each of which comprises a separate water baffle 2.
  • Each water baffle 2 is connected on its base 3 (FIG. 2) with the aid of a horizontally arranged axis 4 with an immovable support, specifically with a weir base 5, and can be pivoted out about said axis 4.
  • An opening 6 is made in the base area 3, via which the interior 7 of the closure communicates with the surrounding medium.
  • the closure has a means for supplying compressed air into the interior 7 of the water accumulator body 2 with any generally known construction, which comprises a (not shown) source of compressed air which is connected to the interior 7 via a pipeline 8.
  • a container 10 is rigidly attached, for example welded, to the water damming body 2 on its pressure-free side (on the underwater side 9), which is divided into two cells by a horizontal partition 11, of which the upper cell 12 a buoyancy cell and the lower cell 13 is filled with water and constitutes a ballast cell.
  • the buoyancy cell 12 can be filled with any substance whose specific weight is far below the specific water weight, for example with foam polystyrene.
  • the ballast cell 13 can be filled not only with water, but also with another medium, the specific weight of which is close to the specific water weight.
  • the buoyancy cell 12 and the ballast cell 13 together form the means for reducing the vibration of the water accumulation body 2.
  • the capacity of the cells 12, 13, substances with which these cells are filled, and the distances between their centers of gravity from the water accumulation body 2 are calculated using known methods, one of which is the condition of a compactness of the water accumulation body 2, which is expedient so that dimensions of a recess 14 in the weir sole for accommodating the water accumulation body 2 are kept as small as possible, and on the other hand is based on the condition that restoring force moments are to be generated, which effectively prevent the water dam 2 from rocking.
  • the buoyancy of the buoyancy cell 12 should be so great that no full immersion of the water accumulation body 2 is prevented when its interior 7 is completely filled with water.
  • the horizontal partition 11, which divides the container 10 into two cells 12 and 13, is approximately at the level of the water level 15 of the underwater 9 when the water dam 2 is in the predetermined operating position at the maximum water level gradient between the headwater 16 and the underwater 9 .
  • a distance of this partition 11 from said water level 15 is to be dimensioned such that an alternating immersion of the buoyancy cell 12 and an emergence of the ballast cell 13 are ensured when the water accumulation body 2 swings.
  • the means for reducing the vibration of the water accumulation body 2 can not be considered a through the partition 11 into the cells 12 and 13 divided container 10 are carried out, but have a different construction, which consists for example of a separate buoyancy means and a separate ballast.
  • the buoyancy means and / or the ballast can be designed as a whole with the water accumulation body.
  • the flip lock works as follows.
  • each water dam 2 (FIG. 2) floats by pivoting about the axis 4.
  • the buoyancy cell 12 makes it easier for the water accumulation body 2 to emerge at the beginning when it is still in the horizontal position and the air supplied is distributed over the entire surface of the water accumulation body 2 in the interior 7. If the water damming body 2 is in the predetermined operating position at the maximum water level gradient between the upper water 16 and the lower water 9, 16 waves roll onto it from the side of the upper water during a wind wave. If a wave crest 17 (FIG.
  • Vibration reduction of the water accumulation bodies 2 of the closure has the consequence that the angles between two adjacent water accumulation bodies 2 are significantly reduced during their deflections from operating positions which are caused by wave energy, as a result of which gaps are reduced or disappear at all, causing water from the upper position 16 flows into the lower position 9.
  • the closure is lowered into the recess 14 in the weir base 5 when there is no water gradient between the upper water 16 and the lower water 9. So that the closure is lowered, air is let into the atmosphere from the interior 7 escape, whereby water from the port area penetrates into this interior 7 through an opening, the water dam 2 swings about its axis 4 and lowers into the niche 14.

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Abstract

Der Verschluß enthält einen Wasserstaukörper 2, der einen Innenraum 7 aufweist, und auf seiner Grundfläche 3 mit Hilfe einer waagerecht verlaufenden Achse 4 mit einer Wehrsohle 5 verbunden ist. Auf dem Wasserstaukörper 2 sind auf der Unterwasserseite 3 ein Auftriebsmittel 12 und ein Ballast 13 starr befestigt. Wenn sich der Wasserstaukörper in einer zum Oberwasser 16 hin aus einer vorgegebenen Betriebsstellung beim maximalen Wasserspiegelgefälle zwischen dem Oberwasser 16 und dem Unterwasser 9 ausgelenkten Lage befindet, überschreitet der Ballast 13 wenigstens teilweise den Wasserspiegel und wenn sich der Wasserstaukörper in einer zum Unterwasser 9 hin aus dieser Betriebsstellung ausgelektten Lage befindet, taucht das Auftriebsmittel 12 wenigstens teilweise ins Wasser ein. Der Verschluß hat ein Mittel zum Ausschwenken des Wasserstaukörpers gegenüber der Achse 4. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Klappverschluß eines hydrotechnischen Staubauwerks und kann vorwiegend in hydrotechnischen Staubauwerken mit großer Breite der Durchfahrtsöffnung, z.B. in Schutzdeichen zum Einsatz kommen, die in der Nähe von großen Hafenstädten zu ihrem Hochwasserschutz eingerichtet werden und unter der Einwirkung von Windwellen arbeiten.
  • Unter Klappverschlüssen versteht man die allgemein bekannten Verschlüsse, in denen Wasserstaukörper enthalten sind, die eine waagerechte Schwenkachse über einer Abstützung die unterhalb des Wasserpegels liegt, z.B. auf der Wehrsohle aufweisen und in die Arbeitsstellung in der Regel unter Luftwirkung ausgeschwenkt werden, wobei Luft dem Innenraum eines Wasserstaukörpers zugeführt wird.
  • Es ist ein Klappverschluß eines hydrotechnischen Staubauwerks mit einem Wasserstaukörper, der einen Innenraum hat, auf seiner Grundfläche mittels einer waagerecht verlaufenden Achse mit der Wehrsohle verbunden und um die besagte Achse in der Vertikalebene drehbar angeordnet ist, und mit einem Mittel zur Luftzufuhr in den besagten Innenraum zur Schwenkung des Wasserstaukörpers (US - A - 3756032) bekannt.
  • Derartige Verschlüsse setzt man in der Regel zur Abriegelung von Durchfahrtsöffnungen mit einer großen Breite (von 100 m aufwärts), darum bestehen sie über die Breite einer Durchfahrtsöffnung aus mehreren Wasserstaukörpern, die unabhängig voneinander arbeiten.
  • Ein Nachteil dieses Verschlüsses besteht darin, daß sich bei Wellengang im Hafengebiet die Wasserstaukörper bei der abgeriegelten Durchfahrtsöffnung gegeneinander periodisch unter der Wirkung von Windwellen um verhältnismäßig große Winkel drehen, wodurch zwischen benachbarten Wasserstaukörpern größere Spalte entstehen, worüber Wasser aus der oberen Haltung in die untere Haltung abfließt. Aus diesem Grunde ist dieser Verschluß unter Bedingungen eines Wellengangs im Hafengebiet unzureichend wirksam. Der Versuch, das Wasserdurchfließen aus der oberen Haltung in die untere dadurch zu vermindern und dementsprechend die Betriebszuverlässigkeit des Verschlusses zu steigern, daß eine Anzahl der Wasserstaukörper durch Vergrößerung ihrer Breite bzw. durch starre Verbindung der Wasserstaukörper miteinander verkleinert wird, hat zur Folge, daß in diesen Wasserstaukörpern unter der Wirkung der Wellenenergie starke Biegespannungen entstehen, was durch ungleichmäßige Beanspruchung der Wasserstaukörper durch Wellen auf der Breite der Durchfahrtsöffnung bedingt ist.
  • Die besagten großen Biegespannungen bewirken starke Verformungen der Wasserstaukörper, wodurch sie zerstört werden können. Aus diesem Grunde ist man bestrebt, bei einer Vervollkommnung der Konstruktionen von Klappverschlüssen hydrotechnischer Staubauwerke die Breite der Wasserstaukörper nicht zu vergrößern bzw. keine starre Verbindung dieser Körper miteinander einzuführen, sondern Mittel zu entwickeln, die einer Verminderung der Schwenkwinkel von Wasserstaukörpern unter Welleneinwirkung beitragen, d.h. eine Verminderung der Wasserstaukörperschwingungen zu erreichen.
  • Es ist ein Klappverschluß eines hydrotechnischen Staubauwerks bekannt (SU -A- 1225890), bei dem im Unterschiedzum vorstehend beschriebenen Klappverschluß jeder Wasserstaukörper ein Mittel zur Schwingungsverminderung aufweist, das als zweigliedriges Gelenkstück ausgeführt wird, dessen eines Ende über ein Gelenk mit dem Wasserstaukörper und dessen anderes Ende über ein Gelenk mit der Wehrsohle verbunden ist, wobei ein Gelenk dieses Gelenkstücks mit der Kolbenstange eines Hydrozylinders verbunden ist, dessen Körper seinerseits mit dem Wasserstaukörper gelenkig in Verbindung steht.
  • Dieser Verschluß ist im Betrieb hoch effektiv, weil sich bei der abgeriegelten Durchfahrtsöffnung die Wasserstaukörper unter Welleneinwirkung gegeneinander praktisch nicht drehen, wodurch keine wesentlichen Wasserverluste aus der oberen Haltung in die untere entstehen.
  • Der Verschluß weist aber eine niedrige Betriebszuverlässigkeit und Reparaturtauglichkeit auf, weil Antriebsmechanismen, und zwar Hydraulikzylinder und die mit ihnen verbundenen zweigliedrigen Gelenkstücke unter Wasser angeordnet sind.
  • Die Erfindung geht von einem Klappverschluß eines hydrotechnischen Staubauwerks (US - A - 4103497) aus, der einen Wasserstaukörper, der einen Innenraum aufweist, auf seiner Grundfläche über eine horizontal verlaufenden Achse mit der Wehrsohle verbunden und um die besagte Achse in der Vertikalebene schwenkbar angeordnet ist, ein Mittel zur Luftzufuhr in den besagten Innenraum zur Schwenkung des Wasserstaukörpers und ein Mittel zur Verminderung der Schwingungen des Wasserstaukörpers enthält, das als ein flexibles Element (ein Seil, eine Kette) ausgeführt ist, das die Wehrsohle mit dem Mittelteil des Wasserstaukörpers verbindet. Das besagte flexible Element wird bei der Sperrstellung des Wasserstaukörpers aufgespannt, wodurch Schwingungen dieses Wasserstaukörpers unter Bedingungen des Wellengangs vermindert wird.
  • Dieser Verschluß weist eine höhere Betriebszuverlässigkeit im Vergleich mit dem Verschluß nach SU -A- 1225890 auf, weil er keine unter Wasser angeordnete bewegliche Mechanismen (Hydrozylinder) enthält.
  • Ein biegsames Element verhindert die Auslenkung des Wasserstaukörpers aus der Betriebsstellung nur in einer Richtung (in die Aufspannrichtung des flexiblen Elementes), wodurch eine Wirksamkeit des Verschlusses bei einen Wellengang begrenzt wird. Außerdem ist das besagte flexible Element Rückenim Laufe der ganzen Abriegelungszeit einer Durchfahrtsöffnung ausgesetzt, die gewöhnlich 20 bis 30 Stunden beträgt. Diese Rücke erfolgen mit einer Wellenfrequenz, die etwa 5 bis 7 beträgt. Diese Rücke eines flexiblen Elementes erzeugen dynamische Beanspruchungen der waagerecht verlaufenden Achse und des Wasserstaukörpers, wodurch die Betriebszuverlässigkeit des Verschlusses in einem gewissen Maße herabgesetzt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klappverschluß eines hydrotechnischen Staubauwerks zu schaffen, bei dem ein Mittel zur Verminderung von Schwingungen eines Wasserstaukörpers solch eine Konstruktion hat und so angeordnet ist, daß Schwingungen des Wasserstaukörpers unter Wellenwirkung vermindert sowie die Betriebszuverlässigkeit des Verschlusses durch Steigerung der Betriebszuverlässigkeit der Elemente des besagten Mittels zur Schwingungsverkleinerung gesteigert werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Klappverschluß eines hydrotechnischen Staubauwerks mit einem Wasserstaukörper, der einen Innenraum hat, auf seiner Grundfläche mittels einer waagerecht angeordneten Achse mit einer unter dem Wasserpegel angeordneten Auflagerung, z.B. mit der Wehrsohle verbunden und um die besagte Achse in einer Vertikalebene schwenkbar angeordnet ist, einem Mittel zur Luftzufuhr in den besagten Innenraum zur Schwenkung des Wasserstaukörpers und einem Mittel zur Verminderung von Schwingungen des Wasserstaukörpers, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mittel zur Verminderung von Schwingungen des Wasserstaukörpers als Auftriebsmittel und Ballast ausgeführt ist, die auf der staudrucklosen Seite des Wasserstaukörpers angeordnet und mit diesem starr verbunden sind, wobei dann, wenn sich der Wasserstaukörper in einer Position befindet, die aus einer vorgegebenen Betriebsposition zum Oberwasser hin beim maximalen Wasserstandsgefälle zwischen dem Ober- und dem Unterwasser ausgelenkt ist, der Ballast über den Wasserspiegel auftaucht und dann, wenn sich der Wasserstaukörper in einer Position befindet, die von dieser Betriebsposition zum Unterwasser hin ausgelenkt ist, das Auftriebsmittel teilweise unter den Wasserspiegel eingetaucht ist.
  • Unter einer vorgegebenen Betriebsposition des Wasserstaukörpers beim maximalen Wasserspiegelgefälle zwischen dem Ober- und dem Unterwasser wird jene Position verstanden, die der Wasserstaukörper bei den nach der Abriegelung der Durchfahrtsöffnung erwarteten Werten dieser Wasserspiegel einnehmen wird. Die besagte Betriebsposition hängt von den Abmessungen, der Form und dem Gewicht eines Wasserstaukörpers sowie von Dimensionen und vom hydraulischen Zustand eines Hafengebiets ab und wird nach einem bekannten Verfahren berechnet bzw. hydraulisch simuliert. Diese Betriebsposition nimmt der Wasserstaukörper die meiste Zeit bei einer Abriegelung der Durchfahrtsöffnung bei einer Überschwemmung ein.
  • Bei dieser Verschlußkonstruktion ist die Schwingungsverminderung des Wasserstaukörpers und folglich die Steigerung der Betriebseffektivität des Verschlusses unter Bedingungen eines Wellengangs dadurch bedingt, daß bei der Auslenkung des Wasserstaukörpers aus der vorgegebenen Betriebsposition Kraftmomente entstehen, die bestrebt sind, ihn in die Betriebsstellung zurückzubringen (wiederherstellende Kraftmomente). Ein Entstehen dieser Momente wird entweder dadurch, daß ein Ballastteil aus dem Wasser auftaucht, wodurch dank der Dichtedifferenz des Wassers und der Luft eine auf den Wasserstaukörper einwirkende, nach unten gerichtete Kraft entsteht, oder dadurch bedingt, daß das Auftriebsmittel teilweise ins Wasser eintaucht, wodurch auf den Wasserstaukörper eine Auftriebskraft einzuwirken beginnt.
  • Die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verschlusses beruht darauf, daß das Mittel zur Schwingungsverminderung im Unterschied von bekannten Konstruktionen keinen schädlichen Einwirkungen durch das Wassermedium ausgesetzt ist.
  • Es ist zweckmäßig, daß dann, wenn sich der Wasserstaukörper in einer vorgegebenen Betriebsposition befindet, die Grundfläche des Auftriebsmittels und die obere Ballastfläche mit dem Wasserspiegel in der unteren Haltung zur Deckung kommen.
  • Diese konstruktive Ausführung des Verschlusses bewirkt, daß ein Kraftmoment, das bestrebt ist, den Wasserstaukörper in die Betriebsposition zurückzuführen, sogar bei seinen kleinen Schwenkbewegungen entsteht, wodurch die Betriebseffektivität des Verschlusses noch weiter gesteigert wird.
  • Es ist zweckmäßig, den Ballast als einen mit Wasser gefüllten Behälter auszuführen.
  • Diese konstruktive Ausführung stellt optimale Bedingungen zum Auseinandernehmen und Reparieren des Wasserstaukörpers sicher, weil man vor der Ausführung dieser Arbeiten Wasser aus dem Behälter ablassen kann.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine schematische Draufsicht auf ein hydrotechnisches Staubauwerk mit einem Klappverschluß;
    Fig.2
    eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verschlusses in der Betriebsposition bei einem Wasserspiegelgefälle und ohne Windwellen;
    Fig.3
    dasselbe wie in Fig.2, doch unter Bedingungen eines Windwellengangs bei Einwirkung eines Wellenkamms auf den Wasserstaukörper im vergrößerten Maßstab und
    Fig.4
    dasselbe wie in Fig.3, doch bei Einwirkung eines Wellentals auf den Wasserstaukörper im vergrößerten Maßstab.
  • Der Klappverschluß wird in einer Durchfahrtsöffnung 1 (Fig.1) angeordnet und besteht über die Breite der Durchfahrtsöffnung 1 aus mehreren Sektionen, von denen jede einen separaten Wasserstaukörper 2 umfaßt. Jeder Wasserstaukörper 2 ist auf seiner Grundfläche 3 (Fig.2) mit Hilfe einer waagerecht angeordneten Achse 4 mit einer unbeweglichen Auflagerung, und zwar mit einer Wehrsohle 5 verbunden und kann um die besagte Achse 4 ausgeschwenkt werden. Als Auflagerungen können nicht nur Wehrsohlen, sondern auch andere unter dem Wasserspiegel liegende Abstützungen diesen, gegenüber denen der Klappverschluß ausgeschwenkt sein kann. In der Grundfläche 3 ist eine Öffnung 6 ausgeführt, worüber der Innenraum 7 des Verschlusses mit dem umgebenden Medium in Verbindung steht. Der Verschluß weist ein Mittel zur Druckluftzufuhr in den Innenraum 7 des Wasserstaukörpers 2 mit einer beliebigen allgemein bekannten Konstruktion auf, das eine (nicht eingezeichnete) Druckluftquelle umfaßt, die an den Innenraum 7 über eine Rohrleitung 8 angeschlossen ist. Am Wasserstaukörper 2 ist auf seinem staudrucklosen Seite (auf der Unterwasserseite 9) ein Behälter 10 starr befestigt, z.B. angeschweißt, der durch eine waagerechte Scheidewand 11 in zwei Zellen geteilt ist, von denen die obere Zelle 12 eine Auftriebszelle und die untere Zelle 13 mit Wasser gefüllt ist und eine Ballastzelle darstellt. Die Auftriebszelle 12 kann mit irgendeinem Stoff gefüllt werden, dessen spezifisches Gewicht das spezifische Wassergewicht weit unterschreitet, z.B. mit Schaumpolystyrol. Die Ballastzelle 13 kann nicht nur mit Wasser, sondern auch mit einem anderen Medium gefüllt werden, dessen spezifisches Gewicht dem spezifischen Wassergewicht nahe liegt. Die Auftriebszelle 12 und die Ballastzelle 13 bilden gemeinsam das Mittel zur Schwingungsverminderung des Wasserstaukörpers 2. Fassungsvermögen der Zellen 12, 13, Stoffe, mit denen diese Zellen gefüllt sind, und Abstände ihrer Schwerpunkte vom Wasserstaukörper 2 werden nach bekannten Verfahren berechnet, wobei man einerseits von der Bedingung einer Kompaktheit des Wasserstaukörpers 2, die zweckmäßig ist, damit Abmessungen einer Nische 14 in der Wehrsohle zur Unterbringung des Wasserstaukörpers 2 erforderlich ist, so klein wie nur möglich gehalten werden, und andererseits von der Bedingung ausgeht, daß wiederherstellende Kraftmomente erzeugt werden sollen, die das Schaukeln des Wasserstaukörpers 2 effektiv verhindern. Außerdem soll der Auftrieb der Auftriebszelle 12 so groß sein, daß kein volles Eintauchen des Wasserstaukörpers 2 bei einem vollen Auffüllen seines Innenraums 7 mit Wasser verhindert wird. Die waagerechte Scheidewand 11, die den Behälter 10 in zwei Zellen 12 und 13 teilt, liegt ungefähr auf der Höhe des Wasserspiegels 15 des Unterwassers 9, wenn sich der Wasserstaukörper 2 in der vorgegebenen Betriebsposition beim maximalen Wasserspiegelgefälle zwischen dem Oberwasser 16 und dem Unterwasser 9 befindet. Ein Abstand dieser Scheidewand 11 vom besagten Wasserspiegel 15 soll so bemessen werden, daß bei einem Schaukeln des Wasserstaukörpers 2 ein abwechselndes Eintauchen der Auftriebszelle 12 und ein Auftauchen der Ballastzelle 13 sichergestellt werden. Je kleiner ein Abstand der Scheidewand 11 vom Wasserspiegel 15 ist, desto wirksamer werden Schwingungen des Wasserstaukörpers 2 bei einem Wellengang gedämpft. Das Mittel zur Schwingungsverminderung des Wasserstaukörpers 2 kann auch nicht als ein durch die Scheidewand 11 in die Zellen 12 und 13 geteilter Behälter 10 ausgeführt werden, sondern eine andere Konstruktion aufweisen, die z.B. aus einem separaten Auftriebsmittel und einem separaten Ballast besteht. In einer Ausführungsvariante der Erfindung können das Auftriebsmittel und/oder der Ballast als ein Ganzes mit dem Wasserstaukörper ausgeführt werden.
  • Der Klappverschluß funktioniert wie folgt.
  • Wenn die Durchfahrtsöffnung 1 (Fig.1) z.B. bei einer Überschwemmungsgefahr abzuriegeln ist, wird jedem Wasserstaukörper 2 (Fig.2) über die Rohrleitung 8 Preßluft zugeführt, die Wasser aus dem Innenraum 7 des Wasserstaukörpers 2 über die Öffnung 6 verdrängt. Dabei schwimmt jeder Wasserstaukörper 2 auf, indem er um die Achse 4 schwenkt. Die Auftriebszelle 12 erleichtert ein Auftauchen des Wasserstaukörpers 2 zum Anfangszeitpunkt, wenn er sich noch in der waagerechten Lage befindet und die zugeführte Luft im Innenraum 7 über die ganze Flache des Wasserstaukörpers 2 verteilt wird. Wenn sich der Wasserstaukörper 2 in der vorgegebenen Betriebsposition beim maximalen Wasserspiegelgefälle zwischen dem Oberwasser 16 und dem Unterwasser 9 befindet, rollen auf ihn bei Windwellengang von der Seite des Oberwassers 16 Wellen an. Wenn auf den Wasserstaukörper 2 ein Wellenkamm 17 (Fig.3) einwirkt, wird er aus der (durch eine Strichlinie gezeigten) Betriebsposition zum Unterwasser 9 hin ausgelenkt. Dabei taucht die Auftriebszelle 12 ins Wasser ein und es entsteht ein Auftrieb F, die von der Wasserseite her auf diese Zelle einwirkt. Dieser Auftriebs F erzeugt ein Moment M₁=F.a, worin "a" ein Abstand des Angriffspunktes "c" dieser Kraft F von der Achse 4 bedeutet. Das besagte Moment M₁ ist bestrebt, den Wasserstaukörper 2 in die ursprüngliche Betriebsposition zurückzubringen. Der Betrag des Auftriebs F und folglich ein Moment M₁ ist desto größer, je größer die Auslenkung des Wasserstaukörpers 2 aus der Betriebsposition ist. Wenn sich dem Wasserstaukörper 2 ein Wellental 18 (Fig.4) nähert, wird er aus der (durch eine Strichlinie gezeigten) Betriebsposition zum Oberwasser 16 hin ausgelenkt. Dabei taucht die Ballastzelle 13 aus dem Wasser auf, wodurch eine nach unten gerichtete Schwerkraft P entsteht, die am Schwerpunkt "D" eines aus dem Wasser aufgetauchten Teils der Ballastzelle 13 angreift. Diese Kraft P erzeugt ein Moment M₂=P.b, worin "b" der Abstand des Angriffspunktes dieser Kraft P von der Achse 4 bedeutet. Das Moment M₂ ist bestrebt, den Wasserstaukörper 2 in die ursprüngliche Betriebsstellung zurückzubringen. Der Betrag der Kraft P und folglich das Moment M₂ sind desto größer, je größer die Auslenkung des Wasserstaukörpers 2 aus der Betriebsposition ist. Da die Momente M₁ und M₂ nur zu Anfang des Eintauchens der Auftriebszelle 12 bzw. zu Anfang des Auftauchens der Ballastzelle 13 zur Geltung kommen, werden Schwingungen des Wasserstaukörpers am effektivsten dann gedämpft, wenn sich die waagerechte Scheidewand 11 auf der Höhe das Wasserspiegels 15 im Unterwasser 9 befindet, weil dann jede sogar unbedeutende Auslenkung des Wasserstaukörpers 2 Momente M₁ bzw. M₂ entstehen läßt.
  • Eine Schwingungsverminderung der Wasserstaukörper 2 des Verschlusses hat zur Folge, daß die Winkel zwischen zwei benachbarten Wasserstaukörpern 2 bei ihren Auslenkungen aus Betriebspositionen, die durch Wellenenergie bewirkt werden, bedeutend verkleinert werden, wodurch Spalte verkleinert werden bzw. überhaupt verschwinden, worüber Wasser aus der oberen Haltung 16 in die untere Haltung 9 abfließt.
  • Ein Absenken des Verschlusses in die Nische 14 in der Wehrsohle 5 erfolgt dann, wenn kein Wassergefälle zwischen dem Oberwasser 16 und dem Unterwasser 9 besteht. Damit der Verschluß abgesenkt wird, läßt man Luft aus dem Innenraum 7 in die Atmosphäre
    entweichen, wodurch Wasser aus dem Hafengebiet über eine Öffnung in diesen Innenraum 7 eindringt, der Wasserstaukörper 2 um seine Achse 4 schwenkt und sich in die Nische 14 absenkt.

Claims (3)

  1. Klappverschluß eines hydrotechnischen Staubauwerks mit einem Wasserstaukörper (2), der einen Innenraum (7) enthält, auf seiner Grundfläche (3) mit Hilfe einer waagerecht angeordneten Achse (4) mit einer unter dem Wasserspiegel liegenden Auflagerung, z.B. einer Wehrsohle (5) verbunden und um die Achse (4) schwenkbar angebracht ist, einem Mittel zur Luftzufuhr in den Innenraum (7) zur Schwenkung des Wasserstaukörpers (2) und einem Mittel zur Schwingungsverminderung des Wasserstaukörpers (2), dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Schwingungsverminderung des Wasserstaukörpers (2) als Auftriebsmittel (12) und Ballast (13) aufgeführt ist, die auf der staudrucklosen Seite des Wasserstaukörpers (2) angeordnet und mit diesem starr verbunden sind, wobei dann, wenn sich der Wasserstaukörper (2) in einer zum Oberwasser (16) hin von einer vorgegebenen Betriebsstellung ausgelenkten Lage beim maximalen Wasserspiegelgefälle zwischen dem Oberwasser (16) und dem Unterwasser (9) befindet, der Ballast (13) wenigstens teilweise den Wasserspiegel (15) überschreitet und wenn sich der Wasserstaukörper (2) in einer Position befindet, die von der Betriebsstellung zum Unterwasser (9) hin ausgelenkt ist, das Auftriebsmittel (12) wenigstens teilweise den Wasserspiegel (15) unterschreitet.
  2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn sich der Wasserstaukörper (2) in der Betriebsstellung befindet, die Grundfläche des Auftriebsmittels (12) und die Oberfläche des Ballastes (13) auf der Höhe des Wasserspiegels (15) im Unterwasser liegen.
  3. Verschluß nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballast (13) als ein mit Wasser gefüllter Behälter ausgeführt ist.
EP90121844A 1990-02-21 1990-11-15 Klappverschluss eines hydrotechnischen Staubauwerks Withdrawn EP0443105A1 (de)

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