Авторизация
Авторизируйтесь
X
  • Логин*
  • Пароль *
или зарегистрируйтесь
Регистрация
X
  • Логин
    (3-15 символов)*
  • Пароль
    (6-15 символов)
    *
  • Подтвердите пароль *
Сообщение администратору
X
 

Ускорение шлюзования транзитным попуском воды

Клюев Вадим Владимирович

Ускорение шлюзования транзитным попуском воды

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ленинград - 1984

Диссертация | 1984 | docx/pdf | 10.95 Мб

Для доступа к источнику авторизируйтесь или зарегистрируйтесь.

Внимание! Все источники запакованы в zip архивы! Для распаковки на android-устройствах Вы можете воспользоваться одним из сторонних приложений, например Total Commander



Специальность 05.23.07 "Гидротехнические сооружения"
Решениями ХХУ и ХХУІ съездов КПСС поставлены задачи по даль нейшему развитию речного транспорта нашей страны. Наряду с требо ванием о резком увеличении объема речных перевозок в районах Сибири и крайнего Севера, куда перемещается центр тяжести сырьевой добывающей промышленности, продолжает оставаться актуальным и вопрос удовлетворения потребностей в дешевых перевозках по воде народнохозяйственных грузов в Европейской части СССР. В этих обжитых областях страны промышленность и сельское хозяйство интенсивно развиваются, что обуславливает все возрастающие требования к речному транспорту. Для удовлетворения этих требований предусматривается внедрение новых типов судов, строительство портов, улучшение путевых условий /І2, І5, І6/. Объем перевозок грузов по Единой глубоководной системе внутренних водных путей Европейской части СССР за период I980-I990 гг. должен увеличиться примерно в 1,5 раза. Особенно наглядно возрастающие потребности народного хозяйства можно проследить на примере Волго-Балтийского водного пути им.В.И.Ленина, связывающего центральные районы стра ны с Балтикой. Количество перевозимых по Волго-Балту грузов 'за годы одиннадцатой пятилетки постоянно увеличивается и в І985 году должно более, чем на 30% превысить уровень І980 года. .Осущест вляется интенсивное развитие портового хозяйства Северо-Запада - расширяется причальный фронт Череповецкого речного порта и промпортов крупных предприятий этого узла - металлургического завода и химического комбината, ведется строительство нового угольного порта в п.Важины на р.Свири и Пфичалов для отгрузки известняков на водораздельном канале ВБВП, расширяются примыкающие к БОДНПУ^ пути карьеры по добыче минерально-строительных материалов. Все это предопределяет увеличение уже сложившихся и появление новых
грузопотоков по Волго-Балтийскому водному пути, объем перевозок по которому в I990 году должен превысить проектную грузо-пропускную способность. Использование новых типов крупнотоннажных судов, развитие берегового хозяйства и рост перевозок выдвигает на одно из первых мест проблему увеличения пропускной способности внутренних водных путей. Имея в виду, что на шлюзованном пути, как правило, лимитирующими элементами являются шлюзы, эта проблема трансформируется в первостепенную задачу увеличения пропускной способности судоходных шлюзов и, в первую очередь тех из гаис,ю- торые наиболее загружены. Неслучайно поэтому в настоящее время выдвинуто требование о необходимости разработки технико-экономи-ческого обоснования строительства вторых ниток шлюзов на ВолгоБалтийском водном пути и третьих ниток шлюзов на р.Волге. Сооружение второй нитки одного из шлюзов на ВБВП уже началось, однако такое строительство требует весьма больших затрат. средств и, главное, времени. Вместе с тем, уже сейчас лимитирующий на Волго- Балте шлюз № 7 в пиковый период навигации загружен судопропуском по времени практически на Ю0%, что приводит к простоям флота. Так, за навигацию I982 года общие потери провозной способности флота из-за простоев у шлюза № 7 ВБВП в ожидании шлюзования составили более I,5 млн.тоннаже-суток (без учета плотов).
Аналогичная картина начинает наблюдаться и на остальных шлюзах ВБВП, а также на лимитирующих шлюзах Волжского, Камского и других бассейнов. Таким образом, обеспечение намеченного развития перевозок речным транспортом в Европейской части СССР становится невозможным без увеличения пропускной способности эксплуатируемых наиболее загруженных шлюзов.
Решение проблемы увеличения пропускной способности эксплуатируемых шлюзов в настоящее время осуществляется по двум ТОХНИЧО-
ским направлениям: во-первых, за счет продления навигационного периода и, во-вторых, за счет ускорения процесса пропуска флота через шлюз* Работы по продлению навигации связаны с необходимос-тью значительных затрат на флот (как ледокольный, так и транспор-тный) и на необходимую модернизацию береговых сооружений - шлюзов и портов погрузки и выгрузки* Рад грузов из-за их специфичности вообще не может быть принят для перевозки по воде при отрицатель-ных температурах наружного воздуха* Кроме того, даже при наличии специальных устройств, работа шлюзов в ледовых условиях весьма затруднительна* 5 силу указанных обстоятельств программа работ по ускорению процесса пропуска флота через шлюзы представляется более эффективной и имеет большое значение для увеличения объема перевозок грузов по шлюзованному водному пути* Расчеты показыва-ют, что сокращение времени каждого. шлюзования только на одау ми- нуку, например, на шлюзе $ 7 Волго-Балтийского водного пути им* В.И.Ленина позволяет увеличить его пропускную способность более, чем на I млн*тонн, что дает для народного хозяйства экономический эффект около 0,5 млн.руб (при сопоставлении с вариантом перевозки этого объема грузов по железной дороге)* Аналогичные данные можно найти и в зарубежных источниках* Ио мнению американских специалистов /80/, например, сокращение времени шлюяования на од-ну минуту для условий реки Огайо обеспечивает экономию в размере порядка 300000 долларов при годовом объеме перевозок 40 млн*тоня, т*е* на уровне середины бО-х годов* При увеличении общего объема перевозок и соответствующего увеличения плотности судопотока ве-личина экономического эффекта растет очень быстро*
Ускорения процесса пропуска судов через шлюз можно достичь либо за счет сокращения продолжительности технических операций по шлюзованию - наполнение и опорожнение камеры, открытие и закрытие ворот, либо за счет снижения затрат времени на так называемую
"флотскую" составляющую шлюзования, т.е^ускорение входа, выхода, швартожки и отшвартовки судна*
Длительность технических операций по шлюзованию обычно ста-новится первоочередным объектом внимания эксплуатационного персо-нала сооружений* Время открытия (закрытия) ворот по УДОДЬНОМУ весу в общем процессе шлюзования невелико (около 5 %) л возможности его сокращения также незначительны, так . как существенное ускорение движения массивных металлоконструкций ворот практически неосуществимо* Продолжительность операции наполнения (опорожнения) камеры для шлюзов с головными системами питания составляет'от 30 0 до 60 0 от абщей длительности судопропуска, но имеющиеся здесь резервы, как' правило, вскрываются и используются уже в начальный период эксплуатации* Так, например, на шлюзах Волго-Балтийского канала исследования режимов наполнения камер были начаты с первых же лет после ввода их в эксплуатацию в I964 г* В настоящее время на всех шлюзах такие режимы оптимизированы по критерию "миницум времени при нормативной гидродинамической силе, действующей на судно"* Заметим, что возможности ускорения операций наполнения (опорожнения) камеры шлюза также очень ограничены - укрупнение флота приводит к тоцу, что при шлюзовании крупнотоннажных судов приходится осуществлять эти операции замедленно.
Таким образом, основной резерв в увеличении пропускной спо-собности эксплуатируемых шлюзов состоит в ускорении входа судов в камеру и выхода из НОО* На типовых шлюзах Волго-Балтийского канала длительность этих операций в общем процессе пропуска одиночного крупнотоннажного судна составляет в среднем I6 минут или 54 %t достигая 24 минут (67 %) для шлюза 5 7 в условиях маловодья, когда движение судов на подходах и в камере затруднено*
Сократить затраты времени на вход судна в шлюз и выход из него можно уменьшая длину пути входа и выхода или увеличивая скорость
движения судна* Уменьшение длины пути судна при входе (выходе), т.е. приближение к шлюзу створа расхождения выходящего и входяще-го 'судов, связано с необходимостью выполнения работ по строительству специальных устройств для отстоя ожидающего шлюзования судна непосредственно перед шлюзом и последующего вывода его на ось шлюза, например, путем поперечного (лагового) перемещения* Осуществление подобных проектов на действующих сооружениях, как правило, сопряжено с большими трудностями.
В настоящей работе рассмотрены пути увеличения скорости дви-жения судна в пределах судоходного шлюза за счет осуществления режимов транзитного попуска воды* В качестве объектов исследований взяты типовой шлюз Волго-ЕВлтийского канала и судно грузоподъемностью 5000 т.
На основе выполненных натурных и лабораторных исследований, результаты которых приведены в работе, подобраны параметры наибо-лее эффективного * для условий Волго-Балта режима транзитного попуска веды. Учитывая требования безопасности и надежности, были выполнены специальные исследования по воздействию попусков на оборудование шлюза* На основании последних разработан и осуществлен в натуре комплекс мероприятий по надежному и безопасному осуществлению режимов транзитного попуска воды на шлюзах ВБВП*
Такие режимы внедрены в эксплуатационную практику на шлюзе № 7, что позволило получить существенный экономический эффект (см«главу 5)* Получено теоретическое решение задачи о перемещении судна в шлюзе с применением транзитного попуска воды, которое позволяет находить характеристики движущегося судна и неустановившего ся потока воды и, таким образом, выбирать параметры оптимального режима попуска для конкретного шлюза и судна, а также научно обоснованно подходить к вопросу снижения запаса глубины под днищем суд на при■использовании попуска*
Основные положения данной работы опубликованы в виде статей в журнале "Речной транспорт", сборнике ЩЙЇ Минречфлота "Передовой опыт и новая техника", сборнике трудов ЛЙВТа /30-42, 48/» О результатах исследований прочитано несколько лекций на курсах повышения квалиМшкации инжоиорио-тохнических работников Управлений каналов и районов гидросооружений в ЛИВТО, сделаны доклады и сооб щения на заседаниях кафедры гидротехнических сооружений ЛИВТа, производственно-технического совета Управлений ВБВП, гидротехнической секции Ленинградского бассейнового Совета НТО ВТ, на ряде Всесоюзных совещаний по вопросам эксплуатации судоходных гидросооружений, проводимых Минречфлотом и Щ НТО ВТ, а также на конференциях профессорско-преподавательского состава и молодых научных работников ЛИВТа*

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 5
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, О ДВИЖЕНИИ
СУДНА В ПРЕДЕЛАХ СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА И
I*I. Особенности движения судна в ограниченном
фарватере I0
I.2» Исследование явлений, сопровождающих вход
судов в шлюз и выход из него I5
I.3» Пути ускорения движения судна ' в пределах
судоходного сооружения. Применение транзитных попусков воды через шлюз 37
I.4. Краткие выводыШзл анштаза работ. Задачи
исследований . 57
2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСОВДВАНИЯ РЕЖИМОВ ТРАНЗИТНОГО ПОПУСКА
вода ЧЕРЕЗ СУДОХОДНЫЙ ШЛЮЗ 60
2.1. Цели и задачи лабораторных исследований.
Характеристики моделей шлюза и судна 60
2.2. Методика исследований и измерительная
аппаратура. Состав лабораторных опытов 66
2.3. Анализ результатов лабораторных исследований
условий выхода из камеры шлюза в нижний бьеф несамоходного судна с применением транзитного попуска воды 73
2.4. Анализ результатов лабораторных исследований
условий выхода из камеры шлюза в нижний бьеф самоходного судна с использованием транзитного попуска воды 90
2.5. Лабораторные исследования по определению силы полного сопротивления воды движению судна в
камере шлюза 900
Выводы I08 
стр.
3. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ ТРАНЗИТНОГО ПОПУСКА
ВОДЫ ЧЕРЕЗ СУДОХОДНЫЙ ШЛЮЗ ДИ '
3.1. Предварительные натурные исследования .ДИ
3.2. Контрольные натуфные исследования режимов транзитного попуска воды для ускорения процесаа судопропуска. Анализ результатов и сопоставление их с данными лабораторных
опытов . Ю8
3,3» Анализ результатов измерений нолебения уровня воды и высотного положения судна при выходе его из камеры шлюза с применением транзитного
попуска воды 020
Выводы -44
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О ВЫХОДЕ СУДНА ИЗ КАМЕРЫ СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА В ШШНЇЙ БЬЕ§ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРАНЗИТНОГО ПОПУСКАВОДЫ
166
156
164
184
192
4.1. Общая формулировка задачи .
4.2. Упрощенная формулировка задачи
4*3, Алгоритм совместного решения уравнений неустановившегося движения жидкости и продольного перемещения несамоходного судна при выходе его из шлюза с использованием транзитного попуска воды
4.4, Сопоставление результатов теоретического
решения и экспериментальных данных
Выводы
5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ВНЕДРЕНИЮ. РЕЖИМОВ. ТРАНЗИТНОГО ПОПУСКА ВОДЫ В ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ ПРАКТИКУ. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМОГО СПОСОБА' .УСКОРЕНИЯ ШЛЮЗОВАНИЯ .
5.I» Определение гидродинамических сил, действующих на створки основных ворот нижней головы, при
транзитном попуске воды
стр,
5»2, Состав мегроприятий по внедрению режимов
транзитного попуска воды для ускорения выхода судов из камеры шлюза . . 201
5.3. Предложения по проектированию режимов транзитного попуска воды через судоходный
шлюз . 208
5.4. Расчет фактического экономического эффекта от внедрения на шлюзе № 7 Волго-Балтийского водного пути режимов транзитного попуска воды 2^2
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ . 219
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 222
Приложение I. Распечатка программы и результаты
расчета . *222
Приложение 2. Акт внедрения режимов транзитного
попуска воды на шлюзе Ж 7 ВБВП 249

Диссертация | 1984 | docx/pdf | 10.95 Мб

Для доступа к источнику авторизируйтесь или зарегистрируйтесь.

Внимание! Все источники запакованы в zip архивы! Для распаковки на android-устройствах Вы можете воспользоваться одним из сторонних приложений, например Total Commander



Ускорение шлюзования транзитным попуском воды

релевантные научные источники:

Другие источники по дисциплине Гидротехнические сооружения: