Устойчивость двустворчатых ворот шлюза при навале судна

• Автор: Богатырев, Владислав Григорьевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор конструкций двустворчатых ворот

1.1 Двустворчатые ригельные ворота с диагональными связями

1.11 Анализ конструкции ворот с диагональными связями

1.2 Двустворчатые ригельные ворота

1.21 Анализ конструкции ригельных ворот

ГЛАВА 2. Силовые воздействия судна на двустворчатые ворота

2.1 Волновое воздействие

2.2 Воздействие потока воды от движителей судна

2.3 Навал судна
ГЛАВА 3. Расчет силы навала судна
3.1 Факторы определяющие величину силы навала
3.2 Анализ скоростного режима судопропуска
3.3 Анализ зависимостей для расчета силы навала
3.4 Анализ существующих моделей расчета двустворчатых ворот
ГЛАВА 4. Моделирование столкновения судна с воротами шлюза
4.1 Описание метода конечных элементов
4.2 Описание программного обеспечения и необходимого оборудования
4.3 Математический аппарат компьютерного расчета
4.4 Расчет двустворчатых ворот методом МКЭ в программе SCAD
4.4.1 Исходные данные для расчета
4.5 Этап I. Расчет устойчивости ворот от действия гидростатической нагрузки
4.6 Этап II. Расчет устойчивости ворот от совместного действия гидростатической нагрузки и силы навала судна
4.6.1 Навал судна по оси шлюза
4.6.2 Навал в пролет створки со смещением 1,2 м от оси шлюза
4.6.3 Навал в пролет створки со смещением 3,0 м от оси шлюза
4.6.4 Навал в пролет створки со смещением 6,0 м от оси шлюза

4.7 Расчет предельной и допустимой силы навала
4.8. Выводы и рекомендации
Заключение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Нормативными документами для защиты нижних ворот от навала судов с 1974 года по настоящее время предусматривается при возведении новых судоходных шлюзов установка предохранительных устройств перед нижними воротами. Однако, из 110 шлюзов, эксплуатируемых в настоящее время, предохранительные устройства установлены только на 6 шлюзах. Данные статистики зарубежного и отечественного опыта эксплуатации судоходных шлюзов показывают, что примерно 80% навалов происходит на нижние ворота шлюза, находящиеся под напором, при входе судов в камеру со стороны верхнего бьефа. Это может объясняться как увеличением интенсивности движения судов, так и увеличением скоростей входа судна в камеру шлюза. Имеют место отдельные случаи превышения допустимых скоростей при входе в шлюз при низкой интенсивности движения судов. Каждый навал влечет за собой повреждение элементов ворот: переходного мостика, обшивки, верхних ригелей, а также возможны случаи потери устойчивости ворот с выходом из закладных подушек. Для выявления смещений опорных подушек в случае навала судна на нижние двустворчатые ворота (далее НДВ) шлюза проводится водолазное обследование подводной и надводной частей ворот. Нередко последствия от навала приводят к ремонтным работам, требующим остановки судопропуска. Известны примеры таких навалов на ворота, последствия которых приводили к остановке движения на водном пути на срок от 2 до 30 суток.
Определение условий устойчивости НДВ при силовом воздействии от навала судна возможно с помощью применения вычислительных пакетов программ, реализующих численный метод дискретизации сплошной среды методом конечных элементов.

/оов'нь заплеска
Рис. 10. Эпюры гидростатического и волнового давления на ворота шлюза (высота волны 1,5 м, глубина в камере 10,0 м) [77]
На основании опытов и анализа, ранее выполненных исследований, [19,32,33,56,80] установлено, что при встрече волны с вертикальной преградой происходит заплеск, высота которого определяется зависимостью
г!- 2к

4(й + */)

где Ь - высота волны; б - глубина перед стенкой.