Hidrológiai Közlöny 1969 (49. évfolyam)
7. szám - Szittner Antal: Hajómodellekre ható erők mérése a hajózsilipek kismintakísérleteinél
Hidrológiai Közlöny 1969. 7. sz. 325 HIDRAULIKA Hajómodellekre ható erők mérése a hajózsilipek kismintakísérleteinél SZITTNEB, ANTAL* A Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet Hidromeehanikai Főosztályának felkérésére a Budapesti Műszaki Egyetem Acélszerkezetek Tanszéke közreműködött a nagymarosi vízlépcső hajózsilipjének kismintakísérleteiben. Az együttműködés során a Tanszék MTA állományú dolgozói modellkísérlpti kutatásaikhoz kapcsolódóan olyan mérési módszert dolgoztak ki, amely alkalmas a zsilipkamrában a vízáramlás hatásának kitett hajóra ható erő nagyságának megállapítására. 1. A í'elaüat A hajózsilipekben a zsilipeléskor a hajókat, illetve a vontatmányokat ki kell kötni. A kikötőkötélben ébredő erő nagysága a töltési, illetve ürítési rendszertől, pontosabban a töltéskor és ürítéskor a hajóra ható víznyomás nagyságától függ. A kötélerő nagyságának felső értékét különböző előírások kötik meg. Ezek szerint a kikötőkötélben keletkező erő a hajó összsúlyának 1/ fio o-ad része lehet. A hajózsilip töltési rendszerének megválasztásakor tehát meg kell vizsgálni, hogy a különböző töltési változatoknál milyen nagyságú kötélerő keletkezik. A megfelelő változat kiválasztásához feltétlenül ezt a mérést is figyelembe kell venni, illetve a különböző töltési és ürítési rendszereket ilyen szempontból is össze kell hasonlítani. A feladat tehát egyértelmű: mérni kell a kikötőkötélre a zsilipelés során ható erőket. Ez a mérés a kötélben közvetlenül nem végezhető el, hanem helyette a hajókra ható erőt szokták mérni ugyanolyan rugalmas megtámasztási viszonyok mellett, mint amilyet a kötél biztosít. Mivel ez a kötélerő a vízáramlás miatt pillanatról-pillanatra változik, meg kell oldani a kötélerő folyamatos regisztrálását is. A modell segítségével kapott eredményeket azután a modell-törvénynek megfelelően át kell számítani és alkalmazni kell a megépítendő hajózsilipeknél. Az eddig ismert mérőműszerekkel és mérési módszerekkel a feladatot megnyugtatóan nem lehetett megoldani. A most ismertetendő műszer megvalósítását az elektromos elven működő műszerek egyre nagyobb mértékű tökéletesedése tette lehetővé. 2. A mérőrendszer kidolgozásakor figyelembe veendő szempontok 2.1. A modell-törvény alkalmazása A vízépítési modellkísérleteknél a statikai modellkísérleteknél szokásos Cauchy-féle modell-törvény jelen esetben nem alkalmazható, helyette az időt is leképző Froude-féle modell-törvényt kell alapul vennünk. * Budapesti Műszaki Egyetem, Budapest. Ennek megfelelően a hossz-, az erő- és az időlépték a nagymarosi hajózsilip kisminta vizsgálatainál az alábbiak szerint alakult : hosszlépték 1 : A=1 : 25 erőlépték 1 : n=l : A 3=l : 15 625 időlépték 1 : t= I : A« = l : 5 A műszer kialakítása szempontjából a hossz- és az erőlépték a fontos. Az 1 : 25 hosszlépték csakis a rendszer rugóállandója szempont jából érdekes, az 1 : 15 625 erőlépték viszont már az alkalmazásra kerülő mérőműszert és berendezést determinálja, A fenti feltételeknek megfelelő mérőműszer a. hazai liidromechanikai laboratóriumoknak nem állt rendelkezésére, tehát új műszertípust és mérési módszert kellett kidolgozni. A VITUKI kívánságának megfelelően a mérőrendszert úgy kellett megtervezni, hogy az maximálisan 1000 p erő mérésére legyen alkalmas olyképpen, hogy a mérőrendszer az 1000 p erőt kb. 1 mm elmozdulás árán eméssze fel, vagyis a rugóállandó c m^s 10 kp/cm legyen. Ezt a tényleges szerkezetre átszámítva Cs Z— Á 2c m—6250 kp/cm, ami véleményünk szerint a kötéllel való kikötésnél túlzottnak látszik és így a ténylegesnél valamivel nagyobb kötélerőt eredményez. A kapott rugóállandónál ugyanis egy 1000 t-ás uszályt olyan méretű kötéllel kell kikötni, hogy a kötél hosszváltozása, illetve a hajó mozgása a megengedett 1,7 Mp kötélerő esetén a teljes kötélhosszon kb. 0,27 cm lehet. Figyelembe véve, hogy az elmozdulás egyrészt a kötél rugalmas megnyúlásából, másrészt a súlyos kötél alakjának megváltozásából származik, az előírás túlzása szembetűnő. Meg kell jegyezni, hogy a mérőrendszer rugóállandójának más felvétele sem okozott volna problémát. Természetesen lágyabb megtámasztás esetén a kiadódó kötélerők is kisebbek lettek volna. Az eltérés tehát mindenképpen a biztonság javára volt. 2.2. Technológiai adottságok A zsilipelés során a vízszint állandó változása miatt a kikötőkötél hajlása állandóan változik, illetőleg a megépítendő hajózsilipnél gondoskodni kell a kikötőkötél állandó magassági szabályozásáról. A modellen csupán a kötélerő vízszintes összetevőit akartuk mérni. A kikötőkötélben keletkező függőleges erőösszetevő létrejöttét tehát eleve ki kellett küszöbölnünk. A tényleges kikötési viszo-
