DE1634064C - Unterstromtes gegen Schwingungen gesichertes Wehr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein unterströmtes, gegen Schwingungen gesichertes Wehr zum Regeln der Wasserhöhe von Gewässern.

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.

Femer ist es allgemein bekannt, Wehre so auszubilden, daß sie in der Draufsicht einer von der Geraden abweichenden Linie folgen.

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.

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.

Darüber hinaus kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Wehr in Draufsicht in einer Linie ausgebildet sein, die von der Geraden abweicht.

Die Erfindung ermöglicht es, mit Hilfe einer einfachen und praktisch nicht störungsanfälligen Konstruktion die Entstehung von Resonanzschwingungen des Wehres weitgehend zu vermeiden.

Im folgenden werden beispielsweise bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die Verhältnisse in der Wasserströmung auf der stromabwärts liegenden Seite eines Schleusentores;

Fig. 2 bis 6 zeigen in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in der Draufsicht;

F i g. 7 bis 10 zeigen Tore gemäß den Figuren 2 bis 6 in der Ansicht.

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.

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 Fällen

~ 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.

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 bei

geschlossener Schleuse auf dem Boden des Schleusenkanals aufsitzt, eine gekrümmte oder geknickte Linie bildet, welche von der Horizontalen abweicht.

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.

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.

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.

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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Unterströmtes, gegen Schwingungen gesichertes Wehr zum Regeln der Wasserhöhe von Gewässern, dadurch gekennzeichnet, daß die. quer zur Wasserströmung liegende Unterkante des Wehres über die gesamte Länge durch einen von der Horizontalen abweichenden Linienzug gebildet ist.

2. Wehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr in der Draufsicht nach einem von der Geraden abweichenden Linienzug ausgebildet ist.