CC BY
2
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 627.5
Кузнецова Ю.А., к т. н. доцент кафедры строительных конструкций и оснований
Рыбакова Е.В. студент магистратуры 1 курс институт строительства и архитектуры Поволжский государственный технологический университет
Россия, г. Йошкар-Ола ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВИХРЕВОЙ ГАЛЕРЕИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ НИЖНИХ БЬЕФОВ ГИДРОУЗЛОВ ОТ РАЗМЫВА Аннотация. Для формирования индуцированного вихревого потока, направленного встречно русловому течению предложена вихревая галерея, имеющая незамкнутую цилиндрическую форму с осью нормальной потоку. В среде MathCad выполнен расчет вихревой галереи. Галерея устанавливается на подвижном основании, что позволяет регулировать ее положение относительно области размыва. Определены моменты всех сил относительно опорного катка подвижного основания галереи, что позволило установить его минимальную длину, при которой обеспечивается устойчивость конструкции.
Ключевые слова: гидроузел, размыв русла, вихревая галерея, автоматизированный расчет, MathCad.
Kuznetsova Yu.A.
Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor Associate Professor of the Chair of Construction Structures and Foundations
Rybakova E. V. first-year master's student Institute of Civil Engineering and Architecture Volga State University of Technology Russia, Yoshkar-Ola INFORMATION TECHNOLOGY SUPPORT FOR CALCULATION OF VORTEX GALLERY PARAMETERS FOR HYDROSYSTEM TAILRACE PROTECTION AGAINST SCOUR Abstract. To form an induced vortex flow directed opposite to the channel flow, we proposed a vortex gallery that has an open cylindrical shape with a normal flow axis.Calculation of the vortex gallery was performed in MathCad. The gallery was mounted on a movable platform, which allowed to adjust its position relative to the scour area. Moments of all forces relative to a track roller of the movable platform of the gallery were determined; this allowed to establish its minimum length, at which the stability of the structure is ensured.
Keywords: hydrosystem, riverbed scour, vortex gallery, automated calculation, MathCad.
При пропуске строительных расходов и на этапах эксплуатации гидроузлов возможно возникновение местных размывов в нижнем бьефе за креплением водосливного сооружения, превышающих проектные значения. Развитие этих процессов может привести к нарушению нормальной эксплуатации сооружений и возникновению аварийных ситуаций [1].
Разработку устройств для минимизации местных размывов и их ликвидации на этапах эксплуатации можно осуществить на основе использования метода искусственной поперечной циркуляции, предложенного Потаповым [2]. На основании обзора конструкций вихревых устройств можно заключить, что интенсификация их работы возможна за счет повышения компактности вихря и увеличения индуктивных скоростей. Поскольку причиной снижения эффективности вихревой галереи Потапова является неустойчивость вихря из-за резких переходов от одной плоскости к другой, предлагается камера цилиндрической формы.
Вихревая галерея предложенной конструкции присоединена к платформе, перемещающейся на двух катках, верхний по потоку из которых имеет больший диаметр и при загрузке приобретает больший вес по сравнению со вторым катком, обеспечивая пригруз всей системы и момент относительно оси малого катка, удерживающий подвижное основание от опрокидывания при динамическом воздействии на вихревую галерею (рис.
1) [3].
Рисунок 1. Общий вид установки галереи с подвижным основанием: 1 - концевое крепление нижнего бьефа плотины; 2 - передвижное устройство для формирования поперечного потоку вихря; 3 - якоря-присосы; 4 - барабан регулирующей лебедки (барабанной)
Рым-болты, присоединенные к канатам, пропущенным через скобы гравитационных якорей-присосов, удерживают систему в заданном положении. При включении барабанных лебедок и выборе каната платформа перемещается вверх по течению. При противоположном направлении вращения вихревая галерея вместе с платформой смещается ближе к месту локализации размыва.
Конструкция вихревой галереи с подвижным основанием (рис. 2) опускается в поток за счет веса ее элементов и прежде всего массивного пригружающего катка. При установке платформы на рисберму необходимо установить в нижней части дополнительные рым-болты, позволяющие сориентировать систему в заданном направлении. После чего нижние установочные канаты отсоединяются и вся нагрузка передается на регулировочные канаты и лебедки.
1
7-6
а
хч Ж — VI
\э_
Рис. 2. Вихревая галерея с подвижным основанием: 1 - вихревая
галерея;
2 - платформа подвижного основания; 3 - массивный пригружающий каток; 4 - опорный каток; 5 - силовые элементы платформы;
6 - консольные опоры платформы; 7 - подшипники скольжения;
8 - рым-болт; 9 - фартук
Расчет устройства на опрокидывание связан с определением моментов относительно опорного катка. В качестве сил, вызывающих моменты выступают вертикально направленные силы тяжести пригружающего катка, распределенная нагрузка веса платформы, действующая с левой стороны, а также вес части платформы ниже вертикали установки опорного катка и вес вихревой галереи (рис. 3).
Рис. 3. Схема вихревой галереи с подвижным основанием
Для повышения точности моментов необходимо учесть выталкивающие архимедовы силы, направленные вертикально вверх против сил тяжести. Дополнительно возникает сила справа от вертикальной оси опорного катка от действия гидродинамического давления потока. Сила гидродинамического давления определяется величиной давления потока
ру / 2, распределённой по вертикальной проекции отклоняющей части вихревой галереи на плоскость перпендикулярную направлению потока, сходящего в галерею.
Ниже представлен листинг программы расчета подвижного основания вихревой галереи на опрокидывание, реализованной в прикладной программной среде МаШСаё.
Ускорение свободного падения g := 9.81 м/с2.
Скорость равномерного движения в отводящем русле V := 5.769 м/с.
Плотность воды р:= 1000 кг/м3.
V2 4
Гидродинамическое давление рг := р--= 1.664 х
104 Па.
Диаметр вихревой галереи ОВ := 2, м.
Длина оболочки пригружающего катка В := 12 м.
Сила гидродинамического давления Р := рГ • БВ • В = 3.994 х 105 Н.
Расстояние от оси опорного катка до оси галереи Ь1 := 1.9 м.
Расстояние от оси опорного катка до линии действия гидродинамического давления на вихревую галерею 11 := 1.1 м.
Погонная масса подвижного основания т := 100 кг/м.
Масса подвижного основания М := т • Ь1 = 190 кг.
о
Вес подвижного основания 00 := М • g = 1.864 х 10 Н.
Диаметр пригружающего катка Вк := 1.4 м.
Погонная масса оболочки пригружающего катка тк := 991 кг/м.
Погонная масса поперечной связи пригружающего катка
тяс := 14.2 кг/м.
Масса поперечной связи пригружающего катка
Мпс := тпс ■ B = 170.4 кг.
Масса оболочки пригружающего катка Мж := тк ■ B = 1.189 ■ 104 кг. Плотность заполнителя пригружающего катка рк := р, кг/м3.
л ■ Dк
Внутренний объем пригружающего катка := —— ■ Б = 13.195 м3.
Масса заполнителя пригружающего катка Мж := рк ■ Ук = 1.319 х 104 кг.
Плотность стали крышек пригружающего катка рСТ := 7800 кг/м3.
Толщина крышек пригружающего катка := 6 ■ 10 3 м. Масса торцевых крышек пригружающего катка
Е>2
МТК := 2 ■ рст ■ Лгк = 144.086 кг.
Площадь консольных опор пригружающего катка 8ко := 0.7 м2. Масса консольных опор пригружающего катка МКО := 2■рст ■ $ко ■ = 65.52 кг.
Масса подшипников пригружающегокатка Мя := 2 ■ 11, кг. Масса пригружающего катка
М^ := Мж + Мж + Мяс + + Мко + Мп = 2.549 х 104 кг.
Вес пригружающего катка := Мк ■ g = 2.5 х 105 Н.
Число продольных связей подвижного основания ис := 7 шт.
Погонная масса покрытия подвижного осмнования тшс := 565.2 кг/м.
Погонная масса продольной связи подвижного основания
тПРС := тПС ■ пС + тППС = 664.6 кг/м.
Погонный вес подвижного основания q := тПРС ■ g, кг.
Масса жидкости, вытесненной пригружающим катком
Ма :=рк ■ Ук = 1.319 х 104 кг
Масса вихревой галереи МВГ := 3391.2 кг.
Вес вихревой галереи ОВГ := МВГ ■ g = 3.327 х 104 кг.
Масса струенаправляющего фартука Мсф := 1695.6 кг.
Вес струенаправляющего фартука Осф := Мсф ■ g = 1.663 х 104 кг. Расстояние от оси пригружающего катка до центра тяжести фартука
1ф :=1.5 м.
Диаметр опорного катка := 0.8 м.
Погонная масса оболочки опорного катка ток := 162 кг/м.
Длина оболочки опорного катка Б := 12 кг/м.
Погонная масса поперечной связи опорного катка тос := 14.2 кг/м.
Масса поперечной связи опорного катка Мок := тос ■ B = 170.4 кг. Масса оболочки опорного катка М0£Ж := ток ■ B = 1.944 х 103 кг/м. Плотность заполнителя опорного катка pK := р = 1 х 103 кг/м.
Внутренний объем катка VOK :=-ок ■ B = 7.54 м3.
Масса заполнителя опорного катка МЗОК := pK ■ VOK = 7.54 х 103 кг/м.
"у
Масса опорного катка MOK := MOOK + МЗОК + Мок = 9.654 ■ 10 кг.
Вес жидкости, вытесненный опорным катком
Ga:=PK ■ Vk ■ g = 1.294 ■ 105 Н.
Масса торцевых крышек опорного катка
D 2
Мок := 2 рСТ -п d°k ■ AtK ■ B = 9.654 х 103 кг.
Момент от внешних сил, действующих слева от опорного катка
т2
М1 :=-{вк + Go - Ga )■ L - q~ - Осф \b + \ф ), Нм.
Момент от внешних сил, действующий справа от опорного катка
L2
М2 := P ■ ^ + GBr ■ l + q ■ —, Н м.
Расчет минимальной длины подвижного основания из условия опрокидывания, м. Given
2
-(GK + GO - Ga )■ L - q~ - Gcф \L + 1ф ) +
L
+ GBrL + q^-j
2
= 0
Find (L )float ,4 45.94 3.268)
Из физических соображений выбираем положительное значение минимальной длины подвижного основания, которое должно быть не менее L > 3.268 м.
На основании автоматизированного расчета подвижного основания вихревой галереи на опрокидывание можно заключить, что его минимальная длина должна быть не менее 3,268 м. По конструктивным соображениям принимаем длину подвижного основания равной 6,0 м.
Расчет позволил установить суммарную массу всей конструкции, которая составила 59,183 т.
Использованные источники:
1. Кузнецова Ю. А. Средства инженерно-экологической защиты нижних бьефов гидроузлов: монография. Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2014. 260 с.
2. Потапов М.В. Регулирование водных потоков методом искусственной поперечной циркуляции. М.: Изд-во акад. наук СССР, 1947. 76 с.
3. Kuznetsova Y.A., Pozdeev A.G., Rubacova E.V. Experimental study of application of soft shells for ensuring safe operation of hydrosystem tailraces // 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2018, www.sgemviennagreen.org, SGEM2018 Vienna GREEN Conference Proceedings, 3-6 December, 2018, Vol.18, Issue 1.5, 291-298 pp.
УДК 001.891.572
Саенко Д.Ю. студент магистратуры 3 курса факультета заочного обучения института заочного обучения,
переподготовки и повышения квалификации ФГБОУВО «Ивановская пожарно-спасательная академия ГПСМЧС
России»
КОНЦЕПЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕСПРОВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПОВЫШЕНИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ЗДАНИЯ ПРИ ПОЖАРЕ
Аннотация: Статья посвящена концепции применения современных беспроводных технологий в целях обеспечения пожарной безопасности здания. В статье рассматриваются инженерные системы и устройств позиционирования людей внутри зданий, разрабатываемые в настоящее время.
Ключевые слова: пожарная безопасность, пожарная автоматика, пожар, эвакуация, позиционирование, местоположение.
Saenko D. Yu.
3rd year student
of the Faculty of Correspondence Studies of the Institute of Correspondence Studies, Retraining and Advanced Training (Master Degree), Federal State Budgetary Institution of Higher Education "Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Emergencies Ministry of Russia" CONCEPTS OF THE USE OF WIRELESS TECHNOLOGIES IN INCREASING THE EFFICIENCY OF EVACUATION OF PEOPLE FROM BUILDING UNDER THE FIRE
Annotation:The article is devoted to the concept of using modern wireless technologies in order to ensure the fire safety of a building. The article discusses the engineering systems and devices for positioning people inside buildings that are currently being developed.
Key words: fire safety, fire automatics, fire, evacuation, positioning, location.
Известно множество случаев, когда при пожаре людям не удавалось вовремя эвакуироваться из помещений при пожаре, что влекло причинение гибели и вреда здоровью различной степени тяжести. На нынешнем этапе развития современной науки созданы технологии, позволяющие использовать принцип их работы и для обеспечения пожарной безопасности
