CC BY
91 ж 656.62.052.4:[629.12:532.5]
« I- Васянии, аспирант, ВГАВТ
Ш? -: Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.
АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССА ШЛЮЗОВАНИЯ СУДОВ
г :татье описываются исследования, которые проводились для определения особен-
- хтей процесса шлюзования судов, анализ этих процессов, результаты, а так же не-
зсстатки и те факторы, которые не были учтены во время проведения исследований.
Г)пыт эксплуатации Единой глубоководной системы РФ показывает, что судопро-
- .х_чая способность внутренних водных путей находится на пределе. Большие слож-
* з судопропуске имеют место на ВБВП, ВДСК, на Волжской ГЭС. В этой связи : . ■ : • резервов по ускорению судопропуска при шлюзовании представляет большой пгтрес, как для теории, так и для практики.
Скорость судов при заходе (выходе) в шлюз в настоящее время не регламентиру-га то следующим причинам:
. Отсутствие научного обоснования рекомендаций по выбору безопасной скоро-сха захода.
2. Отсутствие у судоводителей прибора для непрерывного определения скорости аяжения судна во время маневра (это затрудняет выбор оптимальной работы движи-■?ьзей. хотя даже небольшое отклонение в скорости до 0,2 м/с может привести к рез-е у;- увеличению просадки АТ).
Изучением процессов судопропуска ранее занимались многие исследователи.
Исследованием процесса ввода в камеру шлюза Днепро-Букского гидроузла с использованием принудительной тяги и определение максимального потребного тягово-: ■ силия, при движении судна, проводили Г.И. Мелокян и В.В. Дорофеев [1].
А.А. Атавин и А.П. Яненко [2] проводили модельные испытания в гидротехниче-лой лаборатории Новосибирского инженерно-строительного института, где была .• нструирована экспериментальная установка, для исследования гидравлических Iалений в камере судопропускного сооружения при вводе в неё судна большой грузо-■: гьёмности. В процессе исследования велись наблюдения за колебаниями уровня эоды в различных точках камеры судопропускного сооружения, усилиями необходи-уми для ввода (вывода) в камеру, колебаниями носа и кормы судна, а так же за ско-гостью движения судна.
В целях изучения и оценки явлений, возникающих при выходе крупнотоннажных :>дов из камеры в нижний бьеф шлюза Волго-Балтийского канала ( в том числе с использованием транзитного пропуска воды), в августе 1979 г. на шлюзе № 7 были проведены натурные исследования с судами «Волго-Дон» 0= 5000 т. [3].
При этом фиксировались: Тн - осадка носом; Тк - осадка кормой; ис - скорость с% дна; (по времени прохождения обозначенных на шлюзе 16 створов), режим работы лавных двигателей и углы перекладки насадок; уклон судна, изменение высотного положения кормовой оконечности судна, условия движения судна в шлюзе и расхождения со встречными судами, стоящих у причальной стенке в н.б.
В 1967 году на ВДСК сотрудниками Московского филиала ЛИВТа были проведены натурные исследования гидравлических явлений в режиме входа (выхода) судов в шлюзы [4, 8].
Исследования показали, что изменения скорости судна, выходящего из шлюза, можно условно разделить на 4 участка:
1 - разгон судна;
2 - движение в камере с постоянной скоростью;
3 - резкое снижение скорости движения при проходе кормовой оконечности судна наиболее сжатого сечения над порогом нижней головы;
4 - повторного разгона и движения в подходной канал.
С 1984 по 1992 года на Городецких шлюзах проводились натурные исследования сотрудниками кафедры судовождения и безопасности судоходства и кафедры водных путей Волжской государственной академией водного транспорта. Анализ результатов наблюдений за скоростями показал, что их значения колеблются в широких пределах от 0,4 м/с до 1,7 м/с [5, 6].
Обобщая результаты проведённых исследований можно составить следующую картину физических явлений при движении самоходных судов в камеру шлюза:
1) При заходе наблюдается резкое увеличение скорости потока обтекания (до 3-х м/сек), уклонов уровня свободной поверхности воды, а следовательно дополнительной осадки и дифферента судна.
2) Дополнительная осадка кормовых оконечностей судов в качественном и количественном отношениях удовлетворительно совпадает с изменением уровня свободной поверхности в камере.
3) На участках пути с резким увеличением коэффициента стеснения наблюдается резкое падение скорости движения судна, а иногда его остановка и смещение назад (при работе главных машин на передний ход).
4) При заходе наблюдается волнообразование, большие перепады уровней воды; с момента пересечения носовой части судна ворот шлюза уровень воды начинает повышаться по мере продвижения судна. Понижение уровня наблюдается в момент реверса движителей на задний ход и снижения скорости судна, уклон водной поверхности изменяется не только по величине, но и по знаку, то в сторону камеры шлюза, то в сторону подходного канала.
5) Начало движения судна (состава) при выходе из шлюза сопровождается понижением уровня воды на всём протяжении камеры с уклоном в сторону стенки падения, вызываемым вытеснением судном (составом) воды из камеры, и увеличением дополнительной осадки кормовых оконечностей судов (составов).
6) Изменение уровня свободной поверхности воды, скорость движения судна (состава) и его дополнительная осадка носят неустановившийся характер. В изменении величин этих параметров наблюдается определённая периодичность. Вследствие инерционности всех явлений при движении судна (состава) в камере шлюза уровень свободной поверхности воды и связанная с ним дополнительная осадка состава периодически изменяется, а уклон свободной поверхности воды так же периодически меняет свой знак.
7) Крупнотоннажные суда движутся определённое время при входе в шлюз на участке короткой палы и его головы с первой критической скоростью (или близкой к ней). Если при движении в канале с постоянным сечением мощности двигателей не хватает для её достижении, то при заходе в шлюз крупнотоннажное судно получает возможность достигнуть и даже превысить первую критическую скорость, т. к. к силе упора движителей прибавляется сила инерции судна, а значение первой критической скорости на коротком участке движения падает в 4-7 раз по сравнению с её значением в подходном канале вследствие резкого увеличения степени стеснения живого сечения и увеличения обтекания.
I) Выявлено многообразие факторов, влияющих на дополнительную осадку и гшсоггь движения судна, а именно коэффициент стеснения, отношения глубины к аа.1-: конструктивные особенности, положение судна в камере, направление движешь : ■ дна, инерционность системы и число оборотов винтов.
Проведённый анализ показывает, что проведённые исследования имеют ряд не-датзлов:
Так, ввиду больших трудностей, при интегрировании диффиринционных уравне-н£ -с . становившегося движения воды, авторы при выводе аналитической зависимости 2» А Т движение воды принимали установившимся. Поэтому полученная ими зави-ап :сть. хоть и с учётом потерь энергии в потоке, носит приближённый характер [7].
5» Применением одномерной теории для определения дополнительной осадки при
* :зг и выходе в шлюз и неучёт неустановившегося движения воды и самого судна
- - ьгг> ю приводят к ошибкам в расчетах.
= Исследователями не учитывалось влияние поперечной стенки (экрана), г) Каждый судоводитель имеет свои представления о безопасных условиях захода а кзмеру (и выхода) и, как следствие, свои индивидуальные навыки и приёмы манев* зссзания. В связи с этим представляется необходимым определение безопасных
- ттериев движения, независящих от индивидуальных особенностей маневрирования.
л Не учитывалось изменение величины присоединённых масс при движении суд--л в потоке со стеснением не только по глубине, но и по ширине.
Таким образом, для оценки реальных процессов при шлюзовании судов необхо-вмо уточнить математическую модель движения судна с учётом отмеченных выше :с:оенностей.
Г -чсок литературы
Мелокян Г.И., Дорофеев В.В. Гидравлические исследование процесса ввода в камеру шлю-зь Тр ЛИВТ, 1971, ч. I. - С 33-43
I Чтавин А.А., Яненко А.П. Гидродинамические процессы в судопропускных сооружениях. -Новосибирск.: Наука, 1993.- 101 с.
•' Клюев В., Галеев А. Ускорение пропуска судов через шлюзы // Речной Транспорт. - 1981. -^ П.-С. 36-38.
- Отчёт по НИР «Проведение исследований условий пропуска через шлюзы большегрузного .:става с толкачём «Маршал Блюхер». - ЛИВТ (Московский филиал). Москва, 1975.
Клементьев А.Н., Токарев П.Н. Результаты натурных наблюдений по определению скоро-гги входа (выхода) судов в шлюзы Горьковского гидроузла (Деп. в ЦВНТИ Минречфлота Р-ГФСР № 229-РФ) 1988.
Клементьев А.Н. Результаты натурных наблюдений судов в камеру шлюза // Тр. ВГАВТ. -?ь:п. № 296 - Н. Новгород: Изд-во ВГАВТ, 2001.
*1 Клементьев А.Н. Математическая модель движения судна в процессе захода в камеру шлюза Тр. ВГАВТ. - Вып. № 292, ч. 2 - Н. Новгород: Изд-во ВГАВТ. - 1999.
8) Комиссаров Н.Т., Чуркин М.А. Особенности маневрирования при проводке судна через шлюз с большим коэффициентом стесненности камеры корпусом судна// Речной Транспорт. -:967.-Х» 2.-С. 40-42
THE RESEARCH ANALYSIS ON THE DEFINITION OF PECULIARITIES F VESSELS LOCKAGE PROCESS
A. D. Vasjanin
The researches, which were carried out for the definition of peculiarities of vessels lockage process, the analysis of these processes, results, drawbacks and the factors which have not been considered during the carrying out of the researches are described in the article.
