Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ DP ОБЛИШ. Освоение океанов и морей связано о необходимостью разрешения большого количества комплексных проблем, в числе которых важное место занимают вопросы проектирования и эксплуатации плавучих гидротехнических сооружений. В связи с быстрым ростом водоизмещении судов, особенно танкерного флота, многие из современных мировых портов не могут принимать у своих причалов крупнотоннажные суда из-за малых глубин и ограниченных размеров портовых акваторий. Освоение материковых шельфов с целью добычи сырья для промышленности также связано с выходом на большие глубины и требует возведения глубоководных сооружений.
Качественный скачок в организации переработки нефти, газа и навалочных грузов, интенсификация производственных процессов предполагают дальнейшее широкое распространение плавучих гидротехнических сооружений: причалов, хранилищ жидкого топлива, станций различного назначения, волнозащитных гшавучестей и т.п. Особенно широкое распространение за последние 30 лет получили рейдовые причалы. Они относятся к наиболее дешевым и быстровозводимым типам причальных сооружений и позволяют производить переработку грузов на акваториях с неограниченными глубинами.
Плавучие гидротехнические сооружения на якорях практически непрерывно подвергаются переменным воздействия!.! ветра, волн и течения. Практика их эксплуатации имеет целый перечень аварий и разрушений не только в экстремальных, но и в обычных гидрометеорологических условиях из-за недостаточной обоснованности технических решений якорных кроплений.
Поэтому актуальной задачей в этой области является разработка теоретической базы, обосновывающей методы инженерных расчетов якорных систем позиционирования.
Большой вклад в разработку методов расчета якорных систем внесли А.Н. Крылов, Ю.А. Шиманский, А.А. Уманский, М.Н. Александров, Д.И. Горбунов, И.Н. Давыдов, Э.М. Днафаров, Ю.Д. Кравчук, П.П. Кульмач, B.C. Христофоров, Р.Б. Мелешков, П.И. Смирнов, А.Л. Ташаев, Т. Базинский.
Несмотря на то, что современные исследования работы якорных систем позволяют решать инженерные задачи по подбору рейдового
оборудования, целый ряд. дроблен еще не нашел своего решения. Ті приближенный учет динамического э<|:екта с использованием приве, ных коэффициентов динамичности не позволяет проектировщикам с ; таточной точностью определять величину выдергивающей силы, возі кагащей у рыма якоря. Не решена задача по обеспечению равномерні распределения усилий в якорных связях. Отсутствует решение зад; об определении пассивного давления гранта с учетом частичного і полного внутреннего выпора, практически отсутствуют рекомендаці по определению перемещений анкерных устройств, в том числе, прі динамическом воздействии выдергивающей силы.
Таким образом, поставленная в настоящем исследовании зада1 оптимизации элементов систем заякорения яатяется актуальной. Еі решение будет способствовать принятию более точных и научно об< нованных проектных решении и, тем самым, повышеншо надешости і одновременном снижении стоимости систем заякорения плавучих ги; технических сооружений.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАІШ. Целью настоящих исследований ляется теоретически-экспериментальное обоснование совершенство: ния конструктивных элементов систем заякорения и разработка на этой основе новых конструкций рейдового оборудования, обеспечи: щих повышение надешости систем заякорения, а такие рекомендащ по оптимальному проектированию этих систем.
Основными задачами исследования являются:
анализ исследований рациональных конструктивных схем си тем заякорения плавучих гидротехнических сооружений и методов : расчета;
создание и экспериментально-теоретическое обоснование п; ципиалыю новых конструкций элементов рейдового оборудования, : вопящих существенно увеличить надежность систем заякорения;
исследование действия выдергивающих сил (динамических и статических) на моделях анкерных устройств;
разработка новых методов определения пассивного давлени грунта на анкерные устройства с заглубленным гребнем в условия плоской и осесимметрической задач с учетом влияния внутреннего пора;
разработка методов расчета перемещений анкерных усгройс глубокого заложения при действии статических и динамических си,
з учетом пространсгвенностй их работы;
- разработка методов расчета держащей силы новых видов анкеров.
ПРЕДМЕТ И МЕТОДИКА. ИССЛЕДОВАНИЙ. Объектом исследования явились системы заякорения плавучих гидротехнических сооружеїшй, іаходящиеся под воздействием гидрометеорологических и эксплуатационных нагрузок.
Для решения поставленных в исследованиях задач использованы дзтоды математического анализа, сравнительного анализа и результаты натурного моделирования, проведенного ранее другими исследо-5ателями. Численная реализация разработанных теоретических иссле-іованиії осуществлялась с помощью ПЭВМ типа AT.
Научная новизна работы заключается в совершенствований метопов расчета элементов рейдового оборудования и разработке новых сонструктивных элементов, повышающих надежность систем заякорения шавучих гидротехнических сооружений.
-
Разработаны конкретные рекомендации по использованию кон-:трукций демпферов якорных связей в зависимости от величины вы-(ергивающей силы.
-
Приведены предложения по назначению оптимальной глубины югружешія анкера в грунт при действии вертикальных нагрузок.
-
Предложена и экспериментально обоснована новая конструкция якорных связен, позволяющая получать более равномерное распределение усилий в якорных связях системы.
-
Разработана математическая модель, позволяющая в рамках ;трогой постановмі задачи определять пассивное давлеше грунта на щкерные устройства с заглубленным гребнем с учетом влияния ввут-іекнего выпора и перемещений этих устройств в рамках плоской и юесимметрической задач.
-
Предложен инженерный метод расчета пассивного давления рунта на анкерные устройства с заглубленным гребнем и перемещений шкерных устройств глубокого заложения.
-
Разработан метод определения глубины проникновения в грунт . держащей силы якорей взрывного типа.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОВІ. Научная и практическая значимость настоящей работы состоит в повышении надеяаюсти систем заякоренйя плавучих гидротехнических сооружений при одновременном снижении их стоимости.
Указанный результат достигается за счет разработки и внедрения пяти принципиально нових конструкций элементов рейдового оборудования, существенно улучшающих оксплуатационнпе характеристики систем заякоренйя; использования новых методов определения пассивного давления грунтов на анкерные устройства с заглубленным гребнем, позволяющих угочнить дєряіащую силу мертвых якорей и других типов анкерных устройств, уменьшить объемы песчаной засыпки мертвых якорей, устанавливаемых на поверхности дна, и длину якорных связей (якорных цепей, анкерных тяг).
Составленные алгоритмы и разработанные программы позволяют сокращать время и трудозатраты при комплектовании рейдового оборудования и облегчают поиск оптимальных решений.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ проведенных исследований осуществлен; путем внедрения в народное хозяйство новых конструкций элементов рейдового оборудования, таких как: буй, вспомогательный якорь, система заякоренйя буя, якорная связь, пневматический амортизато] якорной связи. Общий годовой экономический эффект от внедрения указанных конструкций составил 233 тыс. рублей. Долевое участие автора составило 60 тыс. рублей в'ценах 1984 г.
Уточненная методика расчета несущей способности анкерных устройств нашла применение при разработке ТЗО устройства причало: о. Дамбового в п. йльичевск. При этом за счет сокращения длины анкерных тяг удалось добиться снижения сметной стоимости сооруже ния на 5 %.
Результаты исследований были использованы в типовом проекте "Мертвые якоря", выпущенном Черноморниипроектом в 1988 г.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты выполненных исследований обсуждались:
на научных семинарах и конференциях профессорско-преподавательского состава ОШМФ (IS86-I99I г.г.);
на конференции молодых ученых и специалистов "С оюзглоршш-проекта". "Морской транспорт: современные проблемы и перспективі (Черноморншшроект, 1987 г.);
- на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы про
ектирования, строительства, реконструкции и технической эксплуата
ции водно-транспортных гидротехнических сооружений" (Одесса,
1909 г.) ;
на республиканском научно-техническом совещании "Современные методы проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений" (Минречфлот ГССР, Москва, 1990 г.);
на международной конференции "Современные технологии в транспортном строительстве" (Федерация научно-технических организаций Болгарии, Варна, 1991 г.).
ПУБЛИКАЦИЙ. Результаты диссертационной работы опубликованы в 8 статьях.
Основные положения, выносише на защиту:
-
Экспериментально-теоретическое обоснование целесообразности применения разработанных при участии автора специальных элементов рейдового оборудования, существенно улучшающих эксплуатационные характеристики плавучих гидротехнических сооружений.
-
Рекомендации по назначению оптимальной глубины погружения анкеров в грунт в зависимости от вида грунта и характера прикладываемой нагрузки.
-
Математическая модель, позволяющая определять пассивное давление грунта на анкерные устройства с заглубленным гребнем и перемещения такого рода анкерных устройств под нагрузками в рамках плоской и осесимметрической задач.
-
Инженерный метод расчета пассивного давления грунта на анкерные устройства с заглубленным гребнем и перемещений анкерных устройств глубокого залокения.
-
Метод определения глубины проникновения в грунт и держащей силы якорей взрывного типа.
ДОСТОВЕРНОСТЬ ВШ01НЕШЫ1 ИССЛЕДОВАНИЙ обусловлена корректностью постановки задач и строгим обоснованием применяемых методов расчета;
сходимостью результатов исследований с результатами натурных экспериментов;
практикой эксплуатации плавучих и других видов заанкерованных гидротехнических сооружений.
СТРУКТУРА h ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения четырех глав, заключения, списка литературы и прилоясения.
Диссертация изложена на 156 страницах, включая Ш страниц машинописного текста, 37 рисунков, 5 таблиц, 31 страницу прилол; ний, Библиография включает 127 наименовании.
