Учёные Самарского политеха запатентовали новый способ управления створками ворот в шлюзовых отсеках
Известно, что любая разработка требует времени для внедрения. Особенно тяжело этот процесс протекает в России, где изобретателям приходится ждать воплощения своих идей десятки лет. Инженерам факультета автоматики и информационных технологий Политеха в этом отношении фортуна улыбнулась: результаты своих изысканий они смогли увидеть спустя три года после начала работы над задачей. Доцент кафедры «Информационно измерительная техника» Евгений Мельников и магистрант кафедры Андрей Бочкарёв создали инновационную систему управления воротами судоходного шлюза.
По следам Леонардо
Точно не известно, когда в Европе придумали устраивать шлюзы на водных артериях. По последним данным, первые шлюзы появились в 1373 году в Нидерландах в провинции Утрехт. А первым настоящим гидротехником, который начал широко применять шлюзы, стал итальянский инженер ХV века Бертола да Новате. Он разработал почти все основные элементы современного водного пути, которые потом были усовершенствованы его гениальным последователем Леонардо да Винчи.
В частности, именно Леонардо вплотную занялся одним из главных технических устройств такой системы – механизмом открытия и закрытия шлюзовых ворот. Эта проблема занимала инженеров-гидротехников во все времена, однако стала особенно актуальной сейчас, когда оказалось, что все крупные и средние реки России перегорожены мощными искусственными плотинами, построенными в основном в 50-60 годы прошлого века. Любая небольшая поломка этого сложного, но уже устаревшего, изношенного оборудования может привести к катастрофе.
– Судоходный шлюз представляет собой сложное сооружение, оборудованное минимум двумя парами ворот, – говорит Евгений Мельников. – Ворота могут иметь разную конструкцию. На Волге преимущественно используются подъёмно-опускные и распашные ворота. Распашные ворота двигаются с переменной скоростью по сложному алгоритму. Если створки открываются неравномерно, может произойти заклинивание ворот с разрушением их конструкции и окружающего бетона. Такие инциденты в мировой практике известны. Со временем изношенное оборудование будет требовать всё более жёсткого контроля за работой.
Надёжность прежде всего
Проект политеховцев был направлен на разработку инновационного метода контроля за процессом створения двухстворчатых ворот.
– Раньше диспетчеры с помощью датчиков следили лишь за углом поворота створок ворот, – поясняет Андрей Бочкарёв. – Они не учитывали того, что в случае износа гальсбантов (устройств, удерживающих ворота сверху) створка ворот начинает раскачиваться. Предложенный нами способ предполагает не только определение скорости, но и мониторинг положения ворот в одной плоскости. За процессом работы оборудования следят всего три датчика: один – поворотный, два – для измерения линейных перемещений. Но даже если один из датчиков по каким-то причинам выйдет из строя, система продолжит функционировать. Значит, особо крупная авария будет предотвращена. Таким образом, не усложняя конструкцию ворот, мы добились повышения надёжности работы системы синхронизации и упростили её обслуживание. Наше изобретение позволяет более точно производить процесс створения, уменьшить вероятность ударного раскрытия, при котором чаще всего и происходит разрушение механизмов.
К тому же, способ, придуманный учёными, даёт возможность не только контролировать процесс движения ворот, но и смоделировать весь процесс створения на компьютере, то есть увидеть наклон створки до того, как износ приведет к аварии. Надёжность разработанной учёными Политеха модернизированной экспериментальной системы управления воротами судоходного шлюза была проверена на шлюзах Балаковского гидросооружения. Летом 2017 года они получили патент на изобретение. Новый способ контроля створения ворот будет внедрён на судоходном шлюзе, проект которого разрабатывается в Самаре, построен же он будет в Нижнем Новгороде. Внедрением этого проекта в жизнь с успехом занимается проектно-строительная организация ООО «Техтрансстрой», специализирующаяся на гидротехническом строительстве.
Магистрант Андрей Бочкарёв представлял политеховское изобретение на молодёжном форуме iВолга. На Всероссийском конкурсе проектов он получил грант на продолжение исследовании. К слову уровень воды в Жигулёвском водохранилище сейчас контролируется прибором, также сделанным сотрудниками кафедры «Информационно-измерительная техника».
Светлана Еременко.
«Технополис Поволжья» № 14.
https://samgtu.ru/university/zhurnal-tehnopolis-povolzhya