Проектная работа "Сетчатый волнорез"

• 1 слайд

  Сетчатый волнорез
  Проект
  Учеников Барановского филиала
  МКОУ «СОШ г.Нариманов»
  Русакова Виктора, Мухамедова Дениса,
  Александрова Данила, Домрачева Дмитрия
  
  Руководитель проекта – учитель Бузгулов Д.Ш.
  конкурс проектно-исследовательских работ
  «Ярмарка творческих проектов»
  Наука и техника
  
  «Мир технических чудес и изобретений!»
  

• 2 слайд

  Актуальность
  

• 3 слайд

  Предлагаемое решение
  Мы предлагаем новый вид конструкции ослабления ударной силы волны, укрепления береговой зоны от обрушения и размытия,
  а также, защиты от донного подмыва
  – сетчатый волнорез.
  

• 4 слайд

  Цель:
  создать модель сетчатого волнореза, способного защитить береговую линию населённых пунктов Астраханской области, путем противостояния воздействию не только силе внешней волны на берег, но и силе течения реки, силе глубинных вод.
  

• 5 слайд

  Задачи:
  Изучить литературу по данной теме
  Изучить физические свойства поверхностных и глубинных волн и особенности их интерференции при столкновении их с препятствием.
  Провести анализ существующих решений
  Спроектировать корпус волнореза.
  Рассчитать его габариты и характеристики исходного материала.
  Продумать возможность выпуска на базе имеющегося в Астраханской области сырья и производственных мощностей.
  Предусмотреть возможность гашения силы глубинных волн.
  Правильно распределить волнорезы в водном пространстве.
  Провести опытные испытания и анализ экспериментальных данных.
  Провести корректировку по результатам анализа эксперимента.
  Провести заключительные экспериментальные работы.
  Предусмотреть возможные риски эксплуатации волнорезов и их сезонность.
  

• 6 слайд

  декабрь 2020 года – изучена литература по теме,
  включая строительные нормы и правила;
  январь-февраль 2021 г. – изучены физические свойства волн на воде, проанализированы существующие решения проблемы, теоретически распределены волнорезы в водном пространстве; спроектирован корпус волнореза и его наполнитель, рассчитаны его габариты и характеристики исходного материала;
  май-август 2021 г. – провести опытные испытания на воде в т.ч. в условиях сильного нагонного ветра и анализ экспериментальных данных, корректировку по результатам анализа эксперимента и заключительные экспериментальные работы.
  График работы Русакова Виктора
  

• 7 слайд

  Существующие решения
  Варианты укрепления пологого берега: геоматы, георешетка, геосетка, матрасы не рассматривались, т.к. они предотвращают размыв, а не обрушение береговой линии.
  

• 8 слайд

  Существующие решения
  Нас интересовали варианты укрепления обрывистого берега: монолиты и сваи. Но и они не подходили.
  Виды монолитного укрепления берега: железобетонные плиты, мешки с песком и бревна, грузовые покрышки, металлические шпунты Ларсена, каменная наброска, каменное мощение, фашинные тюфяки из ивняка и тюки сена.
  

• 9 слайд

  Существующие решения
  В нашем случае есть смысл рассматривать вариант волнорезами, назначение которых снижать ударную силу волны, особенно при нагонном ветре – моряне. Блоки или сваи отражают волны, словно разбивая или «разрезая» их, за что и получили своё второе название — волнорезы.
  

• 10 слайд

  Конкурентное преимущество:
  

• 11 слайд

  Потенциальные заказчики
  1. Предприятия транспортировки серы (Газпром и т.д.)
  
  2. Министерство транспорта Российской Федерации
  федеральное агентство морского и речного транспорта
  (Росморречфлот)
  
  3. Муниципальные образования (сельские и городские)
  
  
  
  4. МЧС России
  
  

• 12 слайд

  Процесс разработки и конструкционные особенности:
  Конструкция представляет собой сетчатый ПВХ корпус двух разновидностей: треугольную призму и прямоугольный параллелепипед, чуть более чем наполовину заполненные ПВХ шариками.
  

• 13 слайд

  Габариты корпуса и материал:
  Корпус сетчатого волнореза и шарики наполнители предлагаю изготовить из полиэтилена и полипропилена.
  

• 14 слайд

  Технологическая
  линия производства
  1. Экструдер;
  2. Калибрующая машина;
  3. Тянущее устройство;
  4. Намоточная машина;
  5. Отрезная машина;
  6. Маркирующее оборудование;
  7. Ламинирующее устройство;
  8. Охлаждающая ванна;
  9. Ко-экструдер.
  

• 15 слайд

  Возможность выпуска на базе имеющихся
  в Астраханской области сырья и производственных мощностей
  Мусороперерабатывающий завод
  в Наримановском районе
  – потенциальный производитель
  корпусов сетчатых волнорезов
  Предполагается, что прокатные станы
  можно установить рядом с этим заводом.
  Там же имеется и готовое сырье из переработанного пластика.
  

• 16 слайд

  Схема волны и действия ветра на волну
  

• 17 слайд

  Применение сетчатого волнореза
  и его распределения в водном пространстве.
  

• 18 слайд

  Применение
  сетчатого волнореза
  и его распределение в водном пространстве.
  

• 19 слайд

  Применение сетчатого волнореза
  и его распределения в водном пространстве.
  Расстояние между рядами не менее 6 метров, расстояние между корпусами не менее 4 метров, чтобы совпадало с малой горизонтальной длиной штормовой волны или мелкой рябью, также необходимо учитывать широкую горизонтальную длину глубинной волны и опасность водоворота.
  

• 20 слайд

  Применение сетчатого волнореза
  и его распределения в водном пространстве.
  В верхней части корпуса предусматривается поддон для содержания шариков в более плотном количестве, высота от поддона до верхней «крышки» составляет не менее 2 метров. Эта верхняя часть выступает над водным зеркалом на ту же высоту – 2 метра, чтобы противостоять высоте вертикальной длины волны, разрезая её на 2 части, ударяясь о стенки следующего ряда волнорезов волна гасится уже вчетверо, а с каждым последующим разрезом волна гасится с удвоенным коэффициентом, таким образом, доходя до берега с ослаблением в 16 раз, она пребывает уже в почти безмятежном положении.
  

• 21 слайд

  Возможность гашения
  силы волн глубинного
  течения
  Особенно важным в предлагаемом нами сетчатом волнорезе является эффект прохождения толщи воды между шариками, которые в первом ряду принимают удар на себя и «пытаясь» двигаться с волной, не могут прорвать сетчатую конструкцию, гасят ее с тем же эффектом, с каким ветер «путается» в ветках и листьях деревьев, теряя свою силу. Вот почему заполнение шариками не должно быть плотным. Ослабленная таким образом волна и толща движущейся массы воды на глубине теряют свою силу уже в несколько раз с каждым рядом, а не кратно двум, как на поверхности волнового движения. Донного подмыва с сетчатым волнорезом не происходит.
  

• 22 слайд

  Потенциальные риски эксплуатации сетчатых волнорезов и их сезонность
  После прохождения паводка сетчатые волнорезы желательно снять во избежание заплывов купающихся на данные конструкции. Хранение сетчатых волнорезов осуществляется на площадке в горизонтальном положении. Подъем, погрузку и разгрузку сетчатых волнорезов необходимо производить с помощью специальной строительной техники. Погрузка, транспортирование и разгрузка изделий должны проводиться бережно, исключая возможности деформации или повреждения. Для удобного монтажа сетчатого волнореза предполагается подъем за монтажные подъемные петли. При изготовлении сетчатых волнорезов с подъемными петлями эти петли должны изготавливаться из горячекатаной гладкой арматурной стали.
  

• 23 слайд

  Планы развития проекта
  
  Проект планируется развивать на базе партнеров с возможным участием членов команды в IV проектной смене в летний период в лагере «Петропавловский» летом 2021 года.
  
  Следующим этапом планируется окончательные экспериментальные работы для применения сетчатого волнореза около берега с.Петропавловка.
  Также будет произведён анализ стоимости корпусов с учетом материалов, находящихся в разных ценовых категориях для выявления экономически выгодного.
  

• 24 слайд

  Выводы:
  1.возможность интенсивного гашения волн на коротком расстоянии;
  2.эффективное волноотражение и поглощение силы и энергии волны по сравнению с сооружениями, имеющими сплошные непроницаемые грани;
  3.значительное снижение интенсивности размыва берега, расположенного позади волнорезов;
  4.относительная легкость ремонта повреждений прикрытия;
  5.экономия материалов при производстве конструкций в т.ч. на базе астраханских заводов;
  6.сетчатые волнорезы органически вписываются в береговые ландшафты, благодаря ярким цветам шариков и сетки ПВХ и создают красочное оформление, способствуют эстетическому восприятию;
  7.возможность создания волнорезов по заранее заданным размерам в зависимости от глубины дна и интенсивности размыва береговой линии;
  8.сетчатые волнорезы гасят волны, при этом обеспечивают свободный водообмен и не создают застойных зон, поэтому никакого вреда речной флоре и фауне не будет;
  9.сетчатые волнорезы способствуют намыву речного песка и образованию полого спуска с пляжной береговой полосой;
  10.материал, из которого изготовлены конструкции, устойчив к гниению, не ржавеет, следовательно, не наносит ущерба экологии.
  

• 25 слайд

  Библиографический список:
  Рябинин Ю.Н., Родионов В.Н. О затухании ударных волн, распространяющихся в каналах// Сборник №3 экспериментальных научно-исследовательских работ в области физики взрыва. – М., Издательство АН СССР, 1955 г., стр. 33-58
  Яворский Б. М., Селезнев Ю. А., Справочное руководство по физике, М., Наука, 1984 г.
  Барахнин В. Б., Краснощекова Т. В., Потапов И. Н. Отражение волны прорыва от вертикальной стенки. Численное моделирование и эксперимент// Прикладная механика и техническая физика. 2001. т. 42, №2, стр. 96-102.
  Синица Р.В., Осадчий В.С., Столяров Л.С., Чернецкий А.В. Анализ существующих методик определения параметров гашения волн оградительными гидротехническими сооружениями неполного вертикального профиля// Строительные конструкции. 2019. Стр. 43-55
  ВСН 206-87: Параметры ветровых волн, воздействующих на откосы транспортных сооружений на реках, Минтрансстрой, Москва 1987 г.
  СН 92-60: Технические условия определения волновых воздействий на морские и речные сооружения и берега. Утверждены Государственным комитетом Совета Министров по делам строительства 21 апреля 1960 г.
  

• 26 слайд

  Спасибо за внимание!