Шлюзовые ворота
Изобретение относится к гидротехнике. Шлюзовые ворота содержат в основном плоский лист обшивки и множество тонких центральных стенок, расположенных вдоль листа обшивки и, по существу, параллельных между собой. Каждая центральная стенка соединена с листом обшивки и содержит несколько разъединенных полостей. Шлюзовые ворота содержат по меньшей мере один элемент жесткости, выполненный путем соединения нескольких деталей, которые установлены в линию вдоль продольной оси элемента жесткости и расположены между центральными стенками, не проходя через центральные стенки. Каждая деталь соединена со стороной по меньшей мере одной центральной стенки вокруг одной из полостей. Шлюзовые ворота обладают высокой прочностью. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение касается шлюзовых ворот, которые должны выдерживать давление со стороны жидкости на всей или части своей поверхности. Под шлюзовыми воротами следует понимать в основном плоскую конструкцию, выполненную с возможностью удержания жидкости со свободной поверхностью.
Во время работы шлюзовые ворота отделяют бассейн нижнего бьефа от бассейна верхнего бьефа, в котором находится удерживаемая жидкость. Эта жидкость действует на шлюзовые ворота распределенным давлением, меняющимся в зависимости от времени и от расстояния до низа ворот. Таким образом, шлюзовые ворота работают на усталость, когда они подвергаются циклическим напряжениям. Кроме того, некоторые ворота, такие как поворотные, подъемные или опускающиеся ворота, в основном работают на изгиб одновременно в вертикальном направлении и в горизонтальном направлении.
Как правило, конструкция известных шлюзовых ворот включает в себя по существу плоский лист обшивки, расположенный со стороны нижнего бьефа, а также несколько центральных стенок или перегородок, расположенных горизонтально вдоль листа обшивки, при этом каждая центральная стенка соединена с этим листом для восприятия действующих на него напряжений. Действительно, гидравлическое давление, действующее на ворота, обычно передается на две вертикальные стойки, расположенные соответственно с каждой стороны ворот, что и обуславливает установку центральных стенок вдоль листа обшивки. Эти центральные стенки могут иметь сплошную или решетчатую конструкцию.
Кроме того, известные ворота обычно содержат вспомогательные горизонтальные элементы жесткости, параллельные центральным стенкам, а также вертикальные элементы жесткости, которые могут быть выполнены в виде перегородки, расширяющейся к низу конструкции.
Как правило, центральные стенки, вспомогательные горизонтальные элементы жесткости, а также вертикальные элементы жесткости закреплены сваркой на листе обшивки, чтобы воспринимать действующие на него напряжения. Кроме того, сплошные центральные стенки должны тоже быть оборудованы продольными и поперечными элементами жесткости, чтобы не прогибаться в вертикальном направлении.
Таким образом, недостатком конструкции известных ворот является необходимость выполнения многочисленных сварных швов, которые образуют между собой столь же многочисленные пересечения. Однако такие пересечения сварных швов ослабляют конструкцию, когда она работает на усталость, как в случае шлюзовых ворот. В частности, поперечные сварные швы, которые проходят в основном в вертикальном направлении, плохо выдерживают изменения напряжений по высоте жидкости и, в частности, перепады между напряжениями, действующими вверху, и напряжениями, действующими снизу свободной поверхности жидкости.
В документе ЕР-А-1972722 раскрыты шлюзовые ворота, которые содержат несколько тонких центральных стенок, расположенных горизонтально вдоль листа обшивки. Каждая центральная стенка имеет несколько в основном круглых полостей. Через полости нескольких последовательных центральных стенок проходит, по меньшей мере, один трубчатый элемент жесткости, закрепленный сваркой на центральных стенках на периферии полостей. Эта конструкция требует выполнения меньшего количества сварных швов, чем у обычных шлюзовых ворот, и является более прочной на изгиб и на усталость. Однако такие шлюзовые ворота являются относительно сложными в изготовлении, так как полости, через которые должен проходить элемент жесткости, необходимо выполнять с точными размерами, чтобы получить удовлетворительный контакт между элементом жесткости и центральными стенками для обеспечения прочности сварных швов.
В связи с этим задачей изобретения является разработка шлюзовых ворот, не имеющих недостатков предшествующего уровня техники. Для решения задачи предложены шлюзовые ворота, содержащие в основном плоский лист обшивки и множество тонких центральных стенок, расположенных вдоль листа обшивки и по существу параллельных между собой. Каждая центральная стенка соединена с листом обшивки и содержит несколько разъединенных полостей. Согласно изобретению, шлюзовые ворота содержат, по меньшей мере, один элемент жесткости, выполненный путем соединения нескольких деталей, которые установлены в линию вдоль продольной оси элемента жесткости и расположены, каждая, между центральными стенками, не проходя через центральные стенки. Каждая деталь соединена со стороной, по меньшей мере, одной центральной стенки вокруг одной из полостей.
Благодаря изобретению конструкция шлюзовых ворот больше не требует или требует лишь небольшого количества поперечных сварных швов, поэтому ее усталостная прочность повысилась. Кроме того, элементы жесткости не проходят через центральные стенки, так как они состоят из нескольких деталей, соединенных с двух сторон центральных стенок, что облегчает изготовление шлюзовых ворот.
Согласно другим предпочтительным, но факультативным отличительным признакам изобретения, взятым отдельно или в любой технически возможной комбинации:
- для каждой центральной стенки и в плоскости центральной стенки выемки имеют максимальный размер, меньший максимального размера элемента жесткости; для каждой детали кольцевая часть центральной стенки расположена между этой деталью и выемкой, вокруг которой находится эта деталь;
- каждый элемент жесткости является цилиндрическим с круглым сечением, и детали элемента жесткости являются трубчатыми;
- шлюзовые ворота содержат подошвы, каждая из которых соединена только с одной центральной стенкой при помощи сварных швов, выполненных на основной части соответствующих изогнутых краев центральных стенок;
- узел, образованный центральной стенкой и подошвой, соединенной с этой стенкой, образует балку, поперечное сечение которой имеет форму «Т»;
- шлюзовые ворота изготовлены посредством соединения между собой нескольких частей, каждая из которых состоит из части листа обшивки, из нескольких центральных стенок и из нескольких деталей каждого элемента жесткости;
- детали элемента жесткости, которые расположены на уровне границ раздела между смежными частями, соединены друг с другом напрямую, в частности, при помощи сварки или при помощи болтов;
- ворота содержат несколько элементов жесткости;
- каждая центральная стенка содержит полость, выполненную между двумя смежными элементами жесткости, причем эта полость не окружена элементом жесткости;
- ворота содержат, по меньшей мере, три элемента жесткости, при этом элементы жесткости включают в себя, по меньшей мере, один центральный элемент жесткости и два боковых элемента жесткости, которые находятся между центральным элементом жесткости и боковой стойкой шлюзовых ворот, и в плоскости центральной стенки каждый центральный элемент жесткости имеет максимальный размер, превышающий максимальный размер боковых элементов жесткости.
Изобретение и его другие преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания шлюзовых ворот, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает вид в изометрии шлюзовых ворот в соответствии с изобретением.
Фиг.2 - вид сверху шлюзовых ворот, показанных на фиг.1.
Фиг.3 - вид сбоку шлюзовых ворот, показанных на фиг.1.
Фиг.4 - вид в разрезе по плоскости А фиг.1.
На фиг.1 показана плоская конструкция, образующая шлюзовые ворота 100. В примере, представленном на фигурах, шлюзовые ворота являются подъемными воротами, то есть их поднимают вертикальным поступательным движением для установления сообщения между бассейнами верхнего и нижнего бьефов. Для этого с каждой стороны конструкции предусмотрены не показанные элементы крепления шлюзовых ворот на подъемном механизме, который сам по себе известен и описание которого опускается.
В варианте шлюзовые ворота 100 могут быть опускающимися или поворотными воротами.
На фиг.1 показаны три оси X, Y и Z, образующие ортогональную систему координат. Ось Z совпадает с общим вертикальным направлением, когда шлюзовые ворота 100 установлены в шлюзе. Плоскость, проходящая через оси Х и Y, обозначена X-Y, плоскость, проходящая через оси Х и Z, обозначена X-Z, и плоскость, проходящая через оси Y и Z, обозначена Y-Z. Во время работы плоскость X-Y является в основном горизонтальной, а плоскости X-Z и Y-Z являются в основном вертикальными.
В дальнейшем тексте описания определения «верхний» и «нижний» относятся к ориентации ворот 100, показанных на фиг.1, где нижний конец 11 ворот 100 находится внизу оси Z, тогда как верхний конец 12 находится вверху оси Z.
Шлюзовые ворота 100 содержат в основном плоский лист 1 обшивки, который расположен параллельно плоскости X-Z. Лист 1 обшивки имеет ширину L, измеренную вдоль оси Х и соответствующую по существу ширине контролируемого канала в случае подъемных, опускающихся или поворотных ворот. В примере, представленном на фигурах, ширина L примерно равна 26 м. Лист 1 обшивки предназначен для установки с выходной стороны ворот 100. Иначе говоря, наружная сторона листа 1 обшивки, направленная назад на фиг.1, должна быть обращена к бассейну нижнего бьефа.
Шлюзовые ворота 100 содержат также две боковые стойки 61 и 62, параллельные оси Z и находящиеся соответственно на каждом боковом конце листа 1 обшивки. Стойки 61 и 62 выполнены из узких прямоугольных пластин, расположенных перпендикулярно к листу 1 обшивки. Стойки 61 и 62 выполнены заодно с листом 1 обшивки, например, посредством операции сгибания или сварки на уровне каждого бокового конца листа 1 обшивки.
Шлюзовые ворота 100 выполнены посредством соединения шести частей 101-106, расположенных друг над другом вдоль оси Z. Части 101-106 расположены между концами 11 и 12 шлюзовых ворот 100.
Таким образом, лист 1 обшивки состоит из шести плоских листовых полос, каждая из которых соответствует одной из частей 101-106 и которые проходят вдоль оси Х. Эти полосы соединены между собой, например, при помощи болтов, при помощи закрепленных болтами стыковых накладок или при помощи сварочных швов, которые можно выполнять на месте во время монтажа. Точно так же, стойки 61 и 62 состоят, каждая, из шести прямоугольных листовых пластин, каждая из которых соответствует одной из частей 101-106.
Кроме того, шлюзовые ворота 100 содержат четырнадцать тонких и плоских центральных стенок 2, расположенных между стойками 61 и 62 параллельно плоскости X-Y. Число центральных стенок 2, принадлежащих воротам 100, зависит, в частности, от высоты ворот 100 и может составлять, например, от десяти до двадцати пяти.
Под тонкой центральной стенкой следует понимать центральную стенку, толщина которой является небольшой по сравнению с другими размерами и, в частности, по сравнению с ее шириной. В данном случае центральные стенки 2 образованы плоскими и идентичными пластинами. Каждая из них может иметь толщину от 10 мм до 100 мм в зависимости от давления, которое должны выдерживать шлюзовые ворота 100.
Каждая центральная стенка 2 соединена с листом 1 обшивки при помощи двух сварных швов L1 и L2, выполненных на основной части и предпочтительно по всей длине L листа 1 обшивки и с двух сторон центральной стенки 2. На фиг.4 сварные швы L1 и L2 показаны только для центральной стенки 2, находящейся вверху, при этом подразумевается, что другие аналогичные сварные швы соединяют каждую центральную стенку 2 с листом 1 обшивки. Кроме того, каждую центральную стенку 2 крепят сваркой на каждой стойке 61 или 62. Параметры сварных швов определены таким образом, чтобы выдерживать напряжения, когда жидкость действует давлением на шлюзовые ворота.
Для каждой центральной стенки 2 край В1, предназначенный для крепления сваркой на листе 1 обшивки, имеет прямолинейный профиль, следующий плоской форме листа 1 обшивки. Со стороны, противоположной листу 1 обшивки, каждая центральная стенка 2 ограничена краем В2, который имеет в основном криволинейный профиль в плоскости X-Y. Этот профиль определяют таким образом, чтобы центральная стенка 2 расширялась в направлении Y к своей середине и сужалась к своим концам. Это позволяет придать центральным стенкам 2 хорошую прочность на прогиб в направлении Y. В данном случае каждая центральная стенка 2 имеет параболический край В2 с шириной l примерно 3 м в середине и с шириной l′ примерно 50 см на уровне своих концов.
Со стороны, противоположной листу 1 обшивки, шлюзовые ворота 100 содержат четырнадцать подошв 301-314, каждая из которых выполнена в виде тонкой полосы листового металла и проходит вертикально по краю В2 центральной стенки 2 и горизонтально между стойками 61 и 62. Каждая подошва 301-314 соединена с центральной стенкой 2 и повышает ее жесткость.
Подошвы 301-314 можно, например, закрепить на центральных стенках 2 при помощи сварных швов L3 и L4, выполненных вдоль каждого из краев В2 центральных стенок 2 или на основной части этих краев. Сварные швы L3 и L4 показаны только для подошвы 314, находящейся вверху на фиг.4, при этом подразумевается, что другие аналогичные сварные швы соединяют каждую подошву 301-314 с листом 1 обшивки.
Подошвы 301-314 расположены последовательно вдоль оси Z, одна над другой, при этом подошва 301 соединена с центральной стенкой 2, находящейся внизу на фиг.4, а подошва 314 соединена с центральной стенкой 2, находящейся вверху на фиг.4.
Узел, образованный каждой центральной стенкой 2 и подошвой 301-314, соединенной с этой центральной стенкой 2, образует балку, которая имеет поперечное сечение в виде Т, перпендикулярное к плоскости X-Y. Эти балки образуют конструкцию шлюзовых ворот 100, способствуя, таким образом, их механической прочности.
Поскольку подошва 301-314 примыкает к краю В2 каждой центральной стенки 2, подошвы 301-314 тоже имеют в основном параболический профиль, что позволяет получить по существу постоянное усилие сжатия, действующее на каждую подошву 301-314 вдоль центральных стенок 2 и компенсирующее усилие сдвига, действующее в каждом сечении подошвы 301-314, кроме, возможно, на уровне ее боковых концов.
Для выполнения краев В2 центральных стенок 2 и подошв 301-314 можно применять другие криволинейные профили, отличные от параболических, например эллиптические, чтобы распределять и уравновешивать такие усилия, при этом центральная часть каждой центральной стенки 2 шире, чем ее концы.
Кроме того, каждая центральная стенка 2 содержит разъединенные полости 201-207, распределенные вдоль ее центральной части. Полости 201-207 выполнены в одинаковом месте для каждой центральной стенки 2 и расположены последовательно друг за другом вдоль оси Х. Полости 201-207 являются круглыми, и их соответствующие диаметры обозначены d201-d207. Полости 201-207 каждой центральной стенки 2 являются симметричными относительно плоскости А. Таким образом, диаметры d201, d202 и d203 соответственно равны диаметрам d207, d206 и d205, при этом центр полости 204 находится в плоскости А. Диаметр d201-d207 каждой полости 201-207 меньше ширины участка центральной стенки 2, где находится эта полость 201-207.
Полости 201 различных центральных стенок 2 расположены в линию вдоль одной оси Z201, параллельной оси Z. Точно так же, полости 202-207 центральных стенок 2 выровнены в линию между собой вдоль не показанной одной оси, параллельной оси Z.
Кроме того, шлюзовые ворота 100 содержат четыре элемента жесткости 401-404 в виде полого цилиндра с круглым основанием, которые расположены параллельно оси Z. Элементы жесткости 401 и 404 находятся ближе к стойкам 61 и 62, чем элементы жесткости 402 и 403. Вдоль оси Х элементы жесткости 402 и 403 находятся между элементами жесткости 401 и 404. Иначе говоря, элементы жесткости 402 и 403 являются центральными элементами жесткости, расположенными между боковыми элементами жесткости 401 и 404.
Элементы жесткости 401-404 являются коаксиальными соответственно с полостями 201, 203, 205 и 207. Таким образом, элемент жесткости 401 находится на одной линии по оси Z201 с полостями 201 различных центральных стенок 2. Иначе говоря, продольная центральная ось Z401 элемента жесткости 401 находится на одной линии с осью Z201 полостей 201. Точно так же, элементы жесткости 402-404 находятся соответственно на одной линии параллельно оси Z с полостями 203, 205 и 207. Каждая из полостей 202, 204 и 206 находится между двумя смежными элементами жесткости 401-404.
В плоскости центральной стенки 2 центральные элементы жесткости 402 и 403 имеют диаметр D42, превышающий диаметр D41 боковых элементов жесткости 401 и 404. Элементы жесткости 401 и 404 имеют диаметр D41, превышающий диаметр d201 и d207 полостей 201 и 207. Элементы жесткости 402 и 403 имеют диаметр D42, превышающий диаметр d203 и d205 полостей 203 и 205.
Так, как показано на фиг.2, для каждой центральной стенки 2 кольцевая часть 24 расположена вокруг каждой полости 201, 203, 205 и 207 между полостью и боковой стенкой соответствующего элемента жесткости 401-404.
Кольцевые части 24 имеют внутренний диаметр, соответствующий диаметрам d201, d203, d205 и d207 полостей 201, 203, 205 и 207, и наружный диаметр, соответствующий диаметру D41 и D42 элементов жесткости 401-404. Таким образом, кольцевые части 24, ограниченные элементами жесткости 402 и 403, имеют наружный диаметр, превышающий наружный диаметр кольцевых частей 24, ограниченных элементами жесткости 401 и 404.
Полости 202, 204, 206 и элементы жесткости 401-404 ограничивают вместе первую полосу 21, проходящую вдоль прямолинейного края В1 вблизи листа 1 обшивки, вторую полосу 22, проходящую вдоль края В2, а также мостики 23, соединяющие между собой полосы 21 и 22 и расположенные перпендикулярно к краю В1 между двумя соседними полостями 201-207. На фиг.3 полосы 21 и 22 показаны пунктирными линиями, в основном параллельными каждому продольному краю В1 и В2 центральной стенки 2. Таким образом, центральные стенки 2 являются стенками типа «лука с тетивой».
Закругленная форма входного и выходного концов каждого мостика 23 обеспечивает постепенное распределение напряжений между полосами 21 и 22 и мостиками 23. Полости 201-207 могут иметь и другие формы, главное, чтобы они ограничивали зоны, аналогичные полосам 21, 22 и мостикам 23.
Когда жидкость действует распределенным давлением Р на лист 1 обшивки, каждая полоса 21 работает на растяжение, так как она подвержена напряжениям, ориентированным в продольном направлении Х центральной стенки 2. Таким образом, полосы 21 не могут прогибаться, то есть деформироваться за пределы горизонтальной плоскости, параллельной плоскости X-Y.
Что касается полос 22, то они работают на сжатие, но их жесткость повышена за счет подошв 301-314, с которыми они сварены перпендикулярно. Таким образом, существует лишь незначительный и даже ничтожный риск прогиба полос 22 вдоль оси Z. Действительно, подошвы 301-314 образуют вместе с полосами 21 элементы Т-образного сечения, имеющие относительно большой момент инерции относительно осей Y и Z.
Ширина l22 полосы 22, измеренная параллельно оси Y, то есть перпендикулярно к вертикали и к длине L центральной стенки 2, в двадцать раз и предпочтительно в пятнадцать раз меньше толщины центральной стенки 2. Такой размер позволяет еще больше снизить риск прогиба полос 22 во время работы.
Предпочтительно ширина кольцевых частей 24, измеренная радиально между каждой полостью 201, 203, 204 и 207 и соответствующим элементом жесткости 401-404, меньше ширины l22.
Мостики 23 работают на растяжение, то есть они передают поперечные усилия на полосы 21 и 22. Таким образом, риск прогиба мостиков 23 тоже является низким и даже ничтожным.
Лист 1 обшивки, центральные стенки 2, стойки 61 и 62 и подошвы 301-314 выполнены, по меньшей мере, из одного металла, имеющего хорошие механические свойства и обладающего хорошей свариваемостью, такого как конструктивная сталь марки S355J2.
Каждый элемент жесткости 401-404 является многокомпонентным, то есть, выполнен из нескольких трубчатых деталей, расположенных в линию вдоль продольной оси параллельно оси Z. Таким образом, трубчатые детали не проходят через центральные стенки 2 и приварены с двух сторон стенок 2 вокруг кольцевых частей 24.
Как показано на фиг.4, элемент жесткости 403 содержит двадцать трубчатых деталей 431-450, расположенных последовательно друг над другом между концами 11 и 12 ворот 100. Так, трубчатая деталь 431 расположена на уровне нижнего конца 11 шлюзовых ворот 100, а трубчатая деталь 450 расположена на уровне верхнего конца 12 шлюзовых ворот 100.
Точно так же, элементы жесткости 401, 402 и 404 содержат двадцать трубчатых деталей, расположенных последовательно одна над другой.
Четыре трубчатые детали 431-434, 435-438 и 439-441 расположены на уровне каждой из нижних частей 101-103 шлюзовых ворот 100. Три трубчатые детали 442-444, 445-447 и 448-450 расположены на уровне каждой из трех верхних частей 104-106.
Что касается нижней части 101, трубчатая деталь 431 выполнена продольно между нижним концом 11 ворот 100 и центральной стенкой 2, которая находится внизу на фиг.4 и соединена с подошвой 301. Трубчатая деталь 431 может быть, например, закреплена сваркой на нижней стороне 25 этой центральной стенки 2 при помощи сварного шва L5, проходящего по всей внутренней периферии трубчатой детали 431 или на основной части этой периферии.
Трубчатая деталь 432 выполнена между верхней стороной 25 центральной стенки 2, соединенной с подошвой 302. Трубчатая деталь 432 может быть закреплена на сторонах 25 и 26 соответствующих центральных стенок 2 при помощи не показанных сварных швов, выполненных по внутренней периферии трубчатой детали 432. Точно так же, трубчатая деталь 433 расположена между центральной стенкой 2, соединенной с подошвой 302, и центральной стенкой 2, соединенной с подошвой 303.
Две трубчатые детали 434 и 435 расположены между центральной стенкой 2, соединенной с подошвой 303, и центральной стенкой 2, соединенной с подошвой 304. Таким образом, верхний конец трубчатой детали 434 соединен, например, при помощи сварки или болтов с нижним концом трубчатой детали 435.
Для частей 102-106 трубчатые детали 435-450 соединены со сторонами 25 и 26 центральных стенок 2 аналогично части 101.
Таким образом, каждая деталь 431-450 соединена со стороной 25 или 26, по меньшей мере, одной центральной стенки 2 вокруг одной из полостей 201, 203, 205 и 207. Иначе говоря, каждая деталь 431-450 соединена со стороной 25 или 26, по меньшей мере, одной центральной стенки 2 вокруг каждой из полостей 201, 203, 205 и 207, напротив которой установлена эта деталь 431-450, то есть на вертикали и прямо над полостями 201, 203, 204 или 207 вдоль продольной оси Z401 элемента жесткости 401-404, полученного в результате соединения этой детали 431-450.
Детали 434, 435, 438, 439, 441, 442, 444, 445, 447, 448 каждого элемента жесткости 401-404 находятся на уровне границ раздела между двумя смежными частями 101-106 и напрямую соединены друг с другом.
Таким образом, каждую из частей 101-106 можно изготовить отдельно, затем соединить части 101-106 между собой, например, на месте использования шлюзовых ворот 100.
Каждая из частей 101-106 состоит из части листа 1 обшивки, из части стоек 61 и 62, из нескольких центральных стенок 2 и из подошв 301-314, соединенных с этими центральными стенками 2. Кроме того, каждая часть 101-106 содержит несколько трубчатых деталей 431-450.
Трубчатые детали 448, 449 и 450 элемента жесткости 401 находятся на уровне верхней части 106 и соединены с листом обшивки при помощи листовой пластины 501. Точно так же, трубчатые детали элементов жесткости 402, 403 и 404, которые находятся на уровне части 106, соединены с листом обшивки при помощи листовой пластины 502, 503 или 504.
Пластины 501-504 являются сборными и состоят из нескольких элементов, которые расположены параллельно оси Z между центральными стенками 2. Каждый элемент, образующий пластины 501-504, закреплен сваркой, с одной стороны, на трубчатых деталях 448, 449, 450 и эквивалентных деталях элементов жесткости 401-404 и, с другой стороны, на соответствующих центральных стенках 2.
Таким образом, элементы жесткости 401-404 соединены с листом 1 обшивки, что блокирует, в частности, вертикальное поступательное движение вдоль оси Z элементов жесткости 401-404 относительно листа 1 обшивки. Это способствует повышению механической прочности шлюзовых ворот 100 и, в частности, повышению прочности на прогиб подошв 301-304.
Поскольку элементы жесткости 401-404 соединены с центральными стенками 2, они воспринимают часть усилий, действующих на центральные стенки 2 вдоль оси Z. Элементы жесткости 401-404 повышают вертикальную жесткость всего комплекса шлюзовых ворот 100 и их механическое сопротивление давлению Р. Элементы жесткости 401-404 могут соединять, каждый, все центральные стенки 2 или только часть из них в зависимости от предусмотренного назначения. В варианте, элементы жесткости 401-404 могут быть сплошными. В случае необходимости можно также расположить другие трубчатые детали, проходящие через полости 202, 204 и 206, соседние с полостями 201, 203, 205 и 207. Кроме того, элементы жесткости 401-404 могут быть образованы трубчатыми деталями с сечением не в виде окружности, а, например, в виде эллипса или многоугольника.
Следовательно, конструкция типа «лука с тетивой» центральных стенок 2, усиленная элементами жесткости 401-404, позволяет шлюзовым воротам 100 выдерживать напряжения, создаваемые давлением Р жидкости на листе 1 обшивки и на подошвах 301-314, без особого риска прогиба.
Поскольку элементы жесткости 401-404 являются полыми и центральные стенки 2 имеют свободные полости 202, 204 и 206, вода может свободно подниматься по высоте шлюзовых ворот 100, что позволяет избегать моментальных перепадов напряжений между соседними зонами и повышает механическую прочность шлюзовых ворот 100.
Как показано на фиг.4, высота подошв 301-341, измеренная вдоль оси Z, обозначена h300. Высота h300 соответствует ширине листовой полосы, образующей подошвы 301-314. Подошвы 301-341 имеют высоту h300, уменьшающуюся в верхнем направлении. Иначе говоря, высота h300 подошвы 301 больше, чем высота h300 подошвы 314. Точно так же, сечение подошв 301-314 уменьшается в верхнем направлении. Кроме того, центральные стенки 2, находящиеся внизу шлюзовых ворот 100, расположены ближе друг к другу, чем центральные стенки 2, находящиеся вверху шлюзовых ворот 100. Наконец, высота частей 101-106 вдоль оси Z уменьшается между концами 11 и 12 ворот 100. Это связано с тем, что усилия, действующие на шлюзовые ворота 100 на уровне их нижнего конца 11, больше, чем на уровне их верхнего конца 12, учитывая, что вода, удерживаемая шлюзовыми воротами 100, создает давление Р, которое увеличивается в нижнем направлении вдоль оси Z между концами 12 и 11.
Такие шлюзовые ворота требуют наличия меньшего числа сварных швов, чем известные ворота, что позволяет уменьшить массу шлюзовых ворот 100. Таким образом, можно уменьшить толщину листовых элементов, образующих шлюзовые ворота 100. Кроме того, эти сварные швы проходят в основном в тех же направлениях, что и основные напряжения, действующие на ворота, что повышает их прочность и прочность шлюзовых ворот, в частности, усталостную прочность. Действительно, в заявленных шлюзовых воротах 100 исключены сварные швы, наиболее подверженные влиянию усталости. Благодаря заявленным шлюзовым воротам 100 нет необходимости выполнять полости 201, 203, 205 и 207 с точными геометрическими допусками, так как трубчатые детали 431-450 и их эквиваленты не проходят через полости, а приварены к центральным стенкам 2 вблизи и вокруг полостей. Таким образом, облегчается изготовление шлюзовых ворот 100 в соответствии с изобретением. Действительно, если бы трубчатые детали 431-450 и их эквиваленты проходили через полости 201, 203, 205 и 207, потребовалась бы точная подгонка трубчатых деталей и полостей, чтобы обеспечить между ними достаточный контакт с целью обеспечения прочности сварных швов. Что касается шлюзовых ворот 100 в соответствии с изобретением, то достаточно, чтобы высота трубчатых деталей была равна промежутку между двумя смежными центральными стенками для обеспечения качества сварных швов, что совсем несложно реализовать.
С другой стороны, кольцевые части 24 представляют собой дополнительный материал, который воспринимает усилия, действующие на шлюзовые ворота 100, и способствует их механической прочности. Кроме того, прочность сварных швов L5, соединяющих трубчатые детали 431-450 элементов жесткости 401-404 со сторонами 25 и 26 центральных стенок 2, является относительно высокой.
Кроме того, выполненные таким образом шлюзовые ворота 100 оказываются существенно легче, с одной стороны, благодаря наличию полостей 201-207 и небольшой толщине центральных стенок 2 и, с другой стороны, благодаря уменьшению числа необходимых сварных швов. Такие шлюзовые ворота 100 при равной массе имеют более высокую механическую усталостную прочность и прочность на прогиб по сравнению с известными воротами.
В варианте, полости 201-207 могут не быть круглыми, и в этом случае диаметр d200 соответствует максимальному размеру полостей, измеренному в плоскости центральной стенки 2.
В варианте, элементы жесткости 401-404 не являются цилиндрическими с круглым основанием. В этом случае диаметры D41 и D42 соответствуют максимальному размеру элементов жесткости, измеренному в плоскости центральной стенки 2.
Кроме того, в рамках изобретения описанные варианты можно комбинировать между собой полностью или частично.
1. Шлюзовые ворота (100), которые должны выдерживать давление (Р) со стороны жидкости, содержат в основном плоский лист (1) обшивки и множество тонких центральных стенок (2), расположенных вдоль листа (1) обшивки и, по существу, параллельных между собой, при этом каждая центральная стенка (2) соединена с листом (1) обшивки и содержит несколько разъединенных полостей (201-207), отличающиеся тем, что содержат по меньшей мере один элемент жесткости (401-404), выполненный путем соединения нескольких деталей (431-450), которые установлены в линию вдоль продольной оси (Z401) элемента жесткости (401-404) и каждая из которых расположена между центральными стенками (2), не проходя через центральные стенки (2), при этом каждая деталь (431-450) соединена со стороной (25, 26) по меньшей мере одной центральной стенки (2) вокруг одной из полостей (201-207).
2. Шлюзовые ворота (100) по п. 1, отличающиеся тем, что для каждой центральной стенки (2) и в плоскости центральной стенки (2) выемки (201-207) имеют максимальный размер (d200), меньший максимального размера (D41, D42) элемента жесткости (401-404), при этом для каждой детали (431-450) кольцевая часть (24) центральной стенки (2) расположена между этой деталью (431-450) и выемкой (201, 203, 205, 207), вокруг которой находится эта деталь (431-450).
3. Шлюзовые ворота (100) по одному из предыдущих пунктов, отличающиеся тем, что каждый элемент жесткости (401-404) является цилиндрическим с круглым сечением, при этом детали (431-450) элемента жесткости (401-404) являются трубчатыми.
4. Шлюзовые ворота (100) по п. 1, отличающиеся тем, что содержат подошвы (301-314), каждая из которых соединена только с одной центральной стенкой (2) при помощи сварных швов (L3, L4), выполненных на основной части соответствующих изогнутых краев (В2) центральных стенок (2).
5. Шлюзовые ворота (100) по п. 4, отличающиеся тем, что узел, образованный центральной стенкой (2) и подошвой (301-314), соединенной с этой стенкой (2), образует балку, поперечное сечение которой имеет форму "Т".
6. Шлюзовые ворота (100) по п. 1, отличающиеся тем, что изготовлены посредством соединения между собой нескольких частей (101-106), каждая из которых состоит из части листа (1) обшивки, из нескольких центральных стенок (2) и из нескольких деталей (431-450) каждого элемента жесткости (401-404).
7. Шлюзовые ворота (100) по п. 6, отличающиеся тем, что детали (434, 435, 438, 439, 441, 442, 444, 445, 447, 448) элемента жесткости (401-404), которые расположены на уровне границ раздела между смежными частями (101-106), соединены друг с другом напрямую, в частности, при помощи сварки или при помощи болтов.
8. Шлюзовые ворота (100) по п. 1, отличающиеся тем, что содержат несколько элементов жесткости (401-404).
9. Шлюзовые ворота (100) по п. 8, отличающиеся тем, что каждая центральная стенка (2) содержит полость (202, 204, 206, 208), выполненную между двумя смежными элементами жесткости (401-404), причем эта полость не окружена элементом жесткости (401-404).
10. Шлюзовые ворота (100) по п. 1, отличающиеся тем, что содержат по меньшей мере три элемента жесткости (401-404), включающие в себя по меньшей мере один центральный элемент жесткости (402, 403) и два боковых элемента жесткости (401, 404), которые находятся между центральным элементом жесткости (402, 403) и боковой стойкой (61, 62) шлюзовых ворот (100), при этом в плоскости центральной стенки (2) каждый центральный элемент жесткости (402, 403) имеет максимальный размер (D42), превышающий максимальный размер (D41) боковых элементов жесткости (401, 404).
