Введение к работе
Актуальность темы: Судоходные шлюзы в составе инфраструктуры внутреннего водного транспорта играют важнейшую роль. Они оказывают значительное влияние, как на пропускную способность водного пути, так и на его безопасную эксплуатацию.
Более половины судоходных шлюзов России, 52 % которых эксплуатируется от 50 до 75 лет, по прогнозам специалистов к 2015 году будут иметь неудовлетворительный уровень безопасности. Изменение пессимистичных прогнозов возможно благодаря реализации утвержденной подпрограммы «Внутренний водный транспорт» федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010—2015 годы)», которая направлена как на повышение безопасности сооружений, так и на создание эффективной транспортной инфраструктуры.
Внедрение системы наполнения с дополнительным пуском воды поверх ворот на шлюзах с головными системами наполнения из-под плоских ворот позволит одновременно с заменой металлоконструкций верхних основных ворот повысить пропускную способность сооружений.
Реализация указанной системы наполнения возможна только после проведения обоснований ее эффективности, основанных на результатах научных исследований. Именно поэтому тема диссертационной работы, направленная на разработку параметров системы наполнения с дополнительным пуском воды поверх ворот, является актуальной.
Целью диссертационной работы является научное обоснование предложений по увеличению пропускной способности шлюзов с головной системой наполнения из-под плоских подъемно-опускных ворот.
Задачами исследования являются
уточнение методики гидравлического расчета системы наполнения с дополнительным пуском воды поверх ворот;
обоснование принятой методики теоретических расчетов путем проведения гидравлических лабораторных исследований условий стоянки одиночного судна в камере шлюза с предлагаемой системой наполнения, а также с системой наполнения только из-под ворот;
разработка алгоритма определения параметров исследуемой системы наполнения.
Научная новизна:
впервые определены коэффициенты расхода и подтопления системы наполнения с дополнительным пуском воды поверх ворот, благодаря чему уточнена методика гидравлического расчета;
обоснована методика расчета гидродинамического воздействия потока воды на одиночное судно в камерах шлюзов с системой наполнения с дополнительным пуском воды поверх ворот;
разработан алгоритм определения конфигурации верхних основных ворот и режимов их движения в процессе наполнения камеры шлюза с системой наполнения с дополнительным пуском воды поверх ворот.
Достоверность результатов исследований была подтверждена удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных данных.
Лабораторные исследования выполнялись в гидротехнической лаборатории им. проф. В.Е. Тимонова с соблюдением принципов подобия изучаемых процессов и использованием современной высокоточной измерительной аппаратуры.
Личный вклад автора заключается в постановке задач исследований; уточнении гидравлического расчета исследуемой системы наполнения, создании экспериментальных установок, выполнении гидравлических исследований, обработке и анализе полученных эмпирических данных, разработке алгоритма определения параметров системы наполнения с дополнительным пуском воды поверх ворот.
Практическая значимость работы заключается в возможности внедрения результатов исследований при реконструкции судоходных шлюзов Волго- Балтийского и Волго-Донского судоходных каналов для увеличения их пропускной способности.
Разработанная методика определения параметров исследуемой системы наполнения позволяет определить размеры основных элементов системы наполнения и может быть также использована при подготовке проектов новых сооружений.
Апробация работы. Основные положения диссертации были апробированы и докладывались на научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК (1—7 июня 2005, Санкт-Петербург), четвертой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (02—05 октября 2007, Санкт-Петербург), международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию гидротехнической лаборатории им. проф. В.Е. Тимонова (22—23 ноября 2007, Санкт-Петербург), шестой международной научно- практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (16—17 октября 2008, Санкт-Петербург), Межкафедральном научном семинаре НГАСУ(Сибстрин) (02—03 апреля 2013, Новосибирск). Результаты диссертационной работы изложены в 6 публикациях, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Основные результаты и положения работы, выносимые на защиту:
результаты лабораторных исследований элементов системы наполнения;
методика гидравлического расчета предлагаемой системы наполнения;
методика определения параметров предлагаемой системы наполнения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав, заключения, списка литературы из 117 наименований. Основной текст диссертации изложен на 144 страницах, содержит 70 иллюстраций и 9 таблиц.
Автор считает своим долгом выразить признательность коллективам кафедры Гидротехнических сооружений и Гидротехнической лаборатории им. проф. В.Е. Тимонова ФГБОУ ВПО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова».
