автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Совершенствование методики проектирования судовых бассейнов с собственной системой очистки воды

На правах рукописи

Черепкова Екатерина Алексеевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДОВЫХ БАССЕЙНОВ С СОБСТВЕННОЙ СИСТЕМОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Специальность 05.08.03 «Проектирование и конструкция судов»

Автореферат 2 8 НОЯ 2013

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005540824

Нижний Новгород - 2013

005540824

Работа выполнена в Федеральном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта».

Научный руководитель:

Курников Александр Серафимович, д.т.н., проф., заслуженный деятель науки РФ, зав. каф. ТКМ и МР ФБОУ ВПО «ВГАВТ», г. Н. Новгород

Официальные оппоненты:

Решняк Валерий Иванович, д.т.н., проф., зав. каф. «X и Э» ФГБОУ ВПО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова», г. С-Петербург Васькин Сергей Владимирович, К.Т.Н., доц. каф. «ТК и ЭБС» ФБОУ ВПО «ВГАВТ», г. Н. Новгород

Ведущая организация: ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта», г. Новосибирск.

Защита состоится «23» декабря 2013 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 223.001.02 при ФБОУ ВПО «ВГАВТ» по адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ул.Нестерова, 5а, аудитория 281.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБОУ ВПО «ВГАВТ».

Автореферат разослан «21» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Кеслер А.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из самых перспективных и динамичных направлений туриндустрии является развитие круизного пассажирского флота. Практика показывает, что в условиях финансового кризиса мировая круизная индустрия по-прежнему демонстрирует хорошие результаты (средний прирост пассажиров за пять лет составил 6,9%, а пассажировместимость мирового круизного флота увеличилась на 22,2%). Между тем в нашей стране, несмотря на ее колоссальный природный и культурно-исторический потенциал для речного круизного туризма, развитие этого сегмента туррынка сдерживается целым рядом проблем, таких как морально устаревшие круизные пассажирские суда (КПС), которые уже в большей степени не отвечают современным требованиям комфортабельности пребывания пассажиров, ограниченное количество «зеленых» стоянок, неудовлетворительное состояние причалов и т.д.

На данный момент судовладельцы в основном работают по программам переоборудования и модернизации КПС, делая более комфортабельными каюты, рестораны и салоны, забывая о размещении плавательных бассейнов. Что касается речных КПС, эксплуатирующихся на реках стран Европы, Африки и Северной Америки, то .более 55% из них оборудованы бассейнами.

По данным пароходств «Ока» и «Водоход», в ходе эксплуатации КПС за последние 10 лет произошло сокращение числа «зеленых» стоянок на 20 - 25%, а, по сведениям Росстата, пассажиропоток снизился с 2007 по 2011 г. на 48%.

Кроме этого, пассажиропоток неравномерен по месяцам навигации. Так, по данным пароходства «Ока», пассажиропоток изменяется в процентном отношении с мая по сентябрь 2013 года - 4,1%, 25,4%, 28,4%, 27,3% и 14,8% соответственно.

По мнению автора, повышение комфортабельности и привлекательности КПС при размещении бассейнов на борту судна, эксплуатируемых на внутренних водных путях России, будет способствовать увеличению пассажиропотока.

Проблемам водоочистки, включая и бассейны, посвящены научные труды ученых A.M. Балабышко, C.B. Васькина, Т.Н. Витенько, И.П. Голямина, И.Т. Гороновского, А.И. Зимина, JI.A. Кульского, В.В. Лунина, A.C. Курникова, В.И. Решняка, В.П. Ружицкого, А.И. Самосюк, H.H. Семёнова, И.М. Федоткина, В.Л. Этана, G. Birgov, D. Crasso, Е. Sarantanello, P.C. Singel. Несмотря на большой объем работ, в них отсутствует информация о судовых системах очистки воды для бассейнов (СОВ Б).

В связи с этим создание эффективных как в энергетическом, так и в санитарном аспектах судовых СОВБ и их размещение на борту КПС до сих пор является актуальным.

Целью диссертационной работы является создание методики проектирования судового бассейна с собственной СОВБ, отвечающей современным требованиям нормативной документации с учетом особенностей его размещения на речных КПС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1.На основе анализа существующих методов очистки воды в бассейнах произвести выбор рационального их применения на КПС речного флота.

2. Создать математическое описание процессов очистки воды в СОВБ с учетом особенностей их работы в судовых условиях.

3. Провести экспериментальные исследования применения гидродинамического кавитатора.

4. Разработать оборудование, способное поддерживать качество воды в ванне бассейнав соответствии с СанПиН 2.1.2.11-88-03.

5. Выполнить необходимые расчеты остойчивости и прочности, доказывающие возможность установки бассейнов на эксплуатирующихся КПС.

6. Разраббтать блок-схему и методику проектирования СОВБ с использованием активированных окислительных технологий (АОТ'э).

Объектом исследования являются судовые бассейны с собственной СОВБ.

К предмету исследования относятся процессы, протекающие при очистке воды бассейнов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1.На основе анализа методов очистки воды для бассейнов установлено, что наиболее эффективным методом кондиционирования воды для судовых бассейнов являются совместное применение озонирования, кавитации, сорбции и ультрафиолетового излучения (УФИ), а их комбинированное использование в определенной последовательности обеспечивает возникновение АОТ'з.

2. Проведены экспериментальные исследования по определению оптимальных характеристик гидродинамического кавитатора в диапазоне производительности (1-13) м3/ч, позволяющие эксплуатировать устройство в судовых условиях.

3. Впервые разработано и предложено математическое описание процессов очистки воды для судовых бассейнов на основе АОТ'з.

4. Создана математическая модель работы СОВБ. Доказана адекватность предложенной математической модели.

5. Получен патент РФ на полезную модель № 113266 «Установка для очистки воды плавательных бассейнов с применением озона, ультразвука, УФ-излучения и хлора».

Практическая ценность работы заключается в создании судового купального бассейна с собственной СОВБ, а таюке в разработке методики его проектирования.

Использование результатов работы позволяет:

1. Повысить комфортабельность КПС и, как следствие, увеличить пассажиропоток на водном транспорте.

2. Выполнить сравнительную оценку изменения показателей остойчивости при размещении бассейна максимального размера на примере судов проекта 301.

3. Снизить энергозатраты на поддержание требуемой температуры воды в ванне бассейна за счет подогрева жидкости в гидродинамическом кавитаторе, при этом исключив теплообменник как отдельный элемент системы.

4. Разработать методику проектирования бассейнов, позволяющую принимать обоснованные технологические и конструктивные решения как для элементов, так и системы в целом.

5. Рассчитать эксплуатационные режимы работы бассейна с собственной СОВБ. 1

Реализация результатов работы выражается в следующем:

1. Использована методика проектирования для разработки технических условий ТУ Лг2 4859-005-0314976-2013 «Станции очистки воды плавательных бассейнов «СОВБ-2», «СОВБ-5», «СОВБ-Ю», «СОВБ-25» производительностью 2, 5, 10 и 25 м3/ч соответственно;

2. Разработана принципиальная схема судовой СОВБ;

3. Создан промышленный образец «СОВБ-2».

Достоверность полученных результатов обосновывается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований гидродинамических, физических и химических процессов. Выполнено сопоставление с исследованиями отечественных и зарубежных ученых. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартных методик и приборов для определения искомых показателей. Обработка результатов производилась методом корреляционно-регрессионного анализа.

Апробация работы. Результаты исследован™ докладывались и обсуждались на следующих мероприятиях: Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2011); Всероссийская выставка НТТМ (Москва, 2011); XX Международная научно-практическая конференция «Экология и жизнь» (Пенза, 2011); конференция «МИЦ» Саров-2011 (пос. Сатис, 2011); областной конкурс молодежных инновационных команд РОСТ "Россия. Ответственность. Стратегия. Технологии."

(Н.Новгород, 2011); XVII Нижегородская сессия молодых ученых, технические науки (пан. «Морозовский», 2012); Всеукраинская научно-техшгческая конференция с международными участниками "Сучасні технології проектування, побудови, експлуатації і ремонту суден, морских технічних засобів і інженерних споруд" (Николаев, 2012); Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2012); конференция «Сколково -ваш ключ к успеху» (Москва, 2012); III межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (Санкт-Петербург, 2012); конференция «МИЦ» Саров-2012 (Н.Новгород, 2012); областной конкурс молодежных инновационных команд РОСТ "Россия. Ответственность. Стратегия. Технологии." (Н.Новгород, 2012); конкурс "Молодые ученые транспортной отрасли 2012" (Ростов-на-Дону, 2012); конкурс на право проведения НИОКР "У.М.Н.И.К. - НН" (Н. Новгород, 2012); Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2013); Всероссийская выставка НТТМ (Москва, 2013); V Международная научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2013); конференция Startup Village (Москва, 2013).

Автор удостоен различных наград. В их числе: финансирование проекта в рамках федеральной программы "Участник молодежного научно-инновационного конкурса" (У.М.Н.И.К. -2011 и У.М.Н.И.К. - НН -2012); грант Нижегородской области в сфере науки, технологий и техники; диплом министерства образования Нижегородской области; премия для поддержки талантливой молодежи (НТТМ - 2013); стипендия имени академика Г.А. Разуваева.

Публикации. Список публикаций по материалам диссертации состоит из 12 работ, в том числе 1 работа в реферируемом ВАК журнале, 1 патент России на полезную модель.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 141 странице машинописного текста и включает 52 рисунка и 33 таблицы. Список литературы состоит из 126 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проводится анализ актуальности работы, формулируются цели и задачи исследований, раскрываются научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проведен анализ эксплуатирующихся КПС внутреннего и смешанного плавания с размещенными на борту бассейнами как на территории России, так и за рубежом. Установлено, что расположение бассейна в большей степени зависит от конструктивных

особенностей и наличия свободного пространства на палубе судна. Но наиболее приемлемым местом размещения ванны с учетом минимального изменения мореходных качеств, а также обеспечения наилучшего отдыха пассажиров является средняя часть солнечной палубы.

Произведено обоснование размещения бассейна на борту КПС с собственной СОВБ, которое заключается:

- в улучшении комфортабельности КПС, что увеличит пассажиропоток, а значит и рентабельность эксплуатирующихся судов;

- в сокращении «зеленых стоянок» (зон рекреации).

Рассмотрены существующие методы очистки воды бассейнов, анализ

которых показал, что наиболее эффективным методом кондиционирования воды для судовых бассейнов является совместное применение озонирования, кавитации, сорбции и УФИ, а их комбинированное использование в определенной последовательности обеспечивает возникновение AOT's.

Вторая глава посвящена разработке новой функциональной схемы очистки воды судовых бассейнов. Подробно рассмотрены и классифицированы основные процессы обработки воды: предварительная фильтрация, озонирование, кавитация, основная фильтрация, ультрафиолетовое излучение.

В результате проведенного анализа установлено следующее:

• наиболее приемлемыми для предварительной очистки воды бассейнов на судах являются плетеные сетчатые фильтры с тонкостью фильтрации (5... 500) мкм;

• оптимальной конструкцией гидродинамического кавитатора является струйный аппарат с тороидальной камерой смешения, в котором происходит разложение Н20 с образованием Н202, ОН", Н+ радикалов, способных вызвать эффективные окислительно-восстановительные реакции;

• песчано-угольный фильтр для финишной водоочистки;

• для обеззараживания воды бассейнов целесообразно использовать озон, получаемый в установке УФИ с озонообразующей лампой (УФИО) низкого давления с длиной волны 183 нм и 254 нм, дозой облучения не менее 16 мДж/см2 и концентрацией озона до 2 г/м3.

Выполнен анализ работ акад. H.H. Семёнова, посвященных теории цепных процессов при совместном использовании экологически безопасных окислителей и названных впоследствии активированными окислительными технологиями (AOT's), что позволило составить классификацию AOT's и рассмотреть комбинирование в судовых СОВБ следующих методов: озон + кавитация + активированный уголь + УФИ.

На основании проведенных исследований автором предложена принципиально новая функциональная схема СОВБ на КПС (рис. 1).

за Сорт

Рис. 1. Функциональная схема СОВБ.

Применение многоступенчатой (комплексной) схемы очистки воды способно полностью обеспечить требуемые показатели качества воды для бассейнов в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.2.1188-03. В третьей главе приводятся экспериментальные исследования, а также математическое описание работы основных элементов судовой СОВБ.

Для осуществления первой части экспериментальных исследований созданы гидродинамические кавитаторы (рис. 2) производительностью 1 и 13 м /ч (минимально и максимально возможные для КПС производительности СОВБ) с оптимальными характеристиками.

Рис. 2. Схема гидродинамического кавитатора с тороидальной камерой:

1 - входное сопло; 2 - камера смешения; 3 - патрубок подсоса воздуха (газа); 4 - внутреннее кольцо; 5 - диффузор.

При этом параметром оптимизации являлось давление в камере смешения кавитатора р(у), кПа, а факторами, влияющими на параметр, выбраны (см. рис. 2): ¥ - эксцентриситет входного сопла, мм; Ь -расстояние между соплом и диффузором, мм; Рз/Б, - отношение площадей выходного отверстия к входному камеры смешения; Др - перепад давлений (Др = р, - р2), кПа; Т - температура воды, °С.

Произведено определение площади сечения входного отверстия каждого из кавитаторов Рь м2:

1 ц.^г^н I1)

где р - производительность устройства, м3/с; ц - коэффициент расхода; g - ускорение свободного падения, м/с2; Н - напор перед кавитатором, м.

Также выполнена проверка скоростного режима кавитаторов и, м/с:

О

(2)

Диапазон скоростей течения воды, способствующий возникновению кавитации, находится в пределах (16...24) м/с. Для кавитаторов этот показатель равен 22,2 м/с и 23,5 м/с соответственно.

На основании расчетов и интервалов варьирования параметров были изготовлены 2 опытных кавитатора производительностью 1 м3/ч и 13 м3/ч (рис. 3), конструкции которых позволяют изменять значения факторов Ч1, Ь и Р2/Р] в соответствии с диапазоном изменения. Интервалы варьирования факторов указаны в табл. 1.

■<- . ' ж шшішшш ш^шштжшш^шшшішитшжшш^шш^тжшш

Рис. 3. Внешний вид конструктивных элементов гидродинамических кавитаторов:

а) детали устройства (входное и выходное сопла, внутреннее кольцо, полукамеры);

б) гидродинамический кавитатор в сборе без корпуса.

Табл. I. Интервалы варьирования факторов при проведении экспериментального исследования

Наименование фактора Производительность кавитатора, м7ч

1,0 13,0

Эксцентриситет входного сопла мм (1...3) (3,5...8,5)

Расстояние между соплом и диффузором Ь, мм (17...23) (50... 70)

Отношение площади выходного отверстия к входному камеры смешения р2/р! (2.4) (2...4)

Перепад давлений Др, кПа (310...450) (310...450)

Температура воды Т, "С (4...30) (4...30)

Для выполнения первой части экспериментальных исследований был разработан специальный стенд, принципиальная схема и внешний вид которого представлены на рис. 4 и 5 соответственно.

Ктатзшия

Рис. 4. Схема испытательного стенда обработки воды для плавательных бассейнов с гидродинамическим кавитатором:

1 - емкость для воды; 2 - электронагреватель; 3 - термометр; 4 - кавитатор

гидродинамический; 5 - кавитометр ультразвуковой; 6 - манометр; 7 - расходомер; 8 - кран; 9 - насос; 10 - мановакууметр; 11 - ротаметр.

&aâ/x

шаптфеш

Рис. 5. Внешний вид стенда СОВБ с гидродинамическим кавитатором:

1 - щит питания стенда; 2 - ротаметр; 3 - насос; 4 - подвод воздуха; 5 - мановакууметр; 6 - расходомер; 7 - блок контроля давления; 8 - кавитатор гидродинамический; 9 - патрубок приема исходной воды.

При планировании экспериментов выбрана матрица типа 25"1, позволяющая сократить количество опытов в 2 раза без ухудшения точности эксперимента. Обработка полученных результатов выполнялась в программном пакете «Statgraphics Centurion XVI».

Перед проведением многофакторного эксперимента была произведена проверка гипотезы о линейной зависимости параметра оптимизации р(у) от факторов L, F2/Fb Лр и Т, данные которой дали положительный

результат. Это позволило провести дробный факторный эксперимент выбранного типа.

По завершении экспериментальных исследований кавитаторов и математической обработки полученных данных были составлены уравнения регрессии по р(у) для производительностей 1 и 13 м3/ч.

Расхождение между полученными результатами по уравнениям регрессии не превышает 5%, что свидетельствует об отсутствии масштабного эффекта, поэтому окончательно составлено общее уравнение регрессии для кавитаторов производительностью (1 - 13) м3/ч:

р(у) = -209,800 + 0,779- ¥ + 0,900- Ь + 1,794-Др + 64,015 - ад + 0,305- т -Ч'-Др - 2,695- Ь- ад, - 0,446-Др- ад,. ^ '

Полученное уравнение указывает на отсутствие существенного влияния фактора «температура воды» (в принятом диапазоне изменений), поэтому при проектировании его можно не учитывать.

Адекватность математической модели работы кавитатора, состоящая из 3 уравнений, была проверена по коэффициенту множественной детерминации II2. Среднее значение Я2 составляет 95,07%. Это позволило определить оптимальные характеристики кавитатора (табл. 2).

Табл. 2. Оптимальные характеристики гидродинамического кавитатора 1 мЬч /і 3 м3/ч.

Признак оптимизации Значение параметра, р(у), кПа Значение факторов

Ч1, мм Ь, мм Р2/Р, Др, кПа

Минимизация р(у), кПа 30,069 1,0/3,5 17,0/50,0 4,0 450

В ходе проведения многофакторных экспериментов был зафиксирован процесс нагревания обрабатываемой воды в кавитаторе. Для установления зависимости степени нагрева жидкости от изменения перепада давления было проведено третье экспериментальное исследование на разработанном стенде (рис. 5). Установлено, что эжекция воздуха увеличивает температуру воды по сравнению с работой кавитатора без воздуха.

Следует отметить, что дополнительный ввод газа в камеру смешения кавитатора резко уменьшает кавитационные разрушения пристеночных поверхностей, что отмечает в своих исследованиях Э.С. Арзуманов.

Кроме этого, кавитатор выполняет сразу 4 функции: смесителя, устройства для дезинфекции жидкости, нагревателя и насоса.

Математическая модель работы судовой СОВБ состоит из 7 выражений, по которым при проектировании можно определить основные характеристики входящих в систему элементов:

1. Уравнений для определения площади живого сечения входного отверстия (1) и скорости течения воды в кавитаторе (2).

2. Полученной экспериментальным путем зависимости, описывающей работу гидродинамического кавитатора с тороидальной камерой смешения (3).

3. Формул, позволяющих определить геометрические параметры контактного фильтра в зависимости от расхода жидкости:

- диаметр контактной колонны фильтра, м:

_ |40в(2160.Цф-Ьф)

кк у ЗЫ,ф-иф >

где <30 - расход рабочей среды (воды), м3/с; - скорость фильтрации,

м/с; Ьф-высота фильтра, м. Для судовых условий Ьф 5 2м;

- диаметр корпуса фильтра, м:

И<3„ 7

(5)

4. Действий УФИО оцениваемой величиной бактерицидного потока I, Вт, и производительности по озону во,, г:

<Зв.р.мв(вуф/в0)

1055,3 '

-1.

(б)

где р — коэффициент поглощения облучаемой воды, см' ; г - коэффициент сопротивления облучаемых бактерий, (мкВ-с)/см2; Вуф - коли-индекс после облучения, кол/дм3; В0- коли -индекс до облучения, кол/дм3.

Оо, = с-<Зг> (?)

где С — концентрация озона в озоно - воздушной смеси, г/м3. Для данного типа ламп УФИО С = (1,8 - 2,0) г/м3; <3Г — расход газа (воздуха), м3/с.

В четвертой главе проводится обоснование ограничений размеров ванны бассейна на примере КПС проекта 301 как самого многочисленного из эксплуатирующихся на внутренних водных путях в России.

На основе анализа конструкторской документации на теплоходе проекта 301 наиболее приемлемым является кормовое размещение ванны бассейна на солнечной палубе.

Определение максимальных размеров ванны проводилась в соответствии с СанПиН 2.5.2-703-98.2.5.

В ходе анализа установлены максимальные размеры ванны бассейна: ширина Ьваи = 6,0 м, длина 1ван= 15,5 м и глубина Ьмн=1,4м, что указывает на тип бассейна, который по ГОСТ Р 53491.1-2009 является купальным (рис. 6).

шодеШШиШоЁ'

Рис. 6. Схема размещения ванны бассейна, шезлонгов, душевых и раздевальных кабин для

пассажиров:

1 - одноместный шезлонг, 2-душевая кабина; 3 - раздевальная; 4 - ванна; 12-16-номера теоретических шпаций.

При проектировании купального бассейна на КПС рассматривались варианты размещения ванны (непогруженные, частично погруженные и погруженные). Наиболее приемлемым вариантом является частично погруженная схема, а размер заглубления зависит от назначения помещений под бассейном.

Рассматривалась возможность пребывания на борту судна детей, в связи с этим произведена корректировка размеров купального бассейна. По данным туристических агентств, количество детей составляет (15...20)% от числа отдыхающих, поэтому длина детской ванны принимается 1/5 от общей длины бассейна. Согласно СанПиН 2.1.2.118803 глубина была принята 0,6 м (рис. 7).

Рис. 7. Вариант размещения ванны купального бассейна для детей и взрослых.

Для оценки размещения купального бассейна максимально возможных размеров (6x15,5x1,4) м на борту судна был произведен анализ остойчивости по основным и дополнительным требованиям к КПС с учетом влияния жидкого груза по Правилам Российского Речного Регистра.

На основании этих расчетов установлено, что судно в грузу с размещенной на борту ванной бассейна максимально возможных

размеров удовлетворяет основному критерию, дополнительным требованиям, требованиям к начальной остойчивости и к параметрам диаграммы плеч статической остойчивости в соответствии с Правилами Российского Речного Регистра.

Также был произведен расчет прочности палубы с размещенным на ней бассейном на основе метода перемещений.

На заключительном этапе работы, исходя из полученных данных, была произведена окончательная корректировка размеров ванн купальных бассейнов для проектов 301. Установлены максимальные размеры ванны с числом одновременно купающихся взрослых пассажиров 27 человек: ширина Ьван=5,8м и длина 1ва„ = 12,4 м высота Ню„= 1,74 м и размеры детской ванны: Ьдван=5,8м, 1дган=3,1м, Ндван= 0,94 м, а количество одновременно купающихся детей составляет 6 человек.

В пятой главе выполнено сопоставление результатов очистки воды для бассейнов с помощью двух различных систем: штатной (бассейн школы №186) и экспериментальной установки, принципиальная схема которой показана на рис. 8.

Во время испытаний забор проб проводился из трех точек:

- исходная из бассейна школы № 186 (г. Нижний Новгород);

- очищенная штатной установкой - школы № 186;

- очищенная экспериментальной СОВБ с использованием

А - СОВБ; Б - ванна бассейна; 1 - ванна (емкость для воды); 2 - кран для забора ітроб; 3 - расходомер; 4-манометр; 5-насос; 6-термометр; 7-электронагреватель; 8-кавитатор гидродинамический; 9 - кавитометр ультразвуковой; 10 - фильтр контактный; 11 - деструктор озона; 12 - УФИО; 13 - ротаметр.

'> Схема обработки воды штатной установкой от экспериментальной отличается следующим: вместо кавигатора установлен эжектор., а озон для обеззараживания вырабатывается в отдельном генераторе озона.

Лабораторные исследования проводились совместно с ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Нижегородской области» по следующим показателям:

- физико-химические (цветность, мутность);

-микробиологические (наличие золотистого стафилококка, колифаги, общие колиформные бактерии (ОКБ), термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ), синегнойная палочка, возбудители кишечных инфекций).

Для определения качества обрабатываемой воды при введении минимально достаточной дозы озона в размере 0,5 г0з/м3н;о исследование третьей пробы производилось по дополнительным показателям: содержанию формальдегида и перманганатной окисляемости.

Анализ полученных результатов показал, что экспериментальная система очистки по сравнению с исходной водой из ванны плавательного бассейна школы № 186 снижает цветность на 36,3%, мутность- 51,7%, в то время как штатная - понижает цветность на 25,5%, мутность-51,0%. Также установлено, что подача озоно - воздушной смеси в гидродинамический кавитатор в размере 0,5 г/ч способствует увеличению процесса окисления на 40,1%.

Предложенный автором процесс обработки воды не влияет на содержание формальдегида. В ходе проведения исследований установлена способность предложенной технологии обработки воды уничтожать стойкие к реагентам бактерии сннегнойной палочки.

Полученная математическая модель работы СОВБ служит основой для методики проектирования судовых купальных бассейнов при различных условиях функционирования бассейна. Алгоритм проектирования показан на рис. 9. Определение параметров СОВБ производилось согласно блок-схеме, указанной на рис. 10.

Методика проектирования судовых купальных бассейнов с собственной СОВБ позволили:

- окончательно определить принципиальную схему судовой СОВБ (рис. 11);

-разработать ТУ №4859-005-0314976-2013 «Станции очистки воды плавательных бассейнов «СОВБ-2», «СОВБ-5», «СОВБ-Ю», «СОВБ-25» производительностью 2, 5, 10 и 25 м3/ч соответственно;

- получить патент РФ на полезную модель № 113266 «Установка для очистки воды плавательных бассейнов с применением озона, ультразвука, УФ-излучения и хлора»;

- создать промышленный образец «СОВБ-2» (рис. 12).

• Проект КПС Назначение

Определение возможных мест размещения ванны бассейна

Определение свободной площади для размещения ванны бассейна

Определение минимальных параметров ванны бассейна по нормативной документации

Определение возможных размеров и формы ванны бассейна

Выбор положения ванны относительно палубы КПС

Выбор размещения ванны бассейна для детей

Обоснование максимально возможного количества купающихся

Проверка остойчивости, качки и прочности судна с учетом выбранных параметров ванны бассейна

Окончательный выбор места, размеров ванны и число одновременно купающихся

Расчет производительности СОВБ в соответствии с СанПиНом 2.1.2.11-88-

Выбор мероприятий (из трех) по предотвращению возможного осушения ванны при выходе судна в район плавания - разряда «М»

Определение параметров СОВБ Рис. 9. Алгоритм проектирования судового купального бассейна.

Исходные данные для проектирования СОВБ

Подбор теплообменника производится по требуемой производительности в системе с учетом нагрева воды до 30°С Ч— ▼ Расчет рабочих и конструктивных параметров СОВБ —► Подбор электронасоса производится по производительност и и давлению рів системе

Рис. 10. Блок-схема расчета СОСВ. 16

Рис. 12. Общий вид «СОВБ-2»:

1 - сетчатый фильтр; 2 - влагоотделитель;

3 - щит питания и управления СОВБ;

4 - деструктор; 5 - фильтр контактный; 6 - УФИО; 7 - кавитатор гидродинамический; 8 - насос.

1 - деструктор; 2 - влагоотделитель, 3-фильтр контактный; 4-манометр; 5 - емкость для хлора; 6 - насос - лозатор; 7 - термометр: 8 - кран для забора проб; 9 - расходомер; 10-фильтр сетчатый; 11 - насос; 12-кавитатор гидродинамический; 15-клапан невозвратный; 14 - ротаметр; 15 - УФИО; 16-теплообменник; 17 - смеситель.

Рис. 11. Принципиальная схема СОВБ:

Социальный эффект от внедрения результатов представленной работы заключается в увеличении комфортабельности судов за счет размещения на солнечной палубе купального бассейна с СОВБ, что увеличит пассажиропоток, а значит, и рентабельность эксплуатирующихся судов;

Проведенный сравнительный анализ характеристик выпускаемых установок «УКВБ-1», «УКВБ-13» и предлагаемых «СОВБ-1», «СОВБ-13» показал: уменьшение стоимости на 21,0% за счет исключения генератора озона из схемы оборудования; снижение масса-габаритных характеристик на 25,0%, а также сокращение эксплуатационных затрат за одну навигацию на 9650 руб. и 48310 руб. соответственно.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показана целесообразность размещения купального бассейна на борту речного КПС для увеличения комфортабельности, что приводит к увеличению пассажиропотока в осенне-весенний период навигации.

2. Определена наиболее приемлемая конструкция гидродинамического кавитатора, способного эффективно эксплуатироваться в составе судовой СОВБ.

3. Установлено, что наиболее эффективным методом очистки воды купальных бассейнов на судах внутреннего плавания является вариант применения АОТ'б: озон + кавитация + активированный уголь + УФИ.

4. Новизна технологических решений защищена патентом России на полезную модель № 113266 «Установка для очистки воды плавательных бассейнов с применением озона, ультразвука, УФ-излучения и хлора».

5. Составлено математическое описание работы гидродинамического кавитатора. Установлена адекватность математической модели по коэффициенту множественной детерминации Я'.

6. Зафиксирована возможность использования гидродинамического кавитатора помимо смешения и обеззараживания жидкости в качестве нагревателя обрабатываемых сред, что позволяет исключить из СОВБ нагревательный элемент в теплый период года.

7. Создана математическая модель работы судовой СОВБ, которая является основой для разработки методики ее проектирования.

8. Произведено обоснование ограничений размеров ванн купальных бассейнов и определены их минимально и максимально возможные размеры с учетом количества одновременно купающихся применительно к проекту 301.

9. Выполнена сравнительная оценка изменения показателей остойчивости судна при установке купального бассейна максимального размера.

10. Предложено три варианта сохранения объема воды в ванне: полный слив воды из ванны в балластные цистерны, применение закрытий ниже «зеркала» воды или увеличение высоты ванны. Был выбран третий вариант.

11. Установлено, что использование АОТ'з - озонирования, кавитации, сорбции и УФИ - позволяет уменьшить дозу озона и интенсивность УФИ без ухудшения требуемых показателей качества воды, при этом уничтожать стойкие к реагентам бактерии синегнойной палочки.

12. Разработана методика проектирования судовых купальных бассейнов с собственной СОВБ на основе предложенного варианта применения АОТз.

13. Определены социальный и экономический эффекты от размещения купального бассейна, которые получены за счет следующих мероприятий: - увеличение комфортабельности судов из-за размещения на солнечной палубе купального бассейна с СОВБ, что увеличит пассажиропоток, а значит, и рентабельность эксплуатирующихся судов;

-уменьшение стоимости установки на 21,0% за счет исключения генератора озона из схемы оборудования, снижение масса-габаритных характеристик на 25% и сокращение эксплуатационных затрат за одну навигацию на 9650 руб. и 48310 руб. для производительности СОВБ 1м3/ч и 13м3/ч.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Черепкова, Е.А. Основы проектирования плавательных бассейнов на судах / Черепкова Е.А., Курников A.C. // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова, №1, СПб.: ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова, 2013. - С. 107 - 115.

Статьи, опубликованные в прочих научных изданиях:

2. Черепкова, Е.А. Применение озона, ультразвука и УФ-излучения для очистки воды плавательных бассейнов / Черепкова Е.А., Курников А.С//ХХ Международная научно-практическая конференция «Экология и жизнь» / Сб. мат. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2011. - С. 217 - 228.

З.Черепкова, Е.А. Разработка новой технологии очистки воды в плавательных бассейнах / Черепкова Е.А., Курников A.C., Мизгирев Д.С. // Каталог. Первый областной конкурс молодежных инновационных команд РОСТ " Россия. Ответственность. Стратегия. Технологии" / Сб. мат. - Н. Новгород: Изд-во ННИЦ, 2011. - С. 272 - 273.

4. Черепкова, Е.А. Использование озона, кавитации и УФ-излучения в технологии очистки воды плавательных бассейнов / Черепкова Е.А., Курников А.С, Карачкин И.Г.//Труды 13-го международного научно-промышленного форума «Великие реки-2011». Материалы научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов, специалистов и студентов «Проблемы использования и инновационного развития внутренних водных путей в бассейнах великих рек». Том 2. - Н.Новгород: ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. - С. 55 - 57.

5. Черепкова, Е.А. Вопросы проектирования гидродинамического кавитатора / Черепкова Е.А., Курников A.C.//Труды 14-го международного научно-промышленного форума «Великие реки-2012». Материалы научно-методической конференции профессорско-

преподавательского состава, аспирантов, специалистов и студентов «Проблемы использования и инновационного развития внутренних водных путей в бассейнах великих рек». Том 2. - Н.Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. - С. 50 - 52

6. Черепкова, Е.А. Оценка возможных мест размещения ванны плавательных бассейнов в корпусе пассажирских судов / Черепкова Е.А., Курников A.C. // Сучасні технології проектирования, побудови, експлуатац ії споруд. Матеріали Всеукраїнської науково-технічної конференції з міждународною участю,- Миколаїв: НУК, 2012. - С. 63 - 67.

7. Черепкова, Е.А. Обоснование размеров ванны судовых плавательных бассейнов / Черепкова Е.А., Курников A.C.//XVII Нижегородская сессия молодых ученых (технические науки) / Тез. докл. -Н. Новгород: НИР РАНХиГС, 2012. - С. 235 - 237.

8. Черепкова, Е.А. Новая технология очистки воды плавательных бассейнов на судах / Черепкова Е.А. // Материалы III межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России», 15-16 мая 2012 года. - СПб.: СПГУВК, 2012. - С. 218 - 223.

9. Черепкова, Е.А, Обеззараживание воды с использованием гидродинамической кавитации / Черепкова Е.А.//Каталог. Первый областной конкурс молодежных инновационных команд РОСТ " Россия. Ответственность. Стратегия. Технологии" / Сб. мат. - Н. Новгород: Изд-во ННИЦ, 2012. - С. 80 - 81.

10. Черепкова, Е.А. Вопросы проектирования судовых купальных бассейнов/ Черепкова Е.А., Курников A.C. // XVIII Нижегородская сессия молодых ученых (технические науки) / Тез. докл. - Н. Новгород: НИР РАНХиГС, 2013. - 234 - 236.

П.Черепкова, Е.А. Выбор оптимальных размеров судового плавательного бассейна на примере проекта 301/Черепкова Е.А., Курников A.C.//Труды 15-го международного научно-промышленного форума «Великие реки - 2013». Материалы научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов, специалистов и студентов «Проблемы использования и инновационного развития внутренних водных путей в бассейнах великих рек». Том 2. -Н.Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2013. - С. 65 - 67.

12. Курников, A.C., Черепкова, Е.А. Установка для очистки воды плавательных бассейнов с применением озона, ультразвука, УФ-излучения и хлора / Курников A.C., Мизгирев Д.С, Черепкова Е.А., Карачкин И.Г.//Патент России №113266 от 20.05.2011. Опубл. 10,02.2012. Бюл. №4. - 2с.: ил.

Формат 60x84 '/го- Гарнитура «Тайме». Ризография. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 231.

Издательско-полиграфический комплекс ФБОУ ВПО «ВГАВТ»

603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного флота Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта»

На правах рукописи

ЧЕРЕПКОВА Екатерина Алексеевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДОВЫХ БАССЕЙНОВ С СОБСТВЕННОЙ СИСТЕМОЙ

ОЧИСТКИ ВОДЫ

Специальность 05.08.03 «Проектирование и конструкция судов»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ A.C. Курников

Нижний Новгород - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение................................................................................................8

Глава 1. Аналитический обзор бассейнов на судах и анализ

методов очистки воды........................................................................14

1.1. Общие положения............................................................................14

1.2. Обоснование применения бассейнов на круизных пассажирских судах............................................................................17

1.3. Методы очистки воды для п л ав ате л ь н ыхб асс ей но в Г.....У г: 2Т

1.4. Проблема проектирования судовых бассейнов. Цель и задачи

исследования..........................................................................................31

Глава 2. Разработка функциональной схемы системы очистки

воды для бассейнов................................................................34

2.1. Анализ основных процессов обработки воды для бассейнов . 34

2.1.1. Предварительная фильтрация............................................34

2.1.2. Озонирование........................................................................36

2.1.3. Кавитация..............................................................................40

2.1.4. Основная фильтрация..........................................................50

2.1.5. Ультрафиолетовое излучение..............................................56

2.2. Использование активированных окислительных технологий в процессах очистки воды........................................................................59

2.3. Функциональная схема системы очистки воды для бассейнов. 61

2.4. Выводы по главе..............................................................................63

Глава 3. Создание математической модели системы очистки воды

с использованием активированных окислительных технологий

для бассейнов на круизных пассажирских судах..............................64

3.1. Расчет гидродинамического кавитатора........................................64

3.2. Исследования гидродинамического кавитатора..........................72

3.3. Разработка математического описания работы элементов

судовой системы очистки воды для бассейнов....................................87

3.3.1. Кавитатор......................................................................................87

3.3.2. Фильтр песчаный..........................................................................87

3.3.3. Озонообразующая лампа ультрафиолетового излучения .... 89

3.4. Математическая модель работы судовой системы очистки воды для бассейнов................................................................................91

3.5. Выводы по главе..............................................................................92

-Ошва^ Ограничительные функции по размещению на судне

ванн бассейнов............................................ 93

4.1. Обоснование размеров ванны бассейна на примере круизного пассажирского судна проекта 301............................ 93

4.2. Разработка конструктивных требований размещения ванны купальных бассейнов в корпусе круизных пассажирских судов проекта 301............................................... 96

4.3. Оценка возможности размещения купального бассейна с учетом показателей остойчивости и прочности судна........... 102

4.4. Определение высоты ванны купального бассейна с учетом бортовой и килевой качек судна............................. 105

4.5. Выводы по главе....................................... 109

Глава 5. Методика проектирования судовых бассейнов на пассажирских судах....................................... 110

5.1. Предлагаемая принципиальная схема системы очистки воды

для бассейнов............................................. 110

5.2. Разработка методики проектирования бассейнов с использованием математической модели работы системы очистки воды..................................................... 117

5.3. Создание промышленного образца системы очистки воды для бассейнов................................................ 121

5.4. Социально-экономический эффект от внедрения методики проектирования бассейнов.................................. 124

5.5. Выводы по главе....................................... 126

Заключение.............................................. 127

Библиографический список используемой литературы.......... 129

Приложение 1. Требования к бассейнам по СанПиН 2.1.2.11-88-03 141 Приложение 2. Данные управления Федеральной службы по _надз.ору._ в_ _сфере защиты _ прав_ потребителей и благополучия

человека по Нижегородской области.......................... 144

Приложение 3. Размеры загрязнителей в бассейне судна проекта

Q-056 «Лев Толстой»...................................... 146

Приложение 4. Расчет остойчивости круизного пассажирского

судна проекта 301 с бассейном.............................. 146

Приложение 5. Результаты расчена остойчивости с помощью

программы PIRS-STATIC................................... 162

Приложение 6. Результаты расчета прочности с помощью

программы PEREKR...................................... 164

Приложение 7. Протокол лабораторных исследований № 40424044..................................................... 171

Приложение 8. Протокол лабораторных исследований № 40564058..................................................... 174

Приложение 9. Протокол лабораторных исследований №40814082..................................................... 177

Приложение 10. Патент РФ на полезную модель № 113266....... 180

Приложение 11. ТУ «Станции очистки воды плавательных бассейнов «СОВБ - 2», «СОВБ - 5», «СОВБ - 10», «СОВБ - 25». . . 182 Приложение 12. Награды, дипломы и сертификаты............. 184

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АОТ'з - активированные окислительные технологии;

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота;

КПС - круизное пассажирское судно;

МУ - методические указания;

НТФ - номинальная тонкость фильтрации;

ОКБ - общие колиформные бактерии;

03 - озон;

ПРРР - правила Российского Речного Регистра;

РНК - рибонуклеиновая кислота;

СанПиН - санитарные правила и нормы;

СОБВ - установка очистки воды плавательных бассейнов;

ТКБ - термотолерантные колиформные бактерии;

УФИ - ультрафиолетовое излучение;

УФИО - устройство УФИ с озонообразующей лампой.

СПИСОК ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Вн- длительность судовой навигации, сут.; Вэ- время работы оборудования, ч.;

Ст- стоимость, руб./ кВт-ч;

У р— удельный расход топлива дизель-генератора, г/кВт-ч.;

Э - эксплуатационные затраты, руб;

Ъ- ширина, м;

О - диаметр, м~; ~ ~ ——-—-----------------

В- коли-индекс, кол/дм3;

площадь сечения, м2;

к - высота, м;

Н- напор, м;

г - порядковый номер элемента (параметра) в ряду значений;

J~ количество изменяемых параметров; величина бактерицидного

потока УФИ, Вт;

/ - длина, м;

Ь - расстояние между соплами, мм;

М- момент, кНм;

N - мощность, кВт;

О - осадка судна, м;

р - давление, кПа;

Ар - перепад давлений, кПа;

рН- водородный показатель;

(2 - производительность устройства, м3/с;

g - ускорение свободного падения, м/с ;

в- производительность по озону, г/ч;

г- коэффициент сопротивления облучаемых бактерий, (мкВ-с)/см ;

Т- температура, °С;

и - скорость движения потока, м/с; V/- водоизмещение (масса) судна, т;

ъ- аппликата, м;

а- коэффициент полноты площади ватерлинии;

р - коэффициент поглощения облучаемой воды, см'1;

у- число кавитации;

6- коэффициент полноты водоизмещения корпуса;

е - коэффициент полноты подводной части мидель-шпангоута;

Х- длина волны, нм;

_^^ коэффициент расхода;

0- амплитуда качки, град;

Ч* - эксцентриситет входного сопла, мм;

р- плотно сть, кг/м3.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Одним из самых перспективных и динамичных направлений туриндустрии является развитие круизного пассажирского флота. Практика показывает, что в условиях финансового кризиса мировая круизная индустрия по-прежнему демонстрирует хорошие результаты (средний прирост пассажиров за пять лет составил 6,9%, а пассажировместимость мирового круизного флота увеличилась на 22,2%). Между тем в нашей стране7 несмотря ^на ёе^^ колоссальный природный и культурно-исторический потенциал для речного круизного туризма, развитие этого сегмента туррынка сдерживается целым рядом проблем, таких как морально устаревшие круизные пассажирские суда (КПС), которые уже в большей степени не отвечают современным требованиям комфортабельности пребывания пассажиров, ограниченное количество «зеленых» стоянок, неудовлетворительное состояние причалов и т.д.

На данный момент судовладельцы в основном работают по программам переоборудования и модернизации КПС, делая более комфортабельными каюты, рестораны и салоны, забывая о размещении плавательных бассейнов. Что касается речных КПС, эксплуатирующихся на реках стран Европы, Африки и Северной Америки, то более 55% из них оборудованы бассейнами.

По данным пароходств «Ока» и «Водоход», в ходе эксплуатации КПС за последние 10 лет произошло сокращение числа «зеленых» стоянок на 20 - 25%, а, по сведениям Росстата, пассажиропоток снизился с 2007 по 2011 г. на 48% [22, 101].

Кроме этого, пассажиропоток неравномерен по месяцам навигации. Так, по данным пароходства «Ока», пассажиропоток изменяется в

процентном отношении с мая по сентябрь 2013 года - 4,1%, 25,4%, 28,4%, 27,3% и 14,8% соответственно.

По мнению автора, повышение комфортабельности и привлекательности КПС при размещении бассейнов на борту судна, эксплуатируемых на внутренних водных путях России, будет способствовать увеличению пассажиропотока.

Проблемам водоочистки, включая и бассейны, посвящены научные -ХВУДЫ ученых A.M. Балабышко, C.B. Васькина, Т.Н. Витенько, И.П. Голямина, И.Т. Гороновского, А.И. Зимина, JI.A. Кульского, В.В. Лунина, A.C. Курникова, В.И. Решняка, В.П. Ружицкого, А.И. Самосюк, H.H. Семёнова, И.М. Федоткина, B.JI. Этина, G. Birgov, D. Crasso, Е. Sarantanello, P.C. Singel. Несмотря на большой объем работ, в них отсутствует информация о судовых системах очистки воды для бассейнов (СОВБ).

В связи с этим создание эффективных как в энергетическом, так и в санитарном аспектах судовых СОВБ и их размещение на борту КПС до сих пор является актуальным.

Целью диссертационной работы является создание методики проектирования судового бассейна с собственной СОВБ, отвечающей современным требованиям нормативной документации с учетом особенностей его размещения на речных КПС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. На основе анализа существующих методов очистки воды в бассейнах произвести выбор рационального их применения на КПС речного флота.

2. Создать математическое описание процессов очистки воды в СОВБ с учетом особенностей их работы в судовых условиях.

3. Провести экспериментальные исследования применения гидродинамического кавитатора.

4. Разработать оборудование, способное поддерживать качество воды в ванне бассейна в соответствии с СанПиН 2.1.2.11-88-03.

5. Выполнить необходимые расчеты остойчивости и прочности, доказывающие возможность установки бассейнов на эксплуатирующихся КПС.

__^Разработать блок-схему и методику проектирования СОВБ с

использованием активированных окислительных технологий (АОТ'б).

Объектом исследования являются судовые бассейны с собственной СОВБ.

К предмету исследования относятся процессы, протекающие при очистке воды бассейнов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе анализа методов очистки воды для бассейнов установлено, что наиболее эффективным методом кондиционирования воды для судовых бассейнов являются совместное применение озонирования, кавитации, сорбции и ультрафиолетового излучения (УФИ), а их комбинированное использование в определенной последовательности обеспечивает возникновение АОТ'б.

2. Проведены экспериментальные исследования по определению оптимальных характеристик гидродинамического кавитатора в диапазоне производительности (1-13) м3/ч, позволяющие эксплуатировать устройство в судовых условиях.

3. Впервые разработано и предложено математическое описание процессов очистки воды для судовых бассейнов на основе АОТ'б.

4. Создана математическая модель работы СОВБ. Доказана адекватность предложенной математической модели.

5. Получен патент РФ на полезную модель № 113266 «Установка для очистки воды плавательных бассейнов с применением озона, ультразвука, УФ-излучения и хлора».

Практическая ценность работы заключается в создании судового купального бассейна с собственной СОВБ, а также в разработке методики его-проектирования.

Использование результатов работы позволяет:

_1. Повысить комфортабельность КПС и, как следствие, увеличить

пассажиропоток на водном транспорте.

2. Выполнить сравнительную оценку изменения показателей остойчивости при размещении бассейна максимального размера на примере судов проекта 301.

3. Снизить энергозатраты на поддержание требуемой температуры воды в ванне бассейна за счет подогрева жидкости в гидродинамическом кавитаторе, при этом исключив теплообменник как отдельный элемент системы.

4. Разработать методику проектирования бассейнов, позволяющую принимать обоснованные технологические и конструктивные решения как для элементов, так и системы в целом.

5. Рассчитать эксплуатационные режимы работы бассейна с собственной СОВБ.

Реализация результатов работы выражается в следующем:

1. Использована методика проектирования для разработки технических условий ТУ № 4859-005-0314976-2013 «Станции очистки воды плавательных бассейнов «СОВБ-2», «СОВБ-5», «СОВБ-10», «СОВБ-25» производительностью 2, 5, 10 и 25 м /ч соответственно;

2. Разработана принципиальная схема судовой СОВБ;

3. Создан промышленный образец «СОВБ-2».

Достоверность полученных результатов обосновывается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований гидродинамических, физических и химических процессов. Выполнено сопоставление с исследованиями отечественных и зарубежных ученых. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартных методик и приборов для определения искомых показателей. Обработка результатов производилась методом корреляционно-регрессионного анализа.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих мероприятиях: Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2011); Всероссийская выставка НТТМ (Москва, 2011); XX Международная научно-практическая конференция «Экология и жизнь» (Пенза, 2011); конференция «МИЦ» Саров - 2011 (пос. Сатис, 2011); областной конкурс молодежных инновационных команд РОСТ "Россия. Ответственность. Стратегия. Технологии." (Н.Новгород,

2011); XVII Нижегородская сессия молодых ученых, технические науки (пан. «Морозовский», 2012); Всеукраинская научно-техническая конференция с международными участниками "Сучасш технологи проектування, побудови, експлуатаци i ремонту суден, морских техшчних засоб1в i шженерних споруд" (Николаев, 2012); Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2012); конференция «Сколково - ваш ключ к успеху» (Москва, 2012); III межвузовская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (Санкт-Петербург,

2012); конференция «МИЦ» Саров-2012 (Н.Новгород, 2012); областной конкурс молодежных инновационных команд РОСТ "Россия. Ответственность. Стратегия. Технологии." (Н.Новгород, 2012); конкурс "Молодые ученые транспортной отрасли 2012" (Ростов-на-Дону, 2012); конкурс на право проведения НИОКР "У.М.Н.И.К. - НН" (Н. Новгород,

2012); Всероссийский форум «Великие реки» (Н.Новгород, 2013); Всероссийская выставка НТТМ (Москва, 2013); V Международная научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи -путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2013); конференция

Startup Village (Москва, 2013).

Автор удостоен различных наград. В их числе: финансирование проекта в рамках федеральной программы "Участник молодежного научно-инновационного конкурса" (У.М.Н.И.К. -2011 и У.М.Н.И.К. - НН -2012); грант Нижегородской области в сфере науки, технологий и техники; диплом министерства образования Нижегородской области; премия для поддержки талантливой молодежи (НТТМ - 2013); стипендия

имени академика Г.А. Разуваева.

Публикации. Список публикаций по материалам диссертации состоит из 12 работ, в том числе 1 работа в реферируемом ВАК журнале, 1 патент

России на полезную модель.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 141 странице машинописного текста и включает 52 рисунка и 33 таблицы. Список литературы состоит из 126 наименований.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР БАССЕЙНОВ НА СУДАХ И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ВОДЫ

1.1. Общие положения

Бассейн для купания - это сложное гидротехническое сооружение, в котором непрерывно осуществляются процессы обмена воды и фильтрации.

Вода в ванне бассейна должна отвечать требования СанПиН 2.1.2.11----88-03~["7'8"]:----—---------------

На качество воды в бассейне влияет нагрузка в единицу времени (пропускная способность - человек в смену). Это определяется, исходя из нормативных требований к площади зеркала воды на одного человека в соответствии с видом бассейна (см. приложение 1).

В общем случае бассейны классифицируются по следу