- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. Техника безопасности при проведении лабораторных работ в гидравлической среде
- •1.1. Общие требования
- •1.2. Требования безопасности перед началом работы
- •1.3. Требования безопасности во время работы
- •1.4. Требования безопасности в аварийных ситуациях
- •1.5. Требования безопасности после окончания работы
- •2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ И РАЗМЕРНОСТИ
- •2.1. Обоснование необходимости моделирования
- •2.2. Константы подобия
- •2.3. Основные критерии подобия
- •2.4. Применение теории размерности
- •2.5. Лабораторная установка
- •3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО РАЗДЕЛУ «ЛЕСОСПЛАВНОЙ ФЛОТ»
- •3.1. Изучение конструкций лесосплавных судов
- •3.2. Определение основных характеристик лесосплавного судна
- •3.3. Определение остойчивости судна методом кренования
- •3.4. Определение сопротивления воды движению судна
- •3.5. Измерение параметров гребного винта
- •3.6. Определение коэффициента упора гребного винта
- •4. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО РАЗДЕЛУ «МЕЛИОРАЦИЯ ЛЕСОСПЛАВНЫХ ПУТЕЙ»
- •4.1. Исследование воздействия регуляционных сооружений на структуру речного потока
- •4.2. Изучение влияния расчистка русла на режим потока порожистого участка
- •4.3. Изучение условий эксплуатации руслостеснительных дамб
- •4.4. Исследование конструкций и условий эксплуатации берегоукрепительных сооружений
- •4.5. Изучение конструкции и условий эксплуатации землесосно-рефулерного снаряда
- •5. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО РАЗДЕЛУ «ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ НА ЛЕСОСПЛАВНЫХ ПУТЯХ»
- •5.1. Исследование конструкции и условий эксплуатации водонапорной плотины
- •5.2. Исследование сопряжения бьефов лесосплавной плотины
- •5.3. Испытание различных типов гасителей энергии потока
- •5.4. Исследование движения волны попуска лесосплавной плотины
- •5.5. Изучение фильтрации воды через земляную плотину
- •5.6. Исследование фильтрации воды через земляную плотину методом электрографических аналогий (ЭГДА)
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 1
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 2
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 3
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 4
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 5
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 6
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подчеркнем еще раз особенности, отличающие данный лабораторный практикум: 1) необходимые теоретические сведения о лесосплавном флоте, мелиорации лесосплавных путей, гидротехнических сооружений на водных путях для сравнения расчетных и экспериментальных данных; 2) таблицы и графики для измеренных и вычисленных исследуемых параметров лесосплавных процессов, являющиеся своеобразным алгоритмом проведения опытов с элементами научных исследований; 3) контрольные вопросы для подготовки и защиты лабораторных работ, что необходимо для организации самостоятельной учебной деятельности студентов.
Лабораторные работы построены так, чтобы при их выполнении студенты прошли через все основные этапы научного исследования: постановка и анализ задачи, выбор метода измерений, методика лабораторного эксперимента и проведение измерений, обработка и анализ полученных результатов с применением ЭВМ.
Описания лабораторных работ не перегружены, на наш взгляд, излишними теоретическими сведениями, и студенту дается возможность составить более полное представление об изучении гидравлических явлений эксплуатации лесосплавного флота и гидротехнических сооружений на лесосплавных путях путем чтения учебных, научных и справочных изданий, приведенных в библиографическом списке.
Моделирование гидравлических явлений лесосплавных процессов в гидротехнической лаборатории позволит студентам сформировать научное мировоззрение в области лесосплавного флота, мелиорации лесосплавных путей, гидротехнических сооружений на водных путях.
Врезультате выполнения лабораторных работ студенты знакомятся
слесосплавными судами, фрагментами гидротехнических сооружений, проводят конкретные опытные измерения, сопоставляют результаты с теоретическими положениями.
Автор надеется, что серьезная, целенаправленная, систематическая работа на лабораторных занятиях, изучение рекомендуемой литературы в ходе предварительной подготовки к ним позволят студентам углубить и расширить теоретические знания по дисциплине «Лесосплавной флот», а также выработать необходимые практические навыки, что, несомненно, пригодится будущим специалистам в их профессиональной деятельности.
150
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Зайцев, Н.Т. Флот на лесосплаве: метод. указания к выполнению лабор. работ для студентов лесоинженерного фа-та, специализирующихся по водному транспорту леса / Н.Т. Зайцев. – Л.: ЛТА, 1971. – 45 с.
2.Лабораторный практикум по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: учеб. пособие для вузов / Я.М. Вильнер, Ч.П. Вопнярский, В.И. Кузьменков; под ред. Я.М. Вильнера. – 3-е изд. перераб. и доп. – Минск: Вышэйш.
шк., 1980. – 224 с.
3.Овчинников, М.М. Мелиорация лесосплавных путей и гидросооружений: лабор. работы и методические указания к ним для студ. спец. 0901 / М.М. Овчинников, С.В. Гулидов, И.К. Демитриадес. – Л.:ЛТА, 1984. – 23 с.
4.Бурмейстер, О.С. Лабораторный практикум по курсу «Мелиорация лесосплавных путей и гидротехнические сооружения» / О.С. Бурмейстер, С.Ф. Рапинчук. – Минск: БТИ, 1984. – 46 с.
5.Беленов, И.А., Лесосплавной флот: Метод. указания по выполнению лабор. работ/ И.А. Беленов, А.Н. Минаев.– Л.: ЛТА, 1990.–45 с.
6.Войтко, П.Ф. Мелиорация лесосплавных путей и гидротехнические сооружения: метод. указания к выполн. лабор. работ для студ. спец. 260100 / П.Ф. Войтко. – Йошкар-Ола: МарПИ, 1994. – 84 с.
7.Зверев, В.И. Транспортное освоение водных ресурсов: метод. указания к лабораторным работам для студ. спец. 320600 / В.И. Зверев, А.Г. Турлов. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. – 24 с.
8.Минаев, А.Н. Технология, машины и оборудование водного транспорта леса: метод. указания к лабор. и практ. работам. / А.Н. Минаев, И.А. Беле-
нов. – С-Пб.: С.-Пб. ГЛТА, 2003. – 35 с.
9.Бурдин, Н.А. Лесопромышленный комплекс – состояние, проблемы, перспективы / Н.А. Бурдин. –М.: ВНИПИЭИлеспром., 2000. – 480 с.
10.Митрофанов, А.А. Лесосплав. Новые технологии, научное и техническое обеспечение: монография/ А.А. Митрофанов. – Архангельск: Изд-во АГТУ,
2007. – 402 с.
11.Корпачев, В.П. Транспорт леса. Теоретические основы водного транспорта леса: учеб. пособие для вузов / В.П.Корпачев. – Красноярск: КГТА, 1997. – 254 с.
12.Камусин, А.А. Водный транспорт леса: учебник для вузов / А.А.Камусин, Ю.Я.Дмитриев, А.Н.Минаев и др.; под ред. В.И.Патякина. – М.: МГУЛ,
2002. – 432 с.
13.Инструкция по проектированию лесосплавных предприятий. ВСН-4-78. – Л.: Гипролестранс, 1979. – 294 с.
14.Савельев, В.В. Мелиорация лесосплавных путей и гидротехнические сооружения /В.В. Савельев. – М.: Лесн. пром-сть, 1982. – 280 с.
15.Сапцин, В.П. Гидротехнические сооружения комплексного и отраслевого назначения: лабораторный практикум/ В.П. Сапцин, А.В. Парфенов. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. – 52 с.
151
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕХАНИКЕ ЖИДКОСТЕЙ
Название |
Выражение |
Область применения |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число Фруда |
Fr |
|
V |
|
|
|
|
|
Относится к действию сил тяже- |
|||||
|
g l |
|
|
|
|
сти |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Число Рей- |
Re |
V l |
|
|
|
|
|
Относится к действию сил вязко- |
||||||
нольдса |
|
|
|
|
|
|
сти |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число Вебера |
We |
|
|
|
|
|
|
Относится к действию сил по- |
||||||
|
|
|
|
|
l V |
2 |
|
|
|
верхностного натяжения |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Число Эйлера |
Eu |
|
P |
|
|
|
|
Учитывается при наличии сил |
||||||
|
V 2 |
|
|
|
|
давления |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Число Коши |
Ch |
|
V 2 |
|
|
|
|
Относится к системе, где важна |
||||||
|
E |
|
|
|
|
сжимаемость жидкости |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
M V |
|
|
|
|
Относится к эффектам сжимае- |
||||||||
Число Маха |
|
|
|
|
мости в высокоскоростном пото- |
|||||||||
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
ке |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Число Стру- |
Sh |
V t |
|
|
|
|
|
Относится к случаю неустано- |
||||||
халя |
|
l |
|
|
|
|
вившегося движения потоков |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g P1 |
|
|
|
|
Относится к случаям перемеши- |
|||
Число |
R |
|
|
|
|
|
|
|
вания или взаимодействия жид- |
|||||
Ричардсона |
V |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
костей; Р1 |
, V1 – вертикальные |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
градиенты плотности и скорости |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Число Фруда- |
Ф |
g 0,5 Н 3 2 |
|
Комбинированные эффекты сил |
||||||||||
|
|
|||||||||||||
Рейнольдса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тяжести и вязкости |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Служит параметром кавитации; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р1 , Р2 – абсолютные давления |
|
Число Тома |
Т |
|
Р1 РV |
|
на сторонах низкого и высокого |
|||||||||
|
|
P P |
||||||||||||
|
|
|
|
давлений гидравлической маши- |
||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ны; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РV – давление пара жидкости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
152 |
|
153
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
МАСШТАБНЫЕ МНОЖИТЕЛИ КРИТЕРИЕВ ПОДОБИЯ
|
|
|
|
Fr |
|
V |
|
|
Re |
V l |
|
Sh |
V t |
|
Eu |
|
|
P |
|
|
|
V 2 |
Ch |
|
V 2 |
||
Условия |
Наименование физических |
Масштаб- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
2 |
|
Ch |
|
|
|
|||||||||
ные |
|
|
g R |
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
E |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
подобия |
величин |
множители |
g = idem |
|
|
idem |
g = idem |
|
g = idem |
|
|
|
= idem |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
E = idem |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
= idem |
|
|
= idem |
= idem |
|
= idem |
|
= idem |
g = idem |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Геометри- |
Линейные размеры |
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
2 |
2 |
|||||||||||
ческое |
Площади |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
подобие |
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объемы |
3 |
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
3 |
|
|
|
3 |
3 |
|||||||||||
|
Промежутки времени |
t |
0,5 |
|
|
2 |
|
|
0,5 |
|
0,5 |
|
|
|
0,5 |
||||||||||||
Кинемати- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
ческое |
Частота колебания |
|
0,5 |
|
|
2 |
|
|
0,5 |
|
0,5 |
|
|
1 |
0,5 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
подобие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
Линейные скорости |
v |
0,5 |
|
|
1 |
|
|
0,5 |
|
0,5 |
|
|
|
1 |
0,5 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
Линейные ускорения |
v |
1 |
|
|
|
3 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Углы |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угловые скорости |
|
|
0,5 |
|
|
2 |
|
|
0,5 |
|
0,5 |
|
|
|
1 |
0,5 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Угловые ускорения |
|
|
|
1 |
|
|
4 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Масса |
м |
3 |
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
3 |
|
|
|
3 |
3 |
||||||||||
Динамиче- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
ское подо- |
Силы |
F |
3 |
|
|
|
1 |
|
|
|
3 |
|
3 |
|
|
|
2 |
3 |
|||||||||
бие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
Момент инерции масс |
I |
5 |
|
|
|
5 |
|
|
5 |
|
5 |
|
|
|
5 |
5 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Коэффициент жесткости |
к |
2 |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Модуль упругости материала |
Е |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
||||||||||||||
|
Относительные деформации |
F |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
153 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|