МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАПОЛНЕНИЯ КАМЕРЫ СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА С УЧЕТОМ ДАННЫХ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
Аннотация
В статье описана методика моделирования процесса наполнения камеры судоходного шлюза. Математическая модель строится на основании данных, которые могут быть получены на существующих судоходных шлюзах при выполнении натурных наблюдений или выполнении измерений на лабораторных моделях. Приводятся состав исходных данных, необходимых для создания адекватной модели, и требования, предъявляемые к ним. Предложенная модель основана на классической теории выполнения гидравлических расчетов судоходных шлюзов. Принцип построения модели описывается на примере судоходного шлюза, оборудованного головной системой питания с наполнением из-под плоских подъемно-опускных ворот, однако этот принцип также может быть применен и в случаях моделирования работы шлюзов с другими системами питания. Основной модельной функцией является зависимость величины коэффициента расхода воды от высоты положения затвора, характер которой определяется множеством параметров системы наполнения рассматриваемого шлюза. На основании этой зависимости может выполняться анализ процесса наполнения камеры шлюза с определением величины сил, действующих на судно во время шлюзования при различных условиях. В качестве примера рассматривается последовательность моделирования процесса наполнения камеры действующего судоходного шлюза по предложенной методике с последующим анализом полученных результатов. Целью выполненного моделирования являлась оценка соответствия требованиям безопасности условий стоянки судна в камере судоходного шлюза во время шлюзования в конкретных условиях. Предложенная методика является актуальной для оценки используемых в настоящее время режимов наполнения камер действующих шлюзов, поскольку наблюдающаяся в последнее время тенденция увеличения водоизмещения судов речного флота требует актуализации заложенных ранее параметров работы судоходных шлюзов.
Ключевые слова
судоходный шлюз, гидравлический расчет, система питания шлюза, коэффициент расхода, лабораторные исследования, натурные наблюдения
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Михайлов А. В. Головные системы питания судоходных шлюзов и их расчет / А. В. Михайлов. - М.: Минречфлот СССР, 1951. - 172 с.
Гапеев А. М. Совершенствование эксплуатационных качеств судоходных шлюзов с головной системой питания: автореф. дис. … д-ра техн. наук / А. М. Гапеев. - СПб.: СПГУВК, 1999. - 42 с.
Атавин А. А. Гидродинамические аспекты нештатных и аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях: монография / А. А. Атавин, В. И. Букреев, О. Ф. Васильев [и др.]; под ред. д-ра техн. наук, проф. В. В. Дегтярева (мл.). - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2009. - 327 с.
Лавриновский М. С. Численные методы решения системы уравнений совместных колебаний воды и толкаемого состава в камере судоходного шлюза / М. С. Лавриновский // Научно-методическая конференция: тез докл. - СПб: СПГУВК, 1998. - Ч. 2. - С. 148.
Васильев О. Ф. Приближенные дифференциальные уравнения колебаний воды в судовозных камерах наклонных судоподъемников и камерах шлюзов с сосредоточенными системами наполнения / О. Ф. Васильев // Научные доклады высшей школы. Сер.: «Строительство». - 1958. - № 2. - С. 243-251.
Васильев О. Ф. Присоединенная масса жидкости для судна, совершающего колебания в камере судоходного сооружения / О. Ф. Васильев // Прикладная механика и теоретическая физика. - 1961. - № 3. - С. 61-71.
Кубланов М. С. Проверка адекватности математических моделей / М. С. Кубланов // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. - 2015. - № 211(1). - С. 29-36.
Чепуренко В. Г. Вычисление погрешностей измерений / В. Г. Чепуренко, В. Г. Нижник, Н. И. Соколова. - Киев: Выща шк., 1978. - 40 с.
Webb J. Innovations in Lock Filling and Emptying Systems / J. Webb, W. Peng // Paper 5 of PIANC Work- shop. - 2009. - Pp. 15-16.
Wang H. Numerical prediction of hydrodynamic forces on a ship passing through a lock / H. Wang, Z. Zou // China Ocean Engineering. - 2014. - Vol. 28. - Is. 3. - Pp. 421-432. DOI 10.1007/s13344-014-0034-3.
Wang H. Z. Behaviours of a Ship Passing through a Lock under the Influence of a Berthed Ship / H. Z. Wang, Z. J. Zou // International Workshop on Next Generation Nautical Traffic Models. - Delft, The Netherlands, 2013.
Рябов Г. Г. Определение параметров системы наполнения судоходного шлюза с дополнительным пуском воды поверх ворот: автореф. дис. … канд. техн. наук / Г. Г. Рябов. - СПб.: ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2013. - 18 с.
Правила классификации и постройки судов. - М.: Российский речной регистр, 2015. - Т. 3. - Ч. V. Судовые устройства и снабжение.
Об авторах
Рябов Георгий Георгиевич - кандидат технических наук
ryabovgg@yandex.ru. RyabovGG@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Ушакевич Александр Николаевич - Научный сотрудник
ushakevich@list.ru. RyabovGG@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Смирнов Руслан Сергеевич - Научный сотрудник
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
