Введение к работе
Актуальность работы. Одним из самых перспективных и динамичных направлений туриндустрии является развитие круизного пассажирского флота. Практика показывает, что в условиях финансового кризиса мировая круизная индустрия по-прежнему демонстрирует хорошие результаты (средний прирост пассажиров за пять лет составил 6,9%, а пассажировместимость мирового круизного флота увеличилась на 22,2%). Между тем в нашей стране, несмотря на ее колоссальный природный и культурно-исторический потенциал для речного круизного туризма, развитие этого сегмента туррынка сдерживается целым рядом проблем, таких как морально устаревшие круизные пассажирские суда (КПС), которые уже в большей степени не отвечают современным требованиям комфортабельности пребывания пассажиров, ограниченное количество «зеленых» стоянок, неудовлетворительное состояние причалов и т.д.
На данный момент судовладельцы в основном работают по программам переоборудования и модернизации КПС, делая более комфортабельными каюты, рестораны и салоны, забывая о размещении плавательных бассейнов. Что касается речных КПС, эксплуатирующихся на реках стран Европы, Африки и Северной Америки, то более 55% из них оборудованы бассейнами.
По данным пароходств «Ока» и «Водоход», в ходе эксплуатации КПС за последние 10 лет произошло сокращение числа «зеленых» стоянок на 20 - 25%, а, по сведениям Росстата, пассажиропоток снизился с 2007 по 2011г. на 48%.
Кроме этого, пассажиропоток неравномерен по месяцам навигации. Так, по данным пароходства «Ока», пассажиропоток изменяется в процентном отношении с мая по сентябрь 2013 года - 4,1%, 25,4%, 28,4%, 27,3% и 14,8% соответственно.
По мнению автора, повышение комфортабельности и привлекательности КПС при размещении бассейнов на борту судна, эксплуатируемых на внутренних водных путях России, будет способствовать увеличению пассажиропотока.
Проблемам водоочистки, включая и бассейны, посвящены научные труды ученых A.M. Балабышко, СВ. Васькина, Т.Н. Витенько, И.П. Голямина, И.Т. Гороновского, А.И. Зимина, Л.А. Кульского, В.В. Лунина, А.С. Курникова, В.И. Решняка, В.П. Ружицкого, А.И. Самосюк, Н.Н. Семёнова, И.М. Федоткина, В.Л. Этина, G. Birgov, D. Crasso, Е. Sarantanello, Р.С. Singel. Несмотря на большой объем работ, в них отсутствует информация о судовых системах очистки воды для бассейнов (СОВБ).
В связи с этим создание эффективных как в энергетическом, так и в санитарном аспектах судовых СОВБ и их размещение на борту КПС до сих пор является актуальным.
Целью диссертационной работы является создание методики проектирования судового бассейна с собственной СОВБ, отвечающей современным требованиям нормативной документации с учетом особенностей его размещения на речных КПС.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
На основе анализа существующих методов очистки воды в бассейнах произвести выбор рационального их применения на КПС речного флота.
-
Создать математическое описание процессов очистки воды в СОВБ с учетом особенностей их работы в судовых условиях.
-
Провести экспериментальные исследования применения гидродинамического кавитатора.
-
Разработать оборудование, способное поддерживать качество воды в ванне бассейна в соответствии с СанПиН 2.1.2.11-88-03.
-
Выполнить необходимые расчеты остойчивости и прочности, доказывающие возможность установки бассейнов на эксплуатирующихся КПС.
-
Разработать блок-схему и методику проектирования СОВБ с использованием активированных окислительных технологий (AOT's).
Объектом исследования являются судовые бассейны с собственной СОВБ.
К предмету исследования относятся процессы, протекающие при очистке воды бассейнов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
На основе анализа методов очистки воды для бассейнов установлено, что наиболее эффективным методом кондиционирования воды для судовых бассейнов являются совместное применение озонирования, кавитации, сорбции и ультрафиолетового излучения (УФИ), а их комбинированное использование в определенной последовательности обеспечивает возникновение AOT's.
-
Проведены экспериментальные исследования по определению оптимальных характеристик гидродинамического кавитатора в диапазоне производительности (1-13) м3/ч, позволяющие эксплуатировать устройство в судовых условиях.
-
Впервые разработано и предложено математическое описание процессов очистки воды для судовых бассейнов на основе AOT's.
-
Создана математическая модель работы СОВБ. Доказана адекватность предложенной математической модели.
5. Получен патент РФ на полезную модель № 113266 «Установка для очистки воды плавательных бассейнов с применением озона, ультразвука, УФ-излучения и хлора».
Практическая ценность работы заключается в создании судового купального бассейна с собственной СОВБ, а также в разработке методики его проектирования.
Использование результатов работы позволяет:
-
Повысить комфортабельность КПС и, как следствие, увеличить пассажиропоток на водном транспорте.
-
Выполнить сравнительную оценку изменения показателей остойчивости при размещении бассейна максимального размера на примере судов проекта 301.
-
Снизить энергозатраты на поддержание требуемой температуры воды в ванне бассейна за счет подогрева жидкости в гидродинамическом кавитаторе, при этом исключив теплообменник как отдельный элемент системы.
-
Разработать методику проектирования бассейнов, позволяющую принимать обоснованные технологические и конструктивные решения как для элементов, так и системы в целом.
-
Рассчитать эксплуатационные режимы работы бассейна с собственной СОВБ.
Реализация результатов работы выражается в следующем:
-
Использована методика проектирования для разработки технических условий ТУ №4859-005-0314976-2013 «Станции очистки воды плавательных бассейнов «СОВБ-2», «СОВБ-5», «СОВБ-10», «СОВБ-25» производительностью 2, 5, 10 и 25 м3/ч соответственно;
-
Разработана принципиальная схема судовой СОВБ;
-
Создан промышленный образец «СОВБ-2».
Достоверность полученных результатов обосновывается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований гидродинамических, физических и химических процессов. Выполнено сопоставление с исследованиями отечественных и зарубежных ученых. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартных методик и приборов для определения искомых показателей. Обработка результатов производилась методом корреляционно-регрессионного анализа.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих мероприятиях: Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2011); Всероссийская выставка НТТМ (Москва, 2011); XX Международная научно-практическая конференция «Экология и жизнь» (Пенза, 2011); конференция «МИЦ» Саров-2011 (пос. Сатис, 2011); областной конкурс молодежных инновационных команд РОСТ "Россия. Ответственность. Стратегия. Технологии."
(Н.Новгород, 2011); XVII Нижегородская сессия молодых ученых, технические науки (пан. «Морозовский», 2012); Всеукраинская научно-техническая конференция с международными участниками "Сучасні технології проектування, побудови, експлуатації і ремонту суден, морских технічних засобів і інженерних споруд" (Николаев, 2012); Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2012); конференция «Сколково -
ваш ключ к успеху» (Москва, 2012); III межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (Санкт-Петербург, 2012); конференция «МИЦ» Саров-2012 (Н.Новгород, 2012); областной конкурс молодежных инновационных команд РОСТ "Россия. Ответственность. Стратегия. Технологии." (Н.Новгород, 2012); конкурс "Молодые ученые транспортной отрасли 2012" (Ростов-на-Дону, 2012); конкурс на право проведения НИОКР "У.М.Н.И.К. - НН" (Н. Новгород, 2012); Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2013); Всероссийская выставка НТТМ (Москва, 2013); V Международная научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2013); конференция Startup Village (Москва, 2013).
Автор удостоен различных наград. В их числе: финансирование проекта в рамках федеральной программы "Участник молодежного научно-инновационного конкурса" (У.М.Н.И.К. -2011 и У.М.Н.И.К. - НН -
2012); грант Нижегородской области в сфере науки, технологий и техники; диплом министерства образования Нижегородской области; премия для поддержки талантливой молодежи (НТТМ - 2013); стипендия имени академика Г. А. Разуваева.
Публикации. Список публикаций по материалам диссертации состоит из 12 работ, в том числе 1 работа в реферируемом ВАК журнале, 1 патент России на полезную модель.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 141 странице машинописного текста и включает 52 рисунка и 33 таблицы. Список литературы состоит из 126 наименований.
