DE1634064C

DE1634064C - Undercurrent weir secured against vibrations

Info

Publication number: DE1634064C
Application number: DE19651634064
Authority: DE
Inventors: Yasuyoshi Ibaraki Nakjima (Japan)
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1965-01-23
Filing date: 1965-08-13
Publication date: 1973-04-26

Description

Die Erfindung betrifft ein unterströmtes, gegen Schwingungen gesichertes Wehr zum Regeln der Wasserhöhe von Gewässern.The invention relates to an underflow, secured against vibrations, for regulating the Water level of bodies of water.

Aus der Zeitschrift .»Der Stahlbau«, S'. 57 bis 68, ist es bei Tiefschützen bekannt, die Erregung von Schwingungen des Schützes durch eine geeignete Ausbildung der Schützunterkante, durch die die Neigung der Strömung zur Strahlablösung vermindert wird, einzuschränken. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 070 107 ist ein Wasserverschluß, insbesondere ein Schütz für Druckstollen, zu entnehmen, bei dem im Bereich der Stauwandunterkante eine bewegliche Leitfläche angebracht ist. Abgesehen davon, daß die zuletzt genannten Leitbleche eine aufwendige Bewegungsmechanik erfordern, geben beide Literaturstellen keine voll befriedigende Lösung dafür an, die bei großen, durchgehenden Wehren, z. B. bei Schleusentoren, entstehenden Wirbel unschädlich zu machen.From the magazine "Der Stahlbau", S '. 57 to 68, it is known in deep shooters, the excitation of vibrations of the contactor by a suitable Formation of the lower edge of the contactor, which reduces the tendency of the flow to detach from the jet will restrict. From the German Auslegeschrift 1 070 107 is a water seal, in particular a contactor for pressure tunnels can be found with a movable one in the area of the lower edge of the dam wall Guide surface is attached. Apart from the fact that the last-mentioned baffles are an expensive one Require movement mechanics, both references do not give a fully satisfactory solution for this on, which in large, continuous weirs, z. B. at lock gates, resulting eddies harmless do.

Femer ist es allgemein bekannt, Wehre so auszubilden, daß sie in der Draufsicht einer von der Geraden abweichenden Linie folgen.Furthermore, it is well known to train weirs in such a way that that they follow a line deviating from the straight line in plan view.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach gestaltetes und betriebssicheres Wehr zu schaffen, bei dem in dem seine Unterkante unterströmenden Wasserband Wirbelstraßen mit unterschiedlicher Frequenz erzeugt werden, so daß Schwingungserscheinungen weitgehend unschädlich gemacht werden können bzw. Resonanzschwingungen sich nicht einstellen.The invention is based on the object of a simply designed and operationally reliable weir create, in which in the water band flowing under its lower edge vortex streets with different Frequency are generated so that vibration phenomena can be made largely harmless or resonance vibrations do not adjust.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wehr der eingangs beschriebenen Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die quer zur Wasserströmung liegende Unterkante des Wehres über die gesamte Länge durch einen von der Horizontalen abweichenden Linienzug gebildet ist.According to the invention, this object is achieved by a weir of the type described at the outset, which thereby is characterized in that the lower edge of the weir lying transversely to the water flow over the entire length is formed by a line deviating from the horizontal.

Darüber hinaus kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Wehr in Draufsicht in einer Linie ausgebildet sein, die von der Geraden abweicht.In addition, according to an advantageous embodiment of the invention, the weir in Top view be formed in a line that deviates from the straight line.

Die Erfindung ermöglicht es, mit Hilfe einer einfachen und praktisch nicht störungsanfälligen Konstruktion die Entstehung von Resonanzschwingungen des Wehres weitgehend zu vermeiden.The invention makes it possible with the help of a simple and practically not susceptible to failure construction largely to avoid the occurrence of resonance vibrations in the weir.

Im folgenden werden beispielsweise bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.In the following, for example, preferred embodiments of the invention are based on the Drawing explained in more detail.

Fig. 1 zeigt schematisch die Verhältnisse in der Wasserströmung auf der stromabwärts liegenden Seite eines Schleusentores;Fig. 1 shows schematically the conditions in the water flow on the downstream side a lock gate;

Fig. 2 bis 6 zeigen in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in der Draufsicht;FIGS. 2 to 6 show, in a schematic representation, various embodiments of the invention in FIG the top view;

F i g. 7 bis 10 zeigen Tore gemäß den Figuren 2 bis 6 in der Ansicht.F i g. 7 to 10 show gates according to FIGS. 2 to 6 in a view.

Bei einem Schleusentor, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, stellt sich zwischen dem Tor 1 und einem Wassersprunggebiet 2 ein Totwassergebiet 3 ein, wobei die Trennfläche zwischen dem strömenden Wasser 4, das unter dem um das Maß S geöffneten Tor oder Wehr 1 hindurchtritt, und dem Totwassergebiet 3 eine sogenannte Diskontinuitätsfläche bildet, die die Erzeugung einer Reihe von Wirbeln 5 zur Folge hat. Man kann davon ausgehen, daß die Wirbel 5 mit konstanter Geschwindigkeit C stromabwärts fließen, und zwar entsprechend einem Spiegelbild 6, bezogen auf die Wasseroberfläche, und einem Spiegelbild 7, bezogen auf die Bodenfläche des Schleusenkanales. Dabei entsteht eine Oberflächenwelle 8 und eine regelmäßige Wirbelstraße. Obwohl das Spiegelbild 6, £■,. bezogen auf die Wasseroberfläche, abhängig vom ^* Wert der Froudezahl C Vgf abwechselndes Vorzeichen, plus oder minus, hat, was eine Richtungsänderung des Wirbels hervorruft, ist zu erwarten, daß sich in jedem Fall eine regelmäßige Wirbelstraße bildet. Obwohl ein System, das.diese Wirbelstraße 5 und die Oberflächenwelle 8 umfaßt, sich kaum in so stabilem Zustand befindet, wie eine sogenannte Karmansche Wirbelstraße, ist es doch möglich, daß ein ziemlich regelmäßiges Gebilde entsteht, und es hat sich bestätigt, daß die Periode der Schwankung des Wasserdrucks, die an Hand des Modells der oben dargestellten Wirbelstraße berechnet wurde, mit der experimentell ermittelten, hauptsächlichen Schwankung des Wasserdrucks übereinstimmt.In the case of a sluice gate, as shown in FIG. 1, a dead water area 3 arises between gate 1 and a water jump area 2, the interface between the flowing water 4 passing under the gate or weir 1 that is open by the dimension S. , and the dead water area 3 forms a so-called discontinuity surface, which results in the generation of a series of eddies 5. It can be assumed that the eddies 5 flow downstream at a constant speed C, in accordance with a mirror image 6, based on the water surface, and a mirror image 7, based on the bottom surface of the lock channel. This creates a surface wave 8 and a regular vortex street. Although the mirror image is 6, £ ■ ,. based on the water surface, depending on the ^ * value of the Froude number C Vgf, has an alternating sign, plus or minus, what causes a change in direction of the eddy is to be expected that a regular vortex street will form in each case. Although a system comprising this vortex street 5 and the surface wave 8 is hardly in such a stable state as a so-called Karman vortex street, it is possible that a fairly regular pattern is formed, and it has been confirmed that the period the fluctuation of the water pressure, which was calculated on the basis of the model of the vortex street shown above, agrees with the experimentally determined, main fluctuation in the water pressure.

Liegt die Periode der Schwankung des Wasserdrucks in der Nähe der natürlichen Eigenfrequenz eines Tores, wird eine heftige Schwingung erregt, so . · daß es manchmal unmöglich wird, das Tor zu betätigen. Da die Periode der Schwankung des Wasserdrucks sich abhängig vom Öffnungsgrad des Schleusentores und/oder der Druckhöhe ändert, ist es notwendig, das Tor so zu entwerfen, daß seine Steifigkeit erheblich größer ist als es der hydrostatische Druck erfordert, damit die Eigenfrequenz in allen FällenIs the period of fluctuation in water pressure close to the natural natural frequency of a gate, a violent vibration is excited, so. · That it is sometimes impossible to operate the gate. Since the period of the fluctuation of the water pressure depends on the degree of opening of the lock gate and / or the pressure level changes, it is necessary to design the gate so that its rigidity is considerably greater than the hydrostatic pressure requires, so that the natural frequency in all cases

~ weit außerhalb der Druckschwankungsperioden liegt. Solch eine Auslegung ist jedoch äußerst unwirtschaft-Hch. Bisher wurde die Steifigkeit eines Tores nicht mit Sicherheit im Hinblick auf Schwingungen festgelegt, und es heißt deshalb, daß es in der Welt viele Schleusentore geben soll, die sich bei einem bestimmten Öffnungsgrad nicht betätigen lassen.~ is far outside the pressure fluctuation periods. However, such a design is extremely uneconomical. So far, the stiffness of a gate has not been determined with certainty with regard to vibrations, and therefore it is said that there are many in the world There should be lock gates that cannot be operated at a certain degree of opening.

Die obige Betrachtung bezieht sich auf einen zweidimensionalen Wirbel, also auf einen gradlinigen Wirbel, wie in F i g. 1 im Vertikalschnitt gezeigt. Im allgemeinen ist ein dreidimensionaler Wirbel, z. B. ein gekrümmter Wirbel, äußerst unstabil im Vergleich mit einem zweidimensionalen Wirbel, so daß die Bildung einer regelmäßigen Wirbelstraße nicht erwartet werden kann. Um zu erreichen, daß sich unterhalb des Schleusentores ein dreidimensionaler Wirbel, also ein Wirbel mit einer gekrümmten Wirbellinie bildet, der unstabil ist und rasch zerfällt, so daß keine regelmäßige Wirbelstraße entsteht, die Anlaß zu periodischen Druckschwankungen gibt, sieht die Erfindung vor, daß die Unterkante des Tores, die beiThe above consideration relates to a two-dimensional vortex, i.e. a straight one Vortices, as in Fig. 1 shown in vertical section. In general, a three-dimensional vortex, e.g. B. a curved vortex, extremely unstable compared to a two-dimensional vortex, so that the Formation of a regular vortex street cannot be expected. To achieve that below the lock gate a three-dimensional vortex, i.e. a vortex with a curved vortex line forms, which is unstable and quickly disintegrates, so that no regular vortex street arises, the cause there are periodic pressure fluctuations, the invention provides that the lower edge of the gate, which at

geschlossener Schleuse auf dem Boden des Schleusenkanals aufsitzt, eine gekrümmte oder geknickte Linie bildet, welche von der Horizontalen abweicht.closed lock sits on the floor of the lock channel, a curved or kinked line forms which deviates from the horizontal.

Wie in den Fig. 7 bis 10 dargestellt, ist der Boden 10 eines Flügels 9 nach einer von der Horizontalen abweichenden Linie ausgebildet. Eine in der Draufsicht nicht ebene Form kann mit einer vertikalen, nicht ebenen Form für den Boden kombiniert werden. Im allgemeinen ist eine wasserdichte Gummiausbildung an dem Boden 10 eines Flügels 9 vorgesehen. As shown in Figures 7-10, the floor is 10 of a wing 9 formed according to a line deviating from the horizontal. One in top view non-flat shape can be combined with a vertical, non-flat shape for the floor. In general, a waterproof rubber formation is provided on the bottom 10 of a wing 9.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform ist ein stromaufwärts gewölbter Boden 10 eines flachen Flügels 9 zu sehen. In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist ein stromaufwärts vorstehender Boden 10, der durch Knickung hergestellt wurde, zu sehen. Die in F i g. 5 gezeigte Ausführungsform weist einen in Strömungsrichtung gewölbten Boden 10 auf. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist ein in Strömungsrichtung vorstehender Boden durch Knicken desselben hergestellt worden. In Fig. 3 ist ein nach dem Oberwasser hin gewölbter Flügel 9 dargestellt.In the case of the in FIG. 2 is an upstream curved floor 10 of a flat one Wing 9 can be seen. In the embodiment shown in Figure 4, one is upstream Bottom 10, which was produced by buckling, can be seen. The in F i g. 5 shown embodiment has a floor 10 curved in the direction of flow. In the embodiment shown in Fig. 6 is a floor protruding in the direction of flow has been produced by buckling it. In Fig. 3 is a wing 9 curved towards the upper water is shown.

Bei der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform ist ein vertikal gewölbter Boden eines Flügels 9 zu sehen. Selbstverständlich muß die Begrenzung 11 des Gerinnes so ausgebildet werden, daß der Boden 10 den richtigen Sitz erhält, wozu ein Grundwehr an der Stelle des Flügels 9 vorzusehen ist, was in den F i g. 7 bis 10 gezeigt ist. In Fig. 8 ist eine andere Ausführungsform, ähnlich der vorhergehenden, gezeigt, wo der Boden 10 und die entsprechende Begrenzung 11 des Gerinnes bzw. des Grundwehres als gefaltete oder geknickte Linie dargestellt ist. Während in diesen beiden Ausführungsformen die Mitte des Bodens nach oben vorsteht, kann die Mitte nach unten, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, vorstehen. In Fig. 9 ist der Boden 10 nach unten gewölbt und in Fi g. 10, wie dargestellt, als gefaltete Linie vorstehend.In the case of the in FIG. 7 is a vertically curved bottom of a wing 9 to see. Of course, the delimitation 11 of the channel must be designed in such a way that the bottom 10 receives the correct seat, for which a basic weir is to be provided at the point of the wing 9, which is shown in FIGS. 7th through 10 is shown. In Fig. 8 another embodiment, similar to the previous one, is shown where the bottom 10 and the corresponding boundary 11 of the channel or the weir as folded or broken line is shown. While in these two embodiments the center of the bottom protrudes upward, the center may protrude downward as shown in Figs. In Fig. 9 the bottom 10 is curved downwards and in Fi g. 10 protruding as a folded line as shown.

Die obengenannten Ausführungsformen beziehen sich auf Schleusentore, die als Rolltore oder Gleittore ausgebildet sein können. Im Falle eines weitspannenden Tores mit einem im Querschnitt schalenförmig konstruierten (D-artigen oder zylindrischen) Flügels wird — da das unterste Ende oder die Wasserabsperrlinie erheblich strömungsaufwärts im Boden des Flügels angeordnet ist -— eine Wirbelstraße vom untersten Ende erzeugt und ruft ein Spiegelbild mit Bezug auf die stromabwärts liegende Fläche des Bodens des Tores hervor. Es ist daher möglich, die stromabwärts liegende Fläche in Gestalt einer gewölbten Oberfläche oder einer geknickten Fläche vorzusehen, so daß das Spiegelbild mit Bezug auf die Oberfläche nicht zu einem geraden linearen Wirbel wird und so die Regelmäßigkeit der Wirbelstraße zerstört wird.The above-mentioned embodiments relate to lock gates as roller gates or sliding gates can be formed. In the case of a wide-span gate with a cup-shaped cross-section constructed (D-like or cylindrical) wing is - because the lowest end or the The water shut-off line is located considerably upstream in the bottom of the wing - a vortex street generated from the lowest end and invokes a mirror image with respect to the downstream one Surface of the bottom of the gate. It is therefore possible to shape the downstream face a curved surface or a bent surface so that the mirror image with reference on the surface does not become a straight linear vortex and so does the regularity of the vortex street gets destroyed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Underflow, secured against vibrations Weir for regulating the water level of bodies of water, characterized in that that the. The lower edge of the weir across the entire length of the water flow a line deviating from the horizontal is formed.

2. Weir according to claim 1, characterized in that the weir in plan view a line deviating from the straight line is formed.