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WALZENWEHRE

FÜRDiE MAiNKANALisiERUNG.

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Biblioteka Politechniki Krakowskit*)

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Hydrodynamische Unt ersuchang

der Waizenwehre

mit 3 Tabellen

und 7 Blatt Zeichnungen.

1./lasser stände.

Aus Blatt 1 sind die Wasserungen für die Wasserstände am Aschaffenburger Pegel bei freiem Abfluss, ohne Stau durch Wehre, zu entnehmen.

Die Wehrschwellen der Schiffsdurchlässe liegen 0,6 m unter Aschaffenburger Pegel Null.

So lange der Wasserstand bei freiem Abfluss höher ist als 0,6 m unter Normals tau, soll die Schiffahrt durch die Schiffsdurchlässe geleitet werden. Ein Wasser stand von 0,6 munter Normalstau entspricht einer Wassertiefe von 3,25 m im Schiffsdurchlass, also einem

Pegelstand 2,65 ® und einer Wassermenge

chm/sec.

obm/sec

Q - 310

Für Wassermengen Q > 130

istidie Walze

aus dem Wasser in ihre Höchstlage gehoben.

cbm/sec

Mit Q * 310

erfolgt bei steigendem Wasser das Ausheben, bei fallendem Wasser das Ablassen der

Walze.

cbm/sec

Für Q < 310 Walze der Normalstau zu erhalten»

ist durch die Stellung der

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Ake. Nr.

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Die hydrodynamische Untersuchung kann hiernach auf aie verschiedenen Steilungen der Walze bei Wasser-mengen Q < 310

cbm/ sec

beschränkt werden*

Zunächst sind die Unterwasserstände festsustelle und zu diesem Zwecke die Staukurven für einige Wasser-mengen zu berechnen.

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* gestauter Wasserspiegel

Wasserspiegel für freien Abfluss (ungestaut)

,5 Mittlere Höhenlage der Plussohle.

Ungestaut ist * v = C'/h-i

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Gestaut .

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also

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Die Berechnung erfolgt vom Wehr ausgehend in Abschnitten, wobei es genügt, die beiden Staustufen in je 3 Abschnitte zu zerlegen«

Tab.^ enthält die Berechnung für die beiden Haltungen Mainaschaff-Kleinostheim und Kleinostheim-Grosswelsheim hei Normals t au und Wasserraengen Q s 50, 100, 150 , 200 , 250 , 310 , 430 cbm/sec, ferner bei I m Uel erströmung und einer Wassermenge

Hierbei ist eine mittlere Höhenlage der Flusssohle 0,8 m Uber ^ehrschwelle angenommen. I>ie angenäherte Berechnung ist für den vorliegenden Zweck ausreichend. In dem Uebersichtslängenprofil Bl.2 sind die Wasserspiegellinien für freien Abfluss blau, die Staukurven rot eingezeichnet.

2) Auftreten von Schwingungen.

Die gefürchteten Schwingungen einer Walze können entstehen:

ver-

a)    wenn in einer gewissen Lage der Walze vom abströmenden Wasser eine Saugwirkung auf die Walze ausgeübt wird, die durch eine Hebung oder Senkung der Walze schwindet, wenn infolgedessen die Walze aufschwimmen kann und dann wieder Saugwirkung entsteht, die die Walze herunterreisst. Diese Erscheinung ist bei den in Frage stehenden Walzen ausgeschlossen, weil der Schild so tief herunterreicht, dass der Strom nicht an die Walze angesaugt werden kann.

b)    wenn durch einen unterhalb der Walze entstehenden Wasserspruag die Walze zum Aufschwimmen gebracht wird. Hiertür ist zu untersuchen, ob die Möglichkeit vorhanden ist, dass in gewissen Lag*en der Walze ein Wassersprung entsteht und ob -im Falle dies zutrifft- dabei die Walze aufschwimmen kann.

Die Untersuchung ist in erster Linie für ordnungs-mässigen "normalen" Betrieb durchzuführen, es ist aber weiter auch noch zu untersuchen, ob etwa bei Nachlässigkeit in der Bedienung durch vorschriftswidrigen Betrieb gefährliche Lagen eiatreten können.

Was dea erwahaten Wasserspruag betrifft, so ist zu beachten, dass zu unterscheiden sind

der "wissende** Strom, wenn

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irom "ruhigen” Strom, bei dem

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Der reisseaöe Strom kaaa durch dea Wassersprung übergehen ia dea . ruhigen Strom, wobei h etwas klei

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hier ist S₀ die Qesehwindigkeitshöhe

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3t die Wassertiefe h im Unterwasser kleiner als hi so wandert der Sprung- abwärts, das Wasser strömt ”reissendvf weiter, ist dagegen die Energie ungenügend so wandert der Sprung nach aufwärts.

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Pur die Schildöffnung a sei die Tiefe des eingescbnürten Stromes y, die Tiefe nach dem Sprang = z ,

Ist aua das Unterwasser tiefer als z ,Z>\ so kann eia Sprung nicht entstehen* die Walze taucht ins Unterwasser eia,, Aufschwimmen kann die mit Ein-trittsöffauagen versehene Walze nicht, da sie sich bis zur Höhe des Unterwasserspiegels mit Wasser füllt

unc eine Saugwirkung nicht auftritt, Wäre dagegen i < ;

sc entsteht ein Sprung,

Ue falze liegt frei über dem Wasser ohne WasserfülXun '-ia durch Heben oder Sinken h> z werden, dann

lauf der Sprung an die leere Walze und kann diese heben,

ehe sie sich mit Wasser gefüllt hat. Der stärkere Wasserabfluss erzeugt dann einen neuen Sprung mit, Absturz der Walze usw.

3) Normaler Betrieb.

£qÖbm/sec

Mach der Mitteilung des X. Neubauamt es fliessen

durch die Flossgasse ah. Bei einer Wasser-cbm/sec

• von

führung des Maine^' Q

. muss die Waise so hoch

gehoben werden*dass fUr die Normalstauhöhe im Oberwasser cbm/sec

im Schiffsdurchlass unter der Walze

(Q-60)

abgeführt werden.

In Tab.IIa ist für Mainaschaff, in 11'⁰ für Kleines theim zunächst berechnet die Höhenlage f des Walzeasylinders über der Wehrschwelle und die Wasser tiefe y des eiageschnürten Abflusses für Schildöffnungen a von a ® o bis a * 4 m .

Ferner sind in Tab.IIa und b berechnet die Wasserinengen Q und die Sprunghöhmz für verschiedene Strom-tiefen y bei Normalstau und bei freiem Abfluss mit Sprung.

Auf £1.3 sind für Mainaschaff auf Bl.4 für Klein-ostheini die in Tab.II berechneten Werte als Ordinaten zu den -ass er mengen Q aüfgetragen* ebenso die aus Bl.2 entnommenen Unterwassertiefen h.

Ua die z Linien durchweg tief unter der h Linie verläuft, so ist die Entstehung eines Sprungs ganz ausgesch ossen. Ein freier Abfluss kann nicht erfolgen, der Abfluss erfolgt unter Wasser und dieser erfordert eine neue Berechnung, die in Tab.lila für Mainaschaff und Illb für Xieinostheim ausgeführt ist.

VO

Für eine Wassermenge Q findet sieb aus Bl.l die üaterwassertiefe h, daraus berechnet sich weiter das Gefäll -h, die Ausflussgeschwindigkeit v, die Stromtiefe y, ferner die diesen entsprechende Sprunghöhe Auf Bl.5 für Mainasebaff und Bl.6 für Kleiaost-heim sind die gefundenen y, z und h Werte m den Q Werten auf ge tragen, dazu noch die zu y gehörigen a und f Werte aus Tab.II.

Auch hier zeigt der Verlauf der z und h Linien, dass ein Sprung nicht entstehen kann.

Es ist hiernach ausgeschlossen, dass im normalen Betrieb bei der Regelung des Normal st aus durch die Walze Schwingungen auftreten können.

In Frage kommt endlich noch das Herausheben der Walze und das Ablassen bei 3 ⁼ 315c^r/söc* Eine Einzelberechnung ist hierzu nicht erforderlich, da ohne weiteres aus dem Umstand, dass in den höheren Lögen das Oberwssser sinkt und das Unterwasser steigt, folgt, dass die Möglichkeit eines Sprunges immer geringer wird« Hiernach bestehen im normalen Betrieb keinerlei

Bedenken.

Die Untersuchung für Kleinostheim gilt zugleich auch für Grosswelzheim.

4.) Unregelmässigkeiten im Betrieb.

Wenn die Wassermenge sich rasch ändert, so kann es bei ungenügender Aufmerksamkeit Vorkommen, dass das Oberwasser über den Normalsten steigt oder tiefer abfällt.

Da hierbei gleichzeitig auch das Unterwasser

sich entsprechend ändert, so kann ein Sprung nicht entstehen.

Auch auf das oberhalb liegende Walsenwehr können Abweichungen vom forraalstau nicht gefährlich wirken*

Ein Ueherstau würde eine Hebung des Unterwasserspiegels bewirken, also die Möglichkeit der Bildung eines fass er sprungs vermindern» Aber auch eine Absenkung kann den Wasserspiegel nicht so tief senken, dass ein Wasser Sprung am nächst oberen Wehr entsteht* Selbst wenn bei Kleincstheim der Stau ganz beseitigt würde und das Wasser frei abfliesst, während bei Mainaschaff der Stau gehalten wird, so stellt sich bei letzterem für jede Wasser menge das Unterwasser noch höher als die Sprunghöhe*.

Schliesslich bleibt noch der 'Fall za untersuchen, dass bei einem Wasserzufluss von 180CWS€C die Walze 1 m hoch Uberströmt wirdo

Dieser Zustand ist auf Bl.7 dargestellt« Aufschwimmen oder Schwingungen aus anderen Ursachen sind hierbei gänzlich ausgeschlossen, aber die Belastung ist dabei im Gegenteil sc gross, dass die Zugkraft zum Heben der Walze sich nicht unbedeutend vergrossert.

sich zu

Der Überfallende Strahl verursacht eine Saugwirkung, deren Saughöhe 0,75 m betragen wird. Auf len äusseren Zylindermantel gibt dies eine Belastungnach der rot gebänderten Linie, die nach unten in eine Entlastung (Saugkraft) übergeht.Die Mittelkraft berechnet - 27 t. Die Saugwirkung pflanzt sich

dureh die EintrittsöffDualen in das Innere des Zylinders fort, wonach sich der Wasserspiegel dort um 0,75 m über den ünterwasserspiegel stellt und darüber eine Luft Verdünnung von Gt75 m Saüghöhe entsteht. Dadurch wird auf die Innenfläche des Zylinders eine Saugkraft ansgeübt, die sich berechnet auf Z = 98 t.

Von der Wasserfüllung im Innern des Zylinders bringt die obere 0,75 m hohe Schicht keine Belastung, sie wird durch die Saugkraft der verdünnten Luft ausgeglichen. Der Belastung des unteren Teiles steht der Gegendruck (Auftrieb) des Unterwassers entgegen.

Aus der Zusammensetzung der Horizontalkraft H mit dem Schildauftrieb A, dem Aussendruck P und dem Innenzug Z ergibt sich eine Gesamtbeanspruchung W = 560 t und mit dem Eigengewicht E im Ganzen R =595 t, die für den Seilzug eine Komponente 3 = 95 t liefert.

Ich möchte aber glauben, dass bei einer Ueber-Strömung der Walze von 1 cm Höhe die abfliessende Wassermenge wesentlich grosser ist als 130 cbn/sec. Dann würde aber auch der Unterwasserspiegel wesentlich höher stehen und S kleiner werden.

(gez.) Geh.Baurat Prof. Koch

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