Особенности проектирования систем водоснабжения речных судов с плавательным бассейном тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.03, кандидат технических наук Самосюк, Алина Игоревна

• Самосюк, Алина Игоревна
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Самосюк, Алина Игоревна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАССЕЙНОВ НА СУДАХ РЕЧНОГО ФЛОТА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2. ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К КОНСТРУКЦИИ И ПАРАМЕТРАМ БАССЕЙНА НА СУДАХ РЕЧНОГО

ФЛОТА.

2Л. Анализ особенностей эксплуатации судов речного флота и выбор конструкции бассейна.

2.2. Исследование ограничений на размеры и массу судового бассейна.

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОТЫ БАССЕЙНА В СОСТАВЕ КОМПЛЕКСА ВОДОСНАБЖЕНИЯ СУДОВ РЕЧНОГО ФЛОТА.

3.1. Математическое описание гидрохимических процессов, происходящих в чаше судового бассейна.

3.2. Экспериментальное исследование гидродинамической структуры потоков в чаше бассейна.

3.3. Математическая модель и исследование процесса распада озона в чаше бассейна.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАССЕЙНА В СОСТАВЕ КОМПЛЕКСА СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ СУДОВ РЕЧНОГО ФЛОТА.

4.1. Исходные данные для проектирования бассейна и обоснование его конструкции.

4.2. Выбор формы и размеров чаши бассейна.

4.3. Проверка соответствия геометрических параметров бассейна условиям, накладываемым остойчивостью судна.

4.4. Определение расхода воды через бассейн.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности проектирования систем водоснабжения речных судов с плавательным бассейном»

У современного человека отсутствует возможность широкого выбора водоемов, где можно купаться, не опасаясь за здоровье и безопасность. В то же время, по общему признанию, водные процедуры являются полезными и приятными. Поэтому на сегодняшний день в нашей стране и за рубежом пользуются популярностью индивидуальные плавательные бассейны.

Известно также, что в целях повышения уровня комфортабельности бассейнами оборудуются морские круизные суда.

В связи с вышеизложенным, представляется целесообразной установка плавательного бассейна и на судах речного флота.

Учитывая особенности эксплуатации этих судов, наиболее выгодно размещать на них сборно-разборные бассейны, тем более, что в настоящее время имеется возможность выбора надежной конструкции такого бассейна.

Существует серьезная проблема качества воды в малых бассейнах, поскольку купание в воде, не соответствующей стандарту, является небезопасным. Согласно Санитарным правилам [21] качество воды в бассейне должно быть на уровне качества питьевой воды с целью предотвращения различных заболеваний, а также исключения вредного воздействия химического состава воды на организм человека.

Наиболее совершенным является обеззараживаете воды с помощью озона. На судах внутреннего и смешанного плавания этот способ применяется для получения питьевой воды. В нашей стране и за рубежом имеются многочисленные примеры использования озона для очистки воды в бассейнах.

В данной работе показано, что при наличии на судне системы приготовления питьевой воды с помощью озона целесообразно соединить бассейн с комплексом хозяйственно-питьевого водоснабжения. При этом может отпасть необходимость установки дополнительного дорогостоящего водоочистного оборудования.

Для осуществления поставленной задачи нужно разработать требования к конструкции и геометрическим параметрам бассейна, с учетом его расположения на судне внутреннего плавания, что и было впервые сделано в предлагаемой диссертационной работе.

Из работ [78, 117] известно, что качество озонированной воды связано с концентрацией остаточного озона в воде, а также то, что озон самопроизвольно распадается во времени. Поэтому описание процесса сохранения качества озонированной воды сводится к описанию процесса распада озона.

Для исследования процессов, происходящих в чаше бассейна и влияющих на концентрацию озона в воде, автором получено математическое описание работы бассейна в составе судового комплекса систем водоснабжения.

С точки зрения химической технологии чаша бассейна представляет собой реактор. Согласно работам [13, 51] математическое описание процессов в любом реакторе базируется на модели гидродинамической структуры потока и законах химической кинетики.

Были впервые выполнены экспериментальные исследования для определения гидродинамической структуры потока в судовом охлаждающем бассейне. В эксперименте использовался натурный образец сборно-разборного бассейна.

На основании результатов этих исследований получено математическое описание процесса сохранения качества воды в судовом бассейне в виде уравнения распада озона, учитывающего изменение концентрации озона вследствие движения потоков воды и самопроизвольный распад озона во времени.

Анализ результатов эксперимента, а также ряд допущений, позволили впервые создать математическую модель работы бассейна в составе судового комплекса систем водоснабжения, с помощью которой проводились дальнейшие исследования.

Используя известную оценку величины концентрации озона в воде, обеспечивающей необходимое качество воды в бассейне, в работе анализируются взаимосвязи между основными параметрами бассейна, характеризующими качество его проектирования.

Исследования включают в себя изучение влияния различных факторов, связанных с геометрической формой и размерами бассейна, на процесс сохранения качества воды в нем, а также зависимости концентрации озона на выходе из бассейна от ее начальной величины и расхода воды.

Итогом настоящей диссертационной работы явилось научное обоснование методики проектирования бассейна в составе комплекса систем водоснабжения судов речного флота, позволяющей спроектировать бассейн, отвечающий всем техническим и санитарно-экологическим требованиям.

Данная методика использована при разработке проекта бассейна для пассажирских судов пр. 301 по заданию ОАО «Мостурсервис».

Заключение диссертации по теме «Проектирование и конструкция судов», Самосюк, Алина Игоревна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе достигнуты следующие основные результаты:

1. Обоснованы требования к конструкции бассейна с учетом особенностей эксплуатации судов речного флота.

2. Разработаны критерии для ограничений геометрических параметров бассейна по условиям остойчивости судна.

3. Выполнены экспериментальные иссследования гидродинамической структуры потока в чаше бассейна.

4. Создана математическая модель работы бассейна в составе судового комплекса систем водоснабжения.

5. Исследован процесс сохранения качества воды в чаше с помощью математической модели работы бассейна.

6. Получено выражение, связывающее минимальный расход воды через бассейн, объем воды в чаше и концентрацию озона на входе в бассейн.

7. Разработана методика проектирования бассейна в составе комплекса систем водоснабжения судов речного флота.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Самосюк, Алина Игоревна, 2002 год

1. Абрамов Н. Н. Водоснабжение. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982.-440 с.

2. Агроскин И. И., Дмитриев Г. Т., II икал <ж Ф. И. Гидравлика. -М. Л.: Энергия, 1964. - 352 е.

3. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 284 с.

4. Александров А. В. Судовые системы. JL: Судостроение, 1966.-220 с.

5. Алферьев М. Я. Гидромеханика. М.: Речной транспорт, 1961.-328 с.

6. Алферьев М. Я. Теория корабля. М.: Речной транспорт, 1959.-492 е.

7. Ахшпарова Л. С., Кафиров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высшая школа, 1978. - 319 с.

8. А шик В. В» Проектирование судов. Л.: Судостроение, 1985.320 с.

9. Варац В. А., Николаев М. В., Эльпинер Л. И. Водоснабжение судов речного флота. М.: Транспорт, 1974. - 144 с.

10. Белан Ф. И. Водоподготовка. -М. : Энергия, 1979. 208 с.

11. И. Белкин С. И. Голубая лента Атлантики. 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1990. - 240 с.

12. Благовещенский С. П., Холодилнн Av 11. Справочник по статике и динамике корабля: В 2 т. Л.: Судостроение, 1975. - Т. 1. -336 с.

13. Бояринов А. И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии: Учебное пособие для химико-технологическихспециальностей вузов. Под ред. В. В. Кафарова. М.: Химия, 1969. -564 с.

14. Будов В. М. Судовые насосы. Л.: Судостроение, 1988. - 432с.

15. Варфоломеев С. Д., Зайцев С. В. Кинетические методы в биохимических исследованиях. М.: Наука, 1982. - 400 с.

16. Васильев О. Ф. Основы механики винтовых и циркуляционных потоков. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1958. 144 с.

17. Возная Н. Ф. Химия воды и микробиология. М.: Высшая школа, 1979.-340 с.

18. Войткунский Я. И., Фаддеев Ю.И., Федяевкий К. К. Гидромеханика. 2-е изд., перераб. и доп. - JL: Судостроение, 1982. -456 с.

19. Воловой Д.И., Гурьяшова Р.Н. Фортран ЕС ЭВМ. использование стандартных программ библиотеки SSP. Вып. 4. -Горький, 1987. 60 с.

20. Габович Р. Д., Минх А. А. Гигиенические проблемы фторирования питьевой воды. М.: Медицина, 1979. - 199 с.

21. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды плавательных бассейнов: СанПиН 2.1.2.568-96 М.: Информационно-издательский центр Минздрава РФ, 1996. - 27 с.

22. Гидродинамика и теория корабля: Сб. тр. ЛКИ JL: ЛКИ, 1975.- 109 с.

23. Гидродинамика и оптимальное проектирование. Горький: ГПИ, 1986.- 176 с.

24. Гидродинамика турбулентных течений: Сб. науч. тр. -Новосибирск: ИТФ, 1989. 110 с.

25. Гидродинамические и тепломассообменные процессы вхимической аппаратуре: Сб. статей под ред. к.т.н. В.В. Консетова и к.х.н. И.С. Павлушенко. Л.: Машиностроение, 1967. - 108 с.

26. Гидродинамические процессы в сложных трубопроводных системах / М.А. Гусейнзаде, Л.И. Другина, О.Н. Петрова, М.Ф. Степанова. -М.: Недра, 1991. — 168 с.

27. Гилмер Томас К. Проектирование современного корабля: Пер. с англ. -М.: Мир, 1984. -376 с.

28. Голынтейн Е.Г., Юдин Д.Б. Задачи линейного программирования транспортного типа. М.: Наука, 1969. - 382 с.

29. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.

30. ГОСТ 18301-72. Вода питьевая. Методы определения содержания остаточного озона.

31. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

32. Григорьева JI.B. Санитарная бактериология и вирусология водоемов. М.: Медицина, 1975. - 190 с.

33. Гурович А.Н., Лозгачев Б.Н., Гринберг Д.А. Справочник по судовым устройствам: В 2 т. Л.: Судостроение, 1975. - 328 с.

34. Гуськов М.Г. Судовые системы. Л.: ЛКИ, 1976.

35. Ермаков П.П. и др. Математическая модель процесса и расчет реактора озонирования воды. М.: НИИТЭХИМ, 1990. - 22 с.

36. Занков Г.Е., Крицман В.А. Химическая кинетика. М.: Знание, 1980. - 64 с.

37. Зайцев О.С. Общая химия. Направление и скорость химических процессов. Строение вещества. -М.: Высшая школа, 1983. -248 с.

38. Запорожец Г.И. Руководство к решению задач поматематическому анализу. М.: Высшая школа, 1966. - 464 с.

39. Зарубин Г.П. Современные методы очистки и обеззараживания питьевой воды. / Г.П. Зарубин, Ю.В. Новиков. М.: Медицина, 1976. - 192 с.

40. Захаров Б.И. Проблемы проектирования обитаемых помещений надстроек / / Судостроение, 1989. - № 2.

41. Захаров И. Г. Теория компромиссных решений при проектировании корабля. — Л.: Судостроение, 1987.

42. Золотов С.С. Гидравлика судовых систем. Л.: Судостроение, 1970. -240 с.

43. Изыскания методов проектирования и исследования гидромеханических качеств судов: Сб. науч. тр. ГИИВТа. Вып. 164, ч. 1,2. —Горький: 1979.

44. Ильин В.А., Садовничий В.А., Сендов Б.Х. Математический анализ. М.: Изд-во МГУ, 1985. - 662 с.

45. Инструктивно-методическое руководство по обеззараживанию озоном воды в плавательных бассейнах: ВНИИГВТ Минздрава СССР. Черноморская БСЭС Минздрава Украины. Одесса, 1991. - 27 с.

46. Карюхина Т.А., Чурбанова И.Н. Контроль качества воды. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 158 с.

47. Кафаров В.В. Киберненика в химической технологии / Новое в жизни, науке, технике. Серия «Химия». 1984. - № 1. - 64 с.

48. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химичекой технологии. М.: Химия, 1971. - 496 с.

49. Кафаров В.В. Моделирование химических процессов / Новое в жизни, науке, технике. Серия «Химия», 1968. - № 1. - 62 с.

50. Кафаров В.В. Проблемы управления химическими процессами / Новое в жизни, науке, технике. Серия «Химия». 1978. - № 4. - 64 с.

51. Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств: Учебное пособие для вузов. -М.: Высшая школа, 1991. -400 с.

52. Кондратьев В.Н. Определение констант скорости газофазных реакций. М.: Наука, 1971. - 95 с.

53. Корш Л.Е., Артемова ТЗ. Ускоренные методы санитарно-бактериологического исследования воды. -М.: Медицина, 1978. 272 с.

54. Кузубова Л.И, Кобрина В.Н. Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование): Аналитический обзор / РАН Сиб. отд. Новосибирск (Новосиб. ин-т органич. химии). -131 с.

55. Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. Киев: Наук, думка, 1991. - 564 с.

56. Курников А.С. Особенности проектирования судовых систем приготовления озона / Труды ЛКИ. Вопросы проектирования судовых систем, 1983. с. 22-34.

57. Курников А.С., Ванцев В.В. Подготовка воды для плавательных бассейнов // Применение озона для подготовки воды в плавательных бассейнах и новые способы синтеза озона в газовых разрядах: Сборник №11 семинара 20 мая 99 г. М.,

58. Курников А.С., Ванцев В.В. Применение остаточного озона / Труды ВГАВТ, вып.294. Н.Новгород: ВГАВТ, 2000. - с. 33-53.

59. Линейное и нелинейное программирование / И. Н. Ляшенко, Е. А. Карагодова, Н. В. Черникова, Н. 3. Шор.-Киев: изд. объед. «Вшца школа», 1975.-372 с.

60. Лоскутов В.В., Хордас Г.С. Гидравлические расчеты судовых систем. Л.: Судпромгиз, 1963. - 312 с.

61. Методические указания по контролю качества питьевой водына судах потенциометрическим методом. М: Минздрав СССР, 1987. -И с.

62. Макаров В.Г. Специальные системы судов-газовозов. СПб.: ИЦМТУ, 1997.-472 с.

63. Мндгли Д., Торренс К. Потенциометрический анализ воды: Пер. с англ. М.: Мир, 1980. - 516 с.

64. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Стройиздат, 1964. - 156 с.

65. Морские пассажирские суда / Ю.А. Будницкий, Т.П. Пилипенко, А.Г. Чукавин, B.C. Петухов. Л.: Судостроение, 1989. - 221 с.

66. Новиков Ю.В. Вода как фактор здоровья. М.: Знание, 1982.96 с.

67. Новиков Ю.В., Ласточкина К.О., Болдина З.Н. Методы исследования качества воды водоемов / Под ред. А.П. Шицковой. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1990. - 399 с.

68. Нымм В.Р., Балаш Т.В. Опыт математического моделирования для проектирования систем очистки природных и сточных вод промышленных предприятий. Л.: ЛДНТП, 1990. - 27 с.

69. Осокина Т.Н., Тимофеева Е.А., Богина Т.Л. Обучение плаванию в детском саду. -М.: Просвещение, 1991. 159 с.

70. ОСТ 5.5241-75. Методика расчета судовых разветвленных трубопроводов. М., 1975.

71. ОСТ 5.5391- 79. Системы бытового водоснабжения судовые. Правила и нормы проектирования.

72. Павлюченко Ю.И. Основы художественного конструирования судов. Л.: Судостроение, 1985. -264 с.

73. Пискунов П.И., Соколова Н.В. Озонирование воды реки Оки.

74. Обмен опытом. Горький: Волго-Вят. кн. изд., 1966. - 38 с.

75. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества: Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.4.559-96. М.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора РФ, 1996. -111 с.

76. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества: Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.4.1074-01, утв. глав. гос. санитарным врачом РФ 26.09.2001г. с 1 января 2002г.

77. Плис А.И., Сливина Н.А. Лабораторный практикум по высшей математике. М.: Высшая школа, 1983. - 208 с.

78. Плотникова В.Н., Ефремова Е.А., Ермолаева Н.И. Методика приготовления воды с заданными показателями качества для оценки эффективности работы СППВ // Надежность и эффективность судовых систем/Тр. ГИИВТа. 1981. -Вып. 184. -С. 110-116.

79. Плотникова В.Н. Разработка непрерывного определения озона в потоке воды потенциометрическим методом. Автореферат диссертации на соискание степени кандидата химических наук. -Горький, 1986.-200 с.

80. Правила классификации и постройки морких судов. Морской Регистр судоходства: В 2 т. 1995. Т. 1. - 464 с.

81. Правила классификации и постройки судов внутреннего и смешанного плавания. Российский Речной Регистр: В 3 т. 1995. Т. 1. -329 с.

82. Прозоров И.В., Николадзе Г.И., Минаев А.В. Гидравлика, водоснабжение и канализация. М.: Высш. шк., 1990. - 447 с.

83. Рабинович Е.З. Гидравлика. -М.: Недра, 1980. 278 с.

84. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Озон и полимерные материалы. -М.: Знание, 1988. 30 с.

85. Ромакин М.И. Математический аппарат оптимизационных задач. -М.: Статистика, 1975. 112 с.

86. Романов O.K. Оптимальные решения. -М.: Статистика, 1975. -96 с.

87. Роуч П.Дж. Вычислительная гидродинамика. -М.: Мир, 1980. -616 с.

88. РТМ 212.0140-85. Системы бытового водоснабжения судов внутреннего и смешанного плавания. Правила и нормы проектирования. -Горький, 1986.-48 с.

89. Рузанов А.И., Волков И.А. Методы исследования процессов распространения волн в твердых деформируемых телах. Н. Новгород: Изд-воНГУ, 1991.-120 с.

90. Руководство по контролю качества питьевой воды: Пер. с англ. /ВОЗ. -М.: Медицина, 1986.

91. Санитарные правила для речных судов СССР / Минздрав СССР. Л.: Транспорт, 1987. - 112 с.

92. Сборник нормативно-методических материалов / Регистр СССР. Л.: Транспорт, 1979. - 152 с.

93. Современные высокоэффективные методы и оборудование для обеззараживания питьевой воды. -М.: МДНТП, 1987. 95 с.

94. Соколов Р. С. Химическая технология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений: В 2 т. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. -Т. 1.-368 с.

95. Справочник по серийным транспортным судам: В 9 т. М.: Транспорт, 1972. - Т. 1. - 224 с.

96. Справочник по серийным транспортным судам: В 9 т. М.:

97. Транспорт, 1987. Т. 8. - 230 с.

98. Справочник по серийным транспортным судам: В 10 т. М.: Транспорт, 1993. - Т. 9. - 230 с.

99. Справочник по серийным транспортным судам: В 10 т. М.: Транспорт, 1993. - Т. 10. - 230 с.

100. Стоян Ю.Г. Размещение геометрических объектов. Киев: Наукова думка, 1975. -240 с.

101. Стоян Ю.Г., Гиль Н.И. Методы и алгоритмы размещения плоских геометрических объектов. Киев: Наукова думка, 1976. - 249 с.

102. Стоян Ю.Г., Панасенко А.А. Периодическое размещение геометрических объектов. Киев, 1978. - 176 с.

103. Судовые устройства / М.Н. Александров, Ю.Д. Жуков, А.С. Симоненко и др. Л.: Судостроение, 1982. - 320 с.

104. Судовые устройства: Справочник / Под ред. М.Н. Александрова. Л.: Судостроение, 1987. - 656 с.

105. Тиисли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М.: Мир, 1982. - 280 с.

106. Унифицированные методы анализа вод. / Под общ. ред. д-ра хим. наук, проф. Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1971. - 375 с.

107. Установки малой производительности для очистки и обеззараживания питьевых и сточных вод / Под общ. ред. Д.М. Минца, С.А. Шуберта. -М.: Стройиздат, 1974. 159 с.

108. Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров: Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 384 с.

109. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: В 2 т.: Пер. с англ. -М.: Мир, 1991. Т. 1. - 504 с.

110. Фортран 77 ЕС ЭВМ / З.С. Брич, О.Н. Гулецкая, Д.В. Капилевич и др. М.: Финансы и статистика, 1989. - 351 с.

111. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. -М.: Наука, 1967. 492 с.

112. Хемминг Р.В. Численные методы. М.: Наука, 1972. - 400 с.

113. Химическая кинетика и цепные реакции: Сб. статей к 70-летию ак. Н.А. Семенова. М.: Наука, 1966. - 604 с.

114. Численное решение многомерных задач газовой динамики. / Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я. и др. М.: Наука, 1976. - 400 с.

115. ИЗ. Шевченко М.А., Лизунов В.В. Технология обработки воды.- Киев: Будхвельник, 1980. 116 с.

116. Шевченко М.А., Марченко П.В., Таран П.Н., Лизунов В.В.

117. Окислители в технологии водообработки. Киев: Наукова думка, 1977.- 175 с.

118. Шевченко М.А. Физико-химическое обоснование процессов обесцвечивания и дезодорации воды. Киев: Наук, думка, 1973. - 150 с.

119. Шульц М.М., Писаревский A.M., Полозова И.П. Окислительный потенциал. Теория и практика. Л.: Химия, 1984. - 168 с.

120. Этин В.Л. Основы проектирования комплекса систем водоснабжения судов внутренненго и смешанного плавания. Автореферат диссертации на соискание степени доктора технических наук. Л.: ЛКИ, 1985.-300 с.

121. Этин В.Л., Курников А.С., Старостин В.Е. Водоснабжение судов внутреннего и смешанного плавания. Горький, 1985. - 62 с.

122. Этин В Л., Курников А.С., Худяков Л .А. Экспериментальные исследования параметров и коэффициентов процесса кондиционирования воды озоном // Надежность и эффективность судовых систем / Тр. ГИИВТа. 1981. - Вып. 184. - С.