В данной работе выбор конструктивной схемы затвора сводится к назначению схемы связей в конструкции затвора. Схема поперечных связей затвора зависит от действующего напора Н (рис.5). Углы между раскосами и стойками следует назначать в пределах 30º - 60º.

Рис. 5 Схемы связей в затворах

а – схема поперечных связей в зависимости от напора; б – продольные связи с нисходящими раскосами

Условием правильного размещения ригелей в плоских затворах является равномерность их загружения давлением воды. При соблюдении этого условия ригели получаются одинаковые. В двухригельном затворе их устанавливают на равном расстоянии от равнодействующей давления воды.

Для поверхностного затвора положение равнодействующей от давления воды F_hyd (рис.4) определяется как:

Z =

(5)

       Расстояние a₂ от нижней кромки затвора до оси нижнего ригеля принимается

a₂ = 0,6…1,0м (и более)

При поднятии затвора вытекающая из-под него вода захлёстывает нижний ригель и создаёт под ним разрежение, увеличивающее подъёмное усилие. Особенно неблагоприятно протекание воды, при котором чередуется прилипание и отрыв струи от ригеля. В этом случае возникает значительная динамическая (ударная) нагрузка на затвор. Для устранения этого в стенке нижнего ригеля по линии нейтральной оси устраивают отверстия для прохода воздуха в зону возможного разрежения. Суммарная площадь отверстий должна быть не менее 0,2 всей площади стенки ригеля.

Полная высота поверхностного затвора определяется по формуле (рис.4):

h₃ = Н + а₀,

где а₀ = 0,3…0,4м - расстояние от уровня горизонта верх­него бьефа до верхней точки затвора (запас над УВБ);

Н – действующий напор (по заданию).

Расчётный пролёт затвора (рис. 6) определяют как расстояние между осями опор по формуле:

где

L – ширина отверстия в свету (расстояние между бычками) по заданию;

c - расстояние от края бычка до оси опорно-ходовых частей. Расстояние с должно обеспечить возможность размещения в пазах подвижных и неподвиж­ных частей затвора. В курсовой работе его можно принимать равным:

для затворов со скользящими опорами с = 250 мм;

для затворов с колёсными опорами с = 250 - 300 мм.

В поверхностных затворах величину нагрузки Р, передаваемой на одну опору, определяют по формуле:

Р =

(4),

где нагруженный пролёт l_hyd (расстояние между вертикальными боковы­ми уплотнениями) c незначительной погрешностью можно принять равным:

l_hyd = l_ef

Затем назначается высота сечения ригеля (предварительная, так как в дальнейшем она уточняется). Высота зависит от типа и назначения затвора, а также от марки стали.

Понятие «высота сечения ригеля» следует из того, что ригель конструктивно работает как балка. Высота сечения балки это размер, параллельный направлению действующей силы. Поэтому на схеме затвора, где ригель изображён горизонтально, горизонтальный размер h называется высотой сечения ригеля (рис.6; 6.1) .

Рис.6.1 К определению высоты сечения ригеля

В поверхностных затворах предварительно высота сечения ригеля может быть принята

h = (  ··· ) · l_ef

В поверхностных затворах обычно высоту сечения ригеля на опоре уменьшают (рис.6), принимая её равной

h₁ = (0,5 … 0,6) · h

Такое изменение высоты позволяет уменьшить ширину ниши пазового устройства и дли­ну бычков, а также незначительно уменьшить общий вес ригеля. Изменяют высоту ригеля в крайних панелях.

Стенка ригеля разбивается по длине на 6 или 8 панелей попереч­ными рёбрами жёсткости, к которым прикрепляются элементы попереч­ных связей. Количество панелей обязательно должно быть чётным, что обеспечивает симметричность продольной связевой фермы.

Длина пане­ли l_т назначается по двум условиям:

1) l_m =  или  ;

2) h < l_т < 2h

Допускается не­большое отличие длин крайних панелей от длины средних.