автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Взаимодействие течений и волн с гибкими струенаправляющими сооружениями

ШШНСГЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОЛШУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ (ВНИИ ВОДГЕО)

На правах рукописи УДК 628.11.113(204.2)

ПХЛКАДЗЕ Шога Вахтангович

Взаимодействие течений и волн с гибкими струенаправляющими сооружение

(05.23.16 — гидравлика 1! инженерная гидрология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1092

..'•и ,.тд..л ад ¡гартат -А

МШШСТЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ» СТРОИТЕЛЬСТВА И ЯЩЮ-ШШКАЛЬИОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФВДШЦШ

ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИСаВДОВАТЕНЬСКИЙ

иистгот водоснабжения, канализаций,

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГВДРОГЕОЛОГИИ (ВНИИЮДГЕО)

На правах рукописи

ПХАКАДЗЕ Шота Вахтангова

уда 628. II.ИЗ (204.2)

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕЧЕНИЙ И ВОЛН С ГИБКШИ СТРУЕНА11РАШ1ШЦМ'1 СООШ1ШШШ

(05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук <

МОСКВА - 1992

Работа выполнена в Харьковском государственном научно-исследовательском и коиструкторско-технологичесном институте водоснабжения и канализации, очистки природных и сточных вад, промьшшенной гидротехники, защиты вод от загрязнения /НИИ УкрВОДГЕО/ Госстроя Украины

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор И.А.Шеренков

Официальные оппоненты - доктор технических наук

А.Н.Ляпин

кандидат технических наук С.С.Стрекалов

Ведущая организация - Московский Атомэнергопроект

Защита состоится "13" мая 1992 г. в 10 часов на заседании специализированного совета К 033.05.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Всероссийском ордена Трудового Красного Знамени комплексном научно-исследовательском и конетрукторско-технологическом институте водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии /ВНИИ30ДГЕ0/ Минстроя России по адресу: 119826, ГСП, Москва, Г-48, Комсомольский проспект, 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЕНШВОДГЕО

Автореферат разослан " 3 " апреля 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, , г-

кандидат технических наук ^у-Сао^сс М.В.Витенберг

общая характеристика работы

Актуальность темы

Важнейшим условием развития социальной сферы, промшленности и сельскохозяйственного производства является надежное обеспечение электрической энергией.

Базой электроснабжения народного хозяйства являются крупные ТЭС, ГРЭС и АЭС с турбинами в которых для охлаждения конденсаторов используются оборотные системы циркулкциоиного охлаждения с большими расходами охлаждаемой воды (примерно 50 м3/с на один МВТ мощности).

В наией стране И'зарубежом на" водохранилищах-охладителях широко применяются струенаправлдацие, струераспределительные и водозаборные сооружения.

Выработка электроэнергии на ТЭС, ГРЭС и АЭС с водохранилищами-охладителями зависит от эффективности охлаждения циркуляионной воды» а это в свою очередь определяется тем, насколько рационально организованы потоки воды в водохранилище-охладителе с помощью струераспределительных и струенаправляющих сооружений, устройства глубинного водозабора и т.п. Эти же сооружения определяют эффективность выполнения водоохранных требований, связанных с превышением температур в водохранилищах над нормально-естественной и предельно-допустимой.

Все, вышеперечисленные регуляционные сооружения выполняют земляными, свайными, каменнонабросными и т.д., а глубинный водозабор осуществляют либо с ломощью оголовков различной конструкции, либо при помощи установки забральной стенки. Ко устройство таких сооружений связанны с большими, экономическими и трудовыми затратами. ,

В последнее время в гидротехническом строительстве развивается новое направление связанное с применением в сооружениях эластичных материалов. Применение которых: позволяет существенно снизить материале- и трудоемкость, чем достигается значительный экономический эффект. Однако, все известные мягкие конструкции используют при отсутствии волновых воздействий на них.

Разработка необходимых моделей, алгоритмов и методик расчета элементов НМК* открывает путь к повышен}® эффективности исследований и проектирования струенаправл тощих и водозаборных сооружений на базе гидравлического моделирования, имеющих небольшую стоимость и выполняемых в достаточно короткие сроки.

Цель работы: Разработка методики расчета НМК, работающей в волновом потоке, с учетом эффектов плотностной стратификации потока.

Задачи исследований:

1. Анализ работы и существующих методик расчета элементов наплавной конструкции.

2. Теоретический анализ и разработка математической модели взаимодействия течений и волн с элементами ШК.

3. Разработка методики экспериментов и средств измерения для исследований взаимодействия НМК с волновым потоком в лабораторных условиях.

4. Получение эмпирической информации о взаимодействии течений и волн с элементами конструкции.

5. Разработка расчетных зависимостей для определения усилий в элементах ШК при действии течений и волн.

6. Разработка метсдики расчета НМК, работающей в волновом потоке, с учетом эффектов плотностной стратификации штока.

* Наплавная мягкая конструкция

- 4 -

Научная новизна работы состоит в том, что в результате исследований:

1. Уточнена физическая картина взаимодействия НМК (состоящий из полотнищ с пренебрежимо малой жесткостью, систем поплавков и удерживающих: их заякоренных тросов) с потоком при наличии или отсутствии поверхностных золн, с поверхностным волнением при пренебрежимо малых скоростях течении.

2. Разработаны математическая модель наплавной конструкции и методика расчета элементов НМК.

3. Получены расчетные эмпирические зависимости для динамических (волновых) нагрузок и нагрузок от течения действующих на элементы ШК.

Достоверность полученных результатов обоснована большим объемом эмпирических данных, полученных в лабораторных условиях. Экспериментальные исследования проведены по правилам гидравлического моделирования. Результаты исследования обработаны по методам математической статистики и сопоставлены с результатами других авторов..

Практическая ценность. Разработана методика расчета и рекомендации по применению НМК в качестве наплавных глубинных водозаборов и струеналравляющих дамб для водохранилища-охладителей. Результаты исследований были использованы при проектировании заб-ральной стенки глубинного водозабора циркуляционной системы водоснабжения Смоленской АЭС. Ожадаегвдй годовой экономический эффект -900 тыс.руб. за счет снижения капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

АяробацИя работы. Основные результаты исследований были доложены на Всесоюзной' научно-технической конференции молода:: специалистов объединения Ссюзводоканалниипроект (Харьков, 1969 г,),

Всесоюном совещании Г1ШТ СССР "Экология и гидравлика будущего" (Москва, 1990 г.), научно-практичэской конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в решении комплексных проблем мелиорации Дона" (Новочеркасск, 1990 г.), научно-технических конференциях Харьковского института инженеров железнодорожного транспорта (Харьков, 1986-1991 г.г,) и Харьковского инженерно-строительного института (Харьков, 1990 г.}.

Публикации.. Основные результаты диссертационной работы изложены в Ь научны* статьях (одна из них находится в печати).

Объем работы. Диссертация постоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 106 наименований. Общий объем работы - IVO страниц, включая 28 рисунков, б таблиц, 8 стр. приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, дана краткая характеристика основных полученных результатов, их научной новизны и практической ценности.

В первой главе изложены особенности проектирования различиях регуляционных сооружений на водохранилищах-охладителе. Выделено ^основное направление в исследованиях, проанализирован®! работы, посвященные поведению сооружений находящихся на плаву при волновом воздействии на них.

В зависимости от условий работы регуляционные сооружения можно классифицировать условно по следующим признакам:

I. по расположению относительно береговой линии,- продольно, или параллельно линии'уреза воды (струенаправляющак дамба) и по- б -

перечно, или под углом к берегу (забральная стенка глубинного водозабора) ;

2. но назначению - струераспределительные, струенаправлявщие или водозаборные;

3. по конструктивным особенностям - цельные или составные;

4. по расположению относительно линии берега в глубоководной зоне,, в мелководной зоне и т.д.

Вопросом устройства в водохранилищах-охладителях различных типов глубинных водозаборов, занимались ряд исследователей, как в нашей стране так и зарубежен: В.И.Рылеев, С.И.Попов, В.Я.Срон, И.А.Шеренков, И.А.Забабурин, И.И.Макаров, О.С.Недвига, Г.Л.Попова, С.П.Федоров, В.Б.Фарс}оровский, А. И. Семь ян, Р.А.Елдер, Г.Б.Дау-херти, М.А.Хурхилл и др. В работах, рассмотрены глубинные водозаборы б виде всасывающих труб, водозаборных нрибов, вертикальных стен с докидан огверстиши, наплавных устройств из металлических понтонов и т.д. основными недостатками которых являются большие трудовые экономические и энергетические затраты, а так же трудности, связанные с ремонтными работ«».

В последние годы получило значительное развитие другое направление - исследования гидротехнических сооружений в элементы которых широко применяются эластичные материалы, так называемые мягкие конструкции (МО. Результаты гидравлических исследований условия работы ЫК освещены в работах О.П.Оксмк, Ф.В.Стольберга, А,И.Лемешева, Б.И.Сергеева, В.А.Волоеухина, Ж.Гиесешо, Х.-Б.Хор-лаши, К.Огинара, Т.Кираматси и др.

На основании проведенного анализа сформулированы основные задачи исследования данной работы. Особое внимание било уделено тем гидравлическим характеристикам, которые существенны при определении условий работы регуляционных сооружений.

- 7 -

Во второй главе рассматривается концептуальная модель статического к динамического режимов работы для двух типов регуляционных сооружений выполненных в виде наплавных мягких конструкций (НМК), это забральная стенка глубинного водозабора и струекалрав-ляющая дамба. Сооружения представляют собой ограниченно-подвижную в потоке наплавную стенку, которые состоят из отдельных секций; соединенных между собой люверсами (см. рис.1 и рис.2).

Неплавное водозаборное сооружение в статическом режиме.работает как забральная стенка, а расход циркуляционной воды определяют по зависимости

С? = у - и/ ^¿д & 7 , (I)

где О - циркуляционный расход; уМ - коэффициент расхода; 0) - площадь водозаборного окна; А ? - перепад уровней на зобральиой стенке.

Величина коэффициента расхода оценен по лабораторным экспериментам и можно принять равным 0,6-0,7.

Гидростатическая нагрузка, обусловленная забором циркуляционного расхода, определяется по следующей зависимости

(2)

где - определяют по зависимости (I); И глубина води в месте установки забральной стенки; а - вытота водозаборного окна; / - длина секции.

Непосредственная задача динамического исследования состоит в нахождении координат точек системы как функций времени, после чего определяются необходимые напряжения и внутренние'усилия в связях системы.

Движение системы разбивается на временные интервалы ьЬ{, ¿{2 , ..., на каждом из которых взаимное расположение точек А, В и С

Схема наплавной водозаборной конструкции

I - верхний несущий поплавок; 2 - полотнище; 3 - нижний поплавок; 4, 5 - удерживающий трос; 6 - якори; 7 - промежуточный поплавок. Рис.1

Схема наплавной струенапраел тощей конструкции

!

I - верхний несущий поплавок; 2 - промежуточный поплавок; 3 - удерживающий трос; 4 - полотнище; 5 - якори.

Рис.2.

соответствует одной из следующих возможных ситупций, перечисление в порядке убивания степеней свободы:

условие I iif¡ ¿г ¿Ал , £ (3 степени свободы);

условие П ¿¿с - (2 степени свободы);

услоэйе Ш ¿А6 _ ¿&с г с^ (2 степени свободы);

условие 1У ¿н г4,4=4 , ¿к £л& 4 £6С (I степень свобода); условие У ¿Ас =+ (0 степени свободы).

Условия I, Пи У при ¿«с = О соответствует возможным состояниям конструктивной схемы, показанной на рис.16.

Для каждой группы условий уравнения движения имеет вид:

/ ] _ 21 я , .....о)

•Д I ) Ц.1

где К - число степеней свободы; (■ - номер обобщенной координаты; , - обобщенная координата и обобщенная скорость; -обобщенная сила; Т - кинетическая энергия систегад; I - время. После выполнения необходимых преобразований из (3) следует

\ ив! ' ¿¿л </<? 7Р \1Г) (4)

- ¿«С со^О . (Р& , А-,^ ¿М

уравнение движения системы на всем временном интервале, на котором выполняются условия 1У.

Уравнение (4) позволяет после преодоления вычислитель«!« трудностей получить полную характеристику динамики системы. Одаюко для решения прикладных, инженерных задач, являющихся целью работ, оказалось достаточным ограничиться более простым подходом, основании.'? на эмпирических зависимостях и очевидных соотношения-: статики и динамики.

В работе получены зависимости, к о тор« позволяют определить условия применения для забральной стснки полотнища со свободны».?

нижним концом.

Наплавное етруенаправлнищее сооружение в статическом режиме работает как ограничительная стенка канала. При расчете гидростатической нагрузки на стенку будем предпологать, что отметки поверхности воды на выходе из канала и в окружающем водоеме равны. В этом случае движение потока воды в канале обеспечивается уклоном свободной поверхности, который может быть определен из зависимости _

=и?к с /7Т , (5)

где СО< , К - площадь живого сечения и гидравлический радиус канала; С - коэффициент Шези; 3 - уклон свободной поверхности. Очевидно, что перепад уровней в канале к в окружающем водоеме изменяется по длине канала. В голове канала он максимальный и равен

¿?к = 31 , (б)

где Ь ' - длина канала.

Величина гидростатического давления также изменяете я по длине канала, но при его достаточной длине величину давления в пределах одной секции можно принять постоянной. Сила гидростатического давления на одну секцию наплавной струснаправлямцой дамбы равна

Рги9 ^ $ & 2 Н £ . (7)

При заданном циркуляционном расходе и коэффициенте шероховатости стенок канала, с угстом '»г-- неоднородности пила гидростатического давления линейно зависит от площади канала. Ео соответствующим выбором, силу гидростатического давления га~но уменьшить до минимума.

Наплавное струенаправлящее сооружение б волновом потоке работает аналогично найлявиому водозаборному соорукению. Факторы,

- 12 -

определяющие прочность элементов и устойчивость сооружения, являются волновые усилия, реализуемые на верхнем поплавке и стремящиеся всю подвижную систему переместить по лучу волны. Для струе-направлнкяцего сооружения отличие в условиях работы водозаборной конструкции заключается в направлении гидростатической силы навстречу движению волн. Эта сила стремится вернуть наплавную конструкцию в исходное положение, но на структуру уравнений движения влияния не оказывает.

В третьей главе описаны экспериментальные установки, аппаратура и методика проведения и обработки экспериментов.

В соответствии с поставленными задачами'были построены два волновых лотка и волновая площадка. Большой волновой лоток имеет длину 25, ширину 0,0 и высоту 1,5 м. В одном конце лотка установлен волнопродуктор шторко-клапонного типа, который приводится в движение двигателем переменного тока с репродуктором. Волнопродуктор позволяет генерировать волны высотой до 0,35 м, пологостью 10-15. В противоположном от полнопродуктора конце лотка расположен измерительный участок лля визуализации процессов млеющий прозрачные стенки длиной б м.

С целью исследований стратификации был реконструирован волновой лоток из органического стекла длиной II, шириной 0,3 и глубиной наполнения 0,4 м. В лотке бил устроен волнопродуктор клиновидного типа с ручным приводом, позволяющий генерировать волны высотой 0,05-0,07 м с периодом 0,5~0,6гс. Дяя создания стратифицированных течений лоток снабжен двумя системами оборотного водоснабжения - холодной и горячей воды. Система водоснабжения горячей воды оборудована электронагревателями, которые поддерживали температуру до 40 °С.

Волновая площадка имеет длину 10, ширину б и высоту огр&тдаю-

- 13 -

щих стенок 0,6 к. В одном конце площадки по ее ширине установлен, волнапро.дуктор, оборудованный качающимся щитом длиной 4 м. Вдоль болыкей стороны площадки с обеих сторон были устроены компенсационные галлерьи, что уменьшало волновой нагон на исследуемый участок модели.

Моделирования проводились яри соблюдении геометрического, кинематического и динамического подобия натуры и модели. Динамически? характеристики исследуемого процесса пересчитывал:«ь на натуру по критерию 5руда. Для моделирования натяжений в якорных связях, включающих упругие силы деформации связей, выполнялись критерии Коши -

Ск-=. > (8)

/

где , - кассовая плотность, т/м3; ^ - характерная скорость; £ - модуль упругости материала связи.

Измерение высоты и длины волны осуществлялось двумя струнными волнографами, включенными последовательно в цепь шлейфового осцилографа 11-004. Длина волны определялась по зависимости

Я ;А£}Ь11, : „>

где - фиксированное расстояние между двумя волнографами, устанавливаемое больше длины волны; ^ - промежуток времени, соответствующий появлению у волнографов гребней или впадин двух последовательных" волн и определяемый по залиси на осцило,грамме; ¥ - период волны.

Экспериментальные исследования волновых нагрузок проведены с использованием тензометрического метода, с применением двух тензодатчиков 2ПКБ-10-200В., коэффициент чувствительности.которого равен 2,04. Тензодатчики наклеивали на чувствительные пластины

- 14 -

изготовленные из стеклопластика, для которого зона упругих деформаций находите в пределах 6-8 тыс.единиц относительных деформаций (ВОД). Один из таких тенэодатчиков являлся термокомпенсационным.

Величина сигнала тензореэистора недостаточна для записи вторичным прибором и поэтому применялись промежуточные преобразователи-усилители. Был разработан и подготовлен усилитель постоянного тока (УПТ) со следующими техническими данными: диапазоном нагрузок 0-200 (н); коэффициент усиления - 60 дб; полоса пропускания 0-500 гц; питание моста постоянном током 3 В; питание УПТ - двух-полпрным постоянным током 15 В.

Полученные результаты гю силовому воздействию волны с элементами наплавных конструкций представлены относительной волновой нягрузкей, щмупцщсР.сп ня единицу длины конструкции

Р - —' ' (10)

где Р - расчетное (пятипроцентное) усиление в рассмотривае-кок плементе конструкции; у - плотность воды; Ь - высота ролны пятипроцентной о^е^пс-иенности; ¡2 - длиыа секции.

Зависимость результата' взаимодействия волны а наплавной конструкцией от факторов, которые могут изменяться во время эксперимента , обусловили большое количество опытов. Опыты проведены при изменении одного из исследуемых параметров, при этом остальные параметры поддерживали постоянными.

В четвертой главе'описаны результаты проведенных экспериментальных исследований в лотке и на волновой площадке со струенал-равлпэщей дамбой и забрвльной стенкой глубинного водозабора из НГ.!К. Верхние несущие поплавки были изготовлены, как из пенопласта так и из металлических труб, длина и поперечные размеры которых

- 15 -

менялись в пределах, соответственно от 3 до 20 м и от 0,3 до 1,25 м в натуре. Удерживающие тросы изготавливались из медного провода, стальной цепи, полипропиленового и капронового шнура,

к

натурная жесткость которых находится в пределах от 2x10 до

гр

10 н/м, с размещением на них промежуточного поплавка с объемом (2...4Ы0-2 А3 .

По опытным данным построены графические зависимости величИНр волнового усилия, развивающегося в удерживающем тросе, от следуй щих основных факторов:

- заглубление верхнего несущего поплавка;

- объема и заглубления промежуточного поплавка;

- массы дополнительного груза.

Анализ всех этих данных приводит к следующим заключениям: I. Заглубление верхнего несущего поплавка слабо влияет на усилие в удерживающем тросе и им можно пренебречь.

Z. При наличии промежуточного поплавка с относительным объемом больше 0,02 усилие в удерживающем тросе находится в слабой зависимости от жесткости материала троса.

3. С увеличением заглубления промежуточного поплавка усилие

в удерживающем тросе возрастает. С учетом возможной сработки горизонта воды предполагается размещать промежуточный поплавок на поверхности воды для максимально подпертого горизонта воды.

4. На удерживающем тросе целесообразно установить дополнительный груз с относительной массой в диапазоне 0,003-0,008.

Для определения волновых усилий в связи между несущими поплавками, зависимости от жесткости удерживающих тросов, исследования .проводились на волновой площадке при углах подхода фронта волны к сооружению равным 16 и 30°, и при отношении длин» волны к длине несущего поплавка равным, 6.

- 16 ~

В процессе исследовании было установлено, что усилие з связи между несущими поплавками зависит от соотношения длины удерживающих тросов, которые установлен на соседних секциях сооружения. Обобщая полученные экспериментальные данные, расчетное относительное усилие между несущими поплавками для удерживающего троса с установленными промежуточнъми поплавками можно принять равным 0,10.

Экспериментами установлено, что усилие взаимодействия волны с эабральной стенкой и струенаправлякяпей дамбой при отсутствии транзитного расхода практически одинаковы. Иной характер работы наблюдается при наличии транзитного расхода, с увеличением ее вдоль струе направляющей дамб!), динамические усилия п удерживающем тросе уменьшаются до нуля. Так, при одинаковых характеристиках волнового поля, для струенаправляйщеЙ дал'бы (верхний поплавок имеет длину 2,0 м, промежуточный поплавок размещен на удерживающем тросе) при транзитные расходах равных 0,9; 1,9; 2,5 и 4,4 л/с экспериментальный коэффициент (безразмерное усилие) соответственно равен 0,089; 0,074; 0,044; и 0. Для тех же условий, но при отсутствии промежуточного поплавка на удерживающем тросе при транзитные расходах равных 1,9; 2,5; 4,4; 5,0 и 6,0 л/с, экспериментальный коэффициент соответственно равен .0,166; 0,160; 0,095; 0,032 и 0. Приведенные материалы показывают, что существуют такие условия работы с'труенаправляощей дамбы, при которых динамическое усилие в удергивающем тросе отсутствует.

Для натурных условий, где циркуляционный расход величина постоянная, величину гидростатического давления на секцию струе-направлящей дамбы можно изменять, изменяя площадь поперечного сечения канала. Другими 'словами возможно выбрать такую трассу струеналравляющей дамбы, при которой протекание заданного цирну-

17 -

ляционного расхода приведет к отсутствию динамических усилий в удерживающих тросах. При этом критерием выбора площади поперечно-' го сечения канала будет служить не только отсутствие динамических усилий, в тросах, также требуется обеспечить и скорость циркуляционного потока, при которой должен быть исключен размыв ложа канала.

В пятой главе разработана методика расчета элементов НМК.

Установлено, что в волновом потоке дополнительно к статической нагрузке на конструкцию воздействуют динамические усилия, основную часть которые воспринимает верхний поплавок. Примерно 10 % "динамической нагрузки воспринимает полотнище. Анализ частотных характеристик водозаборного сооружения и динамической нагрузки показывают, что элементы конструкции на прочность следует рассчитывать методами статистического анализа по максимальному значению нагрузки.

Гидростатическая нагрузка, обусловленная забором уиркуляцион-ного потока из. нижних слоев водоема, воспринимается полотнищем и через узлы крепления передается к якорям. При соответствующем закреплении удерживающего троса к якорю для нижнего поплавка увеличение нагрузки в тросе приводит к отклонению троса от вертикали и момент сил, стремящийся повернуть якорь вокруг нижнего ребра, остается постоянным.

Для обеспечения устойчивости сооружения в волновом потоке, вес якорного (плоского) блока следует определить по полученной зависимости

= % р»/>* > (п)

где - вес якоря для крепления нижнего поплавка, /V* -

подъемная сила нижнего поплавка. ' .

- 1В -

Вес якоря, удерживающего верхний несущий поплавок, определяется с учетом суммарной гидростатической и динамической нагрузок, действующих на одну секции сооружения.

В конце главы приводятся примеры расчета верхнего поплавка и удерживающего троса на прочность, и анкерного блока (якоря) на устойчивость для условия водоема-охладителя Смоленской АЭС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ВЫВОДИ

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем : ■ •

1. Получены расчетные зависимости для определения волновой нагрузки в удерживающих элементах струенаправлягощей дамбы и за-бральной стенки глубинного водозабора. Разработанные' зависимости учитывают влияние,на величину волновой нагрузки таких основных параметров, как размеры и заглубденио-под уровень воды поплавка, жесткости и счомн закрепления удерживающих элементов.

2. Показано, что га волновое усилие в удерживающем тросе при размещении на нем промежуточного поплавка влияние материала троса незначительно и его мотно не учитывать.

3. Анализ данных, полученных при подходе волны под углом показали, что усилие в связи между несущими поплавками зависит от соотноаенич длины удерживающих тросов, которые установлены на соседних секция-.; наплавной конструкции, их жесткости, соотношения мегду длинами волну и ['"сущего поплавка, а такяе от точности установки элементов забральной стопки и при этом расчетное относительное усилие для удерживающего троса с установленными промежуточными поплавками могло принять 0,10.

4. Результаты исследования усилия в удерживающем тросе при

- 19 - '

размещении на кем дополнительного груза позволяют предположить, что схема с размещенными на тросе один за другш грузами .сравнительно небольшой массы будет экономически' выгоднее схемы с одним грузом относительной массой 0,003-0,008.

5. Экспериментальные исследования волнового воздействия на наплавную конструкцию в стратифицированном потоке не выявили влияние этого фактора на усилия в элементах конструкции.

6. Результаты изучения физики процесса взаимодействия волн с наплавными конструкциями показывают, что уменьшение материалоемкости конструкции может быть достигнуто при исследовании нежестких якорные систем.

7. При глубине воды, большей или близкой к половине длины волны, действия волновых нагрузок на нижний трос крепления в экспериментах не. обнаружено. Уменьшение глубины воды приведет к появлению волновых усилий в нижнем поясе дамбы.

8. Показано, что волновую нагрузку преимущественно воспринимает система поплавок-удерживающий трос. Полотнище практически волновую нагрузку .не воспринимает, что, не позволяет использовать мягкие конструкции мембранного типа для гашения волн.

9. Установлено, что динамическое усилие.в удерживающих тросах уменьшается при-использовании дискретно установленных поплавков верхнего пояса..

10. Экспериментально показано, что для наплавной конструкции струеналравлящей дамбы возможно такое сочетание статической и динамической нагрузок, при котором динамические усилия в удерживающем тросе становятся малы или отсутствуют.

Ц. Составлена концептуальная модель взаимодействия волн с наплавными конструкциями. Разработан алгоритм расчете забральной стенки наплавной конструкции.

- 20 -

Разработанные рекомендации по проектированию наплавных конструкций использованы при разработке проекта системы технического водоснабжения I и П очереди Смоленской />ЭС.

Внедрение рекомендаций позволило получить годовой экономический эффект около 900 тыс.руб.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Волновые нагрузки на мягкую забральную стенку глубинного водозабора // Гидравлика и гидротехника.: Республиканский межвед. н.-техн. сб. - Киев.: Техника, 1990. Был. .50. - С. 70-76 (в соавторстве с В.М.Кузьыенко и В.А.Киссиным).

2. Алгоритм расчета забряльной стенки наплавной конструкции // Библиографический указатель депонированных рукописей. -М., 1990. Brai.II. (деп. в БНИШТПИ, Г 10727).

3. Струенаправлтещее наплавное-сооружение // Экология и-гидравлика будущего: Материалы совещания / Мин. водохоз-го стр-ва СССР. - t.'i., 1990. - Ч. I . - С.II1-II2 (в соавторстве И.А.Шерен-ковш, В.М.Куэьменко и Б.А.Киссиным).

4. Наплавные конструкции регуляционных сооружений // Вклад уолодкх ученых и специалистов в решение комплексных проблем мелиорации Дона: Тезисы научно-практической конференции, Новочеркасск, IC-I9 сентября, 1990. - Новочеркасск, 1990. - С.33.

5. Использование наплавной конструкции в системе оборотного водоснабжения электростанций // Гидравлическое обоснование гидротехнических сооружений для систем водоснабжения: Труды ин-та "ВОДГЕО". - И (в печати).