[實用新型]一種反弧門頂止水工作特性試驗裝置

有效

• 申請號: 201720223556.6
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN206540696U
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 王新;胡亞安;嚴秀俊;李中華;牛志國;李子陽;陳誠
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種試驗裝置，具體說是一種反弧門頂止水工作特性試驗裝置，屬于船閘閥門水力學試驗領域。

背景技術

輸水閥門是船閘輸水系統的咽喉，其安全、平穩、高效運行對船閘通航至關重要。船閘輸水閥門通常包括兩種結構型式，分別為平面閥門和反弧門，兩種閥門有不同的適用范圍，一般情況下，平面閥門用于20m以內的低水頭船閘，對于20m以上的中高水頭船閘采用反弧門。因此，反弧門廣泛應用于高水頭船閘，典型的如三峽五級船閘中間級反弧門工作水頭達到45.2m，大藤峽單級船閘反弧門工作水頭40.25m，反弧門的工作條件較為惡劣。在高水頭船閘工程實踐中發現，反弧門頻繁動水啟閉，其頂止水承受著復雜的非恒定流水動力荷載作用，尤其在反弧門開啟之初的小開度時，頂止水與胸墻脫離形成窄縫，在上下游水頭差作用下發生強空化，反弧門頂止水非常容易損壞，且隨著反弧門工作水頭的增大，頂止水損壞有加速的趨勢，有的頂止水僅使用3個月即發生損壞，出現漏水，影響船閘的正常運行，必須停航檢修更換。因此，盡管反弧門頂止水是其一個小的附屬設施，但經常出現問題會嚴重影響船閘的通航效率。

為延長反弧門頂止水的使用壽命，在工程建設運行過程中，不斷總結經驗，反弧門頂止水結構型式得到了改進，如從原來的“P”型止水轉變為“半圓頭”型止水。盡管如此，隨著船閘高水頭、大型化發展，反弧門頂止水工作條件將進一步惡化，頂止水的工作狀況可能將成為高水頭船閘建設及發展的一個關鍵技術問題。因此，開展反弧門頂止水工作特性及性能優化研究十分必要。然而，到目前為止，關于反弧門頂止水的研究多通過工程應用實踐進行總結，僅能夠得到頂止水的使用壽命、破壞位置及形式，無法研究其工作特性及破壞機制，對于頂止水的結構及材料的深度優化等極為不利；另外，也有采用數值計算預測頂止水的受力變形，但數值計算存在的本身的計算方法、材料的本構特性、水動力荷載尤其空化水流激勵的表征等一系列問題，很難獲得滿意的可靠結果；因為頂止水應用性很強，在試驗室按比例縮尺的模型試驗也無法真實反映其工作特性，未曾發現開展過相關研究。因此，針對目前反弧門頂止水工作特性研究手段的不足，有必要提出一種能夠真實反映反弧門頂止水工作特性的試驗裝置，以研究揭示在反弧門各種工作狀態下頂止水的變形、振動等工作特性，為頂止水結構、材料等優化提供手段。

發明內容

本實用新型針對目前反弧門頂止水工作特性研究方法的不足，提出一種能夠真實反映反弧門頂止水工作特性的試驗裝置，以研究揭示在反弧門各種工作狀態下頂止水的變形、振動等工作特性，為頂止水結構、材料等優化提供手段。

本實用新型達到上述目的的技術方案是：

一種反弧門頂止水工作特性試驗裝置，設計如下：

(1)為消除縮尺影響，試驗裝置設計為與原型反弧門頂止水結構尺寸、水流邊界完全相同的1∶1斷面試驗裝置；

(2)試驗裝置由進水管路、穩壓箱、試驗段、出水管路四部分串聯組成，進水管路和出水管路設置調節閥門，穩壓箱和出水管路設置壓力表，以調節試驗段前后的水流壓力；

(3)試驗段模擬范圍包括反弧門外面板、胸墻邊界、頂止水整個工作區域，結構斷面尺寸、水流邊界與原型完全相同；

(4)試驗段的斷面寬度根據頂止水的固定螺栓的間距確定，斷面寬度取固定螺栓間距的兩倍，頂止水試件寬度與斷面寬度相同，頂止水試件用兩根固定螺栓固定，固定螺栓沿斷面寬度方向對稱布置，頂止水試件的止水橡皮、壓板及固定螺栓與原型完全相同；

(5)為便于觀察，在試驗段兩側與頂止水對應的位置設置透明有機玻璃觀察窗，在有機玻璃觀察窗表面縱橫兩個方向設置標準尺寸的網格線，用于確定頂止水的輪廓邊界、精確觀測變形量及振動量；

(6)試驗段頂部設置可拆裝的頂蓋，并適當增大試驗段上部的斷面寬度，便于頂止水試件的拆裝，頂蓋上設置排氣管以排出試驗裝置中的氣體；

(7)試驗裝置除有機玻璃觀察窗為有機玻璃材料制作外，其他邊壁均為鋼材制作，整個試驗裝置需滿足耐高壓及和密閉要求，承壓1MPa以上。