автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Разработка средств и методов улучшения технико-эксплуатационных параметров работы судоходных шлюзов

На правах рукописи Липатов Игорь Викторович

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ И МЕТОДОВ УЛУЧШЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ СУДОХОДНЫХ ШЛЮЗОВ

Специальность 05.22.19 Эксплуатация водного транспорта, судовождение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Нижний Новгород - 2006

Работа выполнена в Волжской государственной академии водного транспорта (ВГАВТ), г. Нижний Новгород.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор A.M. Гапеев

доктор технических наук, профессор А.Г. Малышкин

доктор физ. - мат. наук, профессор А.В. Кочетков

Ведущая организация: ФГУ ВПО "Новосибирская государственная академия водного транспорта"

Защита диссертации состоится «31» октября 2006 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д.223.001.01 при Волжской государственной академии водного транспорта в ауд. 231 (603950, г.Н.Новгород, ул. Нестерова, д.5а).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГАВТ.

Автореферат разослан « 20 » сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А.Н. Ситнов

Общая характеристика работы

Актуальность исследований

Водный транспорт является важной частью транспортной инфраструктуры страны, активно способствуя развитию экономики. В силу комплексного использования естественных водных ресурсов, неотъемлемой составляющей внутреных водных путей стали судоходные ншюзы.

Способствуя развитию воднотранспортных перевозок, тем не менее к концу 80-х гг. XX в. судоходные шлюзы стали фактором, ограничивающим пропускную способность водных магистралей. Типичным явлением стало длительное ожидание захода в камеру, транспортные пробки и значительные экономические потери грузоперевозчиков. Структурные изменения в стране и спад в экономике дали лишь временную передышку в поисках путей решения вопроса интенсификации судоходства на шлюзованных участках. После провальных навигаций середины 90-х г.г. XX в., к 2002 - 2003 году грузопотоки стали восстанавливаться, а иногда даже превышать доперестроечный уровень. Так, например, если в восьмидесятых годах средний период прохождения через Волго-Донской судоходный канал (ВДСК) составлял 22.2 ч., то в 1996 г. - 15.9 ч., а в 2004 г. - 25.0 ч. При прохождении судов через Волго-Балтийский водный путь (ВБВП) от Череповца до Ленинграда в 90-х г.г. XX в. требовалось 3 сут., а теперь как минимум 5 сут., что ведет к потерям грузоперевозчиков порядка 600 млн. руб. в год. Аналогичная ситуация и в других бассейнах европейской части страны,

Одним из основных факторов негативного влияния на технико-эксплуатационные параметры работы шлюзов является их техническое состояние. Согласно данным государственной регистрации, износ напорных гидротехнических сооружений к 2004 г. составил 48 %. Только 38 % судоходных сооружений имеют пониженный уровень безопасности (56 % - предаварийный, а 6 % - аварийный). В результате среднегодовой уровень аварийности гидротехнических сооружений в стране в 2.5 раза превышает среднемировой показатель. Ежегодно это ведет к потере от аварий порядка 10 млрд. руб. исчисляемых убытков, в то время как социальные и экологические последствия техногенных аварий гидросооружений обычно не поддаются точной оценке, но могут в десятки раз превышать прибыль.

Такой порядок вещей напрямую влияет на устойчивость процесса судоходства через шлюзованные участки, а подчас ставит под угрозу само существование транспортного процесса. Показательной является ситуация с Нижне-Свирским шлюзом, который, согласно декларации безопасности должен прекратить работу в конце 2005 г. и тем самым "закрыть" ВБВП. Аналогичная ситуация и на канале им. Москвы, где основная часть шлю-

зов нуждается в коренной реконструкции. Отчасти это стало результатом хронического недофинансирования ремонтных работ, сокращающего сроки службы сооружений. Так, например, за 50 лет эксплуатации сооружения ВДСК уже выработали эксплуатационный ресурс на 75-80%.

В связи с этим проблема совершенствования эксплуатационных качеств судоходных шлюзов, связанная с увеличением пропускной способности шлюзованных участков водных путей и обеспечение безопасности и устойчивости процесса пропуска через них судов, является актуальной для речного транспорта.

Цели и задачи исследования

Целью исследований является совершенствование технике - эксплуатационных параметров судоходных шлюзов на внутренних водных путях, обеспечивающих ускорение судоходства по шлюзованным участкам и предотвращение выхода из строя наиболее нагруженных узлов механического оборудования шлюзов. Для достижения цели автору потребовалось провести исследование проблемы на качественно новом уровне с привлечением одного из современных методов исследований нелинейных процессов - численного моделирования. Это позволило выявить ряд имеющихся в работе шлюзов резервов и разработать рекомендации по включению их в транспортный процесс с минимумом финансовых затрат.

Объект и предмет исследований

Объектом исследований являются шлюзованные участки внутренних водных путей, а предметом - пути повышения надежности эксплуатации наиболее уязвимых узлов механического оборудования судоходных шлюзов и ускорение судоходства через шлюзованные участки на базе совершенствования гидродинамических процессов в речных потоках.

Научная новизна работы

На защиту выносятся научные положения и результаты решения следующих задач:

1. Впервые разработана математическая модель гидродинамического взаимодействия потока и рабочих ворот шлюза, учитывающая характер поведения свободной поверхности воды и турбулентность потока.

2. Обоснована необходимость использования классической к-е гипотезы турбулентности с параболической зависимостью между турбулентными напряжениями и скоростью течения при моделировании процесса взаимодействия рабочих ворот шлюза и потока.

3. Разработан комплекс предложений по доработке конструкции струенаправляющих козырьков, способствующих повышению безопасности судоходных шлюзов и ускорению судопропуска.

4. Впервые разработана трехмерная математическая модель движения реального потока со свободной поверхностью в подходных каналах к шлюзам и обоснована достаточность использования для математического моделирования высоко рейнольдсовской к-s гипотезой турбулентности.

5. Установлена целесообразность использования метода "фронтального продвижения" для генерации расчетной сетки подходного канала шлюза, являющаяся узловым этапом CAD/CAE технологии численного моделирования.

6. Впервые разработана контактная, симметричная математическая модель, адекватно воспроизводящая напряженно-деформированное состояние (НДС) резьбовых соединений упорного типа судоходных шлюзов.

7. Обоснованы оптимальные условия эксплуатации резьбовых соединений судоходных шлюзов, обеспечивающие продление срока службы узлов.

8. Впервые разработана и проверена на адекватность (верифицирована) пространственная контактная математическая модель напряженно-деформированного состояния плоских тяг гальсбантов.

9. Выявлены особенности НДС конструкции плоских тяг гальсбантов при различных режимах эксплуатации и разработан комплекс мероприятий по продлению срока их безаварийной работы.

Достоверность результатов

определяется использованием классических подходов научных исследований. В работе применялись экспериментальные и теоретические методы исследований, в том числе один из самых современных - численное моделирование сложных нелинейных процессов. При проведении исследований активно использовались достижения современной теории планирования эксперимента, математической статистики и стандартные алгоритмы обработки экспериментальных данных, теории подобия гидравлических явлений и исследования напряженно-деформированного состояния упругих сред при восприятии нагрузки, стандартный ADPC метод сканирования кинематической структуры потока.

Теоретические исследования проводились с помощью математических моделей разработанных автором. Для их формулировки использовался закон Гука и система гидродинамических уравнений Навье-Стокса. Математическое моделирование турбулентности осуществлялось с помощью классического к-е подхода. Все разработанные математические модели верифицированы на предмет адекватности натурным данным, которые были получены автором при проведении экспериментальных исследований.

Практическая значимость

определяется прикладным характером научных положений и выводов. Предложенные в работе подходы позволили исследовать НДС наиболее "слабых" узлов механического оборудования шлюзов — резьбовых соединений и гальсбантов. В конечном итоге это позволило предложить ряд практических рекомендаций, продлевающих срок службы уникальных резьбовых соединений на 25-30 %, а плоских тяг гальсбантов - на 35-40 %. Изучение особенностей гидродинамических процессов в потоке на шлюзе позволило предложить мероприятия, сокращающие время наполнения камеры шлюза на 10-15 %. В случае организации "дифференцированных стоянок" сократить цикл шлюзования на 3 - 5 мин.

Помимо этого, автором выполнены работы по апробации методов вычислительной математики для решения практических задач, позволяющие в дальнейшем выполнять исследования на качественно новом уровне без дорогостоящих натурных и лабораторных экспериментов.

Апробация и внедрение результатов работы

Основные результаты теоретических исследований, конкретные рекомендации и практические предложения докладывались автором на совещаниях в ФГУП "Волжское ГБУ", технических советах Городецкого района гидротехнических сооружений, научных семинарах и конференциях в ВА\У (федеральный институт водного строительства Германии ) в рамках сотрудничества российских и германских гидротехников ( ВГАВТ 1996 г., 1998 г., 2000 г., 2001 г., 2004 г. ; Карлсруэ 2002 г., 2003 г. ), международном форуме "Великие реки" (Н. Новгород 2001 г., 2005 г., 2006 г.), межвузовских координационных совещаниях по проблемам эрозионных, русловых и устьевых процессов (Брянск 1994 г., Н. Новгород 1996 г., Ульяновск 2005 г.), IX всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Н. Новгород 2006 г.), международных пользовательских конференциях фирмы САБ-РЕМ (МГУ 1999 г., Москва 2000 г., Подтсдам (Берлин) 2001 г.), II Всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве (г. Н. Новгород 2000 г.), на научно - технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАВТ 1993-2006 гг.

Публикации

Всего по теме диссертации автором опубликовано 32 работы, из них в рецензируемых научных журналах и изданиях 6, в материалах всероссийских и международных конференций 13.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 314 с. основного текста, включая 29 таблиц, 97 рисунков. Список литературы включает 316 наименований. В четырех приложениях содержатся описания экспериментальных установок, результаты лабораторных экспериментов и численного моделирования гидродинамических процессов, а также справки, протоколы и акты внедрения и использования результатов исследований.

Основное содержание диссертации

Во введении показана актуальность проблемы совершенствования технико-эксплуатационных качеств судоходных шлюзов, научная новизна, практическая значимость и основные положения диссертационной работы.

Первая глава содержит анализ современных проблем технической эксплуатации шлюзованных участков внутренних водных путей (ВВП), проанализированы существующие подходы к их решению и выбраны наиболее важные направления исследований, по которым обоснован состав вопросов, требующих своего разрешения.

Проанализировано состояние судоходства на наиболее важных транспортных артериях внутренних водных путей России. На примере ВДСК, ВБВП и волжских шлюзов показано, что спад судоходства середины 90-х г.г. XX в. пройден, и на сегодняшний день загрузка шлюзов достигла доперестроечного уровня, а в ряде случаев стала превышать ее. Это вновь обусловило значительные простои флота в ожидании шлюзования.

Анализ данных по количеству пропущенных судов через шлюзы ФГУ "Волжское ГБУ' показывает, что до начала девяностых годов ежегодно шлюзовалось порядка 46-48 тыс.судов. Наиболее неблагоприятным был 1996 г., когда было пропущено всего 38,2 тыс. судов, после чего до 2002 года судопотоки стали возвращаться на прежний уровень, и последние годы стабилизировались на уровне 53-54 тыс. судов.

Более интенсивно изменяются судопотоки через ВДСК. Время прохождения судна через канал в навигацию 2004 г. увеличилось до 25 ч. (с 15,9 ч в 1996 г.). При этом 30-35 % времени прохождения составляют простои флота в ожидании шлюзования.

Несмотря на исчерпание ВБВП проектной пропускной способности, ежегодный прирост количества рейсов в период с 2000 -2003 гг. составляет 5 - 7 %. Это уже привело к тому, что на ряде участков ВБВП время прохождения увеличилось в 2 - 2,5 раза по сравнению с 90-ми годами.

В последние годы нередко ставится вопрос о самой возможности движения судов по тому или иному участку. С одной стороны это являет-

ся следствием большого срока работы сооружений на контакте сред вода-воздух до 50 лет и более, а с другой стороны - результатом хронического недофинансирования последних десятилетий. Поэтому уровень технического состояния шлюзов опустился ниже критической отметки и устойчивость транспортного процесса в ряде случаев становится проблематичной. Знаковым событием резкого ухудшения технического состояния судоходных сооружений стала авария на Пермском шлюзе (1992 г.). Учитывая масштаб и народнохозяйственное значение гидротехнических сооружений, их аварии, как правило, трансформируются в катастрофы с серьезными социально-экономическими последствиями. Таким образом, в настоящее время при функционировании шлюзованных систем становится важным не столько ускорение судопропуска, сколько безаварийная работа сооружения в целом. Последнее является невозможным без своевременной и правильной оценки остаточного прочностного ресурса наиболее нагруженных узлов судоходных шлюзов и поиска путей по продлению срока их службы.

Выполнен анализ технического состояния судоходных шлюзов и его влияние на устойчивость транспортного процесса. Анализ аварийных ситуаций на судоходных шлюзах по большинству ГБУВПиС показывает, что более 50% поломок приходится на нижние головы, из которых порядка 70% связано с повреждениями металлоконструкций. Это вполне объяснимо, так как помимо коррозии металлические конструкции подвергаются воздействию переменных динамических нагрузок. Последние напрямую определяют циклопрочностной ресурс наиболее нагруженных узлов механического оборудования шлюзов и характеризуют перспективы его жизненного цикла.

Вопросы надежности металлоконструкций и механического оборудования шлюзов рассматривались в работах В.П. Бутина, В.И. Волхонова, Н.П. Елисеева, В.И, Кублановского, В.П. Кузьмицкого, А.И. Лиходеда, И.В. Мартенсона, Г.А. Полонского и др.

Как показал анализ аварийности механического оборудования гидротехнических сооружений, выполненных СКТБ "Ленгидросталь", на начальных этапах преобладали аварии по причинам ошибок эксплуатационного персонала. С введением в практику системы планово-предупредительного ремонта ситуация качественно изменилась, и последние десятилетия стали преобладать ошибки, связанные с недооценкой циклопрочностного ресурса узла, либо недостатками расчетной схемы, вызванные слабой проработкой теории вопроса. Эта точка зрения была впервые озвучена специалистами центра прочности ЦНИИМаша под руководством А.И.Лиходеда из Российского аэрокосмического агентства. Основанием для этого стал анализ результатов аварии рабочих ворот Пермского шлюза в 1992 г. Впоследствии такие выводы подтверждались

при ревизии ответственных напорных металлических конструкций судоходных шлюзов.

Анализ существующих работ показал, что помимо металлоконструкций ворот, работающих под напором, значительную опасность устойчивости транспортного процесса представляют поломки резьбовых соединений механического оборудования и гальсбантов двухстворчатых ворот. Резьбы традиционно являются областями с высоким уровнем концентрации напряжений, вызывая наибольшее число поломок. Для судоходных шлюзов ситуация усугубляется тем, что в этих узлах соединяются наиболее ответственные металлоконструкции ворот и затворов шлюза с механическим приводом, а так же уникальностью каждого узла резьбового соединения. Работа гальсбантов связана с поддержанием створки ворот в рабочем положении и восприятием значительных циклических нагрузок. В результате более 15% тяг гальсбантов выбраковываются, проработав от 3 до 25 навигаций. Несмотря на актуальность вопроса, практически все работы в этом направлении носят экспериментальный характер. Привлечение к исследованию их НДС современных достижений вычислительной математики позволит не только объективно оценить прочностной ресурс узлов для предотвращения аварий, но и задействовать имеющиеся резервы в транспортном процессе.

В области путей интенсификации судоходства работали Баланин В.В,, Бутин В.П., Гапеев A.M., Кожухарь В.И., Клементьев А.Н., Кривошей В.А., Малышкин А.Г., Платов Ю.И., Похабов В.И., и др.

Учитывая многообразие факторов интенсификации судоходства через шлюзованные участки, весь период прохождения через шлюзованный участок условно подразделяют на движенческую и машинную составляющие. Если первая составляющая в основном определяется "человеческим" фактором и индивидуальными особенностями конкретного шлюза, то машинная - работой оборудования, имея чисто техногенный характер. Развернутый анализ существующих методов ускорения судоходства через шлюзованные участки показал, что пути сокращения движенческой составляющей экономически более эффектны, поскольку согласно данным Кривошея В.А. она составляет около 66% времени судопропуска. Существенным недостатком имеющихся решений является локальный характер возможности реализации, так как в большинстве они разрабатывались под конкретную ситуацию и не обладают универсальностью.

Машинная составляющая охватывает 34% времени прохождения через шлюзованный участок и пути ее сокращения имеют более универсальный характер. Недостатком является меньший временной интервал, на который удается сократить период прохождения. Несмотря на существенные отличия этих составляющих, в главе показано, что на сегодняшний день имеются резервы сокращения времени прохождения через шлюз,

лежащие в плоскости совершенствования гидродинамических процессов в потоке.

В главе также представлена систематизация и анализ современного уровня технико-эксплуатационных параметров работы шлюзов и предложения по их улучшению. Имея ввиду многообразие проблем судопропус-ка и методов их решения, в диссертации принят следующий состав исследовательской работы по четырем направлениям и входящим в них задачам:

Совершенствование гидродинамических характеристик ворот с целью сокращения времени наполнения шлюза и повышения безопасности и надежности эксплуатации рабочих ворот:

- изучить гидродинамические процессы, сопровождающие эксплуатацию ворот, и нагрузки, действующие на них;

- разработать пространственную трехмерную математическую модель взаимодействия потока с воротами шлюза в процессе эксплуатации и верифицировать ее по данным лабораторного эксперимента;

- на разработанной численной модели выполнить исследования с целью совершенствования условий технической эксплуатации подъемно-опускных ворот с консольным типом струенаправляющего козырька;

- провести исследование гидродинамических процессов в потоке, возникающих при обтекании рабочих ворот, с целью совершенствования гидравлических характеристик ворот и сокращения времени наполнения камеры шлюза.

усовершенствование технико-эксплуатационных параметров пришлюзовых участков водных путей:

- изучить существующие подходы к исследованию волновых процессов в подходных каналах шлюзов;

- разработать трехмерную численную гидродинамическую модель, описывающую волновые процессы в подходных каналах шлюзов;

- на предлагаемой модели провести моделирование волнового процесса в нижних подходных каналах с целью улучшения судоходных условий на подходах к шлюзу;

- провести исследования колебаний свободной поверхности воды с целью разработки рекомендаций по организации дифференцированных стоянок судов, ожидающих шлюзования в верхнем подходном канале.

III. Совершенствование технико-эксплуатационных параметров работы резьбовых соединений:

- изучить особенности технической эксплуатации резьбовых соединений на судоходных шлюзах;

- разработать численную контактную модель для исследования напряженно-деформированного состояния резьбовых соединений и верифицировать ее по экспериментальным данным;

- выполнить необходимый объем численных экспериментов по выяснению характера НДС, формирующегося в результате отклика на различные внешние факторы и воздействия в процессе эксплуатации;

- оценить влияние внешних факторов на прочностной и цикло-прочностной ресурс резьбовых соединений шлюзов и использовать результаты исследований для выработки путей и рекомендаций по продлению срока службы последних.

IV. Совершенствование технико-эксплуатационных параметров узлов двухстворчатых ворот судоходных шлюзов:

- проанализировать условия технической эксплуатации двухстворчатых ворот, особое внимание уделив наиболее нагруженным элементам;

- разработать и верифицировать численные математические модели, максимально корректно описывающие НДС плоских тяг гальсбантов при восприятии внешних, тепловых и динамических нагрузок;

- выполнить исследование особенностей НДС конструкции с помощью математической модели по первой и второй группам предельных состояний, а также выполнить оценку динамики изменения прочностного ресурса в процессе эксплуатации;

- произвести качественную оценку влияния проектирования, изготовления, условий технической эксплуатации, коррозии и т. д., на продолжительность срока эксплуатации конструкции плоских тяг гальсбантов для выявления путей продления их жизненного цикла.

Вторая глава посвящена исследованию процесса взаимодействия рабочих ворот шлюза и речного потока. Здесь дается анализ гидродинамических процессов, сопровождающих обтекание рабочих ворот в процессе наполнения камеры шлюза. В этой области активно работали Бала-нинВ.В., Гапеев A.M., Кривошей В.А. и др. Традиционно инженерная практика выдвигает решение двух вопросов - определение величины гидравлического коэффициента расхода конструкции (это напрямую определяет время наполнения камеры) и построение эпюры гидродинамического давления, воспринимаемого конструкцией ворот (это определяет процесс проектирования, срок эксплуатации и надежность работы шлюза). Над первым вопросом работали Коновалов И.М., Кончаловский Б.Д., Михайлов A.B., Семанов H.A., Чугаев P.P. и др. Второй вопрос рассматривался в работах Бочарова В.В., Быкова Л.С., Гришина М.М., Мартенсона В.Я., Онипченко Г.Ф., Полонского Г.А., Фрейшиста А.Р., и др.

Как показал анализ работ, на сегодняшний день существует 2 подхода к решению задач: экспериментальный (проведение натурных измерений

или лабораторные исследования) и теоретический (базирующийся на решении уравнений гидромеханики). Ввиду существенных ограничений применяемых методов, решения имеют локальный характер. При этом не удается дать исчерпывающих ответов на многие практические вопросы, связанные с остаточным прочностным ресурсом металлоконструкций и возможностью ускорения наполнения камеры шлюза. Выходом является использование совремншых достижений вычислительной математики в построении гидродинамических моделей процесса взаимодействия ворот и потока.

В работе сформулирована математическая модель процесса. Отправной точкой решения задачи является интегрирование полной системы гидродинамических уравнений Навье-Стокса:

р дх'

ЛVх -V• д2Ух е2ух

л Эу2 дх2

, д2Уу д2Уу

а дх2 V еу2 1 &2

ЛУ2 С<52Г7 ( д2Уг д2уг

ей , дх2 ду2

дУх дУу дУг 1 Ф

дх ду дх Р л '

_1_ Р

ЁЕ.

ду

= 8-

Л, р

Вр дг

О)

где Ух Уу Уг - соответствующие компоненты скоростей; р - давление; х,у,г - координаты точки; время;

V - величина эффективной вязкости; р - плотность;

ускорение свободного падения. Для отслеживания границы раздела сред "вода-воздух", система уравнений ( 1 ) дополнялась выражением маркера типа сред - УОР скаляром :

—с+уси -д!

(2)

где С - объемная концентрация УОБ скаляра, которая имеет два значение: I - для жидкости и 0 - для воздуха; и - вектор скорости.

Дня описания турбулентных эффектов в потоке жидкости используется классический к — е подход, согласно которому эффективная вязкость определяется по формуле:

V --=с/,-—+Ук (3)

где к - кинетическая энергия турбулентности; ср - константа жидкости;

е - коэффициент диссипации турбулентной энергии; ук — кинематическая вязкость.

Область решения определяется реальными размерами конструкции порога и ворот, а значения Ь, В, Нк назначаются, руководствуясь принципом Сен-Венана (см. рис. 1). Граничные условия для задачи записываются следующим образом:

1) Х,У,г С АВВ'А'иАА

Р = У «мы* (Нк + Нр ~ Нг^ Нв -у); УОЕ= 0 (4)

<1к ск

----= 0 ; -----= о (5)

с1п с!п

2) Х,У,2 С СВВ'С' (Нк+ Нр < у < Нк+ Нр+ Нг):

Р = ув<х,ы*(т+Нр+Нг - у) ; УОЕ = 1 (6)

сЬс с?е

О; ----= 0 (7)

с1п (¡п

3) ХХ2 С ЕЕТТ:

сЬс (к ¿ГОР

Р = 0;-----= 0;---= 0;---= 0; (8)

с1п с!п с1п

4) ХХ2 С ЛСВЕР1ЛШ :

К=0 (9)

5) ххг € Л'C•D•E■F'L'M•N';CDD'C^;KЖ^K^:

Гх=Уг=Гг=0; к=*0; (10)

агор

------= 0 (11)

йп

Начальные условия для задачи формулируются в виде: 1) для 0 <Х<Ьп и Нк+ Нр < у < Нк+ Нр+ Нг

Р= увойы*(Нк+Нг,+ Нг - у); Гх= Уу = к= е= 0; ГОР=1 (12)

2) для всех остальных точек пространства:

Р~ уео3**(Нь+Нр+Нг + На -у); Гх=Гу=Уг=0; к=е=0;ГОР= 0 (13)

где }>„„,)„ и утд - удельный вес воды и воздуха соответственно.

Наиболее сложным моментом формулировки модели является ее "замыкание", то есть решение вопроса об учете турбулентности. Учитывая отсутствие опыта решения подобных задач, автором был проведен расширенный анализ существующих подходов и математических моделей турбулентности. Наиболее оправданным на сегодняшний день является раздельное моделирование турбулентности в пристеночной области и центре потока, где структура турбулентности имеет иной характер.

Для пристеночной области наилучшим образом себя зарекомендовал логарифмический закон распределения скоростей в переходной области. Необходимые константы приняты по данным Никурадзе.

Применительно к области развитой турбулентности наработано большое количество математических моделей включающих в себя то или иное представление о физике процесса, как правило очень далекое от универсального представления. Последнее является общепризнанным фактом, поэтому окончательный выбор математической модели осуществляется на основе опыта, приобретаемого с помощью полу обратного метода на базе натурных данных.

Р г

Рис. 1 Расчетная область потока, обтекающего ворота

Доя получения данных была проведена серия лабораторных экспериментов, описанных в главе. Исследования проводились на модели головы Городецкого шлюза в масштабе М 1:25. В качестве исследуемых конструкций были выбраны подъемно - опускные ворота с консольным и уголковым струенаправляющим козырьком, а также опускные ворота с комбинированной подачей воды в камеру. Такой выбор был сделан на основе исследований П.А. Гарибина о наиболее перспективных решениях конструкций рабочих ворот для судоходных шлюзов и исследованиях автора.

В процессе экспериментов определялись эпюры гидродинамического давления, действующего на ворота, и гидравлические характеристики ворот. Для измерения давлений в контрольных точках на поверхности ворот устанавливались датчики. Коэффициент гидравлического расхода ворот определялся по величине расхода воды, поступающего в камеру. Для уменьшения объема работ, исследования проводились в виде серии активных экспериментов с привлечением достижений современной теории планирования эксперимента. В качестве основного плана эксперимента был использован полнофакгорный трехуровневый план с двумя параллельными сериями замеров. Список варьируемых переменных был сокращен до двух факторов: глубина на пороге (И,) и степень открытия ворот (а). Измерения проводились в виде группы квазистационарных состояний, определяемых движением рабочих ворот.

Наличие экспериментального материала позволило перейти к конкретизации путей "замыкания" математической модели и ее верификации. На первом этапе были апробированы классические к-е модели и модели с вихрями. Качественная оценка поведения потока однозначно показала предпочтительность стандартной к-е модели.

Стандартная к-е математическая модель турбулентности подразумевает как линейную функциональную взаимосвязь между турбулентными напряжениями и скоростью, так и параболическую и кубическую. Поэтому для окончательного выбора модели была проведена серия пробных расчетов, показавших предпочтительность параболической взаимосвязи. В качестве критерия выбора использовался процент величины расхождения расчетной и измеренной величин.

Анализ среднеквадратической погрешности между действующими на ворота интегральными силами по расчету и в эксперименте различаются не более чем на 8 %. Это является допустимым для дальнейших исследований и практического использования. Высокая адекватность математической модели при определении гидродинамической нагрузки объясняется тем, что впервые удалось добиться корректного описания давления по поверхности ворот (см. рис. 2).

а) консольная часть

б) напорная грань

т *

А

ч,

ч

т N

у

«и Л

Г5 Г5

р,ш

-п

г». \

Ч|

V,

Ч

Ч

ч к

\

N

ГА в а1 1 ]Г5

р,т

Рис.2 Эгаоры гидродинамического давления, действующие на консольный козырек при открытии ворот на 4 см

(А - эксперимент ;--теоретический расчет)

Результаты верификационных расчетов по определению коэффициента гидравлического расхода рабочих ворот с различными струенаправ-ляющими козырьками представлены в таблице. Здесь систематизированы данные по всем этапам маневрирования ворот.

Как следует из таблицы, среднеквадратическая ошибка составляет 45%, что вполне приемлемо для практических целей и проведения дальнейших исследований. В завершении главы представлены основные выводы и заключения по всему кругу рассмотренных теоретических исследований и очерчена область практического применения полученных результатов.

Таблица

Открытие ворот, см Тип струенаправляющего козырька

Уголковый а=35 Уголковый а=50 Консольный

Лабораторные Теоретические Д% Лабораторные Теоретические Д% Лабо-ратор ные Теоретические Д%

1 0.072 0.074 2.7 0.094 0.093 1.7 0.112 0.11 1.8

2 0.135 0.141 4.4 0.164 0.162 1.2 0.208 0.21 0.9

4 0.245 0.252 2.8 0.324 0.321 0.9 0.329 0.334 1.5

6 0.362 0.357 2.8 0.481 0.485 0.8 0.425 0.42 1.2

8 0.481 0.475 1.3 0.627 0.622 0.7 0.526 0.54 2.6

Третья глава посвящена совершенствованию методических разработок исследования гидродинамических процессов в подходных каналах судоходных шлюзов. Эти процессы определяют безопасность движения флота и учитываются при организации судоходства на шлюзованных уча-

стках водных путей. В данной области работали многие ученые: Богомолов А.И., Егиазаров И.В., Кочин Н.Е., Михаилов A.B., Сема-нов H.A., Угинчус A.A. и др., разрабатывавшие как теоретическое, так и экспериментальное направление исследований.

Экспериментальные работы реализовываются в виде натурных, либо лабораторных наблюдений. В первом случае результаты имеют ограниченную область применения; во втором, из-за масштабного эффекта, режим движения потока обычно трансформируется, и качественная картина хода процесса изменяется, не обеспечивая необходимой точности результата. Поэтому, при исследовании характера работы гасительных устройств потока, волновых процессов в подходных каналах, воздействия волн на суда и т.д. желательно использовать другие подходы.

Имеющиеся теоретические работы базируются на экспериментальных данных или одномерном волновом уравнении Сен-Венана, которое часто дает огрубленное решение для выше указанных задач. Таким образом, перспективным путем точного решения задачи становится математическое моделирование волновых процессов в областях со сложной геометрией на базе уравнений Навье-Стокса.

Для этого в диссертации сформулирована математическая модель и разработана CAD-CAE технология ее реализации. В качестве базы решения использована система уравнений (1), дополненная выражениями (2) и (3).

Расчетная область для исследования волновых процессов и оценки эффективности гасительных устройств в нижнем подходном канале шлюза (вариант, характерный для Европы), представлена на рис. 3. Основные размеры области потока получаются из реальных размеров шлюза, а размеры L'nL" назначаются, исходя из принципа Сен-Венана.

Для расчетной области задаются следующие граничные условия:

1) Выходное сечение abdc:

Vx = 0, Vy = Q(t)/S, Кг=0, /=0.01, 7=0.01, VOF=l (14)

2) Верхняя граница SMLT:

/> = /W .VOF-O , (15)

du de

-------= 0 ,---= 0. (16)

dn dn

3) Выходное сечение NMLK:

VOF= 0 , P= утздуха *z где Hl< z <Н+Н1 (17)

du de

--=0 ,----= 0. (18)

dn dn

Рис. 3 Расчетная схема подходного канала

4) Выходное сечение NKPQ:

УОР= 1, р = уаодь12, где 0<г<Н1 сЫ. С1Е

-----= о , ------ = 0.

£¡11 с1п

5) В остальной области — условие не протекания:

К, = 0,Х>0. е=0, c/raF -------= о

с1п

где /'поды - удельный вес воды; Уюиуха" удельный вес воздуха; Ратм-- атмосферное давление; £)(0 - гидрограф опорожнения шлюза; 5— площадь сечения галереи; I- интенсивность турбулентности (в процентах); Ь - характеристическое расстояние турбулентности (в метрах).

Начальные условия назначают, исходя из неподвижности потока и стационарности невозмущенной свободной поверхности канала глубиной Н1:

a) Для области 0< z <Н1:

Ух-О, У," 0, K=0,p=ym)uz + Ратя„, к-О, е= О, VOF=0. (23)

b) Для области Hl< z < Я:

Vx = 0, Vy = 0, Vr 0, р= ратм- ,К = 0, е-О, VOF- 1. (24)

Для "замыкания" математической модели по турбулентности использовалась высокорейнольдсовская к-е гипотеза, в соответствии с которой значения кие получаются из решения уравнений:

1 5 I г \ д { _ feff де Л

(25) ' (2б)

Cf

_ p 5u¡ Pm.=——u,Uj--— M, Sxj

з ^ si, jar, „ „ Bu¡ p 1 dp

где ъ-—— (27)

(28)

/j,)sxt-[j '

CT t - эмпирический коэффициент

Такая модель была апробирована численным экспериментом, выполненных автором совместно с д-ром К.Торенцом во время стажировки в Федеральном институте водного строительства Германии (BAW, г. Кар-сруэ).

Численное решение реализовывалось методом контрольного объема на сетке 1,5-2* 10б ячеек с помощью стандартного PISO алгоритма. Дискретизация по времени выполнялась по неявной схеме, шаг в которой определялся условием Куранта.

Для выполнения расчетов автором использованы наработки в области современных CAD/CAE вычислительных технологий, но при широком использовании современного программного обеспечения, CAD-этал расчетов реализовывался с помощью графического пакета твердотельного

моделирования, которым создавались электронные чертежи как существующего успокоительного бассейна подходного канала, так и новые конструктивные решения. По этим чертежам формировалась будущая расчетная область интегрирования. Для перехода к САЕ-этапу, модель импортировалась в пакет разбивки расчетной области на расчетные ячейки.

Генерация расчетной сетки является ключевым этапом, определяющим успех или неудачу математического моделирования. Поэтому технологии разбивки сетки было уделено большое внимание. Для удовлетворения всем необходимым для практики критериям наработано значительное число подходов (метод двух границ, множественных поверхностей, трансфинной интерполяции, блочная дискретизация, иерархические блочные структуры и т.д.). После тщательной селекции методов и практической апробации лучшим оказался метод "фронтального продвижения".

Полученные на математической модели результаты были подвергнуты экспериментальной проверке. В качестве объекта сравнения использован шлюз Хаузен на р. Рейн, имеющий в системе опорожнения гасительный бассейн (см. рис. 3). Экспериментальное сканирование кинематической структуры выполнялось специалистами ВА'Л' с помощью стандартного АОРС метода. Как показало сравнение кинематической структуры потока по расчету и при сканировании, математическое моделирование полностью повторяет основные параметры потока и пригодно для дальнейших исследований (см. рис. 4).

В заключении главы выделен ряд важнейших теоретических результатов, полученных автором в результате работы, и рассматривается область задач, в которой предложенная математическая модель может в дальнейшем активно использоваться.

а) теоретический расчет 6) натурные данные

Рис. 4 Результаты верификационных расчетов

Четвертая глава посвящена изучению работы резьбовых соединений механического оборудования шлюза, которые традиционно являются областями высоких концентраций напряжений. Применительно к судоход-

ньм шлюзам это особенно актуально, так как данные узлы непосредственно соединяют рабочие ворота и затворы с механическим приводом. В связи с этим, любые поломки ведут к остановке работы шлюза и дорогостоящему ремонту.

Исследованию распределений концентраций напряжений по впадинам резьбового соединения были посвящены работы Авдентова JI.H., Бирге-раИ.А., Жуковского Н.Е., Иосилевича Г.Б., Решетова А.И. Изначально при исследованиях преобладал экспериментальный подход к определению действующих разрушающих напряжений, который является неприемлемым для уникальных узлов судоходных шлюзов. Затем стал использоваться теоретический подход в виде метода "неплоских сечений" и пришедший ему на смену вариационный подход. Точность этих методов была недостаточна, и им на смену пришел метод конечных элементов. Как показал анализ существующих решений, в основном они предполагают полный контакт компонент соединения в зоне зацепления, ведущий как минимум к 25 процентному завышению разрушающих напряжений, что неприемлемо для решения обозначенных задач. На основании этого в главе делается вывод о необходимости разработки контактной численной модели исследования НДС резьбового соединения и проведения с ее помощью исследований по поиску резервов продления срока службы узлов, а также повышению их эксплуатационной безопасности.

В главе сформулирована контактная конечно - элементная математическая модель резьбового соединения. В качестве отправной точки используется закон Гука, а для аппроксимации области решения треугольные упругие элементы и двух узловые элементы типа "зазор с трением" (см. рис. 5).

Для проверки адекватности предлагаемой математической модели автором совместно с Авдентовым Л.Н. была поставлена серия расширенных экспериментов по изучению особенностей формирования напряжений по контурам впадин резьбового соединения. Эксперименты проводились на крупномасштабной модели (М 110:1), прототипом которой стала метрическая резьба М10. Как показали результаты верификационных расчетов, среднее расхождение между натурными и теоретическими значениями составляет 4-5% при максимальном расхождении 7%.

Разработана математическая модель упорной резьбы типичного для шлюзов соединения "шток-муфта". Анализ условий эксплуатации узла и его конструкции показал, что для сокращения объема расчетной сетки и повышения дискретности решения достаточно ограничиться двухмерной оси симметричной постановкой и рассматривать только первый квадрант соединения.

а) упругий треугольный элемент б) зазор с трением

Рис. 5 Конечные элементы для моделирования резьбы

Использовав сегментную разбивку расчетной области и разбивку расчетных элементов в каждом сегменте по отдельности, была получена окончательная конечно-элементная аппроксимационная сетка резьбового зацепления (см. рис. 6), которая дополнена следующими граничными условиями:

Х,УС1 ОЕ р= Г/Б; Х,У ПАВ Ътх=0; X, КГ2 йС 1/у=0 (29)

где Р- растягивающая сила, приложенная к штоку;

Цх, Цу- перемещения вдоль оси Хч Г соответственно.

В главе выполнено исследование особенностей формирования НДС резьбовых соединений с помощью разработанной модели (см. рис. 7). Был рассмотрен характер распределения напряжений во впадинах штока и муфты, влияние силы трения на уровень максимальных (разрушающих) напряжений, влияние качества изготовления резьбы на уровни напряжений, характер влияния схемы зацепления зубьев резьбовой пары на уровень максимальных напряжений в области зацепления.

Рис. 6 Конечно-элементная аппроксимация резьбового зацепления

Рис. 7 Распределение внешней нагрузки по виткам штока Как видно из рис. 7, максимальные разрушающие напряжения формируются на первых впадинах штока резьбового соединения (коэффициент концентрации напряжений 4.1). Затем идет снижение уровня напряжений, а в конце зацепления просматривается всплеск напряжений, вызванный действуем внутренней моментной пары.

Определяющим фактором межвиткового перераспределения нагрузки в соединении является зазор между зубьями штока и муфты, зависящий от точности соблюдения размеров и качества изготовления (см. рис. 8). При наличии зазора более 0.05 мм, нагрузка начинает активно "сбрасываться" на крайние витки, лавинообразно увеличивая уровни разрушающих напряжений. В конечном итоге это ведет к интенсивному исчерпанию прочностного ресурса и сокращению срока эксплуатации соединения.

Вторым по значимости влияния на НДС соединения фактором является схема зацепления, подразумевающая количество находящихся в зацеплении витков и наличие свободных витков по краям соединения. В случае отсутствия свободных витков формируется дополнительная 35% концентрация напряжений на внутренних витках соединения.

номер витка

И5=10е-6 ■3=0.0001 ПБ=0.0005 Ов^О.001 Ш3=0.005 Рис. 8 Распределение нагрузки по виткам при различных зазоров 5

В главе систематизированы данные об особенностях НДС резьбовых пар и предложен круг мероприятий по продлению срока их службы. Оценка циклопрочносгного ресурса осуществлялась с помощью закона Менсона-Коффина и показала, что при 10-ти кратном запасе по долговечности исчерпание прочностного ресурса наступит через 170000 циклов нагрумсения. Для предотвращения лавинообразного "сброса" напряжений на крайние витки, квалитет изготовления резьбы должен быть повышен до 7й и зазор между витками не должен превышать 0.03 мм. Дня увеличения срока службы соединения крайне эффективно будет наличие на сгоне минимум 5-ти свободных витков. После 20-30 лет эксплуатации это позволит вывести первые, наиболее нагруженные витки из зоны зацепления и тем самым продлить срок исчерпания циклопрочносгного ресурса (основного лимитирующего фактора) на 25-30 %.

Питая глава посвящена исследованию эксплуатации тяг гальсбантов двухстворчатых ворот. Частично этот вопрос раскрыт в работах Бути-на В.П., Волхонова В.И., Елисеева В.И., Кузмицкого В.Н. и др. В основном эти работы носили экспериментальный характер, и только констатировали состояние дел, не вскрывая их первопричину. Основным недостатком гальсбантов было наличие резьбовых соединений в тягах, что вело к их постоянным поломкам. В конечном итоге несколько лет назад это предопределило переход к пластинчатым тягам. В главе представлен развернутый анализ технических условий эксплуатации гальсбант, подвергающихся циклическим, тепловым и динамическим нагрузкам, а также влияние качества изготовления, условий эксплуатации тяг и т.д. Учитывая отсутствие опыта эксплуатации плоских тяг гальсбантов, в главе сформулированы основные направления исследований по совершенствованию процесса их технической эксплуатации и продлению срока службы.

Разработана трехмерная контактная математическая модель НДС пластинчатых тяг гальсбантов. В решении предполагается упругий характер связи деформаций и напряжений, описываемый законом Гука, в матричном виде уравнения для которых можно записать в следующем виде:

= [В] {и} - {¿Н} (30)

{о}= [В] &1} (31)

где - деформации элементов, вызывающие напряжения в узлах; [В] - матрица деформаций-перемещений элементов, аппроксимирующих материал гальсбантов; {и} - вектор узловых перемещений аппроксимационных элементов;

- вектор температурных деформаций каждого элемента; {ст} - вектор напряжений по всем опорным узлам; [О] - матрица упругости.

Аппроксимация расчетной области выполнялась восьми узловыми, изопараметрическими элементами, а плоскость контакта моделировалась элементами "зазор с трением" (см. рис. 9). Для исследования напряжений, действующих в конструкции в процессе маневрирования створки, граничные условия сформированы следующим образом:

х,г,г а Впс 11х= о,иу= о,с&= ь (32)

ХХ% О А 17у=0 (33)

Х,У,г аоь Рг=Р*созЬ, Рх=Р*$тЪ (34)

Рис. 9 Конечно элементная модель гальсбанта

где F—усилие, приходящееся на один узел сетки;

DL - линия по периметру области А,

L — высотное смещение каркаса тяг.

Как показали результаты верификационных расчетов, при восприятии расчетной нагрузки в 3.3 мН, действующие напряжения в галтеле составляют 155 мПа (против 150 мПа, полученных СКТБ "Ленгидросталь"), что говорит о пригодности разработанной модели для исследований.

При анализе отклика на изменение температуры окружающей среды необходимо учитывать то, что в процессе навигации створка перемещается и имеется возможность частичной компенсации тепловых деформаций. В процессе зимнего периода, когда действуют максимальные отрицательные температуры, створка консольно защемляет ось, будучи скованной льдом. В связи с этим граничное условие ( 34 ) перестает действовать, а условие ( 33 ) заменяется на:

X,Y,Z Q А

Ux=0, Uy=0, Uz=0

(35)

При оценке реакции гальсбантов на динамические нагрузки (динамической составляющей напряжений), предполагалось, что внешнее усилие описывается синусоидальным законом и характеризуется амплитудой силы Ртах и частотой / В этом случае НДС системы может быть выражено через:

[Щ {»"}+ [С] {и'} + [К] {и} = Рт (36)

где Ртак - амплитуда силы;

I- л/-1 - комплексное число; * - время.

Численные значения Fma^ и /были заимствованы из натурных данных НИЛИМ ГИИВТа.

Проведено исследование особенностей НДС плоских тяг гальсбанта, влияния коррозии, качества монтажа и изготовления на прочностной ресурс тяг. В первую очередь исследовались области конструкции, в которых формируются наибольшие разрушающие напряжения и циклограммы этих напряжений, являющиеся результатом маневрирования створки ворот. При этом, зоной наиболее вероятных пластических деформаций являются проушины тяг, а общий циклопрочностной ресурс узла определяется напряжениями в галтелях тяг.

Как в первой, так и во второй области максимального нагружения, уровни пиковых напряжений определяются зазором между осью вращения ворот и плановым смещением каркаса тяг относительно проушин. С ростом зазора растет уровень пиковых напряжений и ухудшается радиальная эпюра напряжений по внутренней области проушины с одновременным перераспределением нагрузки из области галтели. При изменении зазора с 0 до 0,75 мм, предельное число циклонаработок уменьшается на 85 % для галтели и на 35 % для оси каркаса.

В случае смещения точки крепления пластин относительно проушины в галтеле появляется дополнительный изгибающий момент, негативно влияющий на прочностной ресурс. Результаты вычислительного эксперимента показывают, что при смещении каркаса тяг в горизонтальной плоскости на 5 мм, произойдет потеря местной циклопрочности в проушине порядка 40% и общей около 30%. В случае роста высотного смещения до 10 или 20 мм, местная циклопрочность падает на 80 и 94%, а общая - на 30 и 87 % соответственно.

Отдельная серия вычислительных экспериментов была посвящена влиянию коррозийного износа на циклопрочностной ресурс. Потеря 2 мм толщин при коррозийном износе ведет к 13-ти процентному снижению циклопрочностного ресурса, а 4 мм толщин - к 30-ти процентному снижению, При коррозии 6 мм — коэффициент циклопрочности упадет ниже критического уровня.

Как показала практика, при отклонении створки ворот от вертикального положения, последняя оттягивает или наваливается на тяги, заставляя их работать как на сжатие, так и растяжение. Поэтому в диссертации с помощью уравнений нейтрального равновесия выполнен анализ устойчивости гальсбант, через коэффициент запаса устойчивости.

В работе исследована устойчивость конструкции по второй группе предельных состояний. Показано, что существенного влияния на устойчивость тяг величина зазора между осью и проушиной, равно как и коррозия, не имеют. Так, при зазоре в 1 мм критическая величина коэффициента устойчивости в 1.2 наблюдается при коррозии более 6 мм. Более значимым для устойчивости является вертикальное смещение проушин тяги по оси вращения ворот. Последняя ограничивается стопорящей шайбой. Как показали результаты численных экспериментов, при смещении тяг более чем на 0.7 мм, величина коэффициента устойчивости становится меньше предельно допустимого.

С точки зрения повышения надежности работы плоских тяг гальсбан-тов, очень существенным фактором для уровней напряжений в гальсбанте является температура. Еще в начале 80-х годов Волхоновым В.И. было экспериментально замечено, что уровни напряжений в тягах в зимний период достигают величин в 250-290 мПа.

Основными температурными факторами для гальсбант являются тепловое излучение и температура воздуха. Причем, как показала серия специальных численных экспериментов, теплообмен происходит в пределах одного цикла шлюзования и при решении температурные поля можно рассматривать как квазистационарные и однородные по всей области.

Уровень тепловых напряжений напрямую зависит от граничных условий по перемещениям, которые формируются при эксплуатации гальсбант. Если в навигацию при движении створки узел сочленения имеет некоторую подвижность и может реагировать на тепловые деформации, то в зимний период края жестко зажаты и при отрицательных температурах деформации полностью трансформируются в напряжения, вызывая их рост. Это обстоятельство учитывается граничными условиями (32) и (35).

В летний период нагрев на 20 и 40 градусов вызывает прирост экстремальных напряжений на 21 и 42 мПа соответственно, что снижает циклопрочностной ресурс на 15-26%. В зимний период охлаждение гальс-бантов на 40°С ведет к росту напряжений до 240-300 мПа. Конкретная величина напряжений определяется величиной зазора между осью и проушиной, и углом открытия створки, которые дают частичную компенсацию тепловых деформаций. Как показали исследования, наибольшие снижения пика напряжений будут при угле открытия створки в 50°.

В главе исследовано влияние динамической нагрузки на НДС плоских тяг гальсбантов. Модальный анализ конструкции показал, что признаком

приближения к начальным гармоникам является вертикальное колебание продольной или поперечной тяги. Принимая во внимание натурные данные об амплитудно-частотных характеристиках внешних нагрузок, доказано, что при самых неблагоприятных обстоятельствах разрушающие напряжения не превышают 190 мПа.

Итогом рассмотренных в главе материалов явилась систематизация результатов исследований и обоснование путей совершенствования процесса технической эксплуатации и продления срока безаварийной службы тяг. Даны рекомендации по проведению технических осмотров, наблюдениям за областями формирования разрушающих напряжений и др.

Шестая глава посвящена реализации разработанных научно-методических положений в работе судоходных шлюзов и их эффективности.

В начале обоснован вариант использования конического среза резьбового соединения с целью увеличения срока службы соединения "иггок-муфта". Как было показано в четвертой главе, основным источником исчерпания циклопрочностного ресурса является неравномерность нагру-жения витков резьбовой пары узла, В частности, отношение напряжений максимально и минимально нагруженного витка резьбового соединения составляет 5.9. Для обеспечения равнозагруженности витков в работе предложено использовать конический срез витков упорной резьбы, с целью корректировки площадей контакта витков муфты и штока и снижения неравномерности напряжений (см. рис. 10).

Подобная идея уже высказывалась в работах Еиргера, а затем экспериментально апробировалась Авдентовым Л.Н. для метрических резьб.

Учитывая отсутствие подобных исследований для упорных резьб, перед автором встала задача определения оптимальных значений параметров 5 и А.

Условные обогащения

ианв нащ

шшт tynrm ■НИШ tows.

(8 - угол наклона конического среза; А - высота подъема плоскости) Рис. 10 Конический срез резьбы

Серия численных экспериментов показала, что в случае среза под углом 5 = 8° (срез 6 витков), и подъеме плоскости среза А на 0.3 мм, коэффициент неравномерности концентраций напряжений снижается до 2.6. Это превращает циклопрочностной ресурс из лимитирующего фактора в фактор, не влияющий на продолжительность срока службы узла.

Актуальным для повышения пропускной способности шлюза является конструктивная доработка подьемно-опускных ворот с уголковым струе-направляющим козырьком. Как известно, скорость наполнения камеры зависит от гидравлического коэффициента расхода рабочих ворот. Величина коэффициента определяется величиной живого сечения транзитного потока. В результате излома напорной грани ворот формируются локальные застойные зоны, сжимающие живое сечение потока. Дня включения этих зон в работу предлагается выполнить монтаж группы струеотжи-мающих пластин, устраняющих негативную область. С помощью механизма математического моделирования, разработанного во второй главе, были выполнены предварительные исследования. Учитывая длительную процедуру расчета (получение результатов 1-2 сут.), для качественных исследований по подбору профиля струеотжимающих козырьков была сформулирована "облегченная" математическая модель исследования кинематической структуры обтекающего ворота потока. При этом сделано допущение, что область потока известна и нет необходимости отслеживания границы "вода-воздух". Тогда процедура перебора вариантов упрощается и результат получается за 1-3 ч. Лучший вариант повторно просчитывался на полной модели, с получением гидравлической характеристики усовершенствованной конструкции. Ее применение сокращает время наполнения камеры на 10-15 %, а в случае использования регулируемого электропривода на 15-20 %.

Для получения наибольшего эффекта от использования консольного струенаправляющего козырька, в работе обоснованы рациональные условия его эксплуатации. Консольный козырек не только "сжимает" живое сечение потока, но и формирует циркуляционные зоны больших размеров. В результате растет пульсация гидродинамической силы на ворота, и они начинают вибрировать. Это вынуждает диспетчерский аппарат значительно снижать скорость подъема ворот и увеличивать время наполнения камеры.

В диссертации предложено решение вопроса через монтаж струеотжимающих пластин, устраняющих циркуляционные зоны. Предварительные исследования влияния масштабного фактора показали преимущества численного моделирования как инструмента исследований. С его помощью было опробовано большое число моделей конструкций струенаправляющего козырька, из которых лучшим оказался вариант с двумя верти-

кальными и двумя горизонтальными пластинами (см. рис. 11). Такая конструкция, с одной стороны, будет иметь лучшие условия эксплуатации, а с другой - даст сокращение времени наполнения камеры на 5-10 %.

а) векторная структура потока б) турбулентная структура потока

Рис. 11 Структура потока при оптимальной модификации козырька

Одим из способов ускорения пропуска судов через шлюзованные участки состоит в создании "дифференцированных стоянок" судов, ожидающих шлюзования в верхнем/нижнем бьефе. Возможность максимального приближения судна к голове шлюза при ожидании шлюзования определяется волновыми процессами в подходном канале, степень развития которых зависит от скорости подъема рабочих ворот при наполнении камеры.

С учетом опыта предыдущих решений, моделирование волнового процесса в подходном канале на базе уравнений Навье-Стокса, реализовано в двухмерной постановке, что позволило описать динамику поведения свободной поверхности воды. При этом задача с подвижной граничной областью открытия ворот была переформулирована в задачу с первородными граничными условиями оттока воды. Анализ полученных результатов показал, что ожидающие шлюзования суда типа "Волго-Дон" можно безболезненно ставить на 50 м ближе к голове шлюза, нежели это делают сейчас. Тем самым цикл шлюзования сократится на 3-5 мин.

Разработанные автором научно-методические положения были реализованы совместно с д-ром К. Торенцом (ВАХУ) при решении вопроса улучшения условий судоходства в подходном канале Нюрнбергского шлюза. Проблема возникла, когда в результате аномальных наводнений эксплуатационный персонал стал сбрасывать в подходной канал объем воды, превышающий проектную величину. В результате существующая система гашения энергии перестала справляться со своими функциями и в канале стали формироваться циркуляционные зоны и области свальных течений в районе швартовых стенок. Для исправления ситуации была

предложена новая конструкция гасительных устройств в бассейне, исследованная на разработанных численных моделях.

На первом этапе с помощью двухмерной модели были исследованы варианты равномерного перераспределения потока по выходным сечениям с помощью стенок и колонн (см. рис. 12). При этом удалось добиться не только равномерного перераспределения скоростей по сечениям, но и полностью убрать пики экстремумов скоростей, действующих в потоке.

Рис. 12 Кинематическая структура потока в успокоительном бассейне

Так как двухмерная модель не дает полной гарантии объективности решения проблемы, моделирование повторно производилось на трехмерной, пространственной модели. Кроме того, потребовалось вмешательство в вертикальный характер перераспределения скоростей с одновременной оптимизацией конструктивного решения на предмет соответствия строительным нормам, уменьшения гидравлического сопротивления, технологии производства работ и т.д. Окончательный выбор осуществлялся в соответствии с этими критериями.

Заключение

Наиболее важными результатами выполненных в работе исследований автор считает следующие:

1. Выполнен анализ современного состояния процесса технической эксплуатации судоходных шлюзов и выбор направлений по улучшению технико-эксплуатационных параметров их работы.

2. Разработана и верифицирована математическая модель исследования процесса взаимодействия рабочих ворот шлюза с потоком, позволяющая оперативно определять гидравлические характеристики ворот и действующие на них гидродинамические силы.

3. Обоснованы варианты улучшения конструкции подъемно-опускных ворот с уголковым и консольным типом струенаправляющего козырька, устраняющие вибрацию конструкции и сокращающие время наполнения камеры шлюза на 10-15 %.

4. Разработана и верифицирована пространственная математическая модель исследования волновых гидродинамических процессов в подходных каналах судоходных шлюзов, и апробирована CAD/CAE технология ге решения.

5. Разработаны предложения по совершенствованию конструкции гасительных устройств в нижнем подходном канале шлюза с успокоительным бассейном и обоснованы рекомендации по организации "дифференцированных стоянок" судов в верхнем бьефе, позволяющие сократить цикл шлюзования на 3 - 5 минут.

6. Разработана и верифицирована контактная оси симметричная математическая модель исследования напряженно-деформированного состояния резьбового соединения, позволяющая определить напряжения с высокой точностью.

7. С помощью разработанной математической модели выполнены исследования влияния конструктивных факторов, точности изготовления и условий эксплуатации на формирование разрушающих напряжений, что позволило сформулировать рекомендации и технические мероприятия но продлению срока службы упорных резьбовых соединений на 25-30 % и оолее.

8. Разработана и верифицирована пространственная контактная численная математическая модель исследования НДС плоских тяг гальс-оантов и проанализировано влияние внешних факторов на уровни разрушающих напряжений.

9. На разработанной численной модели предложен комлекс мероприятий по совершенствованию процесса технической эксплуатации плоских тяг гальсбантов, позволяющих предотвратить катастрофические последствия от их поломок и продлить срок службы на 35 — 40 %.

Публикации по теме диссертации

Всего автором по теме диссертации опубликовано 32 работы, общим объемом 11,6 п. л. (в том числе доля автора 11.1 п. л.). Содержание диссертации раскрыто в следующих основных публикациях:

1. Липатов, И.В. Распределение нагрузки по виткам резьбы в зоне зацепления, по результатам теизометрирования и расчета методом конечных элементов на ПЭВМ / И.В. Липатов, Л.Н. Авдентов // тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве", V часть, НГТУ, Н.Новгород, 3-4 фев. 2000. - Н.Новгород: изд. НГТУ, 2000. - с. 23-24.

2. Липатов, И.В. Анализ напряженно-деформированного состояния в зоне зацепления резьбовой пары путем теизометрирования и конечно-элементного моделирования / И.В. Липатов, Л.Н. Авдентов // докл. научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ВГАВТ // ВГАВТ - 2002. - том 2. - С. 15-28.

3. Липатов, И.В. К вопросу о гидродинамическом воздействии потока воды на рабочие ворота шлюзов / А.П.Горячев, И.ВЛипатов. // - Прикладные проблемы прочности и пластичности. Численное моделирование физ.-мех. процессов: Межвузовский сборник. М. Товарищество научных изданий КМК при ННГУ-1997.№ 55. - С. 67-71

4. Липатов, И.В. Совершенствование процесса судопропуска через Городецкие шлюзы / И.В. Липатов, В.А. Кривошей // Информационный сборник ЦБНТИ // М,- 1994. № 5. - С. 5-7.

5. Липатов, И.В. Алгоритм расчета почасового приращения глубин в нижнем бьефе Нижегородской ГЭС / И.В. Липатов // Труды ВГААВТ -1993. - вып.268, - С. 124 - 129.

6. Липатов, И.В. Гидродинамические нагрузки на подьемно-опускные ворота шлюзов / И.В. Липатов II ЦБНТИ - Наука и техника на речном транспорте - информационный сборник —М.: 1994. № 12. - С. 23-25.

7. Липатов, И.В. Исследование целесообразности организации дифференцированных стоянок для судов ожидающих шлюзования со стороны верхнего подходного канала (на примере шлюзов ВДСК) / И.В. Липатов // Вестник ВГАВТ- 2005. - вып.12, - С.153 - 157.

8. Липатов, И.В. Исследование особенностей деформирования и разрушения ответственных резьбовых соединений судоходных шлюзов. / И.В. Липатов // Вестник ВГАВТ - 2006. - вып.16, - С. 139-146.

9. Липатов, И.В. Исследование кинематической структуры потока обтекающей опускные рабочие ворота шлюза/И.В. Липатов, А.Е. Гоголев// тезисы докладов II всероссийской аучно-технической конференции "Компьютерные технологии в науке, проектирование и производстве". XIX часть, НГТУ, Н.Новгород, 3-4 фев. 2000. - Н.Новгород: изд. НГТУ, 2000. - с.34.

10. Липатов, ИВ. О некотором ослаблении в процессе судопропуска в НБ Нижегородского гидроузла на р. Волге / И.В. Липатов // - девятое координационное совещание по проблеме эррозиальных, русловых и устьевых процессов - тезисы - Брянск - 1994. - С. 148-149.

11. Липатов, И.В. Пути сокращения простоев судов в НБ Городецкого района гидросооружений вызванных провалами в суточном графике работы ГЭС / И.В. Липатов //- НТК конференция посвященная 150-летию Волжского пароходства-ВГАВТ-1993. С.134-135.

12. Липатов, И.В. Прогноз уровней можно уточнить / И.В. Липатов // -Речной транспорт. - 1993. № 4. С. 28-29.

13. Липатов, И.В Разработка двух мерной математической модели поведения свободной поверхности в районе верхней головы шлюза / И.В. Липатов // Вестник ВГАВТ - 2005. - вып.12, - С.157 - 160.

14. Липатов, И.В. Совершенствование процесса судопропуска через шлюзы (на примере ГРГС): автореф. дис... кан. тех. наук: 05.22.19 / Липатов И.В. - С.-Петербург, 1996. - 26 с.

15. Липатов И.В Оценка целесообразности организации дифференцированных стоянок судов в верхнем подходном канале ВДСКа.// "Великие реки - 2005". — Н.Новгород : ННГАСУ, - 310-310 с.

16. Липатов, И.В. Комплекс предложений по снятию напряженности процесса судопропуска в НБ нижегородского гидроузла на р.Волге / И.В. Липатов // М. - материалы четвертой конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ, внутренних и окраинных морей. - тезисы докладов, изд. ИБП РАН. - 1994. - т. 1, - С. 103-104.

17. Липатов, И.В. Математическое моделирование волновых процессов в нижних подходных каналах судоходных шлюзов / И.В. Липатов // Вестник ННГУ.Серия Механика. / Н.Новгород: - 2006.-Вып.1(7) - С. 50-57.

18. Липатов, И.В. Математическая модель гидродинамического воздействия потока на рабочие ворота судоходных шлюзов. / И.В. Липатов // Вестник ННГУ. Сборник статей "Проблемы прочности и пластичности". /Н.Новгород: - 2005. - Выя. 67-С. 151-161.

19. Липатов, И.В. Моделирование экологических проблем речных водоемов с использованием пакета ЭТАЯ СО / И.В. Липатов // Журнал "САПР и ГРАФИКА". -2000. - № 12. - С. 106-108.

20. Липатов, И.В. Формулировка полной пространственной модели динамики развития волнового процесса в верхнем подходном канале шлюза / И.В. Липатов // Вестник ВГАВТ-2005. - вып.12, - С.161 - 167.

21. Липатов, И.В. Численное моделирование гидродинамики потоков на водных путях ЕГС / И.В. Липатов // - Доклад на девятом межвузовском научно-координационном совете. Ульяновск - 2005. - С. 69-75.

22. Липатов, И.В Численное моделирование волновых процессов в нижнем бьефе Нюрнбергского шлюза. / И.В. Липатов, К. Торенц // "Великие реки - 2005". - Н.Новгород : ННГАСУ, - 372-373 с.

23. Липатов, И.В. Численное моделирование процессов наполштя камеры шлюза /И.В. Липатов//Вестник ВГАВТ-2004.-вып. 8, - С. 12i—129.

24. Липатов, И.В. Конечно-элементное моделирование работы резьбовой пары / И.В. Липатов, Л.Н. Авдентов // Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ВГАВТ// ВГАВТ - 2002. - том 2. - С 69-81.

25. Липатов, И.В. Применение конечно-элементного моделирования для оценки напряженно-деформированного состояния резьбовой пары в зоне зацепления / И.В. Липатов, Л.Н. Авдентов // - тезисы докладов Н всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технология в науке, проектирование и производстве". Часть V, НГТУ, Н.Новгород, 3-4 фев. 2000. - Н.Новгород: изд. НГТУ, 2000. - с. 22 - 23.

26. Липатов, И.В. Исследование пиклопрочностного ресурса резьбового соединения штока ворот Балаковского шлюза / И.В.Липатов, Д.Э.Бессмертный//-тезисы докладов II всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технологии в пауке, проектирование и производстве". Часть V, НГТУ, Н.Новгород, 3-4 фев. 2000. -Н.Новгород: изд. НГТУ, 2000. - с. 21.

27. Липатов, И.В. Вычислительный эксперимент в поисках эксплуатационных резервов работы шлюзованных участков. / И.В. Липатов Н "Великие реки - 2006". - Н.Новгород : ННГАСУ, - 177 - 178 с.

28. Липатов, И.В. Проблема повышения технико-эксплуатационных качеств работы судоходных шлюзов на внутренних водных путях России /И.В. Липатов // - Речной транспорт. - 2006. N 4. С. 32 - 33 .

29. Липатов И.В., Гидродинамика речных потоков и ее влияние на эксплуатационные параметры судоходных гидротехнических сооружений : методология исследований. - Монография. / И.В. Липатов. - Н.Новгород: Издательско полиграфический комплекс ФГОУ ВГ10 ВГАВТ, 2006. - 97 с.

30. Липатов, И.В. Математическое моделирование гидродинамических процессов в процессе эксплуатации шлюзованных водных путей. / И.В. Липатов // - IX Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике. - Н.Новгород, 26 авг. - 28 авг. 2006. - Н.Новгорд: изд. ННГУ. -2006. С. 119

31. Lipatov, I.V. Untersuchungen fun ein kombiniertes beschleunigtes Schleusen kammer full system /I.V.Lipatov// - BAW - Karlsruhe 1997, p 37.

32. Lipatov, I.V. Various i Applications of STAR-CD / I.V. Lipatov, Y.K.Lohansky, A.V.Rozin // - Proceedings of 19th CAD-FEM Users' Meeting 2001, Berlin, Potsdam. -2001.-p. 13.

Подписано в печать 18.09.06. Формат 60*84. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ 180906.

Типография "Оливер", 603600, г.Нижний Новгород, ул. Костина, 2 оф.153а т.8-8312-78-97-42

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 технико - эксплуатационных параметров работы судоходных шлюзов.

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧИХ ВОРОТ ШЛЮЗА И РЕЧНОГО ПОТОКА.

2.1. Гидродинамические нагрузки, действующие на 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 ворот.

2.4. Верификация предлагаемой математической модели с конкретизацией путей ее замыкания и применения.

3. РАСЧЕТЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПОДХОДНЫХ КАНАЛАХ ШЛЮЗОВ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ CAD/CAE ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

3.1. Современные подходы к исследованию волновых явлений формирующихся в подходных каналах при работе шлюза.

3.2. Разработка математической модели волновых процессов в подходных каналах и способы ее 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 напряженнодеформированного 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 шток-муфта.

4.4. Особенности формирования напряженно-деформированного 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 напряженно-деформированного состояния резьбовых пар и разработка мероприятий по продлению их срока службы.

5. РАЗРАБОТКА ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ 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 напряженно-деформированного состояния гальсбантов 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 напряженно-деформированное состояние плоских тяг гальсбантов.

5.7. Обоснование рациональных путей и условий технической эксплуатации гальсбантов с плоскими тягами.

6. РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ В РАБОТЕ СУДОХОДНЫХ ШЛЮЗОВ И ОЦЕНКА ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ 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 эксплуатации.

6.4. Исследование волновых процессов в верхних подходных каналах шлюзов с целью создания дифференцированных

1 стоянок судов, ожидающих шлюзования.

6.5. Рекомендации по улучшению условий судоходства в подходном канале Нюрнбергского шлюза.

В современной России эксплуатируются десятки тысяч километров внутренних водных путей, на которых функционирует более 150 шлюзов. Эффективность эксплуатации флота на водных путях в значительной степени зависит от времени прохождения через судоходные гидротехнические сооружения, а также стабильности и надежности работы судоходных шлюзов. Способствуя комплексному использованию водных ресурсов, шлюзы при этом стали одним из основных факторов, сдерживающих интенсификацию судопотоков.

Экономический кризис в стране дал лишь небольшую передышку в решении вопроса интенсификации судоходства, и, как показывают прогнозы, современная тенденция развития транспорта обострит его в ближайшие годы. Так, например, объем перевозок по Волго-Донскому каналу (ВДСК) за последние пять лет утроился, и коэффициент использования шлюзов по времени приближается к его критической величине. Аналогичная ситуация складывается и на Беломорско - Балтийском канале (ББК), где объем пассажирских перевозок за последние пять лет вырос в 2.5 раза.

Основным фактором, определяющим специфику процесса эксплуатации гидротехнического сооружения, является его работа на контакте с двумя средами - воздухом и водой. Постоянная смена границы разделения этих сред, изменение температуры, ветровые нагрузки также способствуют разрушению материала и ухудшению технического состояния основных водоподпорных элементов и всего сооружения в целом. В результате актуальным стал вопрос обеспечения устойчивости транспортного процесса, обеспечение бесперебойной работы судоходных шлюзов и предотвращение глобальных экологических и техногенных катастроф с непредсказуемыми последствиями. Основная часть шлюзов в России уже проработала более 50 лет и выработала свой прочностной ресурс. В частности, сооружения ВДСК уже исчерпали большую часть запроектированного эксплуатационного ресурса. Не лучше ситуация и на других объектах. Согласно результатам государственной регистрации и предварительной оценки уровня эксплуатационной безопасности судоходных шлюзов треть сооружений имеет пониженный уровень безопасности, а более половины - аварийный или предаварийный.

Проблема совершенствования пропуска судов через шлюзы и шлюзованные системы представляла и продолжает представлять существенный интерес в области эксплуатации водного транспорта. Решению этого вопроса были посвящены работы A.M. Гапеева, А.Г. Малышкина, В.В. Баланина, В.И. Кожуха-ря, И.П. Фадеева, В.Н. Захарова, М.А. Колосова, А.Н. Клементьева, Р.Д. Фролова, П.А. Гарибина, В.А. Кривошея, С.М. Пьяных и др.

Учитывая многогранность вопроса интенсификации судопропуска через шлюзованные участки, многими авторами данная проблема рассматривалась под различными углами, начиная с организационно-управленческих способов интенсификации судопотоков, и до решения глобальных технических вопросов, касающихся систем питания шлюзов, сложных гидродинамических процессов, )t имеющих место при работе сооружений, и так далее.

Проблема технического состояния судоходных сооружений наиболее остро возникла последние 15 лет, поэтому круг ученых, работающих в этой области, не столь значителен. По данной тематике работы в основном выполнены в Центре прочности Российского аэрокосмического агентства (РАКа) под руководством А.И. Лиходеда и в СКТБ "Ленгидросталь" (A.B. Фрейшист, И.В. Мар-тенсон, В.И. Кублановский, С.П. Борисевич, Г.А. Полонский). Опыт эксплуатации судоходных сооружений говорит, что наиболее слабым звеном шлюзов являются металлические конструкции, подверженные интенсивной коррозии и циклическому характеру нагружения. Анализ опытных данных показал, что од-( ним из самых весомых факторов обеспечения эксплуатационной безопасности металлических конструкций судоходных шлюзов на современном этапе является точная оценка остаточного прочностного ресурса на базе достижений современной вычислительной математики. С одной стороны, это дает развернутую картину разрушающих напряжений в теле конструкции, а с другой - позволяет определить слабые стороны действующих узлов и наметить пути по увеличению срока их эксплуатации и снижению эксплуатационных затрат на поддержание судоходных гидротехнических сооружений в рабочем состоянии. В дополнение к этому использование вычислительного эксперимента позволяет обойтись без дорогостоящих натурных и лабораторных исследований, найти новые пути улучшения технико-эксплуатационных параметров функционирования шлюзованных участков водных путей на качественно новом уроне. Слабое распространение вышеназванных методов в практике научных исследований на водном транспорте частично объясняется недостаточной мощностью вычислительных ресурсов, а также отсутствием апробированных и верифицированных математических моделей, позволяющих качественно описывать интересующие гидродинамические явления и напряженно-деформированное состояние наиболее слабых узлов. Одной из целей данной работы является восполнение этого пробела.

Учитывая многогранность и многообразие проблем, возникающих в процессе организации судопропуска, автор считает необходимым основные усилия сконцентрировать на решении двух проблем:

• повышение надежности и эксплуатационной безопасности работы металлоконструкций судоходных шлюзов как наиболее слабого звена системы внутренних водных путей;

• поиск и включение в транспортный процесс резервов сокращения продолжительности цикла шлюзования, на основе совершенствования гидродинамических процессов, сопровождающих наполнение/опорожнение камер шлюза.

Для решения проблемы первого направления в работе выполнен анализ технического состояния металлоконструкций современных шлюзов и выявлены наиболее слабые узлы в системе механического оборудования, включая ворота и затворы, а также резьбовые соединения и вспомогательные узлы двухстворчатых ворот (гальсбант и т.д.).

После аварии на Пермском шлюзе специалистами РАКа был выполнен всесторонний анализ технического состояния металлоконструкций, работающих под напором. Поэтому после анализа данных эксплуатационных организаций и изучения специальной литературы, автор считает необходимым сосредоточить усилия на поиске совершенствования надежности резьбовых соединений металлоконструкций шлюзов и гальсбантов двухстворчатых ворот. Для исследования и моделирования технического состояния металлоконструкций необходимо создать математические модели напряженно-деформированного состояния узлов. Эти модели верифицировать по натурным и лабораторным данным. Разработка математических моделей дает возможность выполнения серии численных экспериментов, и выявить слабые места в конструкции с точки зрения надежности и устойчивости транспортного процесса. Результаты численных экспериментов открывают возможность наработать круг предложений организационно-технического характера для существенного увеличения прочностного ресурса и надежности слабых узлов механического оборудования шлюза с целью предотвращения их выхода из строя.

Помимо этого, для повышения эксплуатационной надежности шлюзов, в работе рассмотрен вопрос о гидродинамических нагрузках, действующих на рабочие ворота в процессе маневрирования. Знание эпюры гидродинамического давления на рабочие ворота является отправной точкой при оценке остаточного прочностного ресурса конструкции. И только наличие точного ответа на этот вопрос позволяет эксплуатационному персоналу получить развернутое представление о надежности одного из наиболее уязвимых элементов напорного фронта гидроузла.

С целью сокращения цикла шлюзования в работе анализируются современные подходы к решению данной проблемы. Наиболее перспективным для сокращения движенческой составляющей времени шлюзования на сегодняшний момент является совершенствование гидродинамических явлений в потоке на подходах к шлюзам. С одной стороны, это позволит обеспечить нормальные условия судам на подходах к шлюзам, а с другой - реализовать на практике идею "дифференцированных стоянок" для учалки судов в процессе ожидания шлюзования. Для сокращения машинной составляющей времени шлюзования необходимо наработать круг мероприятий по совершенствованию гидравлических характеристик существующих конструкций рабочих ворот. С одной стороны, это улучшит условия технической эксплуатации на наиболее уязвимом узле напорного фронта гидроузла, а с другой сократит время наполнения камеры шлюза.

Для проведения исследований автором разработано несколько численных математических моделей и выполнен значительный объем лабораторных и натурных исследований. Наличие верифицированных математических моделей позволяет смоделировать и изучить волновые процессы на подходах к шлюзам и предложить методы совершенствования гидравлических характеристик ворот шлюзов с целью ускорения процесса наполнения камеры.

Работа выполнена на кафедре водных путей и гидротехнических сооружений Волжской государственной академии водного транспорта (ВГАВТ). Систематические модельные эксперименты по работе резьбового соединения были выполнены в лаборатории прочности судовых конструкций и материалов кафедры сопротивления материалов и конструкции корпуса ВГАВТ совместно с доцентом Л.Н. Авдентовым. Исследования конструкций рабочих ворот были выполнены в лаборатории судопропуска Московской академии водного транспорта (МГАВТ) совместно с профессором, д.т.н. В.А.Кривошеем. Расчет по предлагаемым математическим моделям выполнялся на личной вычислительной технике автора с привлечением ресурсов Нижегородского государственного университета (НГУ) и вычислительного центра ВГАВТ. Вычислительные эксперименты по исследованию волновых процессов в подходных каналах к шлюзам выполнялись на вычислительном кластере в Федеральном институте водного строительства Германии (ВА\¥), где автор проходил стажировку в июне 2003 года (реферат "Судоходные сооружения и шлюзы").

Результаты работы в процессе ее выполнения докладывались на международных совещаниях экспертов в рамках сотрудничества Российских и Германских специалистов-гидротехников в Нижнем Новгороде и Карлсруэ, на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАВТ, техническом совете службы гидротехнических сооружений Волжского ГБУ по проблемам эксплуатации рабочих ворот Городецких шлюзов.

Основные положения диссертации отражены в 32 научных работах, представленных в списке литературы.

283

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Научные исследования, выполненные в диссертации, направлены на решение проблемы повышения технико-эксплуатационных качеств процесса эксплуатации шлюзов, отработавших по 40-50 лет и более, а так же интенсификацию процесса судопропуска через шлюзованные участки. Для решения этой задачи автором был выполнен анализ существующих работ по совершенствованию и решению комплекса вопросов, связанных с апробацией современных методов исследования напряженно-деформированного состояния наиболее нагруженных узлов механического оборудования судоходных шлюзов и математическому моделированию гидродинамических процессов, сопровождающих работу шлюза. Это позволило выявить ряд резервов для повышения эксплуатационных качеств шлюзов и включить их в транспортный процесс, а также получить полную картину технического состояния наиболее ответственных узлов судоходных шлюзов.

По результатам выполненных в диссертации исследований, автор считает необходимым выделить следующие моменты и отметить результаты, имеющие наибольшую научную и практическую значимость:

1. Выполненный анализ современных методов ускорения процесса прохождения судном судоходного шлюза показал, что на сегодняшний день вопросы интенсификации судопотоков и совершенствования гидродинамических процессов работы шлюзов изучены недостаточно: с одной стороны это связано с присутствием масштабного фактора при лабораторных исследованиях, а с другой -изначальной невозможностью получения адекватных математических моделей процессов на базе уравнений гидромеханики и системы уравнений Сен-Венана, ввиду сложности геометрии потока.

2. Приведенные в диссертации данные показывают, что на данный момент большинство судоходных шлюзов выработало свой основной прочностной ресурс и стабильность транспортного процесса во многих случаях не обеспечивается. Преобладающей первопричиной поломок и остановок шлюзов являются неточности в оценке остаточного прочностного ресурса и некорректности в постановке задачи на этапе проектирования таких уникальных сооружений, как шлюзы.

3. Традиционно используемый балочный подход не позволяет с достаточной точностью оценить пространственную жесткость реальной конструкции, а также выполнить ряд специфических исследований по отклику конструкции на воздействие тепловых и динамических нагрузок в совокупности с влиянием фактора обработки и качества комплектующих этих уникальных узлов. Поэтому возникает необходимость в переходе на математическое моделирование НДС судоходных сооружений.

4. Для исследования наиболее уязвимого узла механического оборудования шлюза - резьбового соединения, автором разработана математическая модель напряженно - деформированного состояния соединения, верифицированная на адекватность натурным данным, полученным при проведении системных исследований на лабораторной установке в масштабе 110: 1.

5. Впервые автором выявлено, что на штоке выделяются две зоны пиковых напряжений, которые лимитируют циклопрочностной ресурс и установлено, что определяющим фактором продолжительности эксплуатации резьбового соединения шток - муфта являются конструктивные особенности и точность соблюдения проектных размеров при изготовлении. Для повышения надежности работы узла, точность изготовления должна быть повышена в рекомендуемых автором пределах.

6. Исследования показали, что эксплуатация резьбового соединения шток-муфта при отсутствии "свободных витков" на сгоне недопустима, так как увеличивает концентрации напряжений. Оптимальным вариантом является наличие на сгоне нескольких свободных витков, для чего рекомендуется каждые 20 лет выводить из области максимального нагружения витки с "пред критическим" усталостным износом, и тем самым существенно продлить срок службы всего соединения.

7. Для продления жизненного цикла резьбового соединения шток-муфта автором рекомендуется применение конического среза начальных витков под определенным углом, что трансформирует наличие концентраций напряжений в витках из фактора, определяющего циклопрочностной ресурс узла в фактор, не влияющий на продолжительность эксплуатационного цикла.

8. Впервые также разработана и верифицирована группа математических моделей, описывающих НДС конструкций плоских тяг гальс-бантов при восприятии ими статических, динамических и тепловых нагрузок, позволяющих учесть влияние коррозии, технологии и качества монтажа, отклонения от проектных параметров и т.д.

9. В диссертации установлено, что для обеспечения нормальных условий эксплуатации гальсбантов по первой группе предельных состояний зазор между осью шлюза и проушиной тяги не должен превышать строго определенного размера, а по второй группе предельных состояний максимальное смещение тяги по вертикальной оси не должно превышать рекомендуемого автором номинала.

10. Исследования автора показали, что максимальные разрушающие напряжения в теле конструкции гальсбанта возникают не в процессе эксплуатации, а во время межнавигационного периода.

11. В работе выявлено, что определяющим фактором эксплуатации является циклопрочностной ресурс, который напрямую связан с величиной зазора между осью ворот и проушиной тяги, а воздействие внешних возбуждающих динамических нагрузок увеличивает величину разрушающих напряжений в области крепления пластин тяг гальсбанта к закладным шлюза.

12. Для исследования условий эксплуатации рабочих ворот шлюза автором впервые создана и верифицирована математическая модель процесса обтекания конструкции ворот шлюза, базирующаяся на трехмерных уравнениях Навье-Стокса, дополняемых специальным выражением для отслеживания раздела двух сред вода/воздух. Для корректного моделирования турбулентных процессов предложено использовать стандартную к - е модель турбулентности с параболической зависимостью между турбулентными касательными напряжениями и скоростью потока в совокупности с логарифмическим законом распределения напряжений в пристеночной области. Верификация математической модели реализовывалась по данным систематических лабораторных экспериментов, и показала ее адекватность физическому процессу, а ее применение позволяет исследовать процесс работы ворот на принципиально новом качественном уровне.

13. Установлено, что для улучшения гидравлических характеристик подьемно-опускных рабочих ворот уголкового типа эффективным будет монтаж группы струеотжимающих пластин в рециркуляционной зоне около точки перелома напорной грани, что позволит увеличить гидравлический коэффициент расхода воды для ворот и сократить время наполнения камеры.

14. Автором установлено, что несмотря на достаточно широкое использование лабораторного эксперимента и проработку методов решения уравнений Сен-Венана, они не позволяют адекватно исследовать волновые процессы в непосредственной близости от шлюза, для чего в диссертации разработана математическая модель на базе гидродинамических уравнений Навье-Стокса, которую рекомендуется дополнять специальной величиной для учета границы раздела сред вода/воздух и стандартной высокорейднольсовской моделью турбулентности. Верификация этой модели по натурным данным, полученным на шлюзе Хаузен (Германия) показала адекватность натурных и теоретических величин.

Таким образом, выполненные в диссертации исследования позволили установить, что при их реализации может быть обеспечено: а) снижение концентрации напряжений на наиболее нагруженных витках соединения на 35 %, предотвращение возможности резкого перераспределения напряжений на максимально нагруженные витки, ведущая к быстрому разрушению узла. Это позволит увеличить срок службы нового соединения на 25 -30%; б) увеличение срока службы резьбового соединения в 2 - 3 раза посредством применения конического среза под углом в 8°; в) увеличение продолжительности работы пластинчатых гальсбантов на 35 - 40% и предотвращение вероятности их катастрофических поломок в межнавигационных период; г) резкое снижение себестоимости научных исследований процессов технической эксплуатации рабочих ворот судоходных шлюзов, ввиду возможности отказа от необходимости применения лабораторных установок; д) сокращение времени наполнения камеры шлюза на 10 - 15 %; е) улучшение условия технической эксплуатации подьемно-опускных ворот с консольным типом струенаправляющего козырька и предотвращение аварийных остановок в работе сооружения; ж) претворение в жизнь идеи введения "дифференцированных стоянок" и сокращение цикла шлюзования на 3 - 5 мин; з) определение схемы реконструкции комплекса гасительных устройств системы наполнения/опорожнения шлюза, что позволит создать приемлемые условия отстоя судов, ожидающих шлюзования.

Выше изложенные практические результаты были получены автором на базе новых теоретических положений, предлагаемых в работе: а) разработка и верификация математической модели взаимодействия рабочих ворот шлюза с потоком; б) формулировка и апробация на базе современных CAD/CAE технологий математической модели волновых процессов в подходных каналах шлюзов; в) построение контактной, конечно-элементной математической модели работы резьбовых соединений и ее верификация на базе лабораторного эксперимента; г) исследование особенностей напряженно-деформированного состояния и факторов, его определяющих, работы упорного типа резьбы в узлах механического оборудования судоходных шлюзов; д) разработка контактных, конечно-элементных математических моделей напряженно-деформированного состояния плоских тяг гальсбантов позволяющие исследовать работу узла при статическом нагружении, динамическом воздействии, влиянии температуры, качестве изготовления и т.д.; е) исследование особенностей технической эксплуатации плоских тяг гальсбантов и их влияние на продление их жизненного цикла.

1. Абелев, A.C. Основные вопросы расчета и исследований вибрации затворов гидротехнических сооружений / А.С.Абелев//Изв. ВНИИГ. -1955. т.54, - С. 106-125.

2. Адлер, Ю.П. Обзор прикладных работ по планированию эксперимента / Ю.П. Адлер, Ю.В. Грановский //- М.: Изд-во Моск. Гос. Ун-та. 1967. -С. 1-125.

3. Альтшуль, А.Д. Влияние вихревых воронок на коэффициент расхода при истечении жидкости из отверстия / А.Д. Альтшуль, М.Ш. Марголин // Гидротехническое строительство. 1968. - №6. - С. 32-48.

4. Андронов, В.П. Концентрация напряжений и циклическая прочность резьбовых пар / В.ПЛндронов, J1.H. Авдентов// "Вопросы автоматизации проектирования, прочночти и вибрации судов внутреннего плавания", тр. ГИИВТа 1988. вып. 235, - С. 9 -15.

5. Аполлов, Б.А. Гидрологические прогнозы / Б.А.Аполлов., Т.П. Калинин, В.Д.Комаров. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 60 с.

6. Арестова, Д.М. Определение норм времени судопропуска / Д.М. Аресто-ва, // / Речной транспорт. 1960. - № 8. - С. 35-37.

7. Архангельский, В.А. Расчеты неустановившегося движения в открытых водотоках / В.А.Архангельский.-М.: Изд.АН СССР, 1947. 90 с.

8. A.c. 1013564. Устройство для швартовки судов в камере судоходного шлюза. / Зиневич Д.И., Клюев В.В., Бутин В.П.-Опубл. в Б.И.,1983, №15.

9. A.c. 1402639.Швартовое устройство камеры шлюза. / Шведов B.JL, Бала-нин В.В., Бутин В.П., Николаев Н.П. Опубл. в Б.И., 1988, № 22.

10. A.c. 1466983. Буксир для проводки судов через шлюзы. / Агапов A.A., Бутин В.П., Колосов М.А., Шведов В.Л. Опубл. в Б.И., 1989, №11.

11. A.c. 977567. Устройство для ввода плавучих средств в камеру судопро-пускного сооружения. / Бутин В.П., Зиневич Д.И., Клюев В.В., Северов Л.Ф., Дейч И.М. Опубл. в Б.И., 1982, № 44.

12. Аугустин, Я. Аварии стальных конструкций / Аугустин Я., Шледзевский Е. пер. с польского // М.: Стройиздат. - 1978. - с. 183.

13. Баланин, В.В. Судоходные гидротехнические сооружения. / В.В. Баланин // Речной транспорт. - 1983. № 11, С.40-41.

14. Баланин, В.В. Судопропускные сооружения для скоростного и малотоннажного флота. / В.В.Баланин, В.П.Бутин, М.А.Колосов, М.И.Русаков, Б.Д. Никошков // Сб.докладов XXVII международного конгресса, Токио. 1990.-С.23 -24.

15. Баланин, В.В. Оптимальные запасы в камерах шлюзов / В.В. Баланин // -Речной транспорт. 1982. №10. С. 40-41.

16. Баланин, В.В. О рациональной компоновке подходов к шлюзам. / В.В. Баланин// Сборник научных трудов ЛИИВТа , 1978. Водные пути и гидросооружения, - с. 11-21.

17. Баланин, В.В. Усовершенствовать швартовку судов в камерах судоходных шлюзов / В.В. Баланин, М.А. КарасинII Речной транспорт. - 1963. № 7. С. 52-53.

18. Белых, В.Н. Динамическая модель оптимизации управления транспортным процессом на шлюзованной системе / В.Н. Белых, В.И. Кожухарь, Л.А. Комраз, Н.Л. Куликова, Б.С. Украинский// Труды ГИИВТа. 1989. вып. 244, - С. 9-16.

19. Белых В.Н. Кожухарь В.И.Об одном из возможных вариантов оптимизации судопропуска на шлюзованных системах / В.Н. Белых, В.И. Кожухарь//труды ГИИВТа. 1986. вып.219,-С. 2-9.

20. Беляев, Б.И. Причины аварий стальных конструкций и способы их устранения/ Б.И. Беляев, B.C. Корниенко. М.: Стройиздат, 1968, - 204 с.

21. Биргер, И.А. Резьбовые соединения / И.А. Биргер, Г.Б. Иосилевич. М.: Машиностроение, 1972. - 256 с.

22. Бурков, А.Ф. Результаты исследований истечения из-под щита и основные гидравлические предпосылки для решения задачи / А. Ф. Бурков // Труды ЛИВТа. 1933. - вып. 3, - С. 94-109.

23. Бутин, В.П. Откатные ворота Пермского шлюза на опорах скольжения. / В.П. Бутин // Труды ЛИИВТа. 1979. - Сооружения водного транспорта и улучшение судоходных условий на реках, С. 83 - 92.

24. Бутин, В.П. Отбойно-швартовное устройство. / В.П. Бутин // Сб. экспресс информации по речному транспорту 1988. - вып.13 (1176), ЦБНТИ МРФ РСФСР. - С. 10.

25. Вадо, Р Отчет о работе 14 международного конгресса по судоходству / Р. Вадо// Секция 1. Внутреннее судоходство.- Л.,Транспорт, 1977. 164с.

26. Вайсблат, Б.И. Прогнозирование времени ожидания шлюзования при оперативном планировании пропуска судов через шлюз / Б.И. Вайсблат // тр. ГИИВТа 1984, вып. 201, - С. 20-29.

27. Васильев, Г.Н. Опыт эксплуатации механического оборудования Горь-ковского и Куйбышевских шлюзов / Г.Н. Васильев // Труды координационных совещаний по гидротехнике. 1966. - Вып. 18, - М.-Л., Энергия, 1966, с. 371-380

28. Васильев, Г.Н. Надежность и долговечность судоходных шлюзов / Г.Н. Васильев, В.В. Баланин, Л. Н. Кузьмицкий // Речной транспорт. - 1988. №8. С. 30-31.

29. Верховский, A.B. Определение напряжений в резьбе методом шаровых сечений / A.B. Верховский, А.П. Спицин// Труды ГПИ им. Жданова, -1963. T.XVIII, вып.4, - С. 35-40.

30. Верховский, A.B. Гипотеза ломанных сечений и ее применение к расчету стержней сложной конфигурации / A.B. Верховский // Известия Томского политехнического института 1947. - т. 61, вып.1. - с. 8 - 20.

31. Воскобойников, Г.И. Проводка судов по каналу / Г.И. Воскобойников// -Речной транспорт. -1981, №1, с.46-47.

32. Гапеев, A.M. Выбор режимов опорожнения камеры шлюза с головной системой питания для крупнотоннажного судна / A.M. Гапеев // Сборник научных трудов ЛИИВТа. 1988. - С. 45-51.

33. Гапеев, A.M. Совершенствование эксплуатационных качеств судоходных шлюзов с головной системой питания: автореф. дис. док. тех. наук: 05.22.19 / Гапеев Анатолий Михайлович. Санкт-Петербург, 1999. - 43 с.

34. Гапеев, A.M. Влияние отдельных элементов верхней головы шлюза на гидравлические параметры потока / A.M. Гапеев // Труды ЛИИВТа. -1984. Гидротехнические сооружения и путевые работы на внутренних водных путях для судоходства, - С.148-155.

35. Гапеев, A.M. Лабораторные исследования системы наполнения второй нитки Шекснинского шлюза/А.М.Гапеев, Б.В.Коленко, В.В.Ко-молкин, К.Г. Кудрявцев //Труды ЛИИВТа-1979.-вып.166, С. 59 - 67.

36. Гарибин П.А. Воднотранспортное использование малых водотоков: ав-тореф. дис. док. тех. наук: 05.23.07 / Гарибин Павел Андреевич. -Санкт-Петербург, 2003. 40 с.

37. Гарнушкина, Т.В. Исследование динамической просадки и обеспечение безопасности движения речных составов на ограниченном по ширине и глубине форватере: автореф. дис. кан. тех. наук: 05.22.16 / Гарнушкина Т.В. Новосибирск, 1990. - 26 с.

38. Гелета, И.В. Расчет трансформаций паводков на примерах некоторых рек Северо-Запада: автореф. дис. кан. тех. наук: 05.23.07 / И.В. Гелета -Л., 1966.- 19 с.

39. Гиринский, H.H. Давление на плоский щит при истечении из-под щита/ H.H. Гиринский //Гидротехническое строительство.-1934. № 10. С.16-22.

40. Горский, В.Г.Планирование промышленных экспериментов / В. Г. Горский, Ю.П.Адлер //- М.: Металлургия 1974.-264 с

41. Грушевский, М.С. Некоторые вопросы расчетов неустановившегося движения воды в реках / М.С. Грушевский. // Труды ГГИ 1967. - вып. 140, - С. 20-30.

42. Грушевский, М.С. Исследование волн попусков в нижнем бьефе Иваньковской ГЭС / М.С. Грушевский, В.А Эриксон // Труды ГГИ. -1968.- вып. 161 С.200

43. Грюнау, Э.Б. Предупреждение дефектов в строительных конструкциях / Э.Б. Грюнау. М: Стройиздат, 1980. - 215 с.

44. Демидович, Б.П. Численные методы анализа / Б.П. Демидович, И.А. Марон, Э.Э. Шувалова М.: Изд. Физ-мат лит., 1963. - 230 с.

45. Дмитров, Н Оптимальная гидравлическая характеристика наполнения и опорожнения шлюзной камеры. / Н. Дмитров // Техническа мисъл. (бол-гарск.). 1980. - №4 - с.53-60.

46. Должанский, Ю.М. Планирование эксперимента при исследовании свойств сплавов / Ю.М. Должанский, Ф.С. Новик, Т.А.Чемлева. -М.: ОНТИ, 1974. 132 с.

47. Доманевский, Н.И. Графический метод технико-экономического обоснования габаритов водных путей / Н.И. Доманевский // Речной транспорт. - 1960. №9.-С.29-32.

48. Егиазарян, Б.О. Суточное регулирование деривационных ГЭС с учетом влияния деформаций волнового расхода : автореф. дис. кан. тех. наук: 05.23.07 / Егиазарян Б.О. Ереван, 1952. - 23 с.

49. Жаров, H.H. Исследования и методика расчета осредненных гидродинамических нагрузок, действующих на плоские глубинные затворы: ав. дис. кан. тех. наук: 05.23.07 / Жаров H.H. Л., 1968,- 38 с.

50. Зегджа, А.П. Теория подобия и методика расчета гидротехнических моделей / А.П. Зегджа M.-JL: Госстройиздат, 1938 г. -164 с .

51. Зернов Д. А. Пути повышения пропускной способности судоходных сооружений / Д. А. Зернов // Труды МГАВТ. 1983. - Проблемы повышения эффективности водного транспорта, - С. 82-88.

52. Зернов, Д. А. Пропуск крупнотоннажных судов через шлюзы Беломор-ско-Балтийского канала / Зернов Д. А., Кирьяков С. // Речной транспорт. - 1967. №5. С. 36-37.

53. Идельчик, А.Н. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / А.Н. Идельчик М.: Наука, 1950. - 550 с.

54. Инструкция по наблюдениям и исследованиям на судоходных гидротехнических сооружениях. ( часть 2 механическое оборудование ) М.: ГлавВодпуть. - 1985. - 54 с.

55. Иосилевич Г.Б. Концентрация напряжений и деформации в деталях машин / Г.Б. Иосилевич М: Машиностроение, 1981. - 222с

56. Калинин, Г.П. О численных методах решения уравнений Сен-Венана для расчета неустановившегося движения в реках / Г.П. Калинин, Л.С.Кучмент-Л.:Метеорология и гидрология.-1963.- №11.-С. 21-40.

57. Калинин, Г.П. Расчет уровней воды в нижних бьефах ГЭС / Г.П.Калинин, П.И.Милюков // Метеорология и гидрология.-1960.№2.- С.11 23.

58. Картвелишвили, H.A. Колебания нижнего бьефа в створе ГЭС при суточном регулировании / Картвелишвили H.A. // Гидротехническое строительство. 1960. № 11. - С. 31 - 38.

59. Картвелишвили, H.A. Волновой режим нижних бьефов ГЭС при суточном регулировании / Картвелишвили H.A. // Тр. ВНИИЭ 1961. №13. -С. 45-49.

60. Карасин, М.А. Оптимальные режимы наполнения и опорожнения шлюзов с головной системой питания. / Карасин М.А. // Из. ВНИИГ им. Веденеева. Л. - 1967. - т.85, - С. 131-153.

61. Качановский, Б.Д. Гидравлика судоходных шлюзов. / Б.Д. Качановский. -М: Речиздат, 1951. 265с.

62. Кирьяков, С.Н. Современное состояние теории расчета дополнительной осадки судов при движении в шлюзах / С.Н. Кирьяков// Труды ЛИИВТ. -1972.-выл. 132.,- С.144-164.

63. Клементьев, А.Н Движение и маневрирование судов при прохождении судопропускных гидротехнических сооружений : автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н. : 05.22.19. / Клементьев Александр Николаевич. Н. Новгорд, 1998. - 29 с.

64. Клюев, В.В. Ускорение шлюзования транзитным попуском воды : автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук : 05.23.07 / Клюев В.В. -Ленинград, 1984.-20с.

65. Клюев, В.В. Ускорение пропуска судов через шлюзы. / В.В. Клюев, A.M. Гапеев // Речной транспорт. 1980, №11, С.38-39.

66. Клюев, В.В. Ускорение пропуска судов через шлюзы. / В.В. Клюев // Речной транспорт. -1981, № 11, с. 36-38.

67. Клюев, В.В. Исследования транзитных пропусков воды через судоходный шлюз / В.В. Клюев // Сборник научных трудов ЛИИВТа 1982. -Работа транспортного флота на водных путях, С. 164-174.

68. Клюев, В.В. Повышаем безопасность пропуска судов. / В.В. Клюев // -Речной транспорт. 1975. № 3, С.40-41.

69. Колосов, М.А Безопасность судоходного шлюза. / М.А Колосов // Гидротехническое строительство. - 2002. № 4, С. 6-9.

70. Колосов, М.А. Развитие водных путей Сибири и Дальнего Востока с разработкой транспортных судоподъемников на гидроузлах : автореф. дис. на соиск. учен. степ, д.т.н.: 05.22.07 / Колосов Михаил Александрович . -Ленинград, 1992. 45с.

71. Комаров Е. К.Особенности проектирования гидромеханического оборудования гидроузлов среднего напора / Е. К. Комаров // Гидротехническое строительство. - 1964. № 9. С.37-42.

72. Комиссаров, Н. М. Особенности маневрирования при проводке судна через шлюз с большим коэффициентом стесненности камеры корпусом судна / Н.М. Комиссаров, М. Н. Чуркин // Речной транспорт. - 1967. № 2 С. 40-42.

73. Контарович, В.А. Расчет неустановившегося движения воды по уравнениям Сен-Венана методом конечных элементов: автореф. дис. кан. тех. наук: 05.23.07 / Контарович В.А. М., 1983. - 19 с.

74. Кононов, В.В. Теоретические и экспериментальные исследования условий стоянки судов в шлюзах с головной затопленной системой питанияи выбор оптимальных режимов наполнения: автореф. дис. кан. тех. наук: 05.23.07 / Кононов В.В. Л., 1976 . - 38 с.

75. Конаков, А.Н. Отказы и усиление строительных металлических конструкций / А.Н. Конаков, А.П. Махов. М: ВНИИИС, 1980. - 52 с.

76. Кривошей, В.А. Безопасность на внутренних водных путях России / В.А. Кривошей // Материалы научно-практической конференции "Обеспечение безопасности и надежности судоходных гидротехнических сооружений". 2002. С. 1-4.

77. Кривошей, В.А. Гидродинамические нагрузки, действующие на подьем-но-опускные ворота шлюзов: автореф. дис. кан. тех. наук: 05.23.07 / Кривошей В.А. Л., 1985.-31с.

78. Кривошей, В.А. Гидродинамические нагрузки, действующие на подьем-но-опускные ворота Городецких шлюзов / В.А. Кривошей // Информационный научно-технический сб. М.: ЦБНТИ, 1990. - 9 с.

79. Кривошей, В.А. Гидросооружения: устранить опасность! / В.А. Кривошей // Речной транспорт. - 2005. № 4. С. 32-35.

80. Кривошей, В.А. Исследование кинематики потока при истечении воды из-под ворот шлюза с головной системой питания / В.А. Кривошей. Труды ЛИИВТа гидротехнические сооружения и путевые работы на водных путях для судоходства. - Л., - 1984. - С. 42-50.

81. Кривошей, В.А. Совершенствование процесса судопропуска через Городецкие шлюзы / В.А. Кривошей, И.В. Липатов //- Информационный сборник ЦБНТИ. 1994. № 5 . с 5-7.

82. Крылов, И.И. Классификация причин отказов стальных конструкций производственных зданий и сооружений / Крылов И.И., Шевцов Ю.П. // Изв. Вузов. Строительство и архитектура. - 1983. № 11. С. 14-17.

83. Кусков, Л.С. Измерение высоты волны при движении ее по бьефу / Л.С. Кусков, И.Н. Дымент // Сборник научно-прозводственных трудов МО-НИТОВТ, Речиздат, 1951. С. 88.

84. Кучмент, Л.С. Линейные модели расчета неустановившегося движения воды в реке / Л.С. Кучмент //,Труды ЦИП-1965.- вып.141,- С. 40 52.

85. Левачев, С.Н Пути повышения безопасности воднотранспортных гидротехнических сооружений / С.Н Левачев // Материалы научно-технического совещания "Обеспечение безопасности и надежности водных путей и гидротехнических сооружений. Волжский, 2000. - с2

86. Лентарев, A.A. Пропускная способность регулируемых водных путей / A.A. Лентарев // Труды дальневосточного высшего инженерного морского училища. - 1988. - депонированная рукопись в в/о "Мортехинфор-реклама" № 905-мф 88., С. 25-34.

87. Леви, И.И. Моделирование гидравлических явлений / И.И. Леви, Л. Энергия, 1967. -235 с.

88. Левин, А.Г Предвычисления хода уровней р. Волги ниже Волгоградской ГЭС методом электромелирования / А.Г.Левин, А.П. Жидиков // Метеорология и гидрология. -1961. вып. 8, - С. 42 - 50.

89. Липатов, И.В. Алгоритм расчета почасового приращения глубин в нижнем бьефе Нижегородской ГЭС / И.В. Липатов // Труды ВГАВТ 1993. -вып. 268, - С. 124 - 129.

90. Липатов, И.В. Гидродинамические нагрузки на подьемно-опускные ворота шлюзов / И.В. Липатов // ЦБНТИ Наука и техника на речном транспорте - информационный сборник - М.: 1994. № 12. - С. 23-25.

91. Липатов, И.В. Исследование целесообразности организации дифференцированных стоянок для судов ожидающих шлюзования со стороны верхнего подходного канала (на примере шлюзов ВДСК) / И.В. Липатов // Вестник ВГАВТ 2005. - вып. 12, - С.153 - 157.

92. Липатов, И.В. Исследование особенностей деформирования и разрушения ответственных резьбовых соединений судоходных шлюзов. / И.В. Липатов //ВестникВГАВТ 2006. - вып.16, - С. 139-146.

93. Липатов И.В Оценка целесообразности организации дифференцированных стоянок судов в верхнем подходном канале ВДСКа.// И.В. Липатов "Великие реки 2005". - Н.Новгород : ННГАСУ, - 310-310 с.

94. Липатов, И.В. О некотором ослаблении в процессе судопропуска в НБ Нижегородского гидроузла на р. Волге / И.В. Липатов // девятое координационное совещание по проблеме эррозиальных, русловых и устьевых процессов - тезисы - Брянск - 1994. - С. 148-149.

95. Липатов, И.В. Пути сокращения простоев судов в НБ Городецкого района гидросооружений вызванных провалами в суточном графике работы ГЭС / И.В. Липатов //- НТК конференция посвященная 150-летию Волжского пароходства-ВГАВТ-1993. С.134-135.

96. Липатов, И.В. Прогноз уровней можно уточнить / И.В. Липатов // Речной транспорт. - 1993. № 4. С. 28-29.

97. Липатов, И.В Разработка двух мерной математической модели поведения свободной поверхности в районе верхней головы шлюза / И.В. Липатов // Вестник ВГАВТ 2005. - вып. 12, - С. 157 - 160.

98. Липатов, И.В. Совершенствование процесса судопропуска через шлюзы (на примере ГРГС): автореф. дис. кан. тех. наук: 05.22.19 / Липатов И.В. С.-Петербург, 1996. - 26 с.

99. Липатов И.В., Гидродинамика речных потоков и ее влияние на эксплуатационные параметры судоходных гидротехнических сооружений : методология исследований. Монография. / И.В. Липатов. - Н.Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2006. - 100с.

100. Липатов, И.В. Математическое моделирование волновых процессов в нижних подходных каналах судоходных шлюзов / И.В. Липатов // Вестник ННГУ.Серия Механика. / Н.Новгород: 2006.-Вып.1(7) - С. 50-57.

101. Липатов, И.В. Математическая модель гидродинамического воздействия потока на рабочие ворота судоходных шлюзов. / И.В. Липатов // Вестник ННГУ. Сборник статей "Проблемы прочности и пластичности". /Н.Новгород: 2005. - Вып. 67 - С. 151-161.

102. Липатов, И.В. Моделирование экологических проблем речных водоемов с использованием пакета STARCD / И.В. Липатов // Журнал "САПР и ГРАФИКА". 2000. - № 12. - С. 106-108.

103. Липатов, И.В. Формулировка полной пространственной модели динамики развития волнового процесса в верхнем подходном канале шлюза / И.В. Липатов // Вестник ВГАВТ- 2005. вып.12, - С.161 -167.

104. Липатов, И.В. Численное моделирование гидродинамики потоков на водных путях ЕГС / И.В. Липатов // Доклад на девятом межвузовском научно-координационном совете. Ульяновск - 2005. - С. 69-75.

105. Липатов, И.В Численное моделирование волновых процессов в нижнем бьефе Нюрнбергского шлюза. / И.В. Липатов, К. Торенц // "Великие реки 2005". - Н.Новгород : ННГАСУ, - 372-373 с.

106. Липатов, И.В. Численное моделирование процессов наполнения камеры шлюза / И.В. Липатов // Вестник ВГАВТ 2004.-вып. 8, - С. 126 - 129.

107. Липатов, И.В. Конечно-элементное моделирование работы резьбовой пары / И.В. Липатов, Л.Н. Авдентов // Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ВГАВТ// ВГАВТ 2002. - том 2. - С 69-81.

108. Липатов, И.В. Вычислительный эксперимент в поисках эксплуатационных резервов работы шлюзованных участков. / И.В. Липатов // "Великие реки 2006". - Н.Новгород: ННГАСУ, - 250 - 251 с.

109. Маккавеев, В.М. Гидравлика / Маккавеев В.М., Коновалов И.М. Л. М: Речиздат, 1940. - 642с.

110. Малышкин, А.Г. К вопросу обоснования схемы организации нефтепер-возок в ограниченных условиях плавания / Малышкин, А.Г. // Тр. ГИИВТа. - 1964. вып. 59. - С. 23 - 34.

111. Маневич, Я.З. Гидравлика затворов высоконапорных шлюзов: автореф. дис. канн.тех. наук: 05.22.19 / Я.З. Маневич Л., 1954 . - 8с.

112. Махлин, Е.М. Схема выбора оптимального варианта увеличения пропускной способности судоходных шлюзов / Е.М. Махлин // Тр. института комплекс, трансп. пробл. при Госплане СССР. - 1968. - Вопросы развития транспортной сети СССР, Вып. 9. - С. 91-102

113. Махлин, Е.М. Выбор рациональных путей увеличены пропускной способности судоходных шлюзов: Автореф. Дис. На соиск. учен. степ. к. т. н. / Ин-т компплекс. Трансп. Пробл., при Госплане СССР. М., 1972. - 27 с.

114. Мелконян, Г.И. Некоторые случаи отрывного обтекания затворов гидросооружений : автореферат дис. к.т.н.: 05.22.16 / Мелконян Григорий Иванович. Ленинград, 1954. - 8 с.

115. Мелконян, Г.И. Решение задачи струйного обтекания плоского затвора с учетом силы тяжести по методу источников и стоков / Г.И. Мелконян // Ереван: Изд-во АН Армянской ССР, 1957. С. 65-80.

116. Мелещенко, Н.Т. Применение теории длинных волн малой амплитуды к вопросам суточного регулирования / Н.Т. Мелещенко // Изв. ВНИИГ.- 1940. т.28, - С. 50-59.

117. Методология по программе STARCD. / Computayional Dynamics Limited Лондон: 1999. - 210 с.

118. Методики и результаты статических испытаний на прочность фрагмента створки шлюза НТО № 5553-94-57. М. ЦНИИМаш. - 1993. - 75 с.

119. Михайлов А.В.Судоходные шлюзы. / A.B. Михайлов. М: Транспорт, 1966. - 304с.

120. Михайлов, A.B. Головные системы питания судоходных шлюзов. / A.B. Михайлов. М.: Минречфлот СССР, 1951. -172 с.

121. Мочалов, В.М. Об ускорении пропуска судов через шлюзованные системы. / В.М. Мочалов // Речной транспорт. - 1980. №1, с.41-42.

122. Мочалов, В. М. Ускорение движения судов по каналу. / В.М. Мочалов //- Речной транспорт. 1977. №11, с. 44-45.

123. Налимов, В.В. Логические основания планирования эксперимента. / В.В. Налимов, Т.И . Голикова М.: Металлургия, 1981. - 151 с.

124. Налимов, В.В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов / В.В. Налимов, H.A. Чернова -М.: Наука, 1965. 340 с.

125. Нейбер Г. Концентрация напряжений. /Г. Нейбер Гостехиздат, 1947.-45с.

126. Новик, Ф.С Математические методы планирования эксперимента в металловедении / Ф.С. Новик М.: МИСИС, 1971. - 148 с.

127. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М. Энергоиздат, 1989. - 59 с.

128. Обрезков, В.Н. Применение вычислительной техники в гидроэнергетических расчетах / В.Н. Обрезков М.: Госэнергоиздат, 1963 г. -120 с.

129. Онипченко, Г.Ф. Оценка отстоя судов на участке аэрированного потока / Г.Ф. Онипченко // Труды Гидропроекта. М: 1972. Сб. 23, С. 96-98.

130. Онипченко, Г.Ф. Условия захода судов в шлюзы изменились / Г.Ф. Онипченко // Речной транспорт. 1973. № 9, С. 40-41.

131. Онипченко, Г.Ф. Оценка отстоя судов на участке аэрированного потока в шлюзах /Г.Ф. Онипченко -М:,Труды Гидропроекга, -1972. -вып2, -С. 28-35.

132. Онипченко, Г.Ф. Уплотнение рабочих ворот шлюзов / Г.Ф. Онипченко. Речной транспорт. 1968. - вып. 2, - С. 30-31.

133. Отчет по НИР "Анализ нагрузок и напряженного состояния подьемно-опускных ворот Городецкого гидроузла с целью упрочнения их конструкции" ; рук. А. И. Лиходед. М., 1995. - 59 с.

134. Отчет по НИР "Исследование возможности повышения пропускной способности ВДСКа" /Липатов И.В., рук. Сазонов A.A./ ВГАВТ-2005.-89с.

135. Отчет по НИР "Лабораторные и натурные исследования режимов транзитных попусков воды с целью ускорения судопропуска." / Ленинградский институт водного транспорта. -Л.: 1981, № ГР 81103064, -68с.

136. Отчет по НИР Обследование металла конструкций верхних рабочих ворот шлюзов 13-16 Городецкого района гидротехнических сооружений и проведение расчетного анализа с целью определения их несущей способности / А. И. Лиходед // М. ЦНИИМаш., 1998. - 45с.

137. Отчет по НИР Определение остаточного запаса прочности рабочих ПОВ Чебоксарского РГС с учетом коррозионного износа и выдача рекомендаций по их реконструкции / А. И. Лиходед // М. ЦНИИМаш., 1998. - 75с.

138. Отчет по НИР "Оптимизация силовой схемы рабочих ворот ПОВ Городецкого РГСиС и выработка рекомендаций по проектированию новыхшлюзовых ворот с повышенной ресурсной прочностью" / А. И. Лиходед //- М. ЦНИИМаш, 1998.-67 с.

139. Отчет по НИР "Прочностные тензометрические испытания тяг гальс-бантов двухстворчатых ворот шлюзов № 15 ГРГС, №17 ЧРГС, № 25 и 26 БРГС, № 32 АРГС"- / Елисеев СЕМ НИЛИМ-ННовгород 1992.-23с.

140. Отчет по НИР "Проведение оптимизационных и прочностных расчетов конструкции АРОВ Самарского РГСиС с целью выбора проектного варианта метала конструкций с повышенной несущей способностью" / А. И. Лиходед // - М. ЦНИИМаш., 1996. - 45 с.

141. Отчет по НИР "Прочностные тензометрические испытания тяг гальс-бантов двухстворчатых ворот шлюзов № 13 ГРГС, № 25 и 26 БРГС, № 32 АРГС" / Елисеев С. ЕМ - НИЛИМ - Н.Новгород 1990. - 33 с.

142. Отчет по НИР " Исследование напряженно-деформированного состояния резьбового соединения штока гидрцилиндра и проушины верхних рабочих ворот шлюзов № 25-26 Балаковского РГС. /рук. Сазонов A.A. , Липатов И.В. / Н.Новгород, ВГАВТ, 1999. 68 с.

143. Отчет по НИР "Прочностные тензометрические испытания тяг гальс-бантов двухстворчатых ворот шлюзов № 13,14,15,16 ГРГС, № 25 и 26 БРГС, № 32 АРГС" / Елисеев С. ЕМ - НИЛИМ - ННовгород 1991.-73с.

144. Отчет по НИР "Проведение экспертного осмотра затворов Чебоксарского РГСиС и выдача рекомендаций по проведению контроля за состоянием металлоконструкций в обеспечении их прочностного ресурса." / А. И. Лиходед // - М. ЦНИИМаш., 1998. - 39 с.

145. Отчет по НИР "Реконструкция рабочих двухстворчатых ворот шлюза № 15, рабочих затворов и ремонтных шандоров шлюзов № 13-16 ГРГС" / А. И. Лиходед // - М. ЦНИИМаш., 1998. - 85 с.

146. Отчет по НИР "Реконструкция рабочих ДВ шл.15,рабочих затворов и ремонтных шандоров шл. № 13-16 Городецкого района гидротехнических сооружений" / А. И. Лиходед // - М. ЦНИИМаш., 1997. - 64 с.

147. Отчет по НИР "Разработка силовых схем рабочих ДВ с повышенным прочностным ресурсом шлюзов № 21-24 Самарского РГСиС." / А. И. Лиходед // - М. ЦНИИМаш., 2001. - 39 с.

148. Отчет по НИР "Исследование влияния внешних факторов на напряженно-деформированное состояние конструктивных элементов пластинчатых тяг гальсбантов." /рук. Сазонов A.A. , Липатов И.В. // -Н.Новгород, ВГАВТ, 1999. - 98 с.

149. Отчет по НИР "Совершенствование технических решений и эксплуатации механического оборудования гидротехнических сооружений" /рук. Волхоном В. И.// - Москва, МИИВТ, 1984. - 176 с.

150. Отчет по НИР "Тензометрические испытания по определению напряженно-деформированного состояния и корректировке положения тяг гальсбантов двухстворчатых ворот шлюзов № 15 и 16 ГРГС и № 25 и 26 БРГС". / Елисеев С. ЕМ - НИЛИМ - Горький 1989. - 33 с.

151. Отчет по НИР "Экспериментальные тензометрические испытания тяг гальсбантов двухстворчатых ворот шлюзов КРГС". / Елисеев С. Е.// -НИЛИМ - Н.Новгород 1990. - 28 с.

152. Отчет по НИР "Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния работы тяг гальсбантов двух створчатых ворот шлюзов номер 25 и 26 БРГС, при различных режимах эксплуатации" / Елисеев С. Е.// - НИЛИМ - Горький 1988 год. - 28 с.

153. Отчет по НИР "Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния тяг гальсбантов двухстворчатых ворот шлюзов № 13 ГРГС" / Елисеев С. Е.// - НИЛИМ - Горький 1987. - 24 с.

154. Отчет по НИР "Исследование влияния внешних факторов на напряженно-деформированное состояние конструктивных элементов плоских тяг гальсбантов" / рук. Сазонов A.A., Липатов И.В. // - ВГАВТ -Н.Новгород - 1992.-78 с.

155. Отчет по НИР "Обосновать изменение запасов под днищем судов для Городецких шлюзов" Заключительный отчет. /Руководитель Фролов Р.Д.//-ИИВТНН- Н.Новгород. 1993.- 100с.

156. Отчет по НИР "Исследование технического состояния механического оборудования на шлюзах Волжского БУПа и оценка его работоспособности " / рук. Волхонов В.И. // М., МГАВТ - 1987. - 156 с.

157. Павленко, В.Г. Анализ и метод определения характеристик движения речных судов в каналах / В.Г. Павленко, С.Н. Короткое // Труды НИИВ-Та. 1989. - С. 50-58.

158. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С. Патанкар С. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

159. Пигалова Н.В., Филимонов Н.А.Обоснование эффективности работы судов с паузкой и догрузкой. / Н.В. Пигалова, Н.А. Филимонов // Труды ГИИВТа. 1990. - вып.249. -С. 15- 88.

160. Проект "Рабочие чертежи и расчеты гальсбантов двухстворчатых ворот " - / СКТБ "Ленгидросталь"/. № 569ШК1 - 11042 РР - 1992. - 55 с.

161. Полонский, Г.А. Основные направления совершенствования уплотнений затворов гидротехнических сооружений / Г.А. Полонский //. Гидротехнические строительство. 1973. - №3. - С.15-25.

162. Полонский, Г.А. Механическое оборудование судоходных шлюзов / Г.А. Полонский. М: 1980. - 280 с.

163. Поляков, В.Б. Учет неустановившегося движения воды в нижних бьефах гидроузлов при оптимизации режимов работы энергосистем с гидроэлектростанциями: автореф. дис. кан. тех. наук: 05.22.16. / В.Б. Поляков -Киев, 1967. 25 с.

164. Поляк, Б.Т. О некоторых способах ускорения сходимости итерационных методов / Б.Т. Поляк // Вычислительная математика и математическая физика. 1964. - № 5. - С. 7 -13.

165. Попов, С.А. Безопасность судоходных гидротехнических сооружений / С.А. Попов // Материалы научно-практической конференции "Обеспечение безопасности и надежности судоходных гидротехнических сооружений". 2002. Волжский. с. 5-10.

166. Похабов, В.И Повышение эффективности эксплуатации водных путей и транспортного флота: автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н.: 05.19.22 / Похабов В.И. С.-Петербург, 2003. - 35 с.

167. Пояснительная записка к типовому проекту и расчету гальсбантов Р-JI2719. / ЛПКК "Гидропроектсталь" / Ленинград 1950. - 48 с.

168. Пояснительная записка и расчет Р-17307. / СКБ "Ленгидросталь" / Ленинград 1969. - 62 с.

169. Проведение ресурсных испытаний фрагмента шлюзовых ворот при форсированных нагрузках / А. И. Лиходед // - НТО № 5553-94-663. М. ЦНИИМаш., 1994.-53 с.

170. Пьяных, С.М. Ускорение пропуска судов через шлюзы. / С.М. Пьяных // Производ.-технический сборник ТУ МРФ. 1965. - № 4. - С. 34-41.

171. Пьяных, С.М. Эффективность автоматической швартовки судов при шлюзовании. / С.М. Пьяных // Тр. ГИИВТа-1970. вып.103., ч.И, с2641.

172. Пьяных, С.М. Анализ скоростей входа и выхода судов ив шлюзов / С.М. Пьяных // Тр. ГИИВТ 1965. - вып. 70. - С. 93 -111.

173. Рабкова, Е.К. Лабораторные исследования суточного регулирования режима уровней воды в нижнем бьефе Горьковской ГЭС / Е.К. Рабкова // Труды ЦНИИЭВТа. 1960. - № 19. - С. 29-38.

174. Раев В.А. Регулирование волновых колебаний в судоходных каналах. / В.А. Раев // Сб.науч.тр. ЛИИВТа 1964. - Водные пути и гидротехнические сооружения, вып.78. - С. 23 - 29.

175. Расчет 569ШК1 1110426РР "Гальсбанты двухстворчатых ворот" / СКТБ "Ленгидросталь" // - 1992 г. - С. 58.

176. Реконструкция рабочих двухстворчатых ворот шлюза №. 15, рабочих затворов и ремонтных шандоров шлюзов № 13-16 ГРГС-М. /рук. А.И. Лиходед // ЦНИИМаш- 1998. - С. 45.

177. Розовский, И.Л. Изучение неустановившегося движения в нижнем бьефе ГЭС на гидралических моделях. / И.Л. Розовский и Е.В. Еременко // Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 15, Энергия, М.-Л., 1964. Тр. ГГИ. 1964. - № 118. - С. 29-36.

178. Розовский, И.Л. Неустановившееся движение водного потока ниже гидроэлектростанции и его влияние на русло / И.Л Розовский., Е.В. Еременко, В.А. Базилевич. Киев : Наукова думка, 1967. - 60 с.

179. Русинов, А.М. Особенности распространения волн попусков в пойменном русле: автор, дис. кан. тех. наук: 05.23.08 / А.М. Русинов Л, 1967. -29 с.

180. Руководство пользователя по программе STARCD. / Computayional Dynamics Limited Лондон: 1999. - 760 с.

181. Руководство пользователя по программе PROAM / Computayional Dynamics Limited Лондон: 1999. - 110 с.

182. Садовский, Л.Н. Техническая эксплуатация судоходных гидротехнических сооружений / Л.Н. Садовский. М: Транспорт, 1978. - 185 с.

183. Сахновский, М.М. Уроки аварий стальных конструкций / М.М. Сахнов-ский, A.M. Титов Киев: Будивельник, 1969. - 200 с.

184. Семанов, Н.А.Колебания уровня воды в подходных каналах при наполнении и опорожнении камер шлюзов / H.A. Семанов// Труды ЛИИВТа. -1949. вып.ХУ, - С. 13-25.

185. Семанов, H.A. Судоходные каналы, шлюзы и судоподъемники. / H.A. Семанов, H.H. Варламов, В.В. Баланин. М: Транспорт, 1970. - 352с.

186. Строительные нормы и правила 2.06.07.-87. / СНиП // Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. -М: Стройиздат, 1987. 35 с.

187. Семанов, H.A. Исследования эксплуатационных качеств судоходных шлюзов: атореф. дисс. на соиск. учен. степ, д.т.н.: 05.23.07 / Семанов H.A. Ленинград, 1960. - 35с.

188. Сертификат качества № 110-2849 ОАО / акционерная компания метал-ласнабжение г. Липецк// Прокат из стали - 1994. - 2 с.

189. Сидорков, И.И. Пропуск судов через шлюз при пониженных горизонтах воды / И.И. Сидорков // Труды ЛИИВТа. 1974. - № 11. - с. 41 - 46.

190. Симаков, Г.В. Перспективы применения бескамерных водоклиновых судоподъемников. / Г.В. Симаков, А.Б. Мошков, П.А. Гарибин// Гидротехническое строительство. - 1981. №12. с.26-28.

191. Скатов, А.П. Об ускорении шлюзования крупнотоннажных судов в Го-родце / А.П. Скатов // Материалы научно-практической конференции, посвященной 150-летию Волжского пароходства. 1994. С. 64-66 с.

192. Соколов, В.Г. Изучение аэрации потока на модели / В.Г. Соколов // -Гидротехническое строительство. 1952. № 10. С. 34-36.

193. Спицин, А.П. Применение гипотезы неплоских сечений для определения напряжений в метрических резьбах при изгибе / А.П. Спицин // Труды ГПИ им. Жданова 1964. - том XX, выпуск 5. - С. 25 - 29.

194. Справка о техническом состояний резьбового соединения штока гидро-целиндра с проушиной верхних рабочих ворот. / НИЛИМ ГИИВТа. -Горький, 1999.-3 с.

195. Справочник по командам программы STARCD / Computayional Dynamics Limited Лондон: 1999. - 670 с.

196. Терешкин, Д.С. Увеличение пропускной способности шлюзованной системы путем совершенствования процессов судопропуска / Терешкин Д.С. // Тр. ГИИВТ. 1986, № 222. С. 130-142.

197. Технический отчет по теме "Исследовать эффективность применения обтекаемого без вакуумного профиля на верхних рабочих воротах шлюзов горьковского г/у, ВДСК и ББК." / В.А.Кривошей //- М: МИИВТ, 1995. 120 с.

198. Технический отчет по теме "Исследовать эффективность применения обтекаемого профиля на верхних рабочих воротах шлюзов горьковского г/у, ВДСК и ВДВП." / В.А. Кривошей // М: МИИВТ, 1990. - 68 с.

199. Технический отчет по теме "Лабораторные исследования вертикальной составляющей гидродинамического давления на вертикальные ворота Волго-Донских шлюзов" / Н.И. Караулов, А.Н. Козловский// М: НИС Гидропроект им. Жука, 1951. - 76 с.

200. Технический отчет по теме "Определение оптимальных гидравлических режимов работы шлюзов Саратовского гидроузла по условиям судопропуска для постоянной эксплуатации" / А.Д.Халтурин, Г.Ф.Онипченко // М: НИС Гидропроект им. С.Я.Жука, 1972. 71с.

201. Технический епчег о строительстве "Волю Донского судоходного канала им. ВИЛенина"/Г.Ф.Онипченко//-М: Госэнергоиздаг, 1957. -206с.

202. Технический отчет по теме "Практические рекомендации по сквозному пропуску флота через Беломоро-Балтийский канал" / С. Кирьяков, В. Тимошина// М: МИИВТ, 1987. - 34 с.

203. Технический отчет по теме "Проведение исследований с целью повышения пропускной способности судоходных сооружений и снижения затрат времени флота на судопропуск" /ДЗерновУ-М: МИИВТ, 1989.-98с.

204. Технический отчет по теме "Разработка рекомендаций по совершенствованию организации пропуска флота по Беломоро-Балтийскому каналу". МИИВТ / С. Кирьяков, В. Тимошина//, М., 1988. - 76 с.

205. Технический отчет по теме " Разработать рекомендации по оптимизации пропуска судов через шлюзы ЕГС европейской части" ( заключительный) - МИИВТ / С. Кирьяков//. - М. 1987. - 67 с.

206. Технический отчет по теме "Исследование мероприятий по регулированию русла р.Волга с целью повышения уровня воды в нижнем бьефе Городецкого гидроузла " ГИИВТ / Р.Д. Фролов //, Горький, 1973. - 136 с.

207. Технический отчет по теме "Разработка рекомендаций по повышению экономической эффективности Городецких шлюзов" МИИВТ / С. Кирьяков//,-М., 1994.-116 с.

208. Технический отчет по теме "Оценка влияния эксплуатации толкаемых составов на пропускную способность Волго-Балтийского водного пути". ВГАВТ /В.И. Астахов, рук. А.Г. Малышкин// ВГАВТ. - Н.Новгород -2004. - 94 с.

209. Технический отчет по теме "Совершенствование технологии и организации пропуска флота через шлюзы и шлюзовые системы с целью повышения их пропускной и провозной способности флота". МИИВТ / Д. Зернов // М., 1987.-78 с.

210. Тырва, В.Д. Оценка технологии пропуска судов через канал с принудительным ритмом /В.Д. Тырва, Ю.Н. Ковалев//Труды ЛИИВТа. 1986. -Деп. Рукопись в ЦБНТИ Минречфлота, №138,-10 с.

211. Угинчус, A.A. Гидравлика нижнего бьефа гидротехнических сооружений / Угинчус A.A. // Труды ГОНТИ. 1938. - вып. 5, - С. 55 - 60.

212. Флетчер, К. Вычислительные методы в динамике жидкостей / К. Флет-чер. М: Мир, 1991, т.2. - 552 с.

213. Фрадкин, И.Ю. Определение скорости движения судов через шлюзы / И. Ю. Фрадкин// Речной транспорт. -1971. № 5. С. 40-41.

214. Фрейшист, А.Р.Повышение надежности механического оборудования и стальных конструкций гидротехнических сооружений / А.Р. Фрейшист // М: Энергоатомиздат, 1987.-255 с.

215. Халтурин, Н.В. Условия обтекания плоского затвора в напорной галерее и давление потока на затвор / Н.В. Халтурин // Гидротехническое строительство. 1954. № 7. - С. 36-40.

216. Хейфиц М.Я., Ляхов К.С. Расчет норм времени на пропуск судов по шлюзованным системам / М.И. Хейфиц, К.И. Ляхов // Речной транспорт. 1963. №3. с. 11-13.

217. Христианович, С.А. Неустановившееся движение в каналах и реках / С.А. Христианович. Сб. АН СССР. - 1938. - Некоторые новые вопросы механики сплошной среды, - С. 40 - 45.

218. Хэлси, Н.Д. Использование конформных отображений при построении сеток для расчета обтекания трехмерных аэродинамических компоновок сложной формы / Н.Д. Хэлси. АКТ. - 1988., N11, С. 11-18.

219. Черкасов, A.A. О скорости движения волн попуска / А.А.Черкасов.-Труды всесоюзного инсплута гидротехники и мелиорации -1932. т.7,С. 15-21.

220. Чугаев, P.P. Гидравлика. / P.P. Чугаев.- Энергия. -Л. 1975., - 552с.

221. Шанчурова B.K.K вопросу о рациональных скоростях движения грузовых теплоходов по каналам / В.К. Шанчурова // Труды ГИИВТа. 1967. Вып. 84. Экономика и эксплу-атация флота и портов. - С. 93-106.

222. Шарп, Дж. Гидравлическое моделирование / Дж. Шарп. М.: Мир, 1984.-280 с.

223. Шмелев, H.B. Об эффективности паузки грузовых судов / Н.В. Шмелев // Тр. ГИИВТа. 1976. вып.149. С. 57 -63.

224. Щуко, С.Д. Оптимизация судопропуска через шлюзы "Волжской лестницы" ВДСК им. Ленина /С.Д. Щуко, С.М. Эхова// Труды ГИИВТа. -1990, вып. 249. С. 68-75.

225. Юдин, Н.К. Ускорение судопропуска и увеличение пропускной способности шлюзов за счет применения поперечного перемещения судов в подходах: автореф. дис. к.т.н.: 05.22.19. / Н.К. Юдин. С.-Петербург, 1994.-23 с.

226. Abbot, M.B. Computational hydraulics. Elements of the theory of free surface flows / M.B. Abbot // Boston ets. Pitman. 1980., - 326p.

227. ANSYS User's Manual, Swanson Analisis System. Houston, 1992.

228. Berichy über die numerische 3D-Simulation der Stromungsverhaltnisse in der Einfahrt zum oberen Schleusenvorhafen / Р.Лаузен // - BAW - № 99.3.03.06255.02. Карлсруэ, 2001. - 81 с.

229. Bericht 3D-Simulation eines induktionssonden-Eichstandes in der BAW / Р.Лаузен // - BAW. Карлсруэ, 2000. - 73 с.

230. Bericht zu COMET numerische 3D-Simulation mit freier Wasseroberflache -/ Р.Лаузен // BAW - № 99.3.03.06257.02. Карлсруэ, 2001. - 95 с.

231. Benek, J.A. Extended chimera grid embedding scheme with application to viscous flows / J.A. Benek, T.L. Donegan AIAA Computational Fluid Dynamics Conference. - 1987. №. 8. - P. 272-282.

232. Bird, R.B. Transport Phenomena / R.B. Bird, E.W. Stewart, E.N. Lightfoot // John Wiley & Sons, New York. 1966. - P. 23.

233. Bidone, G. Experiences sur la propagation du remous. / G. Bidone. Torino, Italy: Reale Acad. Sei () Memorie, 1824. - p. 195-292.

234. Brackbill, J.U. A continuum method for modelling surface tension / J.U. Brackbill, D.B. Kothe, C. Zemache. Comput Phys., 1992., 100.-p.335-354.

235. Chen, Y.S. Computation of turbulent flows using an extended k-. turbulence closure model / Y.S. Chen, S.W. Kim, NASA CR-179204., 1987., - 260 p.

236. Connel, S.D. Semi-structured mesh generation for 3D Navier-Stokes calculations / S.D. Connel, M.E. Braaten San-Diego, Computational Fluid Dynamics Conference, 1995, сб. 12 AIAA, - p.369-380.

237. De Saint-Venant, B. Fheorie du mouvent non permanent des eaux. Comptes rendus de ГАс. des Sciences. / De Saint-Venant В.- Paris, 1871. p. 60.

238. Dielrichs, E. Durch die Schubsshiffahrt bedingten Ausbildung der Einfahrten von schlffshebeanlagen // Wiss. Z. Hochsch. Dresden Verkehrs-wesen, 1970. Bd. 17, № l,p. 99-104.

239. Demirdzic, I. Space conservation law in finite volume calculations of fluid flow /1. Demirdzic, M. Peric // M. 1988. Int. J. Numer. Methods in Fluids №8, pp. 1037-1050.

240. Einflu starker motorisierter und längerer Schiffe auf die Sohlenerosion des Rheins / H. Witte // Карлсруэ: BAW № 316355,1997 r. - 59 c.

241. Eisemann, P.R. A multi-surface method of coordinate generation / P.R. Eisemann // J. Of Comp. Phys., - 1979. - vol.33, №1, p.l 18-150.

242. Eriksson, L.E. Generation of boundary-conforming grids around wing-body configurations using transfinite interpolation / L.E. Eriksson // AIAA J., -1984. - vol.20, №10, pp.1313-1320.

243. El Tahry, S.H. k-e equation for compressible reciprocating engine flows / S.H. El Tahry // AIAA J. Energy, - 1983. - No. 4, pp. 345-353.

244. Flachenhafte Stromungsmessungen im Wasserkorper und an der Wasseroberfläche zur Beschreibung von Stromungverhaltnissen bei Modelluntersuchungen / Р.Лаузен и В.Вейтбрец // Карлсруэ: BAW и институт гидродинамики Карлсруйского университета, 1999. - 59 р.

245. Fracht, М. M.J. of Appl. Mech. / М. Fracht // V.2,1935, 35р.

246. Gutachten unber die Steuerung der Schutze im Full und Entleerbetrieb / Р.Лаузен // - Карсруэ: BAW, 2000. - 94 p.

247. Galperin, В. Large Eddy Simulation of Complex Engineering and Geophysical Flows / B. Galperin, S.A. Orszag, // Cambridge University Press - 1993. -210 pp.

248. Gutachten über die seitliche Einleitung von eberschusswasser in den Einfahrtsbereich der Schleuse Nürnberg / К. Торенц // Карлсруэ - Bundesanstalt fur Wasserbau (BAW) -№ 3.03.10043.00,2003. - 68 p.

249. Hassid, S A turbulent energy dissipation model for flows with drag reduction / S. Hassid, R. Poreh // J. Fluids Eng. № 2, 1978, pp. 107-112.

250. Harlow, F.H. Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flows of fluid with free surface / F.H. Harlow, J.E. Welch, // Phys. Fluids, 1982, № 8, pp 2182-2187.

251. Hirt, C.W. Volume of Fluid (VOF) method for dynamical free boundaries /

252. C.W. Hirt, B.D. Nicholls// J. Comput. Phys., 1981. № 39, pp.201-225.

253. Isaa, R.I. The computation of compressible and incompressible recirculating flows by a non-iterative implicit scheme / R.I. Isaa, A.D. Gosman, A.P. Wat-kins // J. Comp. Phus., 1986, p. 66-82.

254. Jin, H. Generation of Unstructured Tetrahedral Meshes by Advancing Front Technique / H. Jin, R. I. Tanner// Int. J. Numer. Methods Eng., 1993, № 36, p. 1805-1823.

255. Kuhn, R. Die Schleusen des Maln-Donau-Kanals // Bauingenieur. 1971. Bd. 46, №5, p. 163-184.

256. Keuning, D.H. Application of finite element method with sectional linearization of flow problems/ D.H. Keuning //. J.Engineering Mathematics, 1975, V.9№3,p.251-260.

257. Launder, B.E. The numerical computation of turbulent flows / B.E. Launder,

258. D.B. Spalding, //, Comp. Meth. in Appl. Mech. and Eng., 1974, №3, pp. 269289.

259. Lipatov, I.V. Untersuchungen fun ein kombiniertes beschleunigtes Schleusenkammerfullsystem / I.V. Lipatov // kolloquien BAW - Karlsruhe 1997, p 37.

260. Lipatov, I.V. Various Applications of STAR-CD / I.V. Lipatov, Y.K.Lohansky, A.V.Rozin // Proceedings of 19th CAD-FEM Users' Meeting 2001, Berlin, Potsdam. - 2001. - p. 13.

261. Lohner, R. Generation Grids by the Advancing-Front Method / R. Lohner, P. Parikh // Int. J. Numer. Methods Fluids, 1988. - 1135-1149 p.

262. Methodology STAR-CD Version 3.15 / Computational Dynamics Ltd. -1999, London-250 p.

263. Melosh, R.J. Basic for derivation of matrices for the direct stiffness method / R.J. Melosh // J. Am. Inst. For Aeronautics and Astonautics, 1965. p. 12-18.

264. Messung der Oberflachengeschwindigkeit mit PIV/PTV Messverfahren bei Modelluntersuchungen / Р.Лаузен, В. Павловски // Карсруэ: BAW и институт гидродинамики Карсруйского университета, 2001. - 59 р.

265. Mises, R. Berechnung Von Ausffluss und uberfallsahlen / R. Mises // V.D.I., 1917, № 22, p.74-94.

266. Noak, R.W. A three-dimensional hybrid grid generation technique / R.W. Noak, J.P. Steinbrenner// San-Diego, Computational Fluid Dynamics Conference, - 1995, - 12th AIAA, -pp.413-423.

267. Norris, L.H. Turbulent channel flow with a moving wavy boundary'/ L.H Norris, W.C. Reynolds// Stanford University, Department of Mechanical Engineering, Report No. FM-10, 1975, 56 p.

268. Novgavo, I. Influencia de una singularidad de un canal, sobre la propagation de intumessencias /1. Novgavo// Boletion de la Facultad de Ingeneria y Agri-mensure de Montevideo (Urugway) 1956. - v.5, - no. 14.

269. Peterson, R.E. Stress concentration design factors / R.E. Peterson// New York, 1953.-58 p.

270. Prandtl, L.Bericht ber Untersuchungen zur ausgebildeten Turbulenz / L. Prandtl // ZAMM 1925. v. 5, pp. 136-139.

271. Peraire, J. Finite Element Euler Computations in Three Dimensions /J. Peraire, J. Peiro, L. Formaggia, K. Morgan, 0. C. Zienkiewicz// Int J. Numer. Methods Eng. 1988 , №26, pp. 2135-2159.

272. Rodi, W. Influence of buoyancy and rotation on equations for turbulent length scale / Rodi, W.//, Proc. 2nd Symp. on Turbulent Shear Flows 1979, v. 1, pp. 25-31.

273. Rodi, W. Experience with two-layer models combining the k-.model with a one-equation model near the wall / W. Rodi//, AIAA-91-0216 1991, 50 p.

274. Ryskin, G. Orthogonal mapping / G. Ryskin, L.G. Leal //, J. of Comp. Phys. - 1983. vol.50, №1. - pp.71-100.

275. Schlichting, H. Boundary Layer Theory / Schlichting, H.//. 6th Edition, McGraw-Hill, New York, 1968, 90p.

276. Santina, W.J. Duplicate locks for illinols waterway / W.J. Santina, G.B. Wesler // Proc. Amer. Soc. Civil Engrs. 1964, V 90, № WW4. - pt 1, - P. 126.

277. Scarlatos, P.D. A pure finite element method for Saint-Venant eguations / Scarlatos P.D.// J. Coastal Engrg, - 1982, V.6., № 1, p.27-45.

278. Shih, T.H. A realizable Reynolds stress algebraic equation model / T.H. Shih, J. Zhu, J.L. Lumley//, NASA TM-105993. 1993, pp. 23-29.

279. Van Driest, E.R. On turbulent flow near a wall, /E.R. Van Driest// J. Aeronaut. Sciences, 1956, v. 23, p. 1007-1011.

280. Valsing, H. Velocity-head coefficients in open channels. / H. Valsing, W. Smith, D.Cobb.// Geological survey water-suppiy. Washihgton, 1966. p. 1869.

281. Van der Laan, A. Firat high lift lock in Nigeria / A. Van der Laan, A. Kolk-mon // Proc. of the XXI-st intern, navigation Congr. Stockholm S. 1-2., Stockholm. 1965.-P. 139-152.

282. Yakhot, V. Renormalization group analysis of turbulence / V. Yakhot, S.A. Orszag// J. Scientific Computing Basic theory 1986. - p. 1-51.

283. Yakhot, V. Development of turbulence models for shear flows by a double expansion technique / V. Yakhot, S.A. Orszag, S. Thangam, T.B. Gatski, C.G. Speziale// Phys. Fluids, 1992, № 7, pp. 1510-1520.