CC BY
17УДК 627.785:621.001.24
Н.Н. Арефьев, д.т.н, профессор ФГБОУВО «ВГАВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.
НОВЫЙ АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РЫХЛИТЕЛЯ ЗЕМСНАРЯДА
Ключевые слова: дноуглубление, гидромеханизация, земснаряд, грунтоприемник, гидравлическое рыхление.
Предлагается новый алгоритм расчета гидравлического рыхлителя земснаряда, обеспечивающего рыхление грунта струями воды, истекающих из сопл. Новый алгоритм дает более точные результаты расчета.
На земснарядах широко применяется гидравлическое рыхление грунта как при выполнении дноуглубительных работ, так и при подводной разработке грунта методом гидромеханизации. Метод расчета гидравлического рыхлителя показан в [1, 2], где приведены математические формулы для определения радиуса и числа сопл, глубины фронта сплошного размыва. В то же время расчеты, выполненные по указанному методу, дают погрешности при определении количества сопл и глубины фронта сплошного размыва. Для устранения этого недостатка более подробно рассмотрим механизм гидравлического рыхления грунта затопленными струями воды, истекающими из сопл гидрорыхлителя, и разработаем новый алгоритм расчета.
Для расчета гидрорыхлителя необходимо знать максимальное расстояние, на котором струя взрыхлит грунт - приведет грунт в состояние псевдосжижения. Это расстояние называют глубиной фронта размыва [1], обозначим ее S. Для того чтобы струя внедрилась в грунт, необходимо определенное силовое воздействие. Степень этого воздействия можно оценить импульсом силы в заданном сечении струи, отнесенным к площади этого сечения, обозначим его is. Из условия постоянства количества движения в струе можно определить is, Па
о • R • V
Ув Ro Vo
2 т^2
, (1)
где рв - плотность воды, кг/м3;
Я0 - радиус отверстия сопла на срезе, м;
У0 - скорость истечения струи из сопла, м/с;
^ - радиус сечения струи на расстоянии фронта размыва, м.
Из (1) можно определить необходимое значение радиуса отверстия сопла на его срезе, м
*„ = ^ . (2) V, V Рв
Расход воды через сопла гидрорыхлителя q0 можно определить по выражению, м3/с:
q„ = %• Я2 •¥„ • г, (3)
где г - число сопл гидрорыхлителя.
Н.Н. Арефьев
Новый алгоритм расчета гидравлического рыхлителя земснаряда
Значение г следует принимать таким, чтобы струи образовывали сплошной фронт размыва по всей ширине грунтоприемника. Тогда
В
2 =-+ ^ у , (4)
2Я, У
где В - ширина фронта размыва грунта, м; - число дополнительных (угловых) сопл. Подставляя в (3) величины из (2) и (4), получим
Ч =Л. Я2 • ¿2 . + ) . (5) V0 Рв ' 2Я, у )
Решая квадратное уравнение (5) относительно , получим
Л
Я =-В ^
' 4г.
1
Если гу = 0, тогда
16г -К • р -ап
1 +-у Рв Ч -1
В2 •/.
2К0 -Рв -Чо
(6)
Я = 0 40 . (7)
Глубину фронта размыва £ можно определить из теории затопленной струи по выражению
£ = , (8) а
в 2
где а - угол расширения струи.
Тогда алгоритм расчета гидрорыхлителя сводится к следующему:
1. Определяется по (6) или (7);
2. Определяется Я0 по (2);
3. Определяется г по (4);
4. Определяется £ по (8).
Значения ги К0, ч0, 2У, а принимаются по рекомендациям [1, 2] в зависимости от рода грунта, вида грунтоприемника и выполняемых земснарядом работ.
Напор гидрорыхлительного насоса определяется в соответствии с [1, 2] по выражению, м
V2
Н = + К, (9)
где ц = 0,94 - коэффициент истечения воды из сопл;
Нп - потери напора в трубопроводе, подводящем воду к соплам, м.
Если насос уже принят, то из (9) можно определить скорость истечения воды из сопл, м/с:
V =ц-Ря-(Н н - к). (10)
Расчеты гидрорыхлителя для земснаряда проекта Р-70368, выполненные по новому алгоритму, дали более точные значения определяемых величин.
Список литературы:
[1] Лукин Н.В., Разживин С.Н., Стариков А.С. Суда технического флота: Учеб. пособие для вузов. - М.: Транспорт, 1992. - 335 с.
[2] Арефьев Н.Н., Попов Н.Ф. Расчет и выбор основного оборудования грунтонасосных установок и гидравлических рыхлителей землесосных снарядов: метод. указания и контр. задания. -Н.Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2013. - 56 с.
THE NEW CALCULATING ALGORITHM OF THE DREDGE HYDRO-RIPPER
N.N. Arefyev
Keywords: dredging, hydromechanization, dredge, soil receiver, hydraulic loosening
There is the new algorithm for the dredge hydro-ripper calculation, which provide ripping by water jets issuing from the nozzles. The new algorithm provide more accurate calculation.
УДК 627.785:621.001.24
Н.Н. Арефьев, д.т.н, профессор, ФГБОУ ВО «ВГАВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.
МЕТОД РАСЧЕТА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВУХСЕКЦИОННЫХ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ГРУНТОПРИЕМНИКОВ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ ЗЕМСНАРЯДОВ
Ключевые слова: дноуглубление, земснаряд, грунтоприемник
Приведен метод расчета размеров всасывающих зевов и расстояний между их центрами для двухсекционных несимметричных грунтоприемников дноуглубительных земснарядов.
На дноуглубительных земснарядах проектов 324, 1-516, 258.Г80 применяются трех- и четырехсекционные симметричные грунтоприемники, которые обеспечивают повышение скорости разработки переката и снижение переуглубления. Методы их расчета приведены в [1, 2, 3]. В то же время при модернизации земснаряда проекта П-2104 и при разработке нового земснаряда проекта Р-70368 предполагается установка двухсекционных несимметричных грунтоприемников, что требует создания метода их расчета.
Площадь всасывающего зева F можно определить по выражению, м2:
р =_0см-, (1)
V•3600
где Qсм - подача грунтового насоса по водогрунтовой смеси, м3/ч;
Уз - скорость входа водогрунтовой смеси во всасывающем зеве грунтоприемника, м/с.
