CC BY
37
М.Т. Анаев и др. // Мат-лы IX Междун. на-учно-практ. конф. «Устойчивое развитие горных территорий Кавказа». - М.: ИИЕТ РАН М, 2019. - Т. II. - С. 64-68.
8. Флейшман С.М. Сели. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1978. - 312 с.
9. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. - Л.: Ги-дрометеоиздат, 1984. - 248 с.
10. Инструкция по определению расчетных характеристик дождевых селей. ВСН 03-76. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 30 с.
11. Справочник по климату СССР. Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968. -Вып. 13. - Ч. 4. - 357 с.
Критерии авторства
Батчаев И.И., Анаев М.Т. выполнили практические и теоретические исследования, на основании которых провели обобщение и написали рукопись. Батчаев И.И., Анаев М.Т. имеют на статью авторское право и несут ответственность за плагиат. Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов Статья поступила в редакцию: 30.10.2020 г. Одобрена после рецензирования 11.01.2021 г. Принята к публикации 14.01.2021 г.
KBR / Gegiev K.A., Gergokova Z.Zh., Anaev M.T. i dr. - IX Mezhdunar. naucho-prakt. konf. "Ustojchivoe razvitie gornyh territorij Kavka-za". T. II. - M.: IIET RAN M, 2019. - S. 64-68.
8. Flejshman S.M. Seli. - L.: Gidrometeo-izdat, 1978. - 312 s.
9. Posobie po opredeleniyu raschetnyh gi-drologicheskih harakteristik. - L.: Gidromete-oizdat, 1984. - 248 s.
10. Instruktsiya po opredeleniyu raschet-nyh harakteristik dozhdevyh selej. VSN03-76. -L.: Gidrometeoizdat, 1976. - 30 s.
11. Spravochnik po klimatu SSSR. Vyp. 13, ch 4. Vlazhnost vozduha, atmosfernye osadki, snezhny pokrov. - L.: Gidrometeoizdat, 1968. -357 s.
Criteria of authorship
Batchaev I.I., Anaev M.T. carried out practical and theoretical studies, on the basis of which they generalized and wrote the manuscript. Batchaev I.I., Anaev M.T. have copyright on the article and are responsible for plagiarism. Conflict of interests
The authors state that there are no conflicts of interests The article was submitted to the editorial office 30.10.2020
Approved after reviewing 11.01.2021 Accepted for publication 14.02.2021
Оригинальная статья УДК 502/504: 621.227 Б01: 10.26897/1997-6011-2021-1-111-119
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМАХ ВОДОПОДАЧИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТАРАНА КАК ВОДОПОДЪЕМНИКА
БЕГЛЯРОВ ДАВИД СУРЕНОВИЧ1, д-р техн. наук, профессор
viv@rgau-msha.ru
АЛИ МУНЗЕР СУЛЕЙМАНш, канд. техн. наук, доцент
munzer@yandex.ru
БАУТДИНОВ ДАМИР ТАХИРОВИЧ1, канд. техн. наук, доцент
damir.tt1@mail.ru
ГРЕКОВ ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ2, канд. техн. наук, ведущий инженер
Mc-grek@yandex.ru
1 Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева; 127434, Москва, Тимирязевская, 49. Россия
2 АО «Атомэнергопроект»; 105005, Москва, Бакунинская, д. 7, стр.1. Россия
В настоящее время проблемы энергосбережения и энергоэффективности являются одними из наиболее актуальных как в Российской Федерации, так и в мировом сообществе. Не секрет что основными потребителями электроэнергии являются насосные станции. Снижение энергопотребления насосных станций является приоритетной задачей во всем мире. Использование энергоэффективных технологий и альтернативных способов подачи воды позволяют значительно экономить электроэнергию. Одним из таких способов подачи воды
является использования гидравлического тарана. Цель настоящей работы - обобщение материалов и внедрение особенностей использования гидротарана на реках в тех местах, где есть проблема энергоснабжения. Использование гидравлического тарана, в качестве водоподъемного устройства, является рациональным решением, особенно в горных районах. На основе анализа теоретической информации, результатов исследований и технических разработок ряда институтов и организаций, представлены различные таранные установки и их расчеты. Подчеркивается, что положительные стороны тарана позволяют в нынешних условиях использовать данные установки в гидротехническом и водохозяйственном строительстве без внедрения энергозатратных технологий. Гидротаранные установки функционируют в зимних условиях при температурах до -25°С. Кроме того, использование гидравлического тарана позволяет повысить безопасность систем водоподачи, продлить срок службы системы, тем самым повышая общую эффективность работы систем подачи и распределения воды. Анализ существующих уравнений позволили установить оптимальные формулы определения производительности таранов и коэффициента полезного действия установки. Данные выражения являются наиболее обоснованными и полно отражают физическую сущность процессов, возникших в гидротаранах.
Ключевые слова: гидравлический таран, питательный бассейн, питательная труба, нагнетательный трубопровод, ударный и нагнетательный клапаны, воздушный колпак, питательный напор, продолжительность цикла, производительность тарана, коэффициент полезного действия установки
Формат цитирования: Бегляров Д.С., Али М.С., Баутдинов Д.Т., Греков Д.М. Переходные процессы в системах водоподачи при использовании гидравлического тарана как водоподъемника // Природообустройство. - 2021. - № 1. - С. 111-119. DOI: 10.26897/1997-6011-2021-1-111-119.
© Бегляров Д.С., Али М.С., Баутдинов Д.Т., Греков Д.М., 2021
Original article
TRANSITION PROCESSES IN WATER SUPPLY SYSTEMS WHEN USING A HYDRAULIC RAM AS A WATER LIFT
BEGLYAROV DAVID SUPENOVICH1, doctor of technical sciences, associate professor
viv@rgau-msha.ru
ALIMUNZER SULEIMANH1, candidate of technical sciences, associate professor
munzer@yandex.ru
BAUTDINOVDAMIR TAHIROVICH1, candidate of technical sciences, associate professor
damir.tt1@mail.ru
GREKOV DMITRY MIKHAILOVICH2, candidate of technical sciences, leading engineer
Mc-grek@yandex.ru
1 Russian state agrarian university — MAA named after C.A. Timiryazev; 127434, TimiryazevskayaStr, 49; Moscow, Russiya
2 AO "Atomenergoproject", 103005, Moscow, Bakuninskaya, d. 7, str. 1, Russia
Currently, the problems of energy conservation and energy efficiency are among the most pressing both in the Russian Federation and the world community. It is no secret that the main consumers of electricity are pumping stations. Reducing the power consumption of pumping stations is a priority worldwide. The use of energy efficient technologies and alternative methods of supplying water can significantly save energy. One of these methods of water supply is the use of a hydraulic ram. The purpose of this work is to summarize materials and introduce the features of the use of hydraulic ram on rivers in those places where there is a problem of energy supply. The use of hydraulic ram as a water-lifting device is a rational solution, especially in mountainous areas. Based on the analysis of theoretical information, the results of research and technical developments of a number of institutes and organizations, various ram installations and their calculations are presented. It is emphasized that the positive aspects of the ram allow under the current conditions using these installations in hydraulic and water construction without the introduction of energy-saving technologies. Hydroramplants operate under winter conditions at temperatures up to -25°C. In addition, the use of hydraulic ram improves the safety of water supply systems,
extends the service life of the system, thereby increasing the overall efficiency of the water supply and distribution systems. The analysis of existing equations made it possible to establish optimal formulas for determining the productivity of rams and the efficiency of the plant. These expressions are the most justified ones and fully reflect the physical essence of the processes arising in hydro rams.
Keywords: hydraulicram, feeding pool, supply pipe, pressure pipeline, impact and pressure valves, air chamber, feeding pressure, cycle duration, ram performance, plant utility factor
Format of citation: Beglyarov D.S., Ali M.S., Bautdinov D.T., Grekov D.M. Transitional processes in the systems of water supply when using hydraulic ram as a water lift // Prirodoobustrojstvo. - 2021. - № 1. - S. 111-119. DOI: 10.26897/1997-6011-2021-1-111-119.
Введение. В сельском хозяйстве, особенно в горных районах, из различных устройств для подъема воды во многих случаях наиболее выгодными могут оказаться гидротаранные установки.
Гидротаран может устанавливаться на каналах, коллекторах сбросной и дренажной сетей, водохранилищах, реках и других водных источниках.
Цель работы — обобщить основные данные по таранным установкам, различные методики их проектирования и расчета, обеспечивая устойчивое функционирование гидротарана в широком диапазоне изменения рабочих напоров.
Гидравлический таран, работа которого обусловлена гидравлическим ударом [1-3], использует непосредственно энергию падающей воды без превращения ее в электрическую или в какой-либо другой вид энергии и заменяет одновременно двигатель и насос. Простота конструкции и автоматичность работы создают благоприятные условия для строительства и эксплуатации таранных установок. Помимо этого, таран имеет еще одно преимущество, заключающееся в том, что его характеристики могут изменяться в широком диапазоне. При надлежащем выборе веса ударного клапана таран может работать при любых питательных и соответствующих им нагнетательных напорах. Ограничение напора связано с условиями механической прочности. Он наиболее компактен, технологичен в изготовлении и применении с использованием стандартного металлопроката.
Изучению гидротарана посвящены научные труды Д.И. Трембовельского, А.Я. Ка-лабутина, В.М. Овсепяна, А.А. Искандаряна, Г.М. Тимошенко, М.С. Харченко, В.П. Уну-ковича, Я.В. Бочкарева и др. [3-5].
Материалы и методы исследований. Ниже дается описание конструкции гидравлического тарана [3, 5].
Таранная установка в общем случае включает в себя водоприемник, подводящий трубопровод или деривационный канал,
питательный бассейн или уравнительный воздушный колпак, питательную трубу, помещение для тарана, нагнетательный трубопровод и нагнетательный бассейн. В зависимости от конкретных условий и назначения установки некоторые из названных в ней элементов могут отсутствовать. Обязательными элементами являются питательный бассейн, питательная труба и нагнетательный трубопровод.
Таран состоит из ударного клапана К1 (рис. 1), нагнетательного клапана К2 и воздушного колпака О [3, 6, 7].
Рис. 1. Динамическая и расчетная высоты нагнетания:
K — ударный клапан;
K2 — нагнетательный клапан; О — воздушный клапан;
А — питательный бассейн;
В — нагнетательный бассейн; Т — питательная труба;
Т2 — нагнетательная труба Fig. 1. Dynamic and rated height of injection: K1 — impact valve; K2 — pressure valve;
O — air chamber; A — feed pool; B — force pool;
T1 — supply pipe; T2 — pressure pipe
Через питательную трубу Т1 таран соединяется с питательным бассейном А, через нагнетательный трубопровод Т2 — с нагнетательным бассейном В. Вода из питательного
Beglyarov D.S., Ali M.S., Bautdinov D.T., Grekov D.M.
Transitional processes in the systems of water supply when using hydraulic ram as a water lift
бассейна А с так называемым питательным напором Н через нагнетательный клапан поступает в воздушный колпак и по нагнетательному трубопроводу Т2 поднимается до уровня А; создается состояние равновесия, при котором ударный клапан К1 закрыт, а нагнетательный К2 находится в нерабочем состоянии.
Принудительно открывается ударный клапан, и из-под него начинается истечение воды с возрастающей во времени скоростью, при которой повышается давление под клапаном. Когда сила давления на клапане превышает его вес, клапан быстро захлопывается, и истечение воды прекращается. При этом движущаяся по инерции в питательной трубе жидкость открывает нагнетательный клапан К2, вливается в воздушный колпак, сжимает в нем воздух и поднимается по нагнетательному трубопроводу к нагнетательному бассейну В.
Спустя некоторое время давление в питательной трубе падает, нагнетательный клапан закрывается, а ударный автоматически открывается; начинается новый цикл, протекающий также, как и первый. И так происходит последовательно: закрывается нагнетательный клапан, открывается ударный, закрывается ударный клапан, открывается нагнетательный, и вода определенными порциями подается в воздушный колпак.
Наличие воздуха в колпаке сглаживает пульсацию скорости нагнетаемой воды, и в нагнетательном трубопроводе она движется сравнительно равномерно.
Из описания работы тарана следует, что не вся вода, поступающая из питательного бассейна, подается в нагнетательный бассейн — некоторая часть ее выливается наружу из-под ударного клапана.
Обозначим полный расход воды, поступающий из питательного бассейна, через Q, а расход воды, поступающий в нагнетательный бассейн, - через д; тогда израсходованная механическая энергия воды будет пропорциональна произведению Q • Н, а использованная энергия - д • Н и, следовательно, энергетический КПД выразится соотношением:
П =
q ■ h
(1)
Отсюда следует, что вода нагнетается выше своего начального уровня за счет энергии выливающейся воды и что для возможности работы тарана обязательно необходимо иметь некоторый перепад уровня между питательным бассейном и тараном.
Таран может работать от 0,2 м до весьма больших значений питательного напора; отношение напора Н / Н может достигать 15-20; при больших значениях этого отношения работа установки является малоэффективной.
Расход используемой воды Q регулируется изменением веса и хода ударного клапана. Для получения максимального КПД или максимальной производительности установки регулируется ход ударного и нагнетательного клапанов.
Крупным недостатком таранов является их небольшая производительность. Для увеличения производительности установки прибегают к параллельной работе нескольких таранов.
Параллельная работа таранов может осуществляться двумя способами: установлением отдельной питательной трубы для каждого тарана и присоединением таранов к одной питательной трубе. При параллельной работе в обоих способах все тараны присоединяются к общему нагнетательному трубопроводу.
Если параллельно работающие тараны имеют отдельные питательные трубы, то они работают с индивидуальными тактами, независимо один от другого. Если же они присоединены к общей питательной трубе, то независимо от ходов они все работают с одним тактом синхронно.
Из указанных способов параллельной работы таранов по экономическим соображениям предпочтение следует отдать второму способу.
Иногда отношение напоров Н / Н для установки получается настолько большим, что КПД сильно падает, и работа установки оказывается неэффективной. В этом случае используется двухступенчатое нагнетание (рис. 2). Первый таран, используя весь питательный напор, нагнетание производит не на всю высоту, а на некоторую ее часть. Второй таран, установленный на уровне первого, питается нагнетательным расходом первого тарана и нагнетание производит на всю высоту. Таким образом, оба тарана работают при сравнительно небольшом отношении напоров.
Когда высота нагнетания меньше двукратного питательного напора, прибегают к двухступенчатому питанию. При этом первый таран использует некоторую часть питательного напора, остальную часть использует второй таран, питающийся водой, сбрасываемой первым. Оба тарана присоединяются к общему нагнетательному трубопроводу.
Движение жидкости в подводящем трубопроводе и в питательной трубе имеет неустановившийся характер, поэтому для получения представления об истинной
Beglyarov D.S., Ali M.S., Bautdinov D.T., GrekovD.M.
Transitional processes in t°e systems ofwater вор°1у when using hydraulic ram as a water lift
картине явлении, происходящих в таранной установке, и для ознакомления с теорией таранных установок следует сначала коротко ознакомиться с основами теории неустановившегося движения жидкости в трубах [7].
Рис. 2. Схема двухступенчатого нагнетания Fig. 2. Scheme of two-stage injection
Результаты и обсуждение. Для получения надежных расчетных соотношений важное значение имеет правильная оценка явлений, происходящих в отдельные периоды работы тарана, и определения продолжительности этих периодов. К этому вопросу авторы имеют различные подходы. Так, С.Д. Чистопольский полный цикл работы тарана подразделяет на два периода: период разгона и период нагнетания. А.И. Лаврентьев, Ю.Д. Соколов, А.Д. Кобылянский,
A.А. Искандарян и другие исследователи полный цикл рассматривают как сумму трех периодов: разгона, нагнетания и отражения [3]. Бержерон, Рено и другие авторы, учитывая инерцию клапанов, полный цикл подразделяют на четыре периода.
Для получения достаточной точности расчетных соотношений можно исходить из предположения того, что процесс открытия и закрытия клапанов происходит мгновенно.
Полный цикл работы тарана
B.М. Овсепян [3] предлагает рассматривать как состоящий из трех периодов: разгона, нагнетания и отражения (рис. 3а, б, в).
Период разгона начинается открытием ударного клапана, при котором происходит разгон жидкости в питательной трубе. В течение всего периода разгона происходит возрастание скорости и сбрасывание воды наружу.
Продолжительность периода разгона, обозначаемая t, для данной установки теоретически можно иметь в пределах 0 < t < да.
Рис. 3. Периоды одного полного цикла работы тарана:
а - разгон; б - нагнетание; в - отражение Fig. 3. Periods of one complete cycle of the ram operation:
a - speeding-up, b - injecting, c - rejection
Эффективность работы установки определяется продолжительностью периода разгона, которая в расчетных соотношениях выражается через коэффициент разгона k, значения которого колеблются в пределах 0 < k < 1.
Значение продолжительности периода разгона данной установки, соответствующее данному весу ударного клапана, можно определить по формуле:
t=L.
H '
2. G
у g -С
(2)
где I — длина питательной трубы; Н — расчетный питательный напор; G — вес ударного клапана; у — удельный вес воды; g — ускорение свободного падения; Скл — коэффициент сопротивления ударного клапана; а> - площадь выходного отверстия ударного узла.
Из формулы следует, что как увеличение веса, так и увеличение хода ударного клапана приводят к увеличению продолжительности периода разгона. Кроме того, на продолжительность периода разгона оказывает влияние длина питательной трубы I и питательного напора Н, что является весьма важным при проектировании установки.
Для практических расчетов таранных установок важное значение имеет точный учет фактического повышения давления, необходимого для осуществления процесса нагнетания. Используя уравнения неустановившегося движения для сечений питательного бассейна и таранного узла до нагнетательного клапана, получаем
Beglyarov D.S., Ali M.S., Bautdinov D.T., Grekov D.M.
Transitional processes in the systems of water supply when using hydraulic ram as a water lift
выражение для определения динамической высота! нагнетания [7, 9]:
кё = Н - Н
(1 +СР)
(3)
где Н - расчетный нагнетательный напор Н = ^ + £ Нш;
Нш - потери энергии единицы веса жидкости между двумя сечениями.
Динамический нагнетательный напор Нё является фактической разностью напоров до и после нагнетательного клапана в начале процесса нагнетания.
Волновое изменение скорости и, необходимое для процесса нагнетания, определяется по формуле [6, 9]:
и=
ё ■ К
а
(4)
где а - скорость распространения ударной волны.
Согласно теории, разработанной Н.Е. Жуковским [8, 10], скорость распространения волны гидравлического удара выражается формулой:
а=
а
а
5
Е. Е
(5)
+1
п <
и
2
Полную продолжительность периода нагнетания можно выразить соотношением:
1Н = (2п1)/а.
Период отражения - это период от момента закрытия нагнетательного клапана до открытия ударного клапана, при котором не происходит ни разгона, ни нагнетания.
В последней п-й фазе периода нагнетания скорость в питательной трубе направлена в сторону тарана и имеет некоторую величину 0 < юп < 2и.
Рассмотрим все характерные случаи.
1. Если юп = 0, то движение будет направлено в сторону бассейна, и когда волна дойдет до тарана, то вся жидкость в питательной трубе будет двигаться в сторону бассейна со скоростьюи, а давление будет равно питательному напору Н. В этом случае закрытие нагнетательного и открытие ударного клапанов происходят одновременно и продолжительность периода отражения равна нулю.
ёН
, то движение опять
2. Если 0 < V <
а
будет направлено в сторону бассейна, и когда волна дойдет до тарана, вся жидкость в питательной трубе будет двигаться в сторону бассейна со скоростью и-юп.
В этом случае закрытие нагнетательного и открытие ударного клапанов также происходят одновременно и продолжительность периода отражения равна нулю.
3. Если ёН < V
а
< и, то движение опять
будет направлено в сторону бассейна. Скорость движения будет и-юп. Если допустить, что нагнетательный клапан закрывается медленно, то ударный клапан автоматически не должен открываться.
ёН
4. Если и < V < и + -
то в отличие
в неограниченной жидкой среде; а0 = 1425 м/с; в - внутренний диаметр трубопровода; 8 - толщина стенок трубопровода; Е0 — объемный модуль упругости жидкости; Е — модуль упругости материала стенок трубопровода.
Период нагнетания начинается с момента закрытия ударного клапана (открытия нагнетательного клапана), заканчивается закрытием нагнетательного клапана и может состоять из одной или нескольких фаз в зависимости от отношений и / V. Число фаз нагнетания п может быть определено из неравенства:
а
от предыдущих случаев движение уже будет направлено в сторону тарана со скоростью vn-u. Таким образом, при отсутствии вакуума ударный клапан автоматически не открывается.
Приведенный выше анализ показал, что период отражения при работе гидротаранной установки не является обязательным. Его наличие зависит от соотношений величин V и и. Но когда этот период существует, то его продолжительность составляет = (21) /а.
Автоматическая работа тарана может нарушиться в двух случаях: когда Н < 2Н ё ■ Н _ , ёН
и когда
< V» < и + -
а а
Первый случай связан с параметрами установки, и его можно устранить ее правильным проектированием. Опыт показывает, что, действительно, тараны устойчиво работают при отношениях напоров Н / Н > 2.
Второй случай связан с величиной скорости V в конце периода разгона, то есть с регулированием работы установки.
На рисунке 4 представлен график рабочего процесса тарана, составленный
Бегляров Д.С., Али М.С., Баутдинов Д.Т., Греков Д.М.
Переходные процессы в системах водоподачи при использовании гидравлического тарана как водоподъемника
V
на основе натурных исследований, при опоре на явление гидравлического удара [3].
Для устойчивой работы тарана необходимо, чтобы в период отражения образовался значительный вакуум. Вакуум необходим и для обеспечения нормального снабжения воздухом колпака.
Из описания процесса работы тарана следует, что продолжительность полного цикла выразится соотношением [3, 5]:
Т = t + t,, + t
отр'
rp H
или 1 = т—
К
h t H Т
+2k-(1 - 0.7k2 )•-+6
u
vc
, (6)
где vc - установившаяся скорость в питательной трубе
Vc =
2gH
1 + Сс
Т =
42gH .(1 + Сс)
т=
(1 +Сс ).
q = k1 -д- vc-т
(7)
q = v2 - u2).
2ghgT ^ c '
(8)
Сс - суммарный коэффициент гидравлических сопротивлений
с = хс + л- ±
I - расстояние между изучаемымисечениями; X — коэффициент Дарси; d — внутренний диаметр трубопровода
г / т = Ы({1 + Щ / (1 — % I
Рис. 4. График рабочего процесса тарана Fig. 4. Graph of the ram operating process
Под энергетическим КПД таранной установки понимают отношение использованной энергии воды к затраченной. Отметим, что КПД таранной установки больше зависит от длины питательной трубы и режима работы, чем от конструкции самого тарана. Поэтому при определении КПД обычно не учитывают влияние подводящего трубопровода до питательного бассейна нагнетательного трубопровода, а рассматривают таран вместе с питательной трубой.
Таким образом, КПД таранной установки выразится формулой:
П =
q - h
Q-H'
(9)
Для данной конкретной установки все величины, входящие в последнее уравнение, кроме k, известны. Значит, продолжительность полного периода Т для конкретной установки зависит от коэффициента разгона k.
Для определения среднего по времени расхода Q1 жидкости, выливающейся из тарана, можно использовать выражение:
где k1 = 1п (1 / (1 - ^)).
Под производительностью тарана понимают осредненный по времени расход q воды, подаваемый в нагнетаемый трубопровод, который определяется по зависимости:
где Н — расчетный нагнетательный напор, равный Н = Н1 + Нш; ( - полный питательный расход ( = ( + q.
Не останавливаясь на доказательстве, можно указать, что когда и/ис^1, то КПД = 0; при k = КПД^-0; наибольший КПД (п^1) получится, когда к^-0 и и/юс^0.
Для таранной установки возможны два эффективных режима работы:
- режим работы для получения максимальной производительности;
- режим работы для получения максимального КПД.
Практические условия часто не позволяют строго придерживаться одного из этих двух режимов, и установки могут работать в некотором среднем свободном режиме.
Принципы проектирования и последовательность расчета установки рассмотрены в работах В.М. Овсепяна [3], Г.В. Рогозина и Г.П. Фроловой [5].
Важнейшими проектными данными при проектировании гидротаранной установки являются возможный питательный напор Н1, питательный расход ( и необходимый нагнетательный расход q [3, 5].
Исходя из рельефа местности и экономических соображений, определяют место установки тарана.
l
пр
V
Beglyarov D.S., Ali M.S., Bautdinov D.T., Grekov D.M.
Transitional processes in the systems of water supply when using hydraulic ram as a water lift
Отметим, что в зависимости от местных условий и назначения таран можно оставлять под открытым небом. Поскольку тараны, предназначенные для орошения, в зимний период не работают, то опасность их замерзания исключена.
Таранные установки, работающие на водоснабжении, необходимо устанавливать в соответствующих помещениях [3, 11]. Размеры помещения для тарана должны быть такими, чтобы в нем можно было свободно разместить все оборудование, включая дополнительные воздушные колпаки и инструмент.
Расстояние между осями таранов диаметром до 150 мм должно составлять 1,25-1,5 м. Высоту помещения достаточно взять равной 2,2-2,5 м, если высота воздушного колпака не вызывает необходимости ее увеличения. При этом высота помещения должна быть на 0,3-0,5 м больше высоты колпака.
В помещении строят бетонные фундаменты для таранов, горизонтальные размеры которых в плоскости определяют по габаритам тарана, а глубину — в зависимости от нагнетательного напора. При больших нагнетательных напорах увеличиваются вибрации тарана при работе, в результате
Библиографический список
1. Кривченко Г.И., Аршеневский Н.Н., Квятковская Е.В. Гидромеханические переходные процессы в гидроэнергетических установках. — М.: Энергия, 1975. — 368 с.
2. Картвелишвили Л.Н. Гидравлический удар: основные положения и современное состояние теории // Гидротехническое строительство. — 1994. — № 9. — С. 49-54.
3. Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки. — М.: Машиностроение, 1998. — 124 с.
4. Погосян М.Г. Расчет водопроводной сети в условиях горного рельефа. — Ереван: Лунс, 1980. — 178 с.
5. Фролова Г.П., Рогозин Г.В. Методические указания к практическим занятиям на тему «Расчет параметров гидравлического тарана». — Бишкек: КРСУ, 2015. — 35 с.
6. Али М.С., Бегляров Д.С., Чебаев-ский В.Ф. Насосы и насосные станции: Учебник. — М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2015. — 329 с.
7. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: учебник. 3-е изд., перераб.и доп. — М.: КолосС; Йошкар-Ола: ГУП РМЭ Марийский ПИК, 2004. — 655 с.
8. Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. — М.: Госте-хиздат, 1949. — 103 с.
чего возникают усилия, разрушающие фундамент. В этих условиях высоту последнего значительно увеличивают, а иногда и армируют фундамент. С учетом этих соображений высоту фундамента составляют пределы 0,3-1,0 м.
Выводы
Основные выводы могут быть сформулированы следующим образом.
1. Выполненные авторами обзорно-аналитические исследования позволили обобщить опыт эксплуатации таранов как водоподъемников, в которых двигатель и насос объединены в одном агрегате, и допустить возможность выбора и использования различных конструкций для напорных систем водоподачи с различными параметрами.
2. Выбранная модель гидротарана позволит повысить безопасность систем водо-подачи, продлить срок службы и обеспечить плановую работу по замене изношенных трубопроводов и оборудования.
3. Анализ существующих уравнений и формул позволил установить и определить производительность и коэффициент полезного действия таранов.
References
1. Krivchenko G.I., Arshenevsky N.N. Kvyatkovskaya E.V. Gidromehanicheskie pe-rehody protsessov v gidroenergeticheskih usta-novkah. - M.: Energiya, 1975. - 36В s.
2. Kartelishvili L.N. Gidravlichesky udar: osnovnye polozheniya i sovremennoe sostoya-nie teorii // Gidrotehnicheskoe stroitelstvo. -1994. - № 9. - S. 49-54.
3. Ovsepyan V.M. Gidravlichesky ram i ramnye ustanovki. - M.: Mashinostroe-nie, 199В. - 124 s.
4. Pogosyan M.G. Raschet vodoprovod-noj seti v usloviyah gornogo reljefa. - Erevan: Luns, 19В0-17В s.
5. Frolova G.P., Rogozin G.V. Meto-dicheskie ukazaniya k prakticheskim zanya-tiyam na temu: Raschet parametrov gidrav-licheskogo rama. - Bishkek: KRSU, 2015-35 s.
6. Ali M.S., Beglyarov D.S., Chebaev-sky V.F. Nasosy i nasosnye stantsii: ucheb-nik. - M.: Izd-vo RGAU-MSHA, 2015. - 329 s.
7. Shterenliht D.V. Gidravlika: ucheb-nik / 3-е izd., pererab. i dop. - M.: ^losS, Ioshkar^la: GUP RME Marijsky PIK, 2004. -655 s.
В. Zhukovsky N.E. О gidravlicheskom udare v vodoprovodnyh trubah. - M.: Gos-tehizdat, 1949-103 s.
Бегляров Д.С., Али М.С., Баутдинов Д.Т., Греков Д.М.
Переходные процессы в системах водоподачи при использовании гидравлического тарана как водоподъемника
9. Гидравлические расчеты: справочник / Под ред. П.Г. Киселёва. — М.: Энергия, 1972. — 312 с.
10. Алышев В.М., Зубкова Н.Г. Анализ формул для определения скорости распространения волны мгновенного гидравлического удара в двухфазном газо-жидкостном потоке //Вопросы гидравлики: Сб. научных трудов. — М.: МГМИ, 1969. — С. 245-268.
11. Али М.С., Бегляров Д.С. Исследования переходных процессов в напорных коммуникациях насосных станций с осевыми насосами при пуске агрегатов // Приро-дообустройство. — 2015. — № 3. — С. 74-78.
Критерии авторства
Бегляров Д.С., Али М.С., Баутдинов Д.Т., Греков Д.М. выполнили теоретические исследования, на основании которых провели обобщение и написали рукопись. Бегляров Д.С., Али М.С., Баутдинов Д.Т., Греков Д.М. имеют на статью авторское право и несут ответственность за плагиат. Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов Статья поступила в редакцию: 14.12.2020 г. Одобрена после рецензированияи 11.01.2021 г. Принята к публикации 14.01.2021 г.
9. Gidravlicheskie raschety: spravoch-nik / Pod red. P.G. Kisileva - M.: Ener-giya, 1972-312 s.
10. Alshev V.M., Zubkova N.G. Analiz formul dlya opredeleniya skorosti rasprostra-neniya volny mgnovennogo gidravlicheskogo udara v dvuhfaznom gazo-zhidkostnom poto-ke. // Voprosy gidravliki: Sb. nauch. tr. - M.: MGMI, 1969 - S. 245-268;
11. Ali M.S., Beglyarov D.S. Issledova-niya perehodnyh protsessov v napornyh kom-munikatsiyah nasosnyh stantsij s osevymi na-sosami pri puske agregatov // Prirodoobustroj-stvo. - 2015. - № 3. - S. 74-78.
Criteria of authorship
Beglyarov D.S., Ali M.S., Bautdinov D.T., Grekov D.M. performed theoretical studies, on the basis of which they conducted a generalization and wrote the manuscript. Begl-yarov D.S., Ali M.S., Bautdinov D.T., Grekov D.M. have copyright on the article and are responsible for plagiarism. Conflict of interest
The authors declare that there are no conflicts of interest The article was submitted to the editorial office 14.12.2020
Approved after reviewing 11.01.2021 Accepted for publication 14.01.2021
Оригинальная статья
УДК 502/504: 55.551.5:556
Б01: 10.26897/1997-6011-2021-1-119-125
СЕЛЕОПАСНЫЕ УЧАСТКИ СЕЛЬСКОГО ПОСЕЛЕНИЯ ВЕРХНЕ-ЧЕГЕМСКОЕ (БАССЕЙН РЕКИ ЧЕГЕМ, ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КАВКАЗ)
ШЕРХОВ АНДЗОР ХАМИДБИЕВИЧканд. физико-математических наук, заведующий лабораторией геоэкологического мониторинга
fff.ddd.11@mail.ru
ГЕРГОКОВА ЗАЙНА ЖАМАЛОВНА, научный сотрудник
zayna.gerg@mail.ru
Высокогорный геофизический институт; 360030, г. Нальчик, пр. Ленина, 2. Россия
Изменения в результате потепления климата, гляциальной обстановки в верховьях селеносных рек, протекающих по территории горных сельских поселений, способствуют увеличению факторов селевого риска. Сложившаяся ситуация требует пересмотра вопросов обеспечения безопасности территорий горных поселений и объектов инфраструктуры. Важным аспектом решения данной задачи является определение участков селитебных территорий, находящихся под угрозой возможного негативного воздействия опасных склоновых и русловых процессов. Целью исследования явилось установление зон возможного поражения селевыми выносами территории двух горных населенных пунктов Чегемского района Кабардино-Балкарии. Зоны возможного поражения определялись на основе анализа предыдущих селепроявлений путем сопоставления расчетных критических объемов селевых выносов с морфометрическими параметрами рельефа территории, прилегающей
