Разработка средств и методов улучшения технико-эксплуатационных параметров работы судоходных шлюзов

• Автор: Липатов, Игорь Викторович
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 341 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОХОДНЫХ ШЛЮЗОВ КАК ВАЖНОГО ЗВЕНА ВОДНОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ.

1.1. Общие сведения о назначении и работе судоходных гидротехнических сооружений.

1.2. Современное техническое состояние судоходных шлюзов и обеспечение устойчивости транспортного процесса.
1.3. Пути интенсификации судопотоков через шлюзованные участки внутренних водных путей.

1.3.1. Пути сокращения движенческой составляющей времени судопропуска.

1.3.2.Пути сокращения машинной составляющей времени судопропуска.

1.4. Основные направления по улучшению технике эксплуатационных параметров работы судоходных шлюзов.
2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧИХ ВОРОТ ШЛЮЗА И РЕЧНОГО ПОТОКА.

2.1. Гидродинамические нагрузки, действующие па рабочие ворота шлюза.

2.2. Разработка математической модели процесса гидродинамического воздействия потока на рабочие ворота и проблема ее замыкания.
2.3. Лабораторные исследования характера взаимодействия потока и рабочих ворог.
2.4. Верификация предлагаемой математической модели с конкретизацией путей ее замыкания и применения.
3. РАСЧЕТЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПОДХОДНЫХ КАНАЛАХ ШЛЮЗОВ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
3.1. Соврехменные подходы к исследованию волновых явлений формирующихся в подходных каналах при работе шлюза.
3.2. Разработка математической модели волновых процессов в подходных каналах и способы ес реализации.
3.3. Экспериментальные исследования и верификация разработанной математической модели.
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ СУДОХОДНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ.
4.1. Современные подходы к исследованию напряженно
деформированного состояния резьбовых соединений.
4.2. Разработка численной модели напряженно деформированного состояния резьбового соединения и ее верификация по экспериментальным данным.
4.3. Разработка математической модели типичного для шлюзов резьбового соединения штокмуфта.
4.4. Особенности формирования напряженнодеформированного состояния резьбовых соединений упорного типа на судоходных сооружениях.
4.4.1. Исследование характера распределения напряжений во впадинах штока и муфты.
4.4.2. Влияние качества изготовления резьбы на уровни напряжений.
4.4.3. Воздействие схемы зацепления зубьев резьбовой пары на уровни .максимальных напряжений в области сцепления.
4.5. Влияние условий работы и качества изготовления резьбовых соединений на прочностной ресурс и сроки надежной эксплуатации резьбового соединения.
4.6. Систематизация данных об особенностях напряженнодеформированного состояния резьбовых пар и разработка мероприятий по продлению их срока службы.
5. РАЗРАБОТКА ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКОЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДВУХСТВОРЧАТЫХ ВОРОТ.
5.1. Анализ технических условий эксплуатации тяг гальсбантов двухстворчатых ворот судоходных шлюзов.
5.2. Разработка численных моделей исследования напряженно
деформируемого состояния гальсбантов при различных нагрузках.
5.3. Особенности напряженнодеформированного состояния гальсбаггов и оценка влияния коррозии, изготовления, монтажа на прочностной ресурс.
5.4. Исследование устойчивости плоских тяг гальсбантов.
5.5. Изучение влияния внешних тепловых нагрузок на эксплуатацию тяг гальсбантов.
5.6. Влияния внешних динамических нагрузок на напряженнодеформированное состояние плоских тяг гальсбантов.
5.7. Обоснование рациональных путей и условий технической
эксплуатации гальсбантов с плоскими тягами.
6. РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ НАУЧНОМЕТОДИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ В РАБОТЕ СУДОХОДНЫХ ШЛЮЗОВ И ОЦЕНКА ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУЦАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ.
6.1. Использование конического среза резьбовых соединений для увеличения срока службы механического оборудования судоходных шлюзов.
6.2. Рекомендации по конструктивной доработке подьемно опускных ворот с уголковым струенаправляющим козырьком.
6.3. Рекомендации по совершенствованию конструкции рабочих ворот шлюзов Городецкого района гидротехнических сооружений с целью улучшения условий их экс
плуатации.
6.4. Исследование волновых процессов в верхних подходных каналах шлюзов с целью создания дифференцированных
ь стоянок судов, ожидающих шлюзования.
6.5. Рекомендации по улучшению условий судоходства в
подходном канале Нюрнбергского шлюза.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для удержания створки 3 в вертикальном положении ее нижняя часть опирается на пятовое устройство 1, а верх закрепляется гальсбантами 2. Рис. Схема створки двухстворчатых ворот шлюза. Пятовое устройство состоит из трех основных частей надпятннка с бронзовым вкладышем, укрепленного на нижнем торце всреялыюго столба пяты, запрессованной в подвижный диск подпятника, вмонтированного в бетон. При вращении створки пятовое устройство воспринимает вес створки и горизонтальную силу от момента, создаваемого массой. Давление воды, воспринимаемое створкой при закрытых воротах, не должно передаваться пятовому устройству, так как на такую горизонтальную силу оно не рассчитано. Эти усилия передаются только через упорные и закладные подушки на бетон устоя. Пятовое устройство не должно препятствовать перемещению просадке створок в плане под действием напора воды. Основное усилие, формирующееся в зоне переменного уровня, воспринимает обшивка и несущая конструкция створки ворот. В связи с этим они стали первыми объектами исследований на предмет определения уровня эксплуатационной надежности. Эти работы особенно активизировались после аварии на Пермском гидроузле и охватили практически все сооружения волжского каскада, ВДСК, ББК и другие. Учитывая важность судоходных сооружений для национальной безопасности и экономики, к работам по оценке технического состояния металлоконструкций были привлечены специалисты Центрального научно исследовательского института машиностроения Российского аэрокосмического агентства 8, 8, 7 2, 2. Это в первую очередь объясняется тем, что в Военнопромышленном комплексе ВПК уже накоплен значительный опыт использования современных методов исследований, и со многих работ был снят гриф секретности. Несколько иная ситуация с гальсбантами, причем как старой резьбовой конструкции, так и новой конструкции пластинчатых тяг гальсбантов. Основным предназначением плоских тяг гальсбантов, равно как и резьбовых, является закрепление створки ворот в верхней точке для придания ей вертикального положения. Регулировка положения последней осуществляется изменением длины каждой тяги. Совместное манипулирование длинами тяг гальсбантов корректирует вертикальность местоположения оси вращения створки, тем самым создавая проектные условия эксплуатации ворот. Эксплуатация гальсбантов сопровождается частыми поломками и остановками работы шлюза. Это объясняется сложностью внешнего воздействия нагрузок, сопровождающих эксплуатационный процесс, и необходимостью изучения особенностей НДС узла при эксплуатации. Проверка методами неразрушающего контроля 2 полу тяг гальсбантов в период с по год привело к выбраковке деталей. Основной причиной являются усталостные повреждения, в то время как период их эксплуатации колебался в интервале от 3 до навигаций . Данные о техническом состоянии затворов и механизмов, полученные СКТБ Ленгидростальв результате централизованных обследований с по г. Цифры показывают, что наиболее распространенной причиной поломок механического оборудования являегся коррозионный износ, и в первую очередь металлоконструкций. Из обследованных затворов более имеют недопустимые коррозионные повреждения, особенно высок этот процент у ремонтных затворов . Защита от коррозии приводных механизмов выполняется лучше, и поэтому доля изделий с недопустимым коррозионным износом среди них составляет 5. Отчасти это связано еще и с тем, что их контакт с водой минимален. Если из выборки оставить только данные по судоходным шлюзам, то картина с коррозийным износом оборудования намного хуже. Постоянная смена среды эксплуатации водавоздух, абразивный износ движущихся частиц потока, химическая агрессивность и т. Таблица 1. Затворы Всего обследовано Соличество неисправных, шт. Плоские колесные 2 2 3 1. Сегментные 2 8 8 . Таблица 1. Таблица. Обобщенные сведения о фактическом состоянии механизмов. Продолжение таблицы 1. Плоские колесные 5 . Так, по данным ЦНИИМаша 8, на Городецком районе гидротехнических сооружений коррозийный износ рабочих затворов достигает , а ремонтных затворов шаидоров 1.