CC BY
14Л н = 1-(1 - 0,80)-sU- = 0,82
(25)
10. В результате пересчёта на графике (рис. 3) получилась точка XI, которая имеет приведённые параметры:
=1, м; V, = 1 , м; я; = 1I; ¿. „' == 2,24 об/с; 0' = 2,58 у/с; N' = 20,25 кВт
Характеристики натурной турбины для этой точки: DH = 1,6, м; ЬН = 0,31, м; Нм = 3,2, м; пН = 2,5, об/с; QH = 2,3, м3/с; NH= 57,43, кВт. Полученные данные удовлетворяют номенклатурному ряду параметров турбин.
Описок литературы
[1| Волкова Н.Ю. Пересчёт модели роторной ортогональной турбины, работающей во встречных потоках на натуру / Н.Ю.Волкова // Водохозяйственный комплекс и экология гидросферы в регионах России: Сб.материалов V междунар.науч.-пракгич.конф.-Пенза, 2002. - С. 51-54.
[2] Кривченко Г.И. Насосы и гидротурбины/ Г.И.Кривченко. - М.: Энергия, 1970. - 447 с . ил.
[3] Справочник конструктора гидротурбин / Под ред. H.H. Ковалева. - Л.: машиностроение, 1971.-304 с.
EXAMPLE OF SELECTION OF KEY PARAMETERS ROTARY ORTHOGONAL WATER-WHEELS UNDER THE MAIN UNIVERSAL CHARACTERISTIC
N.Y. Volkova
In article on an example the sequence of a choice of parameters rotary orthogonal water-wheel under the main universal characteristic is shown. The main universal characteristic is received by practical consideration on faculty of Hydraulics NNGASY.
УДК 629.12:620.193
Н.Ш. Ляпина, к.х.н., доцент, ВГАВТ. 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ВОЗМОЖНОСТЬ МИНИМИЗАЦИИ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ СУДОВ, ВЫВЕДЕННЫХ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Проведен анализ основных факторов, обуславливающих протекание коррозионных процессов судов, находящихся в акваториях баз технического отстоя и затонов. Рассмотренные закономерности позволяют в дальнейшем сформулировать требования к местам отстоя списанных судов.
Водный транспортный комплекс является важнейшим составным элементом экономики России, однако, функционирование водного транспорта сопряжено и с негативными воздействиями на окружающую природную среду.
Наряду с остро стоящими проблемами снижения экологических загрязнений функционирующего судоходства за последнее десятилетие резко обострилась про-
блема утилизации транспортных средств, выведенных из эксплуатации. По данным Российского Речного Регистра (РРР) на январь 2002 г. количество судов, состоящих на учете РРР, составило около 31 тысячи единиц, средний возраст которых приблизительно 25 лет. Выведенные из эксплуатации суда и находящиеся на учете и техническом надзоре РРР составляют около 20 % от общего числа единиц различного класса судов, и это количество имеет тенденцию к росту.
В качестве основных причин появления такого количества неэксплуатируемых плавсредств, следует выделить:
- моральный и физический износ транспортных средств;
- уменьшение перевозок ранее традиционных массовых грузов;
- нерентабельность судоремонта в условиях перехода к рыночным отношениям;
- нерентабельность утилизации морально устаревших плавсредств на металлолом;
- отсутствие должных законодательных документов для судовладельцев, способствующих эффективной утилизации вышедших из годности плавсредств.
Темпы утилизации судов в России отстают от темпов их деградации и разрушения. Так, в Нижегородской области из 148 судов различного класса выведенных из эксплуатации в акваториях реки Волга и Ока разделаны на металлолом лишь 13 плавсредств (2000-2001 гг.). [1]
По мировой статистике ежегодно около 700 судов выводится из эксплуатации и большинство из них подвергается разделке. Операции по утилизации требуют высокого уровня механизации и высоких затрат при выполнении правил техники безопасности и охраны окружающей среды.
Большинства европейских стран предпочитают осуществлять утилизацию устаревших судов в бедных азиатских государствах.
В России при сложившихся ценах на металлолом, судовладельцам проше оставлять суда на базах технического отстоя флота (БТОФ), где одновременно могут находиться:
- суда на холодном отстое;
- суда годные, но неэсклуатируемые и находящиеся на техническом контроле РРР;
- суда списанные.
Все, выведенные их эксплуатации суда, многие из которых получили статус крупногабаритных отходов, представляют собой экологическую опасность. Большей экологической опасностью обладают суда, списанные, не подвергнувшиеся утилизации и лишенные каких-либо средств защиты от коррозии. Чем более длительным является срок складирования в акваториях БТОФ этих судов, тем выше их экологическая опасность [2]. Все списанные суда можно разделить на две группы:
1. Суда с сохранившейся герметичностью корпуса, т.е. на плаву.
2. Суда, затонувшие и полузатонувшие с нарушенной герметичностью корпуса.
Основную массу судна любого класса составляет металл (до 90-95 %) в виде стали различных марок. При коррозии корпуса судна основными продуктами разрушения, поступающими в окружающую среду, являются катионы тяжелых металлов -железа (Ре2+ и Ре3+) и, так называемых, легирующих добавок - Сг3\ Си2* и т. д. Процесс коррозии выведенных из эксплуатации судов характеризуется почти постоянным нахождением в агрессивной среде - электролите, которым является загрязненная речная вода. Основным видом коррозии судов является при этом электрохимическая, хотя имеет место и атмосферная, и биокоррозия. При нарушении герметичности корпуса судна (затопленные и полузатопленные суда) в акватории БТОВ могут по-
ступать и другие вещества органического, неорганического и биохимического характера, многие из которых содержат в значительных количествах и токсичные составляющие.
Необходимость повышения противокоррозионной защиты металлофонда долгое время рассматривалась в судоходстве и судостроении как экономическая проблема и обосновывалась стойким нарастанием доли коррозионных издержек в стоимости эксплуатируемого судна и его ремонта.
В действительности коррозия представляет собой наряду с проблемой экономических потерь и одну из составляющих экологического кризиса.
Основные закономерности, определяющие скорость и полноту протекания электрохимической коррозии, хорошо изучены на основе огромного статистического материала и разработанных теорий коррозии. Эти закономерности вполне применимы и для судов, выведенных из эксплуатации, корпуса, которых лишены инженерных средств защиты от коррозии,
В качестве главных факторов можно выделить:
- электропроводимость среды;
- характер анодных и катодных процессов;
- глубина погружения судна при отстое (положение ватерлинии);
- площадь соприкосновения металла и окислителя;
- длительность нахождения в отстое;
- наличие защитных оксидных пленок;
- наличие блуждающих токов;
- перемещение электрохимической среды и т. д.
Электропроводность среды является важным фактором, усиливающим коррозионные процессы. Для минимизации последних необходимо, чтобы удельное сопротивление электролитной среды было не более 200 Ом см, характерное для речных солоноватых вод, Увеличению электропроводности способствуют растворенные минеральные вещества, попадающие вместе со сточными водами или остатками груза с судов, а также катионы прокорродировавших металлов, в том числе и катионы защитных анодных материалов корпусов судов, находящихся в отстое.
При любом виде коррозии - общей или местной (щелевая, питтинг, кавитацион-ная, дифференциальная аэрация), определяющим фактором является электропроводность среды; соотношение площадей анодных и катодных участков; контакт неоднородных металлов; различия в аэрации или концентрации катодных реагентов, разница в рН среды; наличие в электролитной среде хлорид-анионов.
Так, при дифференциальной аэрации корродирующие участки возникают именно там, где концентрация кислорода на поверхности металла неодинакова. Например, часть корпуса судна, находящегося попеременно в воде и в воздухе с повышенной концентрацией кислорода, является катодом по отношению к подводной части. Именно на участках переменной ватерлинии наиболее вероятно появление сквозной коррозионной язвы в корпусе судна. Поэтому для судов, находящихся в отстое, нежелательно появление волны в акваториях, например, от проходящих плавсредств.
Суммарное уравнение окисление стали с участием растворенного кислорода и железа можно представить в общем виде:
Ре+ 1/202 +Н20 = Ре(0Н)2
Дальнейшее окисление гидроксида железа (П) приводит к образованию плохо растворимого гидратированного Ре203Н20 (ржавчина). При образовании продуктов коррозии на поверхностях металла последние выполняют роль защитного гетерогенного слоя, ограничивающего площадь соприкосновения окислителя (кислород растворенный в воде, катионы водорода, вода) и восстановителя (поверхность металла).
Однако, появление и сохранение ржавчины (оксидных пленок) в водной среде будут определяться не только редокс-процессами и значениями рН (7,5 - 9,0), но и чисто внешними воздействиями акваторий, такими как: колебания температуры, скорость течения, т.е. перемещение электролитной среды, волновое движение от проходящих судов, наличие блуждающих токов.
При повышении температуры, подобно многим химическим реакциям, увеличивается скорость коррозии и растворимость оксидных пленок, что приводит к усилению коррозионных процессов в весенне-летний период. Скорость перемещения речной воды может увеличивать количество кислорода в отстойной зоне: образовывать элементы дифференциальной аэрации и усиливать механическое воздействие на окидные пленки в результате, например, абразивного действия речного песка. Так, например, изменение скорости движения морской воды от 0 до 1 мс"' увеличивает скорость коррозии вдвое [3]. В силу названных причин, акватории для отстоя судов, выведенных из эксплуатации следует выбирать в местах с минимальным течением.
Блуждающие токи промышленного происхождения (линии электропередач, подъемные механизмы, электросварочные работы и т. п.), попадающие на корпус судна в анодных участках, приводят к резкому увеличению коррозионного тока и усилению окисления металла, Кроме того, блуждающие токи, несущие с собой электромагнитные составляющие, способны усиливать процессы структурирования оксидных пленок на поверхности корродированных металлов и выпадение их в водную фазу. Очишенная поверхность металла, лишенная защитной пленки, вновь будет подвергаться окислительной деструкции, Следовательно, для исключения значительного влияния блуждающих токов на коррозию судов, необходимо акватории отстоя располагать в местах, г де напряженность электрических полей не будет превышать фоновых значений Земли [4].
При нарушении герметичности корпуса судна, возникшей в результате сквозной коррозионной язвы, масса коррозионных продуктов возрастает и возрастает общее загрязнение акватории. Этому способствуют следующие причины:
1. Резко увеличивается площадь соприкосновения металлического корпуса с электролитной средой за счет увеличения осадки судна.
2. В коррозионные процессы вовлекаются металлические конструкции отсеков, остатков оборудования, изготовленных из более дорогостоящих сплавов с большим содержанием тяжелых металлов (Сг, Мо, Си, №). При этом усиливается доля контактной коррозии, а окисленные формы тяжелых металлов увеличивают общее содержание окислителей и электропроводность среды.
3. Деструкции подвергаются неметаллические материалы содержащиеся в конструкции судна - строительные, натуральные и синтетические полимерные материалы [5].
При старении в водной среде нетоксичных полимерных материалов в окружающую среду могут поступать более токсичные продукты их разложения как органического так и неорганического характера. Кроме того, гидролиз неметаллических материалов приводит к усилению электролитности среды и развитию микрофлоры, т.к. большинство органических полимеров содержат биогенные элементы (>1, Р, С и т. д.), способствующие развитию биокоррозии [5]. Таким образом, появление в акваториях затопленных и полузатопленных судов вызывает не только механическое загрязнение водоемов и донных отложений, повышение электролитности среды и усиление коррозионных процессов, но способствует поступлению в водные объекты биогенных веществ, снижающих самоочищающие способности водных экосистем.
Рассмотренные общие закономерности протекания коррозионных процессов, могут быть использованы при выборе оптимальных мест отстоя судов, выведенных из
эксплуатации и ожидающих своей утилизации. Так как основные параметры, которыми можно регулировать скорость коррозионных процессов, относятся к агрессивности окружающей среды, а не к характеру корродирующих металлов, то уменьшение скорости коррозии возможно лишь при удачном выборе места отстоя. Последнее должно характеризоваться небольшой скоростью течения, отсутствием в акватории льда, низкой электропроводностью речной воды и отсутствием блуждающих токов.
Список литературы
[1] http://shipbuilding.ru/rus/
[2] Этин В.Л., Наумов B.C. Оценка воздействия на акватории судоремонтных заводов и баз отстоя флота // «Великие реки - 2000». - Н. Новгород: ННГАСУ, - С. 264-265.
[3] Чендлер К.А. Коррозия судов и морских сооружений. - Л.: Судостроение, 1988.
[4] Коррозия и зашита судов / Под ред. Люблинского Е.Я., Пирогова В.Д. - Л.: Судостроение, 1987.
[5] Ляпина Н.Ш., Мясникова И.Б., Этин В.Л. Полимерные конструкционные материалы крупногабаритного отхода судопроизводства // Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве. - Н. Новгород: НГТУ, 2002. - С. 467-472.
THE PROBABLY OF MINIMIZATION OF CORROSION PROCESSES FOR SHIPS THAT REMOVED FROM OPERATION
N.Sh. Lyapina
The analysis of main factors of corrosion processes of ships that basis into closed water areas and places of ship's defending is conducted. These investigation may be used to formulate requirements to places of defend for ships that removed from operation
УДК 502:627.215.2
B.C. Наумов, д.т.н., доцент.
В.И. Савинов, к.т.н., доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
/
ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РЕЧНЫХ ПОРТАХ
В данной работе с учетом особенностей хозяйственной деятельности речных портов сформулированы требования по предупреждению загрязнения окружающей среды этими предприятиями, на основе которых должен осуществляться выбор способов и средств инженерной защиты окружающей среды
Основная деятельность речного порта регламентируется кодексом внутреннего водного транспорта и направлена на обслуживание пассажиров и судов, погрузку, выгрузку, прием, хранение и выдачу грузов, взаимодействие с другими видами взаимодействия транспорта. Наряду с основной деятельностью порты выполняют работы по строительству производственных и хозяйственно-бытовых объектов, ремонту береговых и плавучих перегрузочных средств, приписанных к порту судов, береговых сооружений и другие виды подсобных и хозяйственных работ.
Для улучшения использования портовых сооружений, перегрузочной техники и рационального технического обслуживания порты практикуют организацию работы в межнавигационный период, характер которой зависит от конкретных условий в том
