ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ПРОКАПАЛО МИКОЛА МИКОЛАЙОВИЧ
УДК 629.128.004.67
ТЕХНОЛОГІЯ ОБСТЕЖЕННЯ ТА РЕМОНТУ ПІДВОДНОЇ ЧАСТИНИ
СПОРУД ДЛЯ ПІДЙОМУ СУДЕН ПО ПОХИЛІЙ ПЛОЩИНІ
Спеціальність 05.23.08 - Технологія та організація промислового та цивільного
будівництва
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Вінниця - 2005
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Науково-дослідному інституті будівельного виробництва
(НДІБВ), Держбуду України, м. Київ.
Науковий керівник - доктор технічних наук, старший науковий співробітник
Снісаренко Володимир Іванович, Науково-дослідний
інститут будівельного виробництва, м. Київ, завідувач
лабораторії.
Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор
Лівінський Олександр Михайлович, Вінницький
національний технічний університет, професор кафедри
міського будівництва і архітектури;
- кандидат технічних наук, старший науковий співробітник
Баглай Анатолій Прохорович, Науково-дослідний
інститут будівельного виробництва, м. Київ, завідувач
відділом.
Провідна установа - Харківський державний технічний університет
будівництва та архітектури Міністерства освіти
і науки України, кафедра технології будівельного
виробництва.
Захист відбудеться 22 грудня 2005 об 14-00 годині на засіданні спеціалізованої
вченої ради К 05.052.04 при Вінницькому національному технічному університеті за адресою: 21021, Вінниця, Хмельницьке шосе, 95.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Вінницького національного технічного університету за адресою: 21021, Вінниця, Хмельницьке шосе, 95.
Автореферат розісланий “ 17 ” листопада 2005 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради _____________________ Попович М.М.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Споруди для підйому суден по похилій площині є найпоширенішими спорудами для докування суден. До них відносяться елінги і сліпи. Вони дуже зручні при виконанні ремонту суден, тому що гарантують сприятливі умови праці робітникам на відкритому майданчику, який забезпечений природною вентиляцією та освітленням.
Особливості експлуатації підводної частини рейкових доріжок споруд, призначених для підйому і спуску суден по похилій площині, вимагають постійної підтримки їх експлуатаційної придатності з метою виключення ймовірності виникнення аварійних ситуацій при виконанні суднопіднімальних або судноспускових робіт. Підтримка в нормальному технічному стані даної конструктивної частини споруд виконується за рахунок організації постійних візуальних водолазних оглядів і інженерно-технічних інструментальних обстежень, а саме головне - за рахунок достовірної інформації про висотне положення рейкових доріжок. При виявленні дефектів або ушкоджень, вони усуваються за допомогою виконання ремонтно-відбудовчих робіт.
Щоб зафіксувати пошкодження та визначити технічний стан судноспускових доріжок у підводній частині сліпа або елінгу, необхідно виконати комплекс конкретних заходів, технологія яких гарантувала б вірогідність отриманої технічної інформації. На жаль, дотепер не існує технології, приладів і переліку конкретних заходів щодо нівелювання підводної частини судно-спускових доріжок сліпів і елінгів, при проведенні яких можна було б досить повно, а головним чином, вірогідно здійснити оцінку їхнього технічного стану. До цього часу капітальний ремонт рейкових скріплень на залізобетонній основі із кріпленнями рейок по типу кранових, виконується насухо із застосуванням водовідливу. Сьогодні, в умовах ринкової економіки, замовники вимагають здешевлення та скорочення термінів проведення ремонтно-відбудовчих робіт, а разом із цим збереження і підвищення якості, що гарантує надійність, довговічність і безпечну експлуатацію споруди.
З огляду на вище викладене, а також на відсутність нормативних документів, що регулюють технологію підводного нівелювання і ремонту під водою рейкових скріплень судноспускових доріжок на залізобетонній основі виконаних по типу кранових, питання комплексного дослідження даного напрямку стають дуже актуальними, і дана робота виконувалася саме в рамках вирішення цієї задачі.
Зв’язок роботи з науковими програмами та темами. Робота виконувалась на здійснення Постанови Кабінету Міністрів України від 5 травня 1997 року № 409 “Про забезпечення надійності та безпечної експлуатації будівель, споруд та інженерних мереж” та наказу Держком-містобудування України від 8 липня 1997 року № 108/49 “Про заходи з виконання Постанови Кабінету Міністрів України від 5 травня 1997 року № 409” у співпраці з Науково-дослідним інститутом будівельного виробництва Держбуду України, № ДР 0197U013942 "Розробити пакет нормативних актів і документів для забезпечення надійності і безпечної експлуатації будівель, споруд та інженерних мереж".
Мета дослідження визначається необхідністю розробки науково обґрунтованої технології підводного нівелювання і ремонту підводної частини рейкових доріжок на залізобетонній основі із кріпленнями рейок по типу кранових на основі вдосконалення та застосування якісно нових методів, способів, приладів і устаткування, що відповідають сучасним вимогам у виконанні поставлених технічних завдань.
Об'єктом дослідження є технологічні схеми виконання робіт з застосуванням нових приладів і устаткування по обстеженню і ремонту підводної частини споруд для спуска суден по похилій площині.
Предметом дослідження є технологія підводного нівелювання і ремонту підводної частини судноспускових доріжок елінгів і сліпів.
Методи дослідження – теоретичні та експериментальні дослідження за допомогою розроблених методик, натурні випробування та числові розрахунки.
Задачі дослідження:
1. Розробка раціональної і більш ефективної у порівнянні з існуючою конструктивно-техно-логічної схеми ремонту в підводній зоні вузлів кріплення рейкових ниток до залізобетонних несучих конструкцій спускового стапеля, без додаткового утворення перемичок і водовідливу .
2. Розробка нових технологій та приладів для підводного нівелювання рейкових шляхів спускового стапеля, які відрізнялися б високою точністю, компактністю й зручністю в застосуванні під водою, були екологічно безпечні для навколишнього середовища, а також як інструменти, були б невідривні від всіх технологічних будівельних процесів, а також задовольняли б нормативним вимогам і допускам в вимірюваннях при виконанні ремонтно-будівельних робіт.
3. На основі нових приладів, розробити базову та інші нові технології нівелювання підводної частини спускових доріжок, які б повною мірою задовольняли не тільки вимогам при виконанні обстеження, але і безпосередньо були б пов'язані з процесами виробництва, де можна було б вперше з великою точністю дотримуватись нормативних допусків при здійсненні будівельно-монтажних робіт.
4. На основі базового методу геометричного підводного нівелювання і створених приладів та технологій - розробити методичні рекомендації з технології нівелювання підводної частини рейкових доріжок похилих стапелів елінгів і сліпів.
5. На основі нової конструктивно-технологічної схеми, розробити методичні рекомендації з технології ремонту підводної частини судноспускових доріжок елінгів і сліпів, виконаних на залізобетонних підрейкових конструкціях.
Наукова новизна отриманих результатів полягає в розробці і впровадженні технологічних науково обґрунтованих рішень, які дають можливість знизити собівартість і трудомісткість робіт, підвищити якість інструментального обстеження і ремонту підводної частини похилих стапелів елінгів і сліпів, а саме:
1. Розроблено нові технології, режими та параметри підводного інструментального обстеження судноспускових доріжок елінгів і сліпів.
2. Встановлені і досліджені фактори впливу на точність вимірів під час застосування нових технологій підводного нівелювання.
3. Обґрунтовано похибки вимірів нових приладів із прив’язкою до певного класу точності та нормативних допусків. Простежено динаміку зміни отриманих нев’язок і випадкових помилок, визначено їх залежність від ступеню впливу різних параметрів вітрових хвиль.
4. Розроблено нову більш раціональну та ефективну конструктивно-технологічну послідовність ремонту в підводній зоні вузлів кріплення рейкових ниток до залізобетонних несучих конструкцій спускового стапеля без додаткового утворення перемичок і водовідливу.
Ідея дослідження полягає в застосуванні:
1. Для ремонту підводної частини суднопіднімальних доріжок без утворення водовідливу – технології крупноблочного монтажу на основі знімних секційних рам, виготовлення і збірка яких виконується на березі в безпосередній близькості від об’єкта ремонту.
2. Для підводного нівелювання - звичайного геометричного методу з використанням спеціальної нівелірної рейки, поверхні рівного тиску в гідростатиці і ультразвукових хвиль.
Достовірність наукових результатів забезпечується:
1. Перевіркою на відповідність експериментальних досліджень із натурними випробуван-нями.
2. Порівняльним аналізом трьох методів підводного нівелювання при виконанні натурних випробувань в умовах виробництва.
3. Перевіркою міцності і надійності розробленої конструкції для крупноблочного монтажу доріжки методом по варіантного розрахунку її конструктивно-технологічних параметрів.
Практичне значення отриманих результатів:
1. Виконані дослідження дозволяють для кожного конкретного випадку висотної деформації чи руйнування рейкових доріжок спускового стапелю провести їх високоточне нівелювання та ремонт в підводній частині, завдяки застосуванню розроблених автором технологій крупноблочного монтажу і високоточного підводного нівелювання, без водовідливу і осушення акваторії затону.
2. Для практичного використання результатів досліджень розроблено та опубліковано методичні вказівки по підводному нівелюванню та по ремонту спускових доріжок за допомогою підводного крупноблокового монтажу без водовідливу.
3. Основні теоретичні і практичні розробки дисертаційної роботи були впроваджені при виконанні робіт по інженерному обстеженню і капітальному ремонту спускового стапелю сліпа Г-300 на Херсонському ССРЗ ім. Комінтерну. Економічний ефект від впровадження у виробництво результатів досліджень склав загальну суму 531,113 тис. гривень, що підтверджено відповідними документами.
Особистий внесок здобувача:
1. Розроблена базова технологія нівелювання підводної частини спускових доріжок.
2. Розроблені нові прилади та обладнання для підводного нівелювання рейкових шляхів спускового стапеля і технологію їхнього застосування.
3. Досліджені фактори впливу на точність вимірів при застосуванні нових технологій підводного нівелювання.
4. Розроблена нова конструктивно-технологічна схема ремонту в підводній зоні вузлів кріплення рейкових доріжок.
5. Отриманий позитивний науковий результат від застосування нових принципів в вирішенні поставлених завдань, таких як: геометричне нівелювання з використанням спеціальної нівелірної рейки, застосування в якості відлікового горизонту - поверхні рівного тиску в гідростатичному підводному нівелюванні, та високочастотних ультразвукових хвиль в вимірюванні перевищень між досліджуваними точками в воді, а в ремонті підводної частини суднопіднімальних доріжок - знімних секційних рам, виготовлення і зборка яких виконується на березі.
6. Розроблені методичні рекомендації по технології підводного нівелювання та ремонту рейкових доріжок спускового стапелю елінгів та сліпів.
7. Нові технічні рішення по підводному нівелюванню та по технології ремонту спускових доріжок захищені двома авторськими свідоцтвами та двома деклараційними патентами на винаходи.
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались на:
- першій міжнародній науково-технічній конференції „Нові технології у будівництві” (Київ, 5-6 квітня 2001 р.);
- другій міжнародній науково-технічній конференції „Нові технології у будівництві” (Київ, 25-26 квітня 2002 р.).
Публікації. Основні положення роботи відображені в 10 друкованих працях, а саме: чотири статті в фахових виданнях, дві методичні рекомендації, два авторських свідоцтва на винахід і два деклараційних патенти на винахід.
Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків і додатків. Робота містить 168 сторінок тексту, з них 100 сторінок основного тексту, 46 рисунків й 47 таблиць, список використаної літератури з 116 найменувань на 9 сторінках і три додатки на 45 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
У вступі приведено обґрунтування актуальності, сформульовані мета та задачі дисертаційної роботи, а також наведені наукові положення, які виносяться на захист, та дані щодо апробації роботи.
У першому розділі вивчаються та аналізуються існуючі конструкції та стан питань, що пов’язані з технологією обстеження та ремонту підводної частини стапелів елінгів і сліпів.
Значний внесок в теоретичні та практичні дослідження цих питань було зроблено такими видатними вченими та фахівцями, як Ляхницький В.Є., Сіверцев І.Н., Яковлєв П.І., Дубровський М.П., Яковенко В.Г., Соколов В.Т., Пашкін В.П., Школа О.В., Пойзнер М.Б., Черненко В.К., Мішин А.В., Гончаренко Д.Ф., Амбарян О.А., Болотських Н.С., Менейлюк А.І., Філахтов А.Л., Непорожній П.С., Сліпченко П.С., Грішин В.О., Меншиков В.Л., Перекрестов В.Г., Лобанов В.А., Могилевський Е.А. та інші.
При багаторічному вивченні причин і характерних ознак виникнення ушкоджень у процесі експлуатації підводної частини рейкових доріжок елінгів і сліпів, можна виділити із них основні, які впливають на безпеку проведення суднопіднімальних і судноспускових робіт і вимагають додаткового вивчення:
- висотні деформації судноспускових рейкових доріжок;
- руйнування рейкових скріплень.
Проведений аналіз опублікованих досліджень, технічної, патентної й нормативної літератури, а так само практичного досвіду проектних і науково-дослідних інститутів дозволив зробити висновки про те, що нормативна і методична база, що регламентує визначення висотних деформацій, а саме технологію виконання підводного нівелювання судноспускових шляхів з гарантованою вірогідністю отримання технічної інформації, а також здійснення ремонту їхніх рейкових скріплень без осушення акваторії, повністю відсутня, особливо, якщо підводна частина доріжок виконана із залізобетону, а кріплення рейкових ниток аналогічні кріпленням підкранових колій. Дані питання не повною мірою досліджені і освітлені в технічній літературі. Вирішення вищесказаних завдань і було покладено в основу дисертаційної роботи.
У другому розділі викладено дослідження по вивченню геометричного нівелювання, поверхні рівних тисків в гідростатиці та розповсюдження ультразвукових коливань в воді, на основі чого розроблено нові високоточні прилади і устаткування, а також запроваджено три нові технології підводного нівелювання судноспускових шляхів елінгів і сліпів.
Спочатку розглянуто основні принципи проведення геометричного нівелювання на суші, для виконання вимірювань І-ІІ класу точності. Щоб застосувати даний метод для технології підводного нівелювання, було використано звичайний високоточний наземний нівелір, а також була розроблена спеціальна нівелірна рейка (рис. 1). При нівелюванні підводної частини рейкових доріжок елінгів і сліпів, необхідно було мати пристрій для продовження пікетажу від базисної лінії з надводної частини в підводну частину похилого стапеля. Для виконання поставленого завдання було розроблено й виготовлене пристосування для розбивки пікетажу під водою, що складається з натяжного пристрою з динамометром, інварного дроту із закріпленими на ньому через певний крок мусінг-пікетами і кріпильної скоби.
В роботі приведені результати проведених експериментів із 336 вимірювань на спеціальному полігоні в реальних умовах.
Науковим результатом експериментальних досліджень було запровадження нової технології високоточного геометричного підводного нівелювання та визначення величин похибок і виникаючих при цьому нев'язок, а також їхніх залежностей від ступеня впливу на рейку вітрових хвиль у момент проведення робіт. Після аналізу результатів експериментів і підрахунків нев'язок та середніх квадратичних похибок отриманих у різних умовах проведення робіт, була простежена динаміка зміни отриманих нев'язок і випадкових помилок (рис. 2), визначена їхня залежність від ступеня впливу різних параметрів вітрових хвиль, ув'язані й класифіковані результати експериментів в одну певну систему із прив'язкою до певного класу точності і нормативних будівельних допусків (табл. 1; 2).
При впливі зовнішніх факторів, фактична нев'язка визначалося як різниця між теоретичною сумою перевищень і фактичних сум перевищень отриманих у різних умовах проведення робіт
?hфакт = Уhтеор.пер. - Уhфакт.пер. , (1)
де Уhтеор.пер. – відома теоретична сума перевищень, або отримана в безвітряну погоду;
Уhфакт.пер. – фактична сума перевищень отримана в різних умовах проведення робіт.
У даному випадку теоретичне значення сум отриманих перевищень підраховувалось при виконанні вимірів у штильну погоду із дзеркально гладкою поверхнею води. Ця умова була прийнята як базовий варіант, а виконання вимірів при цій умові – як базова технологія підводного геометричного нівелювання. Результати вимірів контролювалися шляхом порівняння фактичних
і допустимих нев'язок, причому при обов'язковій умові
?hфакт = ?hдоп , (2)
де ?hфакт - фактична нев’язка; ?hдоп - допустима нев’язка.
Таблиця 1.-
Результати підрахунків нев'язок при збільшенні впливу вітрових хвиль
Виміри п/п | Різниці сум перевищень (нев'язок) ±?h при висоті хвилі Н, мм
Ідеальні
умови,
1 кат | Поздовжній напрямок | Поперечний напрямок
Категорії впливу | Категорії впливу
2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 4
0 - 100 | 100 - 300 | 300 - 500 | 0 - 100 | 100 - 300 | 300 - 500
1
2
3
4 | -1
0
0
0 | 0
+4
-1
0 | -2
+1
-2
-4 | -3
+4
-4
-3 | +1
+3
+3
+1 | +1
+3
+2
+2 | +3
+3
+3
+4
m | m =0,5 | m =2,0 | m =2,5 | m =3,5 | m =2,2 | m =2,1 | m =3,3
Таблиця 2.-
Клас точності підводного геометричного нівелювання стосовно різних типів підйомно-
спускових споруд залежно від категорій впливу хвиль і будівельних допусків
Типи підйомно-спускових споруд | Мінімальний клас точності залежно від впливу хвиль і будівельних допусків
Напрямок і висота хвилі Н, мм
поздовжній | поперечний
0 | 0-100 | 100-300 | 300-500 | 0 | 0-100 | 100-300 | 300-500
Гребінчасті сліпи:
-на залізобетонній основі
-на шпально-баластній основі
Інші типи споруд:
-на залізобетонній основі
-на шпально-баластній основі |
II
III
II
II |
II
III
II
II |
II
III
II
II |
-
III
-
II |
II
III
II
II |
II
III
II
II |
II
III
II
II |
II
III
II
II
Для розробки технології високоточного гідростатичного підводного нівелювання були досліджені і проаналізовані основні закони гідростатики, що дало змогу прийняти за візирний горизонт – поверхні рівного тиску які, при рівновазі рідини в полі земного тяжіння являють собою горизонтальні площини. Властивості цих площин і були використані в якості відлікових візирних горизонтів для розробки гідростатичного підводного нівеліра (рис. 3.), та нової технології гідростатичного підводного нівелювання.
В результаті експериментів на тому ж спеціальному полігоні було проведено 288 вимірювань. Контроль за вимірами здійснювався шляхом підрахунку нев’язок. За допомогою нев’язок була дана оцінка точності вимірів, визначені середні квадратичні погрішності вимірів для кожного виду умов провадження робіт, простежена динаміка зміни отриманих погрішностей, визначена їхня залежність від ступеня впливу різних параметрів вітрових хвиль і оптимальної глибини (hmin) розташування вимірювального блоку (рис. 4), ув'язані й класифіковані результати експериментів в одну певну систему із прив'язкою до певного класу точності й нормативних будівельних допусків (табл. 3). Додатково виведена формула для визначення оптимальної глибини початкового розта-шування вимірювального блоку:
(3)
де ао – амплітуда вітрових хвиль ; л - довжина вітрових хвиль.
Результати досліджень показали, що зі зроблених 288 вимірів по 3-м групам із 12-ти видів умов гідростатичного нівелювання, виникнення погрішностей при прямому й зворотному ході, незалежно від ступеня зміни характеристик хвильових параметрів і початкової глибини розташування вимірювального блоку, не перевищували 2мм. По всім трьом групам умов виконан-ня робіт випадкова похибка не перевищувала 2мм, що відповідає високоточному нівелюванню рів-ному ІІ класу точності вимірів.
Для розробки технології підводного нівелювання із застосуванням ультразвукових коливань (УЗК) були досліджені основні закони поширення ультразвукових коливань у рідкому середовищі з ретельним вивченням і аналізом методик високоточного вимірювання малих відстаней у воді. В наслідок цього була створена експериментальна модель ультразвукового пристрою підводного нівелювання стосовно до судноспускових рейкових доріжок елінгів і сліпів ( рис. 5).
Для проведення експериментів по високоточним вимірам малих відстаней у воді, за основну методику прийнятий імерсіонний метод ультразвукової дефектоскопії з деякими змінами й доповненнями його загальної схеми. Результати експериментів в ідеальних умовах показали, що зроблені 96 вимірів заданих відстаней ультразвуковим ехо-імпульсним методом дають невеликі погрішності і їх середня квадратична величина не перевищувала погрішностей приладу заданих заводом-виготовлювачем. Відстань до базисної напрямної визначалася в міліметрах. Знаючи чисельну величину результату виміру, за допомогою додавання його до величини постійної відстані між точкою виходу УЗК і головкою рейки, а також до абсолютної відмітки мусінг-пікета базисної напрямної, визначалася абсолютна відмітка головки рейки в досліджуваній точці по наступній формулі:
, (4)
де Hn – абсолютні відмітки досліджуваних точок; Hбаз – абсолютні відмітки мусінг-пікетів; аузк – відстань між точкою виходу УЗК і мусінг-пікетом; b – постійна відстань між головкою рейки і точкою виходу УЗК; R – радіус мусінг-пікета.
Після розробки всіх приладів і оснащення, а також проведених досліджень і експериментів, були проведені натурні випробовування в умовах виробництва всіх трьох методів по технології підводного нівелювання на Херсонському ССРЗ ім. Комінтерну при інженерно-технічному обстеженні і паспортизації поперечного гребінчастого сліпа Г-300. Метою випробувань було підтвердження результатів досліджень і експериментів отриманих у попередніх роботах.
Таблиця 3.-
Клас точності підводного гідростатичного нівелювання стосовно різних типів підйомно-
спускових споруд залежно від параметрів хвильового режиму, початкової глибини вимірювального блоку і будівельних допусків
Типи підйомно-спускових споруд | Мінімальний клас точності вимірів
Параметри хвильового режиму
hmin – норм.; ao –const; л – ?мін. | hmin – норм.; ao – змін.; л – const | h < hmin ; ao – const;
л - const
Гребінчасті сліпи:
-на залізобетонній основі
-на шпально-баластній основі
Інші типи подйомно-спускових споруд:
-на залізобетонній основі
-на шпально-баластній основі |
ІІ
ІІ
ІІ
ІІ |
ІІ
ІІ
ІІ
ІІ |
ІІ
ІІ
ІІ
ІІ
Результати вимірів були вивчені й проаналізовані на предмет їхньої відповідності базовому методу підводного нівелювання. Були визначені істинні похибки, як різниці значень між істинною величиною - базовим методом вимірів і результатами вимірів по гідростатичному методу та методу із застосуванням УЗК .
?n1 = Э – Г , (5)
?n2 = Э – УЗК , (6)
де ?n1 , ?n2 - істинні величини похибок в вимірах; Э – результати базових вимірів; Г - результати вимірів по гідростатичному методу; УЗК - результати вимірів із застосуванням УЗК.
Проведені натурні випробування в умовах виробництва трьох технологій підводного нівелювання підтвердили наукові дослідження і експерименти, що були проведені раніше. Істинні похибки вимірів виконаних гідростатичним методом і методом із застосуванням УЗК у порівнянні з базовим методом не перевищують 2мм, що відповідає II класу точності вимірів.
У третьому розділі наведено дослідження по розробці нової конструктивно-технологічної схеми ремонту рейкових кріплень у підводній частині спускового стапеля без улаштування водовідливу. Досягнення мети полягало в створенні знімних секційних рам довжиною рівній довжині рейкової ланки 12,5м. Виготовлення і збірка секційних рам виконується на березі в безпосередній близькості від об'єкта ремонту. Кріплення рейок до рами повинне було відповідати нормативним вимогам по кріпленню підкранових колій. Установка секційних рам під воду на залізобетонні балки, на ділянках ремонту, повинна виконуватися плавкраном після демонтажу старих рейкових ниток і ретельного видалення зруйнованих вузлів скріплень. Жорстке кріплення рами із залізобетонними балками відсутнє. Монтаж рами на балку повинен відбуватися за рахунок сідлоподібних П-образних вузлів рівномірно розташованих по її довжині із кроком 500-600 мм. Жорстке кріплення секційних рам після їхньої установки, повинне виконуватися тільки через сполучні рейкові накладки із сусідніми рейковими парами.
Проведений розрахунковий по варіантний підбір конструктивно-технологічних параметрів встановив працездатність нової конструктивної схеми ремонту рейкових скріплень у підводній частині спускового стапеля за допомогою знімних секційних рам, та показав їхню достатню міцність і надійність у всіх елементах запропонованої конструкції. Новизна даного конструктивно-технологічного рішення захищена двома декларативними патентами на винахід №54021 А і №54973 А, опубл. в Бюл. №2 від 17.02.03р. і Бюл. №3 від 17.03.03р.
На залізобетонних балках пропонується розмістити металеві поперечні рами (рис. 6), об'єднані із двох сторін за допомогою поздовжніх зв'язків у загальну тверду знімну секційну раму (рис. 7). Вузли кріплення рейок захищаються від ушкоджень, при сході візків, спеціальними притискними планками з ребордами. Рейки можуть рихтуватися по висоті в будь-якому поперечному перерізі за допомогою гвинтового домкрата й спеціальної нівелірної рейки, а також легко за допомогою плавкрану демонтуватися із загальною секційною рамою і ремонтуватися на суші.
Конструкція поперечної металевої рами (рис. 8) складається із двох П-образних металевих пластин, з'єднаних між собою двома металевими балками, створюючи, таким чином, своєрідну
металеву шпалу, встановлену на залізобетонну підрейкову конструкцію доріжки.
Рейки кріпляться до П-образних пластин за допомогою притискних планок з ребордами. Конструкція поперечної рами універсальна, тому що її можна застосувати до всіх типів спускових доріжок залізобетонного виконання. У кожному конкретному випадку, при зборці загальної секційної рами, крок поперечних рам повинен відповідати кроку закладних металевих пластин, розташованих на верхній грані залізобетонних підрейкових конструкцій. Для цього, поздовжні зв'язки з металевого швелера повинні бути закріплені до набору поперечних рам за допомогою болтових з'єднань, з можливістю їхнього регулювання в плані.
У четвертому розділі викладається зміст розроблених в рамках виконання дисертації і надрукованих окремо двох „Методичних рекомендацій ...” по технології підводного нівелювання і ремонту підводної частини судноспускових доріжок елінгів і сліпів, виконаних на залізобетонних підрейкових конструкціях, затверджених секцією №1 Вченої ради НДІБВ Держбуду України Протокол №4 від 26 травня 2002 р. і Протокол №1 від 24 січня 2003 р.
В розділі також наведено практичне впровадження розроблених технологій на Херсонському ССРЗ ім. Комінтерну, проаналізовано техніко-економічні показники та отриманий позитивний економічний ефект від практичного застосування результатів досліджень.
ВИСНОВКИ
1. Розроблено базову технологію підводного нівелювання судноспускових доріжок елінгів і сліпів на основі геометричного нівелювання й застосування спеціальної нівелірної рейки.
2. Простежено динаміку зміни нев’язок і випадкових помилок при базовому нівелюванні, визначена їхня залежність від ступеня впливу різних параметрів вітрових хвиль, ув'язані й класифіковані результати експериментів в одну певну систему із прив'язкою до певного класу точності й нормативних будівельних допусків.
3. Розроблено нову технологію гідростатичного підводного нівелювання стосовно до рейкових доріжок споруд для підйому суден по похилій площині на основі винайденого гідростатичного підводного нівеліра.
4. Визначено динаміку зміни погрішностей при гідростатичному підводному нівелюванні і їхню залежність від впливу різних характеристик вітрових хвиль (довжини хвилі й амплітуди), а також точність роботи вимірювального блоку приладу від оптимальної розрахункової глибини його розташування в момент виконання вимірів. Результати досліджень ув'язані й класифіковані в одну певну систему із прив'язкою до певного класу точності й нормативних будівельних допусків.
5. Розроблено нову технологію підводного нівелювання за допомогою ультразвукових хвиль стосовно до судноспускових доріжок елінгів і сліпів на основі винайденого приладу для підводного нівелювання.
6. Проведено натурні випробування й впровадження трьох технологій підводного нівелювання в умовах виробництва на поперечному сліпі Г-300 Херсонського ССРЗ ім. Комінтерну. Проведені випробування підтвердили результати попередніх дослідів й експериментів, а також придатність розроблених технологій для виконання поставлених завдань.
7. Базовий метод підводного нівелювання можна використати не тільки для рішення поставлених завдань, але й для тарування й перевірки знову створених приладів і способів виконання нівелювальних робіт під водою.
8. Нові прилади для підводного нівелювання рейкових шляхів спускового стапеля відрізняються високою точністю, компактністю й зручністю в застосуванні під водою, екологічно безпечні для навколишнього середовища, а також як інструменти, невідривні від всіх технологічних будівельних і ремонтних процесів, задовольняють нормативним вимогам і допускам при вимірі перевищень між досліджуваними точками.
9. Базовий і гідростатичний метод підводного нівелювання дозволяє робити виміри перевищень не тільки на судноспускових доріжках елінгів і сліпів, але й на інших конструкціях гідротехнічних споруд.
10. Розроблені й затверджені методичні рекомендації з технології нівелювання підводної частини рейкових доріжок похилого стапеля елінгів і сліпів.
11. Розроблена раціональна і більш ефективна конструктивно-технологічна схема ремонту в підводній зоні вузлів кріплення рейкових ниток до залізобетонних несучих конструкцій спускового стапеля, без додаткового улаштування перемичок і водовідливу.
12. На основі нової конструктивно-технологічної схеми, розроблені й затверджені методичні рекомендації з технології ремонту підводної частини судноспускових доріжок елінгів і сліпів, виконаних на залізобетонних підрейкових конструкціях.
13. На підставі результатів проведених досліджень розроблений проект капітального ремонту рейкових кріплень у підводній частині судноспускових доріжок сліпа Г-300, затверджений і прийнятий до впровадження Херсонським ССРЗ ім. Комінтерну.
14. Виконано аналіз і обґрунтування очікуваного економічного ефекту при виконанні інструментального обстеження та капітального ремонту підводної частини судноспускових доріжок сліпа Г-300 без улаштування перемичок і осушення акваторії затону. Ефект складає економію грошових коштів у розмірі 481,023 тис. грн в результаті упровадження проекту і 50,09 тис. грн в результаті упровадження нових технологій підводного нівелювання.
Основні положення і результати дисертації опубліковані в таких роботах:
Статті у фахових виданнях
1. Прокапало Н.Н. Технология нивелировки подводной части наклонных рельсовых доро-жек судоспусковых и судоподъемных сооружений // Нові технології в будівництві. –2001. – №2.-С. 50-55.
2. Прокапало Н.Н. Технология ремонта подводной части судоспусковых рельсовых дорожек наклонных стапелей эллингов и слипов // Нові технології в будівництві. – 2002. – №2(4).- С. 47-49.
3. Прокапало Н.Н. Характерные повреждения и разрушения, встречающиеся при эксплуатации подводной части наклонных стапелей эллингов и слипов // Будівельне виробництво: Міжвідомчий науково-технічний збірник. – К.: НДІБВ. – 2002. – Вип. 43. - С. 41-44.
4. Прокапало Н.Н. Технология обследования и ремонта подводной части сооружений для подъема судов по наклонной плоскости // Будівельне виробництво: Міжвідомчий науково-технічний збірник. – К.: НДІБВ. – 2004. – Вип. 45. – С. 71-75.
Методичні рекомендації
5. “Методические рекомендации по технологии нивелирования подводной части рельсовых дорожек наклонного стапеля эллингов и слипов” затверджені секцією №1 Вченої ради НДІБВ Держбуду України Протокол №4 від 26 травня 2002 р.
6. “Методические рекомендации по технологии ремонта подводной части судоспусковых дорожек эллингов и слипов, выполненных на железобетонных подрельсовых конструкциях” затверджені секцією №1 Вченої ради НДІБВ Держбуду України Протокол №1 від 24 січня 2003р.
Авторські свідоцтва та патенти
7. Устройство для нивелирования судоспусковых рельсовых дорожек: А.с. 1545078 А1 SU, МКИ G 01 C 9/02./Н.Н. Прокапало (SU). – №4384678/24-10; Заявлено 29.02.88; Опубл. 23.02.90, Бюл. №7.
8. Устройство для подводного нивелирования: А.с. 1782108 А1 SU, МКИ G 01 C 9/02, 5/04./Н.Н. Прокапало (SU).- №4787602/10; Заявлено 31.01.90; Для служб. користування.
9. Деклараційний патент на винахід № 54021 А UA, MKИ В 63 С 3/08/ М.М. Прокапало UA, Рейкова колія для візків суднопідйомного сліпа.- №2002043274; Заявл. 19.04.2002; Опубл. 17.02.2003. Бюл. №2.
10. Деклараційний патент на винахід № 54973 А UA, МКИ В 63 С 3/08/ М.М. Прокапало UA, Рейкова колія для візків суднопіднімального сліпа.- №2002064604; Заявл. 05.06.2002; Опубл. 17.03.2003. Бюл. №3.
АНОТАЦІЯ
Прокапало М.М. “Технологія обстеження і ремонту підводної частини споруд
для підйому суден по похилій площині” - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 – “Технологія та організація промислового та цивільного будівництва”. Вінницький національний технічний університет, Вінниця, 2005.
Дисертація присвячена технології підводного нівелювання і ремонту підводної частини судноспускових доріжок елінгів і сліпів, виконаних на залізобетонних підрейкових конструкціях.
В даній роботі вперше розроблено базову технологію підводного нівелювання судноспускових доріжок елінгів і сліпів, розроблений гідростатичний підводний нівелір і на його основі технологія гідростатичного підводного нівелювання, а також вперше розроблений пристрій і нова технологія підводного нівелювання на основі ультразвукових коливань. В результаті проведених експериментальних досліджень вперше простежена динаміка змін нев'язок і випад-кових похибок, визначена їх залежність від ступеня впливу різних параметрів вітрових хвиль і оптимальної розрахункової глибини занурення вимірювального блоку.
В процесі розрахункових досліджень розроблена ефективна конструктивно-технологічна схема ремонту в підводній зоні вузлів кріплення рейкових ниток до залізобетонних несучих конструкцій спускового стапеля, без додаткового утворення перемичок і водовідливу.
В рамках виконання дисертаційної роботи вперше розроблені і затверджені дві методичні рекомендації за технологією нівелювання і ремонту підводної частини рейкових доріжок похилого стапеля елінгів і сліпів.
Ключові слова: базова технологія підводного нівелювання, гідростатичний підводний нівелір, розрахункова оптимальна глибина вимірювального блоку, сліп, елінг, стапель.
АННОТАЦИЯ
Прокапало Н.Н. “Технология обследования и ремонта подводной части сооружений
для подъема судов по наклонной плоскости” - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 – “Технология и организация промышленного и гражданского строительства”. Винницкий национальный технический университет, Винница, 2005 г.
Диссертация посвящена вопросам технологии подводного нивелирования и ремонта подводной части судоспусковых дорожек эллингов и слипов, выполненных на железобетонных подрельсовых конструкциях.
В данной работе впервые разработана базовая технология подводного нивелирования судоспусковых дорожек эллингов и слипов на основе обычного геометрического нивелирования и применения разработанной специальной нивелирной рейки и устройства предназначенного для продления под воду пикетажа разбитого на инварной проволоке.
В результате проведенных экспериментальных исследований впервые прослежена динамика изменения невязок и случайных ошибок при базовом нивелировании, определена их зависимость от степени влияния различных параметров ветровых волн, увязаны и классифицированы результаты экспериментов в одну определенную систему с привязкой к определенному классу точности и нормативным строительным допускам.
Разработан гидростатический подводный нивелир и новая технология гидростатического подводного нивелирования применительно к рельсовым дорожкам сооружений для подъема судов по наклонной плоскости. Работа вновь созданного прибора впервые основана на применении свойств уровней равного давления в гидростатике.
На основании опытных модельных исследований и экспериментов впервые определена динамика изменения погрешностей при гидростатическом подводном нивелировании и их зависимость от влияния различных характеристик ветровых волн (длины волны и амплитуды), а также точность работы измерительного блока прибора в зависимости от оптимальной расчетной глубины его расположения в момент производства измерений. Результаты исследований увязаны и классифицированы в одну определенную систему с привязкой к определенному классу точности и нормативным строительным допускам.
Впервые разработано устройство и новая технология подводного нивелирования на основе ультразвуковых колебаний применительно к судоспусковым дорожкам эллингов и слипов.
Проведены натурные испытания и внедрение трех технологических методов подводного нивелирования в условиях производства на поперечном слипе Г-300 Херсонского ССРЗ им. Коминтерна. Испытания подтвердили результаты предыдущих опытов и экспериментов, а также пригодность разработанных технологий для выполнения поставленных задач. Исследования показали, что базовый метод подводного нивелирования можно использовать не только для решения поставленных задач, но и для тарировки и поверки вновь созданных приборов и способов производства нивелировочных работ под водой.
Разработанные новые приборы для подводного нивелирования рельсовых путей спускового стапеля отличаются высокой точностью, компактностью и удобностью в применении под водой, экологически безопасны для окружающей среды, а также удовлетворяют нормативным требованиям и допускам при измерении превышений между исследуемыми точками.
Результаты работы показали, что базовый и гидростатический метод подводного нивелирования позволяет производить измерения превышений не только на судоспусковых дорожках эллингов и слипов, но и на других конструкциях гидротехнических сооружений.
В рамках выполнения диссертационной работы впервые разработаны и утверждены методические рекомендации по технологии нивелирования подводной части рельсовых дорожек наклонного стапеля эллингов и слипов.
В процессе расчетных исследований разработана новая более рациональная и эффективная конструктивно-технологическая схема ремонта в подводной зоне узлов крепления рельсовых ниток к железобетонным несущим конструкциям спускового стапеля, без дополнительного устройства перемычек и водоотлива.
На основе новой конструктивно-технологической схемы, впервые разработаны и утверждены методические рекомендации по технологии ремонта подводной части судоспусковых дорожек эллингов и слипов, выполненных на железобетонных подрельсовых конструкциях.
Результаты проведенных исследований были внедрены при производстве подводной нивелировки 11-ти спусковых дорожек, а также при разработке проекта капитального ремонта рельсовых креплений этих же дорожек в подводной части слипа Г-300, утвержденный и принятый к внедрению Херсонским ССРЗ им. Коминтерна.
Выполнено обоснование ожидаемого экономического эффекта при выполнении капитального ремонта подводной части судоспусковых дорожек слипа Г-300 без устройства перемычек и осушения акватории затона. Эффект составляет экономию денежных средств в размере 481,023 тыс. грн в результате внедрения проекта и 50,09 тыс. грн в результате внедрения новых технологий подводного нивелирования.
Ключевые слова: специальная нивелирная рейка, базовый метод подводного нивелирования, гидростатический подводный нивелир, расчетная оптимальная глубина измерительного блока, слип, эллинг, стапель, подрельсовые конструкции.
ANNOTATION
Nikolay N. Prokapalo “The technology of inspection and repair of submarine areas of structures for lifting the ships up on a sloping plane”, – Manuscript. Thesis for obtaining scientific degree of candidate of technical science on speciality 05.23.08 – “The technology and organization of industrial and civil building”. Vinnytsіa National Technical University. Vinnytsia – 2005.
The thesis is devoted to the issue related to the technology of submarine leveling and repair of submarine area of ship-lifting tracks of slipways and railway slips, executed on reinforced concrete subrail constructions.
In the given work it is the first time that a standard method of the submarine leveling of ship-lifting tracks of slipways and railway slips is developed, a hydrostatic submarine leveler is created, on its basis the technology of hydrostatic submarine leveling is applied. It’s also the first time, when a device and the technology of hydrostatic submarine leveling on the basis of the ultrasonic vibration. As a result of the conducted experimental researches, it is the first time that the dynamics of change of misconnections and random errors at the standard leveling is traced, their dependence on the degree of influence of different parameters of wind waves and the optimum computation depth of immersion of the measuring block is defined.
During the model computation researches there was developed a new more rational and effective structural-technological scheme of repair in the submarine area of knots of fastening of rail filaments to reinforced concrete bearing constructions of trigger ship-way, without additional formation of bridges and pumping.
Within the framework of implementation of the thesis two ratified methodical recommendations on technology of leveling of submarine parts of rail tracks of sloping ship-way of slipways and railway slips were first developed.
Keywords: a standard method of the submarine leveling, a hydrostatic submarine leveler, the optimum computation depth of the measuring block, ship-way, slipway, railway slip.
