Введение к работе
Актуальность темы. При эксплуатации лесосплавных рек и производстве мелиоративно-устроительных мероприятий возникают проблемы, связанные с необходимостью изменения транспортного в технологического режимов работы движительных комплексов судов специального назначения и средств разработки донного грунта.
Особенностью мелиорации сплавных путей является
преимущественное использование судов и оборудования, обладающих
малыми размерами, высокой мобильностью и большим разнообразием
выполняемых работ. Использование типовых судов лесосплавного
назначения в этих условиях вызывает неоправданные временные и
энергетические затраты, что связано с применением в качестве
движителей судов технологического назначения преимущественно
гребных винтов и водометных движителей. Производство
дноуглубительных работ на реках для проведения лесосплавных
мероприятий требует преимущественного использования
гидромониторов и менее частое применение землесосных снарядов.
Для эффективной разработки донного грунта требуются самоходные гидромониторные системы на плавучих основаниях, отличающихся мобильностью развертывания и установки. Конструктивное оформление таких устройств должно обеспечивать погружное исполнение и отсутствие передачи гидравлической энергии от двигателя, установленного на плавучем основании. Этим требованиям удовлетворяют виброструйные погружные устройства с электрическими генераторами вибрационных колебаний, в настоящее время не используемые для разработки донного грунта.
Таким образом, тема работы, связанная с обоснованием параметров движителей судов лесосплавного флота и средств гидромониторного струйного размыва донных грунтов является актуальной.
Цель работы состоит в обосновании параметров циркуляционных движителей технологических судов лесосплавного флота и гидромониторов на основе виброструйного эффекта для размыва перекатов сплавных рек.
Научной новизной обладают:
- теоретические зависимости скорости потока, индуцируемого циркуляционным движителем, отличающиеся учетом геометрических и кинематических характеристик, и экспериментальные зависимости скорости лесосплавных судов и упора движителей от мощности двигателя, способа установки пластинчатых элементов и массы груза;
методика расчета параметров виброструйных мониторов, отличающаяся учетом формирования импульсных струй, предназначенных для размыва перекатов лесосплавных рек, реализованная в среде MathCad, и экспериментальные зависимости скорости, возбуждаемой в потоке вибрационной насадкой, и глубины размыва от мощности привода, глубины погружения и угла установки насадки;
методика расчета затрат на обнаружение лимитирующих перекатов в результате экспедиционных изысканий.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются движители судов лесосплавного флота и гидромониторы для разработки перекатов на сплавных реках. Предмет исследования -математические модели и параметры циркуляционных движителей технологических судов лесосплавного флота и средств размыва дна русла на основе виброструйного эффекта.
Методы исследования. В основу теоретических методов исследования положены научные положения теоретической механики, гидравлических струй и русловых процессов, гидродинамики вихревых течений жидкости и теории подобия. В ходе экспериментальных исследований определены параметры циркуляционных движителей лесосплавных судов и виброструйных средств размыва перекатов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1) теоретические зависимости скорости, индуцируемой
циркуляционным движителем, от его геометрических и кинематических
характеристик;
2) методика расчета параметров виброструйных мониторов с
электромагнитным возбуждением, предназначенных для размыва
перекатов сплавных рек, реализованная в программной среде MathCad;
3) экспериментальные зависимости скорости судов лесосплавного
флота и упора циркуляционных движителей от мощности двигателя,
способа установки пластинчатых элементов и массы груза;
4) экспериментальные зависимости скорости потока,
возбуждаемого виброструйным монитором, от мощности привода,
глубины погружения и угла установки насадки.
Достоверность и обоснованность выполненных исследований. Теоретические положения, экспериментальные результаты и выводы, изложенные в работе, отражают физическую сущность объекта и предмета исследований и базируются на фундаментальных законах гидравлики и теории русловых процессов. Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью положений теоретических исследований с данными лабораторных исследований.
Практическая значимость работы заключается в создании
руслоформирующих систем, отличающихся повышенной
эффективностью и способностью к перестройке при изменении гидравлического режима. Полученные методики расчета могут быть использованы при проектировании движителей лесосплавных судов и гидромониторов, предназначенных для разработки перекатов на сплавных реках.
Практическая реализация работы. Результаты исследований внедрены в научную и проектную деятельность Научно-внедренческого центра Международного исследовательского института (г. Москва).
Личный творческий вклад автора заключается в постановке проблемы, формулировке задач исследований, разработке положений теории струйных течений и концепции размыва дна русла, оценке параметров средств регулирования перекатов на лесосплавных реках. Автором составлена программа экспериментальных исследований, построены модели движителей судов и виброструйных мониторов для разработки донного грунта, выполнена программа измерений и произведена статистическая обработка результатов. Основные научные положения обобщены в форме выводов и рекомендаций по использованию результатов работы.
Апробация работы. Основные положения работы и отдельные
составные части ее разделов были заслушаны и получили одобрение:
научных конференций МарГТУ (Йошкар-Ола, 2009-2011 гг.).
Апробация результатов диссертационного исследования
осуществлялась в форме выступления на II Международной научно-практической конференции «Модернизация народного хозяйства» (г. Троицк, Московская область, 25 мая 2011 г.) с докладом на тему: «Основы теории гидромониторов на основе виброструйного эффекта».
Публикации. По теме диссертации работы опубликовано 8 печатных работ объемом 3,4 п.л., в том числе 8 статей, включая 3 статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ (авторский вклад не менее 25 %).
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 6 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 162 наименований, включая 16 наименований на иностранных языках, и 1 приложения. Общий объем основного текста работы составляет 167 страниц, включает 44 иллюстрации и 35 таблиц. Приложение включает 1 страницу текста.
