Лаба по Липатову

Министерство транспорта и связи Российской Федерации

Федеральное агентство речного и морского транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волжская Государственная Академия

Водного Транспорта

Факультет кораблестроения,

гидротехники и защиты окружающей среды

Лабораторная работа

На тему:

“Совершенствование гидравлики

Процесса наполнения камеры шлюза”

Студенты 6 курса : Шестаков А.С.

заочное отделение Мариев И.

Крашенинникова Д.

Руководитель: Липатов И.В.

Н.Новгород

2012

Исходные Данные:

1. Напор на камеру шлюза (м) – 15

2. Глубина на пороге камеры шлюза ( м) – 4,5

3. Полезная ширина камеры (м) – 30

4. Площадь по Миделеву сечению шлюзующего судна (кв. м) – 40

5. Водоизмещение (тыс. т) – 3,5

6. Коэффициенты планового положения судна – 0,59

Лабораторная работа №1

«Определение оптимальной скорости поднятия ворот»

Цель: Определить максимальную гидродинамическую силу, действующую на судно в процессе шлюзования, и время наполнения камеры. А также оптимальную скорость открытия затвора шлюза.

Порядок работы:

1. Расчет максимально допустимой гидродинамической нагрузки;

2. График определения оптимальной скорости поднятия ворот;

3. Распечатку расчета гидравлических характеристик при подобранной оптимальной скорости ворот;

4. Графическое представление характеристик процесса наполнения камеры шлюза.

Максимальная величина гидродинамической силы действующее на шлюзующее судно, в процессе шлюзования, не должна превышать величины:

где W – водоизмещение шлюзующего судна;

Процесс наполнения камеры шлюза описывается системой гидродинамических уравнений Навье – Стокса. Но их точное интегрирование сопряжено с большими затратами. Поэтому для практических расчетов используется инженерная методика получения результатов.

Для удобства работы с данными их предпочтительней всего систематизировать в табличные данные:

Расчеты по подбору оптимальной скорости ворот

0,001	0,34	1818
0,005	2,7	786
0,01	5,78	644
0,008	4,63	684
0,007	4,06	710
0,0075	4,36	696
0,0076	4,41	694
0,0078	4,52	989

По табличным данным строиться график зависимости максимальной гидродинамической силы, действующая на судно за цикл наполнения.

График определения оптимальной скорости поднятия ворот.

Полученное значение оптимальной скорости поднятия ворот принимают в качестве первоначального, эксплуатационного варианта. Путем выполнения дополнительного расчета с величиной скорости проверяют на пригодность, а полученные гидравлические характеристики процесса наполнения камеры шлюза принимают за окончательные.

Лабораторная работа № 2

«Выбор оптимальной конструкции

струенаправляющего

козырька подъёмно – опускных ворот»

Цель: Выбрать оптимальное конструктивное решение для струенаправляющего козырька применительно к заданному шлюзу.

Порядок работы:

1. Данные, систематизировать в таблицу;

2. Выбрать конструктивное решение струенаправляющего козырька;

3. Вывод по полученным результатам;

В работах В.А. Кривошеевым было доказано, что наибольшее значение коэффициента расхода при максимальном открытии ворот не всегда является оптимальным, гидравлический расход нелинейно зависит от высоты открытия ворот. В результате, для конкретных сооружений и шлюзующихся судов, высокие коэффициенты гидравлического расхода могут определять уменьшение скорости поднятия ворот и увеличение времени наполнение камеры шлюза. В случае увеличения гидравлического сопротивления ворот появляется возможность, сразу же увеличить скорость поднятия, и максимально начать пропускать поток через небольшое пропускное сечение. В этом случае появляется возможность сокращение времени наполнение камеры.

Результаты расчетов различных вариантов

№ п/п	Тип конфигурации	Скорость Затвора, м/мин	Гидродинамическая сила, тс	Время наполнения, сек
1	Уголковый	0,008	4,52	655
2	Уголковый	0,0075	4,54	635
3	Безотрывно обтекаемый	0,007	4,54	599
4	Радиально сопряженный	0,0078	4,50	656
5	Радиально сопряженный	0,0078	4,52	689
6	Дважды радиально сопряженный	0,0085	4,54	685
7	Консольный	0,008	4,51	692

Вывод: В результате полученных данных оптимальное конструктивное решение для струенаправляющего козырька к этому шлюзу выбираем Безотрывно обтекаемый, т.к. время шлюзование судна уменьшается, и это увеличивает пропускную способность гидросооружения и это приносит дополнительные прибыли.

Лабораторная работа № 3

«Подбор оптимального графика маневрирования

рабочих ворот шлюза»

Цель: Подобрать оптимальный график маневрирования рабочих ворот шлюза, путем ускорения процесса наполнения камер шлюза.

Порядок работы:

1. Данные систематизировать;

2. Изобразить график маневрирования скорости ворот шлюза;

3. Вывод по полученным результатам;

При проектировании системы наполнения камеры шлюза имеем дело с двумя ограничениями. Для ускорения процесса наполнения более целесообразно, как можно быстрее поднять ворота и пропустить максимальный поток в камеру. Это можно достичь увеличением скорости движения затвора. Но в этом случае, резко увеличиться гидродинамическая сила, действующая на шлюзующее судно и увеличиться вероятность его срыва со швартовых. Таким образом при подачу в камеру шлюза следует выполнять расход одинаковой интенсивности, в начале, середине и в конце процесса наполнения камеры, гидродинамическая сила, действующая на судно ,будет иметь меньшее значение.

При практической реализации этого подхода, необходимо принять во внимание следующие обстоятельства:

- высота подъема на шлюзах принята 2 м.;

- скорость поднятия затвора удобнее принимать функцией от высоты поднятия ворот;

- учитывая технологию реализации идеи графика маневрирования скоростью поднятия ворот шлюза, она принимается трехступенчатой.

График маневрирования скорости ворот шлюза

Вывод: При применении многоскоростного графика в сравнении потоковой скорости время наполнения камеры шлюза сократилось от 599 сек. до 492 сек..