i

МОДЕЛЬ УЧЕНЫХ

Ученые Петербурга смоделировали транспортировку судоходных арок Крымского моста.


Специалисты Крыловского государственного научного центра в Петербурге провели математическое и экспериментальное моделирование морской операции по транспортировке судоходных арок Крымского моста – автомобильной и железнодорожной. В готовом виде с керченского берега, где ведется сборка, их доставят к фарватерным опорам, чтобы установить в проектное положение. В ходе испытаний специалисты определили, при каких максимальных значениях скорости ветра, течения и волнения моря, а также количестве и схеме расположения буксиров может быть проведена данная операция.

Доставка арочных пролетов к фарватеру – одна из сложнейших операций не только в рамках реализации проекта, но и в практике отечественного мостостроения. Во-первых, арки – самые габаритные конструкции Крымского моста, их вес – почти 6 тысяч тонн железнодорожная и более 4 тысяч тонн автодорожная, длина каждой – более 200 метров. Во-вторых, небольшие глубины Керченского пролива почти соизмеримы с осадкой понтонов. В-третьих, для Керчь-Еникальского канала характерны нестабильные ветра.

Работа проводилась по заказу проектировщиков Крымского моста. Для эксперимента были изготовлены макеты судоходных арок в масштабе 1:60, понтоны, на которых их будут транспортировать, и буксиры.

«Испытания для определения ветровой нагрузки проводились с учетом всех возможных направлений и скоростей ветра. Для этого модель арки перемещали на 360 градусов с помощью поворотного круга в ландшафтной аэродинамической трубе.  В итоге был получен следующий результат. Транспортировать судоходные пролеты Крымского моста максимально безопасно при скорости ветра до 10 метров в секунду. Расположение и количество буксиров может быть разным. Существует как минимум три варианта, например, когда в носовой части находится один буксир-тягач на буксирной браге, а в кормовой – два буксира-тягача. Для железнодорожной арки получились сопротивления и аэродинамические нагрузки больше, поэтому она требует более мощных буксиров», — рассказывает об итогах эксперимента Сергей Соловьев, заместитель начальника отделения гидроаэродинамики Крыловского государственного научного центра.

После экспериментальной части ученые приступили к разработке математической модели. Она учитывает все данные: ветровую нагрузку, полученную в ландшафтной аэродинамической трубе, гидродинамические характеристики, полученные в опытном бассейне Крыловского центра, особенности Керченского пролива – и полностью описывает траекторию движения понтонов – от выкаточных пирсов до фарватерных опор. Смоделировать операцию по транспортировке судоходных пролетов с учетом всех заданных параметров можно в специальном тренажерном комплексе. Каждое рабочее место в нем имитирует пульт управления буксиром.

«Тренажерный комплекс позволяет в режиме реального времени отображать положение транспортируемой системы с учетом влияния всех внешних сил.  Руководитель операции дает команды всем судоводителям. Это нужно для того, чтобы транспортная система, состоящая из арки, понтонов и буксиров, не вышла за пределы судоходного канала. А за пределы канала ее пытается вынести либо ветер, либо течение, либо волнение, либо сочетание этих внешних погодных условий», — объясняет Соловьев.

Судоходные пролеты будут транспортировать к фарватеру по строго заданной траектории. Со стороны керченского берега ведутся работы по дноуглублению, чтобы система могла беспрепятственно передвигаться по всему маршруту.

Комплекс, который будет перевозить арки, строят на «Севморзаводе» в Севастополе. Он состоит из четырех понтонов, объединенных в плавучие опоры по типу катамаранов. Они снабжены специальными механизмами, которые обеспечат не только доставку судоходных пролетов к фарватеру, но и точное позиционирование при подъеме на высоту 35 метров для установки в проектное положение.

«Судоходные арки Крымского моста сейчас собирают на керченской стороне на стапелях. Уже смонтировано больше 7 000 тонн металлоконструкций. Это 70 % от всего объема. Там же сооружают выкаточные пирсы, по которым конструкции спустят к воде и переместят на понтоны. Работы по укрупнению пролетов ведутся в круглосуточном режиме. В них задействовано более 500 человек», — рассказал заместитель генерального директора по инфраструктурным проектам ООО «СГМ» Леонид Рыженькин.

Операция по транспортировке арок к фарватеру намечена на конец августа – начало сентября 2017 года. Планируется, что она займет от трех до пяти дней на каждую арку.

А в общероссийский субботник строители Крымского моста  вышли на уборку и облагораживание территорий с обеих сторон Керченского пролива.

Инфоцентр  «Крымский мост».

Фото: https://yadi.sk/d/f7OZ0Kvt3Gy4rN

Видео: https://yadi.sk/i/8AbdESr93Gy4hD

Сергей Соловьев, заместитель начальника отделения гидроаэродинамики Крыловского государственного научного центра:

https://yadi.sk/i/D4Yh181M3Gy4qy

https://yadi.sk/i/r_cfqTA83Gy4sT

«Главными задачами в работе были: определение максимальных значений ветра, течения и волнения, а также их сочетание, при которых возможна безопасная транспортировка арок. И вторая задача – это проверка различных вариантов буксирного ордера. // Аэродинамические характеристики определялись в ландшафтной аэротрубе, которая является единственной в России. Сейчас мы находимся напротив рабочей части этой аэротрубы. У нее есть несколько особенностей. Во-первых, это длина рабочего канала и наличие дискретной шероховатости, которая позволяет моделировать пограничный слой атмосферы. Моделирование пограничного слоя атмосферы существенно повышает точность определения ветровых нагрузок. // Все испытания для определения ветровой нагрузки проходили для всех возможных направлений ветра. // В настоящее время в рабочей части ландшафтной аэродинамической трубы установлен макет автомобильной арки в масштабе 1 к 60. Подобные испытания проводились и для железнодорожной арки. Для нее получились сопротивления и аэродинамические нагрузки гораздо больше, поэтому они требуют бoльших буксиров и бoльшей мощности. // После завершения всех экспериментальных работ мы приступили к разработке математической модели. Она описывает движение всей транспортной операции и всех транспортируемых объектов. Эта математическая модель разрабатывалась специально для тренажерного комплекса, в котором мы сейчас находимся. В этом тренажерном комплексе каждое рабочее место имитирует пульт управления буксиром. // В процессе проведения математического моделирования руководитель операции дает команды всем судоводителям. Это нужно для того, чтобы удерживать транспортную систему в виде арок и буксиров, чтобы она не вышла за пределы канала. А за пределы канала ее пытается сдвинуть либо ветер, либо течение, либо волнение, либо сочетание этих внешних погодных условий. // В разработанную математическую модель в качестве исходных данных загружалась ветровая нагрузка, полученная экспериментально в ландшафтной аэродинамической трубе, а также все гидродинамические характеристики, которые получены в опытном бассейне Крыловского центра. Также исходными данными для математической модели являлись характерные для Керченского пролива ветер, волнение и течение. // В результате моделирования получен важный результат, что есть ограничения на проведение данной операции по скорости ветра – она не должна превышать 10 метров в секунду».

ЛАЙФ (Ландшафтная аэродинамическая труба):

 https://yadi.sk/d/hN14Liog3Gy55m

«Строго выверена заранее траектория транспортировки. От изначального местоположения она будет проходить по дополнительному каналу, затем поворот движения по подходному каналу, и уже разворот и движение по основному Керчь-Еникальскому каналу до места установки на основные опоры. // Керченский пролив характерен относительно небольшими глубинами порядка 4-5 метров, которые соизмеримы с осадкой понтонов, поэтому для безопасной транспортировки на первом участке будет сделано дноуглубление и прорыт вспомогательный канал. // Сейчас мы находимся в рабочей части ландшафтной аэродинамической трубы. Перед нами расположена модель автодорожной арки Крымского моста, она включает в себя саму арку, все подкрепления, которые будут использоваться во время транспортировки, понтоны и обстройку понтонов. // Во время проведения транспортной операции у арки будут отсутствовать перильные и барьерные ограждения, зато будут установлены специальные подкрепления, которые служат для того, чтобы избежать излишней деформации арки во время транспортировки. Когда ее установят в штатное положение, эти подкрепления будут убраны. // Сейчас вы можете видеть один из вариантов буксирного ордера. Он состоит из буксира-тягача на буксирной браге. Также двух буксиров-толкачей, которые расположены в кормовой оконечности. В процессе экспериментального моделирования мы проверяли несколько вариантов буксирных ордеров. Менялось количество буксиров и их местоположение».

3D-визуализация сборки арок и морской операции по доставке арок к фарватерным опорам: https://yadi.sk/i/W6rJcRRj3FY99V

Просмотров: 116