Трасса канала и искусственные сооружения

О г л а в л е н и е .

Стр.

Пр е д и с л о в и е

IX

Г л а в а I . Поперечный и продольный профиль Канала и его трасса.

У с т а н о в л е ни е р а з ме ро в К а н а л а в поперечном с ечении и в пл ане . Общие соображения о выборе типового сечения Канала и основ- ные данные движения судов по Каналу 1 Нормальное типовое сечение Канала 3 Выбор формы подводного профиля . - . • . . 3 отношения площади живого сечения Канала к пло- щади миделя судна 13 „ ширины Канала на осадке типового судна 15 глубины Канала 17 Принятая форма и размеры подводного сечения Канала . . . 19 Надводное сечение Канала в выемках 19 „ „ в насыпях 23 Расположение и размеры резервов и кавальеров 24 Водоотводные канавы 25 Изменение нормального сечения Канала 25 Сечение на закруглениях 25 в раз'ездах между шлюзами и в подходах к ним . . 28 „ в местах стоянки и поворота судов 32 Мероприятия против фил ь тр ации в оды . Общие соображения . . 35 Существующие способы уменьшения фильтрации воды . . . 37 Выбор типа противофильтрационных устройств 42 У к р е п л е ни е отко с ов Ка н а л а . Общие соображения 44 Применяющиеся способы укрепления откосов и выбор типа укрепления • 45 План и продол ьный профиль . Введение 55 Описание Канала по участкам 58 Полевые работы по трассировке Канала 71 Ведомость искусственных сооружений на Канале . 73

Г л а в а II. Мероприятия для увеличения пропускной способности Канала в будущем. Стр. Пропускная способность Канала 75 Увеличение площади сечения Канала 78 Уширение Канала, расположение кавальеров, резервов и ис- кусственных сооружений 79 Устройство параллельных шлюзов 82 Г л а в а III. Искусственные сооружения на Канале. Введение 86 Ме л к и е и с к у с с т в е нные сооружения . Основные данные к выбору типов сооружений 87 Методы определения расходов воды для расчета искусствен- ных сооружений 88 Расходы ливневых вод 88 Расходы снеговых вод 92 Л о т к и . Типы лотков 96 Гидравлические расчеты 98 Статические расчеты 106 Т р у б ы . Тип трубы ^ 119 Гидравлические расчеты . . . . 120 Статические расчеты 121 Н а г о р н ы е к а н а в ы 126 Пр е до х р анит е л ьные ворота на Ка н а л е . Общие соображения, выбор числа, места постановки и типа ворот 131 П р е д о х р а н и т е л ь н ы е в о р о т а с ф е рм а ми Т о м а с а . Общее описание • . . . . - . . . 141 Расчет фермы 142 Опорные части фермы 152 Под'ем ферм 151 Расчет под'емного механизма для ферм 159 Флютбет 166 Толстый устой 169 Тонкий устой 174 Водопроводная галлерея 176 П р е д о х р а н и т е л ь н ы е в о р о т а по т ипу с е к т о р н ы х з а т в о р о в (эскизный проект). Водо спу с к для опорожнения Кана л а . Общие соображения, выбор места расположения и типа водо- спуска 166

Стр.

Общее описание водоспуска

< . . . . 181

Г и д р а в л и ч е с к и е р а с ч е т ы . Определение пропускной способности труб водоспуска . . . 1 8 2 Водобойный колодец 184 Отводной канал « 186 С т а т и ч е с к и е р а с ч е т ы . Трубь: водоспуска 187 Продольные стенки входной воронки 189 Головная часть водоспуска . 194 Выходной участок 208 Затворы для труб 210 Под'емные механизмы затворов 211 Расчет деревянных шандор . . . . 215 Сооружения в ме с те пере с ечения Ка н а л а с рекой Карповкой . Общие данные и выбор схемы узла в месте пересечения . . 2 1 6 Плотина Поарэ на Канале 224 Железо-бетонные мосты через р. Карповку 227 Ѵ С т р у е н а п р а в л яюща я д амба в Донс кой пойме . 229 Пр у ды - р е г у л я т о ры в б ь ефа х м е жд у шлюз ами 2 3 1 Тр у бы д л я в п у с к а в о ды из кюв е т о в в Канал 2 3 5 Же л е з н о - д о р ожны е мосты в ме с т а х пере с ечения К а н а л а Се в е ро - Ка в к а з - ской и Юг о - Вос точной ж е л е з ными дорог ами . Введение 237 П е р е с е ч е н и е К а н а л а с Се в . - Ка в к . жел . дор . Выбор места пересечения 237 Выбор материала пролетных строений, их систем, величины пролетов, типов и материала опор 241 Расчет устоя 242 Расчет быка 250 Расчет свайного основания под бык 155 П е р е с е ч е н и е К а н а л а с Ю г о - В о с т . жел . дор . Выбор места пересечения 257 Выбор материала пролетных строений, их систем, величины пролетов, типа и материалов 259 Расчет устоя ; . 261 Расчет свайного основания под устой . . . . 266 Расчет быка . 270 у Мо с т под шо с с е йн ую доро г у у гор . Кра сноармейс ка . Береговой пролет 278 Средний пролет моста (46,0 м) 281 Устой моста 291 Бык моста 293 Подходы к мосту 294 Паромные перепра вы чере з Ка н а л . Общие соображения, выбор типа переправ и мест их распо- ложения 295 Определение тягового усилия и скорости движения парома . 297 Определение пропускной способности парома 299

Г л а в а IV.

Головные порты в устьях Канала.

Стр.

Введение

301

Голо вной порт у г . К р а с н о а р м е й с к а . Основные размеры порта

302 311

Описание порта

».

Г о л о в ной порт у х у т о р а К у мо в с к о г о . Основные размеры порта

313

Описание порта

316

Г л а в а V. Вспомогательные устройства.

О с в е щ е н и е К а н а л а .

Выбор системы освещения Освещение Канала в бьефах

318 329 332 333 334 334 339 341 341 342

Освещение шлюзов и околошлюзных участков Обслуживание осветительной сети Канала

, . . . - . 331

Освещение здания Канала . .

Определение мощности трансформаторов для освещения Канала Мощность и расход энергии на освещение Канала

Т е л е ф о н н а я с в я з ь .

Абоненты и схема телефонных линий

Аппаратура

Проверка ясности передачи речи Защита телефонных линий Конструктивные элементы линий

• 345

М е л и о р а т и в н о - з а щ и т н ы е л е с о н а с а ж д е н и я . Краткая характеристика климатических и почвенных усло- вий района Канала 346 Закладка лесонасаждений по Каналу и балкам 349 Производство работ по лесонасаждениям 356 Эксплоатация лесонасаждений и стоимость работ . . . . 357 О т ч у ж д е н и е з е м е л ь 358 Г л а в а VI. Г р а ж д а н с к и е з д а н и я . Общие соображения 361 Материалы для возведения зданий 362 Типы зданий для размещения эксплоатационного штата . 364 Схема расположения зданий у шлюза Канала 368 Распределение гражданских зданий по магистрали . . . . . 369 Единичная стоимость зданий отдельных типов 373

Стр. Стоимость гражданских зданий в районе Канала и р. Дона >374 Гражданские здания врачебно-санитарной службы 375 Общие расходы на гражданское строительство по всей ма- гистрали 378 Г л а в а VII. Вопросы мелиорации водораздела. Общие соображения о выборе и установлении типов оро- шения 379 Схема орошения водораздела 381 Проектная стоимость схемы . . . • 382 Соображения о рентабельности 385 План финансирования 387

Перечень ри с унко в к в ып у с к у IV проекта Во л г о - Дон а Перечень в ыше дши х изданий по проекту Вол г о - Дона

П Р Е Д И С Л О В И Е . В четвертом выпуске издания проекта Волго-Донской водной магистрали дается описание принятой в проекте трассы Канала и всех искусственных сооружений на ней, кроме насосной станции и шлюзов. В этом же выпуске освещаются вопросы мелиорации и лесомелиора- тивные мероприятия в районе Канала. Первая глава выпуска посвящена установлению размеров Канала в поперечном сечении и в плане, выбору противофильтрационных слоев и типа укрепления откосов, а также, и подробному описанию принятой в проекте трассы Волго-Донского Канала по отдельным уча- сткам ее. Вопрос об установлении поперечного сечения Канала подвергся тщательной разработке Строительства и детальному рассмотрению в работах Правительственной Экспертизы. Путем подробного анализа многочисленных сечений каналов, принятых на существующих водных путях Западной Европы и результатов лабораторных исследований различных форм сечения каналов, а также учитывая положенные в основу расчетные данные, в проекте Волго-Донского канала был при- нят ложбинообразный профиль сечения с глубиной воды по оси в -4,50 м, весьма пологими донными откосами (1 : 27,5), переходящими с высоты 0,65 м от дна в четверной и далее в двойной откосы; пло- щадь живого сечения Канала определилась равной в 206,34 м 2 , ширина по зеркалу воды—62,50 м, полезная ширина—43,70 м, а отношение площади поперечного сечения Канала к площади миделя расчетного судна шириною 16 м и с осадкою 2,85 м—4,52. При рассмотрении этого вопроса в Правительственной Экспер- тизе, последняя одобрила принятый профиль для предварительного проекта, однако предложив Строительству в последующем, при разра- ботке рабочего проекта, учесть предложение проф. Акулова, доклад- чика по этому вопросу, о некотором изменении профиля, сводящееся, главным образом, к устройству горизонтального дна, вместо пологих донных откосов, увеличению глубины по оси с 4,50 м до 4,60 м и увеличению отношения площади сечения Канала к площади миделя судна с 4,52 до 4,67 После нанесения запроектированной трассы Канала на получен- ные в результате произведенных подробных с'емок водораздела карты последняя была инструментально проложена и закреплена особыми знаками в натуре. Выбор наиболее рационального способа борьбы с ожидающейся повышенной фильтрацией воды на отдельных участках Канала с бо- лее водопроницаемыми группами его ложа и типа укрепления откосов 9 Германская Экспертиза в своем окончательном заключении, поступившем во время печати этого выпуска, целиком поддерживает профиль, первоначально запроекти- рованный Строительством.

также был произведен на основании сравнения многочисленных при- меров применения последних на других судоходных каналах н сравни- тельной стоимости их в условиях и расценках сооружения Волго-Дон- ского канала. В результате такого сравнения в проекте в качестве борьбы с фильтрацией было признано необходимым заложение по пе- риметру глиняного слоя, толщиной в 0,60 м, с прикрытием его слоем суглинка в 0,60 м толщиной по дну и 1,00 м по откосам. Укрепление откосов Канала принято в виде одиночного мощения камнем, толщиной в 20 см на слое гравия в 10 см, упирающегося внизу для большей устойчивости в призму из сухой каменной кладки шириной в 60 см; мостовка выходит на 1,0 м выше горизонта воды в Канале и 1,00 м ниже его, что дает общую ширину укрепляемой по- лосы двойных откосов в 4,47 м. Здесь будет уместным отметить, что во исполнение постановле- ния Правительственной Экспертизы Строительством с лета 1928 г. на трассе будущего Канала были предприняты специальные опытно-иссле- довательские работы, имеющие целью выяснить действительную вели- чину фильтрации воды в грунт, установить наиболее рациональные способы борьбы с ней, путем испытания различных противофильтра- ционных слоев, и испытать различные типы укреплений откосов. Первоначальная разработка всего материала первой главы и пере- работка его для печати принадлежит инженеру П. Н. Кораблинову. Во второй главе даются результаты исследования вопроса о не- обходимых мероприятиях, связанных с увеличением в будущем про- пускной способности Волго-Донского канала против принятого в про- екте грузооборота в 7 милл. тонн. Исследование этого вопроса пока- зало, что запроектированное сечение Канала и принятые размеры искусственных сооружений обладают запасом грузопропускной спо- собности по меньшей мере в два раза, и что принятое в проекте се- чение Канала удовлетворит даже густоте движения, которая может иметь место при устройстве двух дополнительных параллельных линий шлюзов, при условии плавания в будущем по Каналу судов принятых в проекте размеров. При возможном увеличении в будущем ширины плавающих по системе судов до 18,5 м при предельной осадке их в 2,85 м площадь сечения Канала при сохранении принятого отношения ее к площади миделя в 4,52 должна быть доведена до 238,20 кв. м (вместо 206,36 м 2 ). Исследование вопроса о сооружении параллельных линий шлюзов показало, что наиболее удобным и целесообразным в большинстве случаев представляется расположение параллельных шлю- зов в отдельных каналах параллельных принятой в проекте трассы. Дальнейшее исследование показало, что принятые размеры и кон- струкции искусственных сооружений и их расположение по трассе обеспечивают полную возможность расширения Канала в будущем без излишних затрат и переустройств их; сооружение параллельных шлю- зов также не встретит затруднений для своего осуществления. Все дополнительные мероприятия и работы, связанные с увеличением в будущем пропускной способности Волго-Донского канала, возможно будет сделать, не приостанавливая движения. Первоначальная разработка вопросов этой главы принадлежала инж. Р. А. Стольникову, умершему во время своей работы в Волго- Донской организации, а переработка ее для настоящего выпуска была произведена инж. П. Н. Кораблиновым. Предметом наиболее обширной, третьей главы выпуска является выбор типов, описание принятых и расчеты всех, кроме шлюзов и

насосной станции

искусственных сооружений на Волго-Донском

канале. В целях регулирования стока в районе Канала проектом преду- сматривается устройство ряда, так называемых.мелких искусственных сооружений, в виде лотков, труб и нагорных канав. Всего по трассе Канала запроектировано 32 бетонных лотка, с помощью которых сне- говые и ливневые воды принимаются в самый Канал. Устройству лот- ков в проекте отдано преимущество перед другими мелкими искус- ственными сооружениями, так как сооружение их дает возможность широко использовать сбор местный сток для весеннего наполнения Канала водой. Соответственные расчеты показали, что в средний по многоводности год с прилегающей к Каналу водосборной площади может быть собрано около 29 милл. куб. м воды, т.-е., об'ем доста- точный для полного наполнения всего Канала. Лотки запроектированы в виде перепадов или перепадов в соединении с быстротоком. Нагор- ные канавы общим протяжением около 100 км предназначены для сбора ливневых и снеговых вод с водосборной площади, примыкаю- щей к Каналу, и для подведения их к лоткам и трубам. Для пропуска воды под Каналом в местах, где сооружение лот- ков оказывалось невыгодным или невозможным, в проекте предусмот- рено сооружение 6 круглых железобетонных труб диаметром 1,0 и 1,5 м, устраиваемых из отдельных колец. Для возможности выделения отдельных участков Канала без опо- рожнения других в случае какой-либо аварии или необходимости сроч- ного ремонта в этом участке, проектом предусматривается постановка двух предохранительных ворот, разделяющих водораздельный бьеф на 3 участка по 21 Км длиной каждый. В качестве возможного типа предохранительных ворот Строительством первоначально был довольно подробно разработан проект плотины с фермами Томаса, описание которой и приводится ниже; при рассмотрении этого вопроса в Пра- вительственной Экспертизе, в виду недостаточной быстроты закрытия ворот этого типа, Строительству было предложено в качестве варианта предохранительных ворот разработать проект быстро действующих ворот в виде секторной плотины; описание эскизного проекта послед- ней и дается в настоящем выпуске 2 ). Для возможности опорожнения средней секции водораздельного бьефа независимо от двух крайних, могущих быть опорожненными через шлюзные галлереи, проектом предусматривается сооружение на 62 км трассы Канала специального водоспуска, описание и расчет ко- торого также даны в третьей главе. Значительный интерес в проектировке представляет разрёшение вопроса о сооружениях в месте пересечения Канала с р. Карповкой и регулировании поймы последней и р. Дона в месте выхода Канала в последнюю. В настоящем выпуске приводится сравнение возможных вариантов пересечения и дается описание принятого в проекте ва- рианта пропуска р. Карповки через Канал, с устройством в последнем плотины с фермами Поарэ. Для защиты от затоплений поймы высокими водами р. Дона проектом предусматривается сооружение по левому *) Описание проектов шлюзов и насосной станции помещено в V и VI выпусках издания. 2 ) При рассмотрении вопроса о необходимости постановки на Волго-Донском ка- нале предохранительных ворот в Германской Экспертизе, последняя указала на возмож- ность, по ее мнению, отказаться от сооружения ворот совсем, ввиду исключительно бла- гоприятных топографических и геологических условий, в которых проходит трасса Канала.

берегу от места выхода Канала в р. Дон до х. Черкасова особой струенаправляющей дамбы с отметкой гребня ее выше самого высо- кого горизонта р. Дона. Принятое в проекте решение вопроса про- пуска р. Карповки в месте пересечения ее с Каналом с одновремен- ным устройством незатопляемой струенаправляющей дамбы является одним из наиболее вероятных вариантов, дающего повиднмому к тому же и некоторый запас в смете на постройку Волго-Донского канала. Для окончательного же разрешения этих вопросов Строительством предприняты значительные исследования на моделях сооружений в Берлинской гидротехнической лаборатории, результаты которых однако к моменту издания настоящего выпуска еще не были получены, В этой же главе дано краткое описание прудов-регуляторов,за- проектированных в некоторых коротких междушлюзных бьефах и служащих для выравнивания горизонта воды в них, и труб для впуска воды в Канал из кюветов. В конце третьей главы дано описание проектов сооружений в местах пересечения Канала с существующими в районе его путями сооружения Строительством запроектированы два жел.-дор. моста в местах пересечения с Ю.-В. и Сев.-Кав. железными дорогами и один под шоссейную дорогу у г. Красноармейска на наиболее оживленном тракте из г. Сталинграда в с. Тундутово. Для обоих железнодорож- ных мостов пролетные строения были взяты без расчета их ближай- шие типовые из числа запроектированных НКПС'ом, а для моста под шоссейную дорогу был составлен специальный проект Для возможности переездов через Канал местного населения и перевода с одного берега Канала на другой тракторов и других ме- ханизмов проектом предусматривается сооружение в различных ме- стах по всей трассе Канала 14 паромных переправ, описание проекта которых дается также в третьей главе. Первоначальная разработка проектов мелких искусственных со- оружений была произведена под руководством инженеров Р. А. Столь- никова и Г. А. Перышкина, а переработка их для печати производи- лась инж. П. Н. Кораблиновым и А. Н. Пешковым. Проекты предохранительных ворот и водоспуска были составлены инженерами М. А. Богословским, М. А. Санталовой и М. Я. Дьяченко под общим руководством инж. Г. А. Перышкина; переработка их и подготовка к печати произведена инж. П. Н. Кораблиновым, М, Д. Афанасьевым и студ. А. И. Еремеевым. Разработка проектов сооружений в месте пересечения с р. Кар- повкой, прудов-регуляторов и труб для впуска воды в Канал из кю- ветов принадлежала инженерам Р. А. Стольникову, П. Н. Корабли- нову, А. И. Королеву и П. Т. Доманову, а подготовка их к печати инж. П. Н. Кораблинову и А. Н. Пешкову. Проекты жел.-дор. мостов и под шоссейную дорогу и паромных были составлены инженерами Аттаровым и П. Т. Домановым, под общим руководством инж. М. Г. Бескина и Г. А. Перышкина, а пере- работка и подготовка всего материала к печати произведены инж. П. Н. Кораблиновым, М. Д. Афанасьевым, Н. Ф. Сазоновым и А. Н. Пеш- ковым. Глава четвертая посвящена описанию эскизных проектов голов- ных речных портов, предполагающихся к устройству в устьях Канала: у г. Красноармейска на Волге и х. Кумовского на Дону. Проекты этих портов были составлены инженерами П. А. Свидерским и В. А. Зембицким, под общим руководством проф. В. Е. Ляхницкого, Пере-

работка и подготовка к печати сделана инж. П . Н . Кораблиновым. В следующей, пятой главе выпуска дано описание проектов вспомогательных к основным сооружениям по Каналу устройств: осве- щения и телефонной связи. В этой же главе приведены предположения Строительства о ле- сомелиоративных работах в районе трассы Канала, имеющих назначе- ние, с одной стороны, путем специальных посадок регулировать сток по отдельным водосборным площадям и, с другой,—служить защитой для проходящих по Каналу судов. Последнее предполагается достиг- нуть путем насаждения широких вдоль трассы Канала, по обеим сто- ронам его, лесных полос. В конце главы дается ведомость отчуждаемых под Канал земельных угодий. Первоначальные проекты освещения и телефонной связи по Ка- налу были составлены: первый инж. А. И. Баумгольцем и Е. В. Кир- шевским, а второй инж. К. О. Розен, под общим руководством инж. А. В. Волошина. Составление проекта лесомелиоративных работ при- надлежит проф. Готшалк и лесоводу Бесову. Подготовка к печати всего материала пятой главы произведена инж. П. Н. Кораблиновым. Проектные предположения о типах и числе гражданских зданий по трассе Канала и р. Дону намечаемых к возведению для обслужи- вания магистрали во время постройки ее и будущей эксплоатации, даны в шестой главе. Первоначальный проект этих зданий был со- ставлен и. о. инженера И. А. Колпашниковым; переработка и подго- товка всего материала этой главы произведены инженерами В. А. На- умовым и В , А. Чекомасовым. Последняя, седьмая, глава настоящего выпуска посвящена про- ектным соображениям по вопросу мелиораций водрраздела. Первона- чальная схема мелиоративных мероприятий в районе Волго-Донского водораздела, намеченная Строительством, работами инженеров М. Д. Калиманова и В. А. Куприянова в дальнейшем была переработана группой инженеров Сталинградского Губземуправления, под руковод- ством инж. К. А. Звонарева; последняя схема и была принята в про- екте. Этой схемой намечается искусственное орошение земель, распо- ложенных между трассой Канала и р. Карповкой свыше 15000 га, путем непосредственного вывода воды из Волго-Донского канала и около 4700 га из водохранилищ, устраиваемых специально для этой цели на отдельных балках. К печати материал этой главы был пере- работан и подготовлен инж. П. Н. Кораблиновым. Общее руководство по подготовке к печати всего материала при- надлежало ст. инженеру Г. А. Перышкину, а техническая сторона издания выполнена под наблюдением экономиста Управления Стро- ительства В. А. Лебедева. Приложением к этому выпуску является атлас чертежей, выбран- ных, как наиболее характерные и интересные, из разработанных в проекте Волго-Донского Строительства, в техническом отделе его, работавшем под руководством инж. О. О. Тейхмана и С. Я- Жука. Редакция всего выпуска принадлежала нижеподписавшемуся Главному Инженеру Строительства.

А . С. АК С АМИ Т НЫЙ .

Г Л А В А I. Поперечный и продольный профили Канала и его трасса. Установление размеров Канала в поперечном сечении и в плане. Общие с оображения о выборе типово г о с ечения Ка н а л а и о сновные д а н ны е д в иже ни я с у до в по Ка н а л у . Примеры из практики сооружения каналов убеждают в том, что установление одного типового сечения канала, постоянного на всем протяжении его, невозможно, благодаря разнообразию топографических условий местности и, главным образом, строительных свойств грунтов, встречающихся при сооружении ложа канала. Примером этому может служить южная ветвь Средне-Германского канала у г. Гильдесгейма, профиль которого на протяжении 8 км меняется более 50 раз. Поэтому и устанавливаемое ниже сечение Волго-Донского канала также не может рассматриваться, как совершенно неизменяемое; это сечение является лишь типовым, которое при производстве работ, в зависимости от местных условий, может подвергаться тем или иным изменениям. При решении вопроса о наивыгоднейшем (типовом) сечении ка- нала нужно учесть по возможности все поддающиеся экономическому учету факторы. Вместе с тем такой учет и одновременное согласова- ние всех требований строительных, экономических и эксплоатационно- судоходных, возникающих при решении поставленной задачи, чрезвы- чайно сложно. Трудность задачи увеличивается еще и вследствие того, что теория и практика не дают определенных ответов по рассматри- ваемому вопросу; кроме того, различные данные расходятся между собой, при чем опытные наблюдения и данные практики недостаточно многочисленны, чтобы, основываясь на них, можно сдела^ категори- ческие выводы. Переходя к основным данным движения судов по каналу вообще, необходимо указать, что плавание судов в канале существенно отли- чается от плавания их в свободном пространстве, каковыми являются и судоходные реки. Различие заключается в сопротивлении движению. Опыты по этому вопросу были произведены de Mas в канале de la Cure над судном типа „flûte Jeanne" ; в результате установлен ряд коэффициентов „с", характеризующих отношение сопротивления судна в канале к сопротивлению в безграничной воде. Результаты наблю- дений видны на прилагаемом графике (рис. 1). Результаты аналогичных опытов de Mas с тем же судном в ка- налах: Nivernais, de Bourgogne, Derivation de Joigny и на р. Сене представлены на рис. 2. Из первого чертежа видно, что при уве-

личении скорости с 0,25 м/сек. до 1,25 м/сек. сопротивление возра- стает, примерно, в 1,70 раза. Рис. 2 следует, что только при вели- чине сечения канала в 6 раз большей площади миделевого сечения судна, сопротивление движению приближается к таковому в свободной реке, при меньших площадях оно весьма значительно, при чем раз- ница растет с увеличением скорости движения судов.

С = - , г д е R—сопро- тивление движению в канале, г —сопро- тивление движению в безграничной воде.

О

0 2 5

0.50

0 7 5

1.00

1.25 l 50

СКОРОСТЬ й к Рис. 1. Опыты De Ma s ' a на канале de la Cure над сопротивлением движению судна типа flûte J eanne . (Осадка 1,30 м, ширина 5,01 м, сечения миделя прямоугольное, коэффициент полноты 0,95) .

«_• 600

: 200

CKOP.ftft

Рис . 2. Опыты De Mas ' a над сопротивлением судна flûte J e a n n e в каналах и в реке Сене.

Современная техника дает мощные двигатели, позволяющие до- стигать сравнительно больших скоростей движения. Но вследствие того, что последние оказывают вредное действие на ложе канала,—

s

УСТАНОВЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ КАНАЛА В ПОПЕРЕЧНОМ'СЕЧЕНИИ И В ПЛАНЕ. 3

•скорость движения судов по каналам имеет свои пределы, которые устанавливаются правилами плавания. Практика западно-европейских каналов дает различные скорости; так, например, на французских каналах допускается скорость от 2 до 3 км/час; на нидерландских каналах обычными считаются скорости 7—9 км/час; в Северо-Американских Соединенных Штатах, на новом Ирийском канале,—предельная скорость доходит до 9,1 км/час. Для германских каналов, по условиям эксплоатации их, Зонне рекомендует скорость 4 км/час, как наиболее экономичную для гру- женых судов на осадке 1,75 м, для порожних он предлагает 5 км/час. Скорость движения и размеры поперечного профиля канала вза- имно зависят друг от друга и, фиксируя одну из этих величин, тем самым предрешается в известной мере и другая. Величина профиля канала, как и скорость, имеет свои довольно узкие пределы для обычных внутренних судоходных каналов, каким является и Волго-Донской и каковы бы ни были соображения в дальнейшем, при детальном рассмотрении и установлении размеров профиля, можно заранее утверждать, что основная характеристика канала — отношение площади канала к площади миделя судна бу- дет иметь значение между 4 и 5. Первая величина рекомендуется Венским судоходным Конгрессом (1886 г.), как минимальная. Больший коэффициент, не будучи необходимым, вызывает излишне большие строительные расходы и пока не имеет примеров в мировой практике каналостроения '). Поэтому средняя скорость в 4 км/час, обычно допу- скаемая на германских каналах, имеющих rj в большинстве случаев в среднем около 4—4,5, будет вполне приемлема и для Волго-Донского канала. Исследование вопроса о наивыгоднейшей скорости на Волго- Донском канале при т,=4,52 И в предположении электрической тяги дало наивыгоднейшую скорость 4,00 км/час, большие скорости ока- зались менее выгодны. Для тракторной тяги экономическая скорость получалась в 3,60 км/час. Так как электрическая тяга является наи- более совершенной и если не в первые годы эксплоатации Канала, то в последующие, она будет осуществлена на Канале, за расчетную скорость следует принять ѵ =4 км/час. За расчетное судно на основе специальных исследований вопроса о выборе наивыгоднейших размеров шлюзов принято судно длиной 120 м, шириной 16 м и с осадкой 2,85 м. Максимальное судно, которое может проходить через шлюзы, имеет размеры: 120X17x2,85 м. Нормальное типовое сечение Ка н а л а . В ы б о р ф о р м ы п о д в о д н о г о п р о ф и л я . Форма поперечного сечения канала должна по возможности удо- влетворять следующим главным требованиям: во-первых, должна пред- ставлять наиболее экономическое решение со стороны энергетической, т. е., давать минимум расходов на энергию, потребную для движения судов; во вторых, должна учитывать требования удобства судовожде- ния и, наконец, давать наименьший расход на ремонтно восстанови- *) В данном случае имеется в виду значение коэффициента ."Ц" в отношении к расчетному судну (наибольшему, находящемуся в плавании на канале) а не к среднему (наиболее распространенному) , которому, большею частью, соответствуют сообщаемые в технической литературе значения рассматриваемой величины.

тельные работы по ложу канала. Вместе с тем, конечно, должны учи- тываться и строительные расходы по сооружению ложа канала. При выборе формы поперечного сечения в отношении удовлетво- рения первого требования, приходится, за неимением по этому вопросу твердых теоретических положений, оперировать с данными опытов,, произведенных для выяснения влияния формы сечения канала на со- противление движению судов. Опыты эти имеются двух родов: опыты, в натуре, в естественных условиях, с действительными судами и кана- лами и опыты лабораторные, с моделями. Общие неоспариваемые в настоящее время выводы первых я вторых опытов сводятся к следующим основным положениям. Сопро- тивление движению судна уменьшается: 1) с увеличением отношения живого сечения канала к площади миделевого сечения судна, 2) с умень- шением скорости движения судна, 3) с увеличением запаса глубины под дном судна и 4) с уменьшением смоченного периметра канала и с увеличением крутизны откосов его. Но наряду с ними имеются и расхождения между результатами модельных опытов и опытов в естественных условиях, поэтому здесь необходимо будет рассмотреть в отдельности те и другие. Наиболее известные опыты в естественных условиях были про- изведены Sweet в 1877—78 г.г. на канале Erie, de Mas в 1890—95 г.г.. на реке Сене и на некоторых каналах, R. Haak на Дортмунд-Эмском канале, О. Teubert, Е. Mattern и Buchholz на том же канале и на водном пути Берлин-Штеттин. Из всех этих опытов непосредственный интерес представляют опыты de Mas'a, как наиболее полные и к тому же произведенные над. остроконечным судном баржевого типа-, ближе всего подходящем к расчетному судну, принятому для Волго-Донской магистрали. Из та- блицы № 1, в которой приведены данные этих опытов, ясно видно пре- имущество прямоугольного сечения перед всяким непрямоугольным, при одинаковых для обоих случаев осадках судна, скоростях и коэффи- циенте yj. Разница в сопротивлении движению судна достигает 25° „— 30% в пользу прямоугольного, при чем „трапецоидальными" Mas назы- вает все профили, имеющие невертикальные боковые стенки. Если же сравнить между собой с точки зрения энергетической ' выгодности главные разновидности непрямоугольных профилей—про- филь трапецоидальный с ложбинообразным (мульдообразным), то здесь придется столкнуться с разноречивыми данными опытов в естествен- ных условиях и опытов модельных. В таблице № 2 сведены резуль- таты опытор О. Teubert, Е. Mattern и Buchholz на каналах: Дортмунд- Эмском, Берлин-Штеттинском и Флюткруг-Фюрстенберг. При анализе результатов этих опытов, поставленных в различных малосравни- мых между собой условиях (различные каналы, различные коэффи- циенты „V' и различные по форме, размерам и материалам суда), все же можно заметить, что трапецоидальный Дортмунд-Эмский канал, несмотря на наличие ухудшающих обстоятельств (меньшие величины „rj", глубины и запасы) дает меньшее тяговое усилие, чем каналы ложбинообразного сечения. Однако, ограничиться выводами о преимуществах трапецоидаль- ного сечения, на основании указанных немногочисленных опытных работ, было бы рисковано и неверно. Опыты с моделями, в конечном счете, разрешают поставленный вопрос в пользу профиля ложбинообразного. Наиболее известные модельные опыты, произведенные в Юбигау,. принадлежат Н. Engels и Gebers.

Сопротив ля емо с т ь с у д о в с острой формой в к а н а л а х с ра з личными поперечными с ечениями ( о пыты d e M a s ) . Таблица № 1.

Ѵ = 0 , 5 0 м/с Ѵ = 0 , 7 5 м/с

Ѵ = 1 , 2 5 м/с

у—1 , 0 м/с

, ОЯ я3 at л s те те те а . те Е- S

i 'S о 3 s я с с; т Ое т .Че Е- s КГ

Поперечные сечения

идальный i Прямо-

угольный

Прямо-

угольный

идальньій

Прямо-

Прямо-

угольный

угольный

'Грапецо-

Трапецо-

кг

кг

кг 10

кг

кг

кг

кг

Коэффициент „V)"

6

9

2

1

3

4

7

8

. 5

А) Глубина осадки 1,0 м

-

-

247

185

151

314

5,85

47

41

103

I и I I

86

107

341

163

268

5,38

47

43

92

195

III и I V

347

3,82

119

112

220

2С0

378

V и VI

55

53

462

3,82

129

253

VI I

56

—

—

В ) Глубина осадки 1,3 м I и II

282

205

487

348

155

114

4,5(.

52

70

358

225

525

4,14

56

158

124

300

III и IV

70

422

900

740

260

500

103

231

V и V I

2,94

114

_

1200

2,94

630

298

VII

116

—

—

С) Глубина осадки 1,6 м

•

552

326

834

179

475

3,65

555

I и I I

111

81

620

365

268

201 . 510

920

117

III и I V ., . . . . 3,36

90

400

900

530

380

2,39

196

V и VI

155

—

—

П р и м е ч а н и е . Сечения каналов №№ II, IV и VI имели прямоугольное сечение, остальные—непрямоугольное. Во всех случаях судно имело ширину 5 , 00 м.

Сечение каналов в опытах Engels'a изображены на рис. 3. Основные выводы его опытов сводятся к следующему: 1) при больших скоростях криволинейное сечение канала самое выгодное, 2) следует применять криволинейный профиль, в котором откосы, пологие на дне, становятся все более крутыми по мере приближения к поверхности воды. Весьма интересные опыты с моделями были произведены в Бер- линской лаборатории инженером Thiel, тем более ценные, что они являются как-бы продолжением опытов Engels'a и Gebers'a, так как сечение моделей каналов было взято то же самое и лишь для трапе- цоидального профиля введена несколько большая глубина, чтобы по- лучить одинаковые живые сечения.

5S « 4 - 8 - оо . «к « с