Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Расчет конструктивных элементов оросительных сетей при гидравлических ударах

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Расчет конструктивных элементов оросительных сетей при гидравлических ударах"

Минигтрг,~тго гель^кого хо-зя^етва СССР

НОВОЧЕРКАССКА ОРДЙ5А "^АК ПОЧЕТА" Ш^ШЮ-МШОРАТИШЫГ, ШОТГГЛ ЖеНИ А.К. КОРПИСВА

На гтрарпх рукописи

СТИКАЛОВ Александр Ирянорич лес^^

РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ аЛЕМШТОВ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СЕТЙ! ПРИ ЩДРАВЛИЧЕОСК УДАРАХ

гениальность: 06.01.02 - "Мелиорация и орошаемое земледелие"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученсС степени кандидата технических нчук •

Работа выполнена в Новочеркасском ордена "Знак Почета" инженерно-мелиоративном институте имени А.К. Кортугога

Нал"Ч1тые рук о родители - кандидат технических наук,

доцент ЕЛОХШ Б.И.

- кандидат технических наук, доцент ВОЛОСЖл Б.А.

Официальные оппоненты - чл.-к<. ВАСХНИЯ,

доктор технических наук, профессор ГРИГОРСЗ М.С.

- кандидат технических наук, доцент СЕРГЕЕВ А.И.

Ведшее предприятие - институт " Гягкгроеодхоз"

Защита диссертации.гостонгся 2? декабря 1991 г. в 10 часов на заседании спеииалияироранного совета К 120.76.01 я Новочеркасском инженерно-мелиоративном институте { 345409, г. Норзчер касгк, Ро^товскоЗ области, ул. Пушкинская, III).

С диссертацией, ксчкнс* ознаки/итьоя в Ли^лиотеке Н/^.Г/..

Автореферат разослан " Л С: " ноября 1991 г.

Отзывы на автореферат б друх эк?емплктх, яарепеннке печат прелприятия, просим иапраглятъ ученому секретаря гнепиалиэирс паяного совета.

Учений секретарь' сгешгалкзкроранногд согета к.с.-х.п., грофессор

Мартыненко Г.Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В госу -дарственной программе охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов СССР на 1991 - 1995 и на период до 2005 г. основной задачей является разработка и реализация последовательных мер по применению водных я земельных ресурсов в народной хозяйстве.

Водохозяйственные ор-анкзацик ориентированы на разработку Еодосберегапщих технологий орошения. Наиболее бережному использовании всдкъпс ресурсов способствуют закрытые оросительные системы, позволяющие практически исключить потери воды на фильтрацию и испарение, а также повысить коэффициент земельного использования сельскохозяйственных угодий до 0,97 - 0,98.

Б настоящее время на балансе эксплуатационных водохозяйственных организаций РСКР до 90,3 тыс. км закрытых оросительных трубопроводов, 28,7 тыс. к» водопроводной сети и ¡1,6 тыс. км трубопроводов разборной сети.

На 1995 год планируется рост выписка трубопроводов для строительства оросительных систем до 155,5 тыс. км, водопроводной сети до 48,9 тыс. км и разборной сети для полиг-а до 50 тыс. км. При этом на период с 1990 по 1995 г.г. намечается увеличение трубопроводов оросительных сетей из стальных тру*5 с 1,5 раза. .

Однако в эксплуатационной практике напоринх трубопроводов отмечается еще юс недостаточная надежность. Так в ГС"-С в птк>-шедпей пятилетке былс установлено горядка 20 тыс. км стальных труб, а приелось заменить около 18 тыс. гм ( что составляет примерно 06 * ) ввиду выхода из строя отдельна участков закрытых сетеГ.. Следовательно, для замены рззрупеня!~*х трубопроводов на следугацуг: гятклетгг ежегодно потребуется около 40 - 50 г»сяч

тонн металлических труб.

Анализ причин разрушения напорных труботроводов, выполненной научными, проектной и эксплуатационными организациями, Ассоциацией водного хозяйства СССР выявил следующие факты:

- 40-50 % выходов из строя объясняется недостаточны*! учетом воздействий внешних к внутренних нагрузок и сшибок при расчетах на стадии проектирования;

- 55-40 ^уменьшение толщины стенок трубы по причине коррозии;

- 12 "-вследствие механических повреждений. поверхностей труб при их транспортировке и разгрузке;

- в % вызваны стихийными бедствиями.

Исследования причин разрушения трубопроводов закрытых оросительных сетей для Сенеро-Кавкааского экономического района показали, что при их проектировании недостаточное внимание уделяется тгрочности трубопроводе!* и не учитывается переходные процессы, происходящие в период эксплуатации. Так, например, при отключении насоснкх агрегатов, прекращении подоотбера на отдельны* ¡¡-част-ках оросительной сети, при различных режимам орспения, при техно-

I

логических переключениях гидрозадеижек на сети и т.д.

Исследования волновых процессов, прочности трубопроводов напорных оросительных систем с целью исчисления их эксплуатационной надежности и посрящена настоящая диссертация.

Исследования выполнялись н соответствии с отраслееоЯ программой 0.04 " Сооружения мелиоративных систем" го заказам водохозяйственных организаций РС-.'СГ и ► ССР.

Цел ь в работы ягляется разработка рекомендаций го поршению экоплунтаиионноА надежности орссительнкх систем и? различных материалов, за счет обоснорания реальных гелкчин дарлени^ [I них при различных вариантах авагиГних -стуаггиЯ, подбора оптимальных параметров сети.

Б процессе исследований решались следующие ¡задачи:

- анализ причин возникновения и распространения волновых нестационарных процессов в напорных оросигелънмх сетях;

- разработка способов по определенно экстремальных давлений в произвольных узлах сисгек при различных рэкимах эксплуатации;

- исследование прочности трубопроводов систем и арматуры установленной на ней;

- изложение методики определения золи давлений в слоянкх оросительных сетях;

- анализ схем тутикорюг и кольцевых оросительных сетеР и получение для них матричт'х уравнений волн давлений;

- проведение лабораторных и натурних исследований с целью сопоставления с результатами математической модели;

- обоснование экономической эффективности предлагаемой ма-тематиче^коП модели переходных пр^геосов и путей повышения эксплуатационной надежности капопньос трубопроводов;

- составление программы на ЗВЛ для определения давлений в }тзлах оросительной сети при гидравлических ударах.

Методика исследований. Для изучения и обоснования волновых процессов в закрытых оросительных сетях использована теория градов и теория матриц. Лабораторные и натурные исследования моделиропа.о :-с использова)шем критериев подобия для натуры и модели.

Автор защищает:

- полуденные зависимости по Мосновангев математической модели волновых проиес-ов в нагормкх оросительных сетях различной конфиг\"рагик и сложности;

- математическую модель по определению голн давления в сложной опзгктельной сети;

- расчетные уравнения для определения величин давлений в узлах оросительных сетей;

- разработанный способ расчета по определении эксплуатационной надежности напорных систем.

Научную новизну работы составляет теоретически обоснованная методика расчета на прочность сложных закрытых оросительных сетей, позволяющая уже на стадия проектирования принимать обоснованные икженерно-мелиоратиЕнке реаения при проектировании напорных систем поэыпенной надежности. В качестве основы метода расчета предложена математическая модель переходных процессов с использованием теории двудольных ориентированных графов и волновых матриц рассеяния.

Практическая ценность. Предлагаемая в диссертации методика расчета сложных закрытых оросительных сетей может быть использована при выполнении расчетов надежности работы на стадии проектирования новых и реконструкции существующих мелиоративных систем.

Реализация работы. Проектное организации

I

( Южгипроводхоз и Севкавгапроводхоз ) применяет разработанную методику для расчета и проекткрорания сложных оросительных сетей, подверженных гидравлическим ударам. Основные положения и результаты работы доклады?алксь и обсуждались на научной конференции по проблемам гидравлического удара в г. Тбилиси ( с г.' на республиканском семинаре по гидродинамике водных потоков и гидротехнике института гидромеханику АН УССР в г. Киеве (196"- г. на Региональной конференции по гидротехнике в г. Новочеркасске ( 1Ш9 г.), на 5 Межрегиональной научно-технической конференции "Мягкие и гибкие оболочки в народном хозяйстве", г. Краснодар ( 1900 г. ), на научно-технической конференции "Скологаческне аспекты мелиорации Северного Кавказа" в г. Новочеркасске ( 1?90г

J

и на В.-ессгэной научно-технической конференции " Современные проблемы планирования и управления хоэяйственними системами'* з г. Новочеркасске ( 1993 р.).

Элементы разработанной методики внедрены в учебный план пря выполнении дипломных работ студентами гидромелиоративного факультета, а также в научно-исследовательской работе со студентами. Изданы два методических указания для выполнения дипломных работ студентами специальности 31.10 "Гидромелиорация".

Публикации. По теме диссертации опубликовано II работ. Часть материала изложена в рекомендациях, опубликованных в 1989 году и разосланных в проектные, строительные я эксплуатационные водохозяйственные организации Северного Кавказа и Татарской ССР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы из 229 наименований, из них 10 зарубежных авторов.

Объем работы 138 страниц машинописного текста. Иллюстрирована 52 рисунками 22 таблицами и приложение^. Данная работа выполнена в Новочеркасском инженерно-мелиоративном институте на кафедрах сопротивления материалов и сельскохозяйственных мелиорашй.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение обосновывает актуальность теш диссертации, формулирует цель работы и задачи исследований. В введении представлены положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Критический анализ работ по повышению надежности напорной трубопроводной сети", посвяшенной анализу некоторых работ и методов расчета закрытых оросительных сетей, подверженных гидравлическому удару. Описано современное состояние трубопроЕодной оросительной сети в РС5СР. Сделан критичес-

лвй &г.алиг ра'-ог по выяснения пркчзк возникновения переходных гткг.есосгг в кепорннх оросительных сетях к определение величин гчутренкЕх давлений в трубопроводах. 1'1здгхен>; методы расчетоь гуубспггеодсе к слс;чгьа сросктелькю: сетей, применяемые как у к'зе в стране, так и зе рубежом. Б некоторых работа:: пркыекя-м-ся новые методы расчета параметров элементов мелиоративных •,:кстем. Такими методами являются: метсд конечных элементов, расчеты с использованием теории матриц; ко эт:-; метсды применяется к расчета»! простых: трубопроводов, Б работах рассматриваются изменения давлений. в любоР точке трубегрогеда. Незначительное количество работ посвягено изучению волновых процессов ь сложных и прос «а сетях трубопроводов. Кет работ, насколько стс нам известно, в которых теоретически издались бы давления ь гакрутку оросительных сетях с учетом отраженных волн давления. Оосбенчо этот &ект важен на стад ж проектирования оросительных сете?., т.к. необходимо знать, кроме величины давления, также ■'Ча.стки на сети с максимальным давлением, чтобы в этих песта?: устанавливать средства для газения максимальны?: давлений, чтобы гредстеоатить разрупения трубопроводов, яогогвальн-Й техники к нессккх установок. Известно, -иго раз рвение элементов медипра-тп?ных систем приводит к большим потеря!' б ^ельскохоз.Ействеином грэйзЕгдстее. Такие как: нарушение режимов полива, утенка оросительной воды и т.д. Е связи с. дефицитом металлических труб в мелиоративном строительстве в последнее время отрско используются трубь-, изготовленные из хрупких материалов, которые не выдерки-вагт дявлений при гидравлическом ударе. Для т'а'гих труб особую гагнссть приобретают точные методы расчета.

Бо многих проектных организация?: расчеты сложных сетеГ. ти~ пелняззтея бег учета еол:-:ов*ос процессов, что приветит к неверным

результатам определения величин ударных давлений. А это, естественно, приводи» к авастш на каперных оросительных сетях, т.я. расчетные давления сказываются несколько зангасентгаки по сравнению с Фактическими.

3 о второй главе" Разработка математической модели переходных процессов в оросительной сети" изложены вопросы приложения теории графов и матриц к расчетам по определен:® давлений во всех сечениях ( точках как на подозодах, тая и з узлах разветвления трубопроводов) сложных опосятельнкх сетей. Ста теория впервые применена к решению динамических задач механики В.К. Елохинкм. Теория графов и матриц была использована для определения ударных давлений в напорных оросительных сетях произвольной формы и применена для описания волновых гитоцеесоз » закрытой оросительной сети. Излагается методика расчета напорных оросительных систем. В качестве теоретической базы для создания математических моделей работы напорных систем с различной конфигурацией применяются приложения теории двудольных ориентированных связных графов и волновых матриц рассеяния. Связь метлу падаезеимн к соответствующему узлу волнами давлений и трансфор-мироракнкми з нем записывается в виде определенных векторов с индексам, указызаяарши Еремя прохождение узлов. В теории графов эта связь выражается функцией янциденции. Составление функций инпинденций выполняется и для всех узлов системы последовательно, со строгой увязкой по времени на основаюги графа, вычерченного для этой системы, берсины графа представляю? собой узлы разветвления сети в различные отрезки времени, а ребра графа ( в ориентированном графе называемые дугами) представляют собой носители информации от узла к узлу.

Для построения ооиентированного связного графа необходимо на схеме реальной сети обозначить зее узлы соединений и концы трубопроводов. Уэ.чы трубопроводов можно обозначить буквами или сиф-

с

раки, ь тагге вводить обозначения типа Г - I, Г - 2, .......

что означает номера состветствутЕцИх гидрантов на оросительной сети. Кроме того необходимо считать узлами соединения трубопроводов участки, где изменяются кх диаметры, а тагже упругие свойства материала (так называемые узлы неодкородностей или гагрывносте?. ^.

При решении задач необходимо определить" саг участков" по времени из условия, что

t - i/a, i I )

где t - время, в течение которого волна возмущений пройдет наименьший участок трубопровода с постоянными упругими свойствами, с ; £ - длина наименьсегс участка трубопроводов постоянных

УПРУГИХ СВ0ЙСТ5,

С. - скорость волн упругих возмущений, распространяющихся вдоль трубопровода, «/с.

При построения графа давлений удобно пользоваться единичным относительным интервалом времени для рассматриваемой сети, кото-сыЯ определяется как I =t или саг по времени.

Вычисляем количество р^пх иагов ка каждом ответвлении

П - L/(al) - L/t . ( 2 )

Затем выбирается координатная плоскость, npir-es.:, по одной кз осей ( е рассматриваемом случае это горизонтальная ось ) от— кладыБагтся наименования ( ноыера ) узлов системы, а по оси перпендикулярной первой - необходимое количество интервалов времени с учетом дккенкки волновых процессов по всей системе. Иными словник, количество интервалов времени до^нно быть большим, чем время, в течение которого Еохна возмущений пройдет по всем трубо-грогодам в прямом и обратном направлениях.

Б соответствий си схемой сети от источника воззрений про-эсдятся грямь-е к тем уздам а через га количество интервале в времени, которое соответствует необходимый расстояниям мезду узлами. При этеч отрезками соединяются и те учли,в которые возвратились <вллну, стгкяенитс * грпвоначальнкЯ угел соединений.

По ие->е подхода к олределе.'иому узлу прямьх н отраженных голу, в нем происходит их тршефэрмация. Причем, каждая педопед-сая к ради а преломляется ( в том числе и отраженная от пре-дкдугего у?ля ) я отражптся от него с возвратом к источнику бэз-лп-чтння. Б этой случяе, отрагеннгиг от соответствующего узла волнл, подойдя к смежному узлу подчиняется тел же свойствам, что и пря-кзя водна, т.е. она как преломляется в узле разрывности, так и отряжается от него. Таким образом, на координатной плоскости строится ориентированный граф, свягаквапций динамику волн во времени для всех узлов сета.

Для оценки прочностной надежности тех или иных участков системы, т.е. элементов ороеятельнях сетей, на основании ориентированного графа давлений, зел.чгнваатся расчетные матричные уравнения для всех '•зло', с»«. Полученные ураьнечкя позволяют определять численные пначенкя гати^кн относительных и абсэлвтннх волн удчгмда давлений для рассматриваемых узлов системы. Ло найденные гнзченгепл дазл*>'ий "троят гранта, гскапьтатз!» зависимость гелкчкн волн >-дсг:ос. давлений от времени.

В качестве исходной расчетной схемы раегкатривзется комбинированная С вестикольпевая с двумя тутнкпешх отводами) напорная оросительная сеть для скрокозахватикх дождевальных ыггин. Прз решении задачи гредпояпплется, что одян из тупиков подг лрчел к камской ( "тел 14 >, дгр^тей - оросительному гидранту

д.-'г дсгдте.^нс^ млг-йнн серии "¿-регат". Г^дрардкче-ккЛ удар в пассуатркряем-^ "в-к <Чть Ргяван отключением деждералъмей

к'аптг г„тг изт-м-Г? Кткчге того, считается, что злемечтк

тту'с-гояг.до» га-сшт и гру*к, кзготевде^-ну? кг

■гдксч'с г. того ?.е материала. Тогда продолжительность пробега ьслной этих угасткэЕ будет одинакова к монет окть определена по зависимости:

Р р р

<Г - - -----, ( 3 )

сЦ-г О-н-11/

где Т - вт>емя пробега удатагой еолной одного элемента участка трубопровода, с;

~ Дя*"8 рассматриваемого элемента сети, м; а¿.- скорость ударной волны, распроегоаняксцейся

бдсль водопровода, м/с. Для случая возникновения гидравлического усьра в узле I { Рис. I ) строится ориентированный дгудсгьчуГ. граф. ПрстиноЕ возникновения удара может быть отгточение докдевальноР машины ь указанном месте по техническим или технологическим причинам.

Белка давления,возникшая в узле I,тюгптюгттоняется го скоростью, равной величине а £ определяется по формуле К.Е. ЗЕукогс-когс"). Величина деления принимается рапнсГ- единице, т.е. предполагается значение этого дагленкя как числе Лезгазмепнсе. Интервал времени грохордения дагнпй ьолно" от одного узла к ¿пугему можно считать такг.е единичным, т.е. ЯГ = I.

Единичная волна, гедсДпя к узлу 2, гранс>4'ОРЬ'круется, т.е. с •.•оответгтгувщимк керффициентаки грохоядеккя волна преломляется по напгтлениям к узлам 3, 4 к 5, а такие сгпажр.ет"" к итгдкоуу узлу I. Изложенное явление вычеркивается ? координатные ггях: го Г"ТИ2енталькоку направление отмечрется н смета увл?в С I, ?. 2,..., 14 >, £ гг вертикальному - интеграл

Згелчклечш.-е еслнк ( пгх^сеягк« к елмгтзим тал*^ так*» г*^-гят рте узлы к отреагас?'? "т »гг.. Так, кюткмег, г".т-к г'.гтгт-у ~г-3 у. ят к '.^ох?^' ^ у ^ <• о~т? ^-Т' ~ ^?

отражаются к узлу 2, которое в свое очередь, ггооходят к узлу I и отражается от узда 2»

Водна давления, подапедюа* к узлу 5 проходит к узлам б, 7, 8 с ¿четом соответствующих коэффициентов преломления Б, а часть ее отразится к узлу 2 с коэффициентом отражения Я,величину которого можно найти по зависимости:

Последняя волка проходит узел 2, направляясь к узлу I, суммируется с вояками, пргепедамия от узао» 3 и 4.

Рассматривая последовательно поведение волк давлений в каждой узле, соединял направленными отрезками ( дугами ) определенные точки в соответствзтадае интервалы времени, получаем график, который называется ориентированней двудольнью графой относительних давлений. На основании полученного графа запксываятся иатричкые уравнения относительных волк ударных давлений. Следует отметить, что эти уравнения составляются как для начальных моментов времени ( для отрезков времени 0-1, I - 2 и т.д. >, так и для произвольных, т.е. для интервалов вр*уеки: £ = 2 - 4, 4 - 6, ....

Эти уравнения позволяют определить величины давлений комплексных волн для рассматриваемой комбинированной оросительной сети в любой момент времени. Зная величину откссхтелького давления, можно определить наибольшее внутреннее давление в опасной сечения водопровода и указать положение этого сечения нз оросительксР сети. А это, в сбсв очередь, позволяет выполнить более тогзнкй аналитический расчет трубопроводов и указать мероприятия по закате трубопроводов, а также всеР. системы в целом, от разртаени^, вызываемых гидравлическим ударом.

Узловое соединение I

»-г

Ре"*.

1-2

Рп я«

рГ-, . ( * )

гдо п = 2 с ( 21' I ); п-1«{2с-1)-2с:

I - I. 2, 3.....

Узловое соединение 2, конечные элементы 2-1, 2-3, 2-4 и 2 - 5.

К [СЫ*;

Г ,-'1

I V и

[р;:;]

о-г к

4(4

а-г

1*4

и** •

( б }

где

а = I, 3, 4 к 5; п + I = ( 21 + I ) - ( 2 ё - 2 ). Узловое соединение 3, конечные элементы 3-2, 3-6

Г Г I Г

1Л>]«-IV Ь4

[ «а * [ ]гх2[ »«г »

{ 1 )

где С = 2 и б; п + 2=(2и+2)-(21+1).

Расчетные уравнения для узлсз 5, 8 и II ииепт вид ясдобкьЗ уравнениям ( 6 ), только соответсгвутхдие узян С верхние индексы) и интервалы времени (нижние индексы) записываются с учетом, узл-з и сггаелеленнкх: промежутков времени.

Аналогично со^тазлягтся уравнения для узле» 4, 5» 7. 9, 1С, 12 и 13 как и фстзмух* С 7 ).

Б зависимости от тзежимоз полива сеответстэутпзос участков срезаемого поля расчетные сх<пщ могут сметь радлкчнне конфигура-пии.

Так, нартта/еп, при отхлкченют элементов сети 3 - 5, 6 - 9, 9 - 12, 4 - 7, 7 - 1С, 10 - 13 ксябитгзсванная теть птч?эт?мает вид «<сго?ттнеорс? сета.

3 зари-имсти от режима оголения исследуемого «татяа годя воэм~»:ны раэлкчтее модификации тупиково? ^ети, 3 гл* -т<? гя' гены четьте варианта тэтг,т'.тизогс? ""/ууетттгтнс»' '»ти и тти -чти-анта четьтехтуллкоро? сет^. .л^ *~~? тхек^ огт^деле^ы г

во всех узлах оросительной сети с помощью ориентированных графов и построены графики ударных давлений.

Во всех рассмотренных случаях тупиковых сетей величина наибольшего давления всегда больпе начального в несколько раз.

Доказано, что графы и расчетные уравнения для тупиков'-ос и комбинированных оросительных сетей могут быть получены из так называемой базовой (рис. I. ) путем удаления соответствующих элементов сети, дуг для графов и слагаемых для матричных уразненкГ.

Кроме того исследованы три комбинированные и одна кольцевая напорные оросительные сети.

Для таких сетей определены давления го вгех ее узлах с использованием теории графов и расчетных матричных уравнений, ^оставленных для всех конечных элементов сети и построены диаграммы. Анализ полученных диаграмм давления показывает, что величина давления с течением времени уменьшается и не препыаает начального значения. В атом состоит преимущество кольцевых сетей р сравнении с тупиковыми.

Составлена блок-схема и программа дня вычисления давлений гри гидравлических ударах в тупиковых сетях на Прм.

Б третьей главе" Лабораторные исследования" изложены результаты исследования, которые проводились на опытной установке, изготовленной в лаборатории ГГС НИМИ из стальных труб, диаметры которых 50 км и о*щей длиной 242 м. Статические нагоны к системе создавались насосом, величины которых изменялись в огреде-ленных пределах. Специальное утрой'чтво, рагля^енное на нагорном трубопроводе позволило выполнять изменения ррким^в течения, "'данные давления, выдираемые изменением скорости гртркя ,т*>гкгтрирсгл-лись г гсмошью мембранных датчиков давлений ЛХ - и лись нч »>лпилл~гт>а? Н - 700. ГЬ сходы жидко^тк в мягк-троли и тупиковых стволах измерялись о*темнгм способом. В кон: е мзги*трального тгу"агр.>грда был "тане ?лен авт чмятгс?ирорзнт?. гр^к"?!:?. кган,

открытие и мгновенное закрытие которого выполнялось с помощью специального устройства.

У пробкового крана на магистральном трубопроводе и в конце г-тиковьсс отводов установлены специальные устройства для подключения соответствующих датчиков давлений. Все тупиковые отводы на «сонцах были снабжены вентильными кранами, которые позволяли изменять расход в ¡пирогсн? пределах.

Вола в трубопроводы подавалась насосом ЗК - 6. Давление в трубогрсзсвноГ: сети мозсно было варьировать от 0,05 до 0,65 МПа.

Пробксвкм крзнсы в системе м°жно было создавать как прямые так и непрямые гидравлические удары.

Процессы, возникающие в системе трубопроводов регистрировались осциллографами. Полученные осциллограммы записывали превышение ударного давления над рабочим во вре^я нестационарного препегса.

Распжфровакные осциллограммы сопоставлялись с диаграммами, пслуи^нншн аналитически, применяя предлагаемуо методику. Для осответотрупоеЯ 4-х тупиковой системы был построен граф дав-лекиГ, а на основании его записан!/ расчетные уравнения, которне гооволилн определить давления р ."оотретгтвутаих точках. Построенные гряЗ-ики г,опо.'тарля..та"ь с осг.нялзгр&ммрми. Тагос, сопогтар-ленкГ. Скх* BWWTuevo для восьми осыиллеграда. Приведем для кл-лзсстрации ^г "J- гп".-1:^". t рцг>. 2 ).

3 четверти 7. г л аре" Натурные исследования " списаны ксглезоБРКия, клторне ^илк приведены на oporaewev участке сое":сзя " Радика" ЦчругП!н.",кпго района ХерсонсксГ! области ? няне - теле 197с годч. ^огл^дуемая оросительная сеть гходит в гг~тяр Кял"пг'СксГ: Г'ггг'нтелъчг*/. г-i < :л с '. В спот^ет^тяин с задались? j* 3'. ге.^ьр ~~ -.^- .с1' чн!*" яглял(,г,ь ^'с-чмTÍ .^° оксгл^ъть-

-■•¡»^ир-- 4' 'Л "' j* , ГКЯ:*П Ю1ЛОТ 'ItC ГСЛ^НтС. " -

г -« г ^ :. с кз ТР-Я z ^льь.гог ""т^глт*1 т*

Сопогт-Ь£ленке зх-z:ет«у.е кгальrey. у * ^етгшх дьЕлеьтЯ;

станции. Закрытая оросительная сеть, обеспечивающая площадь орошения 1026 га, выполнена по схеме с двусторонним расположением полевых трубопроводов по отношению к распределительным трубопроводам.

На насосной станции установлены шесть горизонтальных центробежных насосов типа 200 Д 60 Ф производительность!) Q. = 150 л/с каздый, при давлении Р = 0,94 МПа и скоростыэ вращения П = 1500 . об/мин, два центробежных насоса 4S- б производительностью Q. =£5 л/с каждый, создаваемое ими давление- Р = 0,87 МПа. к скоростью Л = 2900 об/мин.

При проведении натурных исследований неустановившиеся режимы течений жидкости создавались путем перекрытия концевой задвижки. Эта задвижка была расположена на тупиковом отводе у гидранта, там, где не работала дождевальная машина. В исследуемых случаях в-системе создавался прямой гидравлических удар.

Все исследования, предусмотренные программой, сводились, в основном, к следувпртм видам разработок:

1. Определение опасных вежчи" давлений з трубопровода;; при гидравлических ударах на различных участках напорной оросительной сети.

2. Установление зависимости величин порьпенннх давлений о? места гидравлического удара.

3. Влияние коэффициентов трансформации 'ударных волн в уздах разветвления трубопроводов на величину повышенного давления.

4. Выяснение эксплуатагтюшпгх условий я причин, вызывак^-к гидравлический удар.

5. Проверка в реальных условиях работы новых конструкций гасителей поветекных давлений при рззличннх услоЕкязс зсзнкиновенля гидравлического удара.

л p.

» -

1

' > £

1* Ç' п о

t

о

У л ¿ , У. Ь'

" J * ••

* I* i

£ ; О

со о Ci со СО Г- tr

i—< ►■-i СУ 7v2

t—t f «ц V-ï Í—»

Ю и со »л ♦ ог С* СО СО О S

О О О Oí о о о О О О

ы К—1 г-4 О ► -» ►н t-i h-Ч

я> сг с\г о M -э о ■Ч1 Ol с-}

•о « СО

>4 i CV' t-i 1—1 h-4 t—I 1—Í 1—)

CV VP о

о о о Ks

M

CJ а> СО оз с- о cv

С' со о CD Ol о> С' О' с. С'

о о о и о о о о о о о о о

ГО о ез со О4» • J -О о С,"

О Ю УЭ со i нч С J о со С*5 ci С J

нн > »-Í Ы V-Í ы нч и Г-) t—1 i—i

í\i о 0> о «X Ci со О ь-ч

ю «f- о !> Г4- С ■Ji о

о о о о о О о о о о о о О

о CJ <м о •ч- ri* т о • 1

со г*- г- ^ о г^ ^ ¡> гС

С ) Ъ о о о о Э о о Ô о о о

и и ы I—€ и ► >-* t- ^ и »-ч

о f- ■"V СЭ CV с? fj

со со со CV i'l ■5

о о о о О О о о о о О О

►н v < 1

t. «

i-V

•ч ■ i • Ï

■X) г- со О' со С' Л ^ ' > 'С

С.' л л; С J ■с

Методика проведения опытов в полен;?. ус-ловиях, аппаратура и система тарировки оставались теми же, что к для лабораторных исследований.

Результаты спыттах ударных давлений и расчетных сопоставлены с помощью таблиц.

3 пятой главе " Экономическая эффективность результате« исследований и пути поЕызения надежности напорти оросительных ' сетей" излоиен расчет экономической объективности. Суз- ' кость предлагаемой метод.,та расчета заключается в том, чтобы определить ептлмальную конфигурацию оросительной сети.

С этой целмз необходимо гллучпть так-то схему соединения трубопроводов сети, в которой внутренние давления тот переходная процессах не препкпгдк опасных. Кроме того, сеть должна быть менее металлоемкой во сравнению с традиционно применяемыми. Сравнение веса труб туг.яко?км и лсльпоеых сетей показнвают, что металлоемкость кольиевьк на 23 ниже. Кроме тоге в колъиеркх сетях наибольшая величина давлений составляет ыеиее 70 % от максимального при прямом ударе для простого трубопровода.

ОЕЩ'.Е ВЫВОДЫ

1. На о снова! ши расчете я к пелучемк« диаграил давлений слй-дует, что ь разветвлению: гкко:\-ос оросительных сеттх различн-вс очертаний и максимальных ударных давлений превосходят начальное из-за наложения упармк рель.

2. Для водовода с четырьмя тупякоЕкмг ответвлениями максга-плъ-ное ударнее давление достигает знач..ки£ в 2,5 раза больших, чем величины начальных уд^рнкх давлений.* Лркаек, наибольшее давления аожет быть ь узлах, ро многих гл^аях не сов-гадаггатх с истоещягсм возникиоьечия гидравлического удара.

2. Анализ деагредм да^леки? для кж^я-кроеьнкк? к хзхьсевгк сгг ттрлзьнтт сетей гсрта.чьтаег, чу> давлен?:?- во всех "злех сети

нэ превышает величии, определяемых но известной формуле К.Е. Чуковского для простого трубопровода.

4. Сопоставление диаграмм давлений, полученных аналитически

с помощью теории графов и экспериментальны}!: осциллограмм показывает', что характер золновьк процессов дает достаточно точное ( для условий практики) совпадение.

5. Приложения теории графов и волновых матриц рассеяния г, элементами метода конечных элементов позволяет определить значения зну ренних гидродинамических давлений ( и, следовательно,' нормальных напряжений в стенках труб и узловые перемещения), являнгихоя ссн^в-ной внешней нагрузкой для расчетов подземных и наземных трубопроводов оросительных систем произвольной сложности.

6. Разработанная методика расчета сложных трубопроводов оросительных систем с помощью теории графов и волновых матриц рассеяния аналогов не имеет и является принципиально новым направлением в анг лизе и расчете динамических процессов в сложных трубопроводах оросительных систем.

7. Существенным в предлагаемой методике является то, что она позволяет расчетчикам предложить, еле на стадии проектирования, оптимальную конфигурацию сети с последуй:им снижением капитальные затрат в строительстве систем орошения.

8. Результаты диссертационной работы нашли применение в практике расчетов закрытых оросительных сетей Северо-Кавказского региона ( Севхавгипроводхоз, Кубаньгипроводхоз, Южгипроводхоз), а также внедрены в учебный процесс при выполнении студентаим гидрсфака дипломных проектов,

9. Разработана

программа для ..1, позволяющая вычислить величины давлений во всех узлах водовода с четырьмя тупиковыми отводе

10. Типизация налерннх сетей, и способ рационального очертани? их при соответствующем рассмотрении дополнительных вопросов по ог тимизапии могут быть реяены с помощью изложенной методики васчетг

Основные положения диссертации опубликованы в с л вдунете работах

1. Елохин З.И., Стрикалов А.И. О динамических колебаниях напорной системы при воздействии волновых нестационарных процессов./ Тезисы докладов Всесоюзной конференции по проблемам гидравлической устойчивости.- Тбилиси, 1975.- С. 70 - 60.

2. Блохин З.И., Стрикалов А.И. Гидоавлический удал в цилиндрической оболочке, ограниченней разномерным слоем грунта.// Гидравлика сооружений оросительных сетей. / Сб. статей, ?. 17, вып. С.-Новочеркасск: Н',Ш, 1975.- С. 37 - 43.

3. Блсхин ЗЛ[., Стрикалов А.И. К вопросу о гидравлическом ударе в круглой цилиндрической трубе./ Автоматизация закрытых оросительных систем. Т.15, зып. 9./ Сб. статей.-Ногочеркасск:НИЫЛ, 1976.- С. 71 - 76.

4.Елохин З.И., Стрикалов А.И. Расчет подземных трубопроводов на прочность.- Новочеркасск: НЩИ, 1989,- 3 с.

5. Блохин Б.И., Стрикалов А.И. Расчет на прочность трубопроводов кольцевых автоматизированных систем дождевания,- Новочеркасск:

1969.- 32 с.

6. Елохин З.К.,Золосухин З.А., Стрикалов А.И. и др. Руководство по проектирования и эксплуатации высококапсрной сети с цилиндрическим затворе« облегченного типа для дождевальной мазхны " Кубань".- Новочеркасск: НИМИ, НПО Тгыелисрация", 1988.66

7. Елохин-3.И., Б:л" ;~<та З.А., Стоикалоз А.И. Выбор оптимизированной ксмбинирсг-аннсЯ оросительной сети./ Тезисы конференции: Новочеркасск, 1990.- С. 77 - 75 .

6. Б-д"ухин Б.А., Стркк?.лов А.И. Расчет на точность напорного ГГТ7К гкдт*з~личе'к?м уд-:те./ У.зв. СК-'ЦК.. Сетия технические науки, л 4, 1990.- С

1-. Ьоя-1 сухим Б.А., Сгрнкалог Л.К. Пг?«нссть ньт^-рно? ерг.сктелъ-нсГ сети для дсадевальгК й казашь* " Ку 5ань" / ОКЗИ. Серия Технические неук*:, У ж, 1991,- С.

1С. Стригалс-ь л.К. Надеякоть труС'Спрногор к~м51;нйг>-ванных гт>:>-^ктельных систем при инлульснкх нагрурках./ Тезисг докл. кснй'ерекцик " Иягкие к гибкие оболочки в нарэдчок хоэгГстЕе".-Краснсдар, 1990.- С. 125.

II. Стрвкьлов Л.И. Расчет на гротюсть трубопроводов разветвленных напорных систем при гидравлических ударах./ Тезисы докл. конференции " Мягкие и гибкие оболочки в народном хогяГ.стве.-Краснодар, 1990,- С.

- ч '--—" ■ 1 ■ V-—

I Гъст.оЗл. у.-'^х ж -I*