Гидромеханизированная очистка трубчатой дренажной сети оросительных систем
На правах рукописи
МИХЕЕВ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ ГИДРОМЕХАНИЗИРОВАННАЯ ОЧИСТКА ТРУБЧАТОЙ ДРЕНАЖНОЙ СЕТИ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» 05.20.01 - «Технологии и средства механизации сельского хозяйства»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук
Новочеркасск - 2010 2 Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»
Научный консультант: доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ Коршиков Александр Алексеевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, академик РАСХН, Заслуженный деятель науки и техники РФ Григоров Михаил Стефанович доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Кузнецов Евгений Владимирович доктор технических наук, профессор Краснов Иван Николаевич Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» (ФГОУ ВПО СГАУ)
Защита состоится "24" декабря 2010г. в 1000 часов на заседании диссерта ционного совета ДМ 220.049.01 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государст венная мелиоративная академия» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростов ской области, ул. Пушкинская, 111, ауд. 339, факс (8635) 22-44-59.
С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научном отделе библиотеки ФГОУ ВПО «НГМА».
Автореферат размещён на сайте Феде ральной службы по надзору в сфере образования и науки Минобразования и науки РФ [email protected].
Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью предпри ятия, просим направлять учёному секретарю диссертационного совета.
Автореферат разослан "_" _ 2010г.
Учёный секретарь диссертационного совета Иванова Н.А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Международный и отечественный опыт по казал, что состояние трубчатой дренажной сети в значительной степени влияет на продуктивность орошаемых земель. От эффективности её работы зависит водно-солевой режим почв и, как следствие, урожайность сельскохо зяйственных культур, возделываемых на орошаемом участке.
В процессе эксплуатации дренажной сети на орошаемом участке про исходит заиление внутренней полости дренажных труб, что приводит к сни жению водоприемной способности дрен и увеличению уровня грунтовых вод. Для очистки внутренней полости дренажных труб от илистых отложе ний применяют различные способы, но наиболее эффективным и экологиче ски безопасным является гидравлический способ.
В нашей стране и зарубежом разработаны технологии и средства меха низации для очистки дренажных труб гидравлическим способом. Применение их на оросительных системах ограничено из-за ряда существенных недостат ков: низкая производительность комплекса машин - до 35м/ч;
высокий удель ный расход воды на промывку дрены – до 70л/м;
применение высоконапорных дренопромывочных машин – свыше 250м;
малая длина промывки дренажных труб с одной позиции – до 125м;
необходимость отрывки технологических шурфов (объем отрываемого шурфа 52м3) между смежными смотровыми колодцами на дренажной линии;
большое количество машин в звене по очист ке трубчатой дренажной сети (экскаватор, бульдозер, автокран, 3 трактора, дренопромывочная машина);
высокая энергоемкость процесса очистки труб чатой дренажной сети;
высокая стоимость промывки 1м дрены.
К причинам, вызывающим указанные недостатки, можно отнести от сутствие научно обоснованных гидромеханизированной технологии и ком плекса машин для очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем, адаптированных к изменяющимся условиям эксплуатации, а также научно технических основ размыва и транспортирования илистых отложений, пере мещения дренопромывочных устройств с водоподающим шлангом внутри дренажных труб, что представляет актуальную научную проблему, имеющую важное теоретическое и хозяйственное значение.
Диссертационная работа выполнена в рамках межведомственной коор динационной программы фундаментальных и приоритетных прикладных ис следований по научному обеспечению агропромышленного комплекса Рос сийской Федерации на 2001 – 2005 и 2006 – 2010гг., а также в соответствии с тематическим планом НИР ФГОУ ВПО «НГМА» (03.02.01).
Целью исследований является научное обоснование параметров и процессов работы технических средств гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем от илистых отложений, обеспечивающих снижение эксплуатационных затрат и увеличение произво дительности комплекса машин.
Основные задачи исследований:
- выявить особенности технологических процессов очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем;
- исследовать процесс взаимодействия гидравлических размывающих струй дренопромывочных устройств с илистыми отложениями в дренажных трубах;
- обосновать оптимальные гидравлические и конструктивные парамет ры дренопромывочных устройств;
- исследовать процесс перемещения водоподающего шланга с дрено промывочным устройством внутри дренажных труб и обосновать конструк тивные параметры шлангоподающего устройства;
- обосновать параметры и процессы работы технических средств для очистки дренажных труб;
- усовершенствовать технологию и комплекс машин для гидромехани зированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем;
- оценить экономическую эффективность предлагаемого комплекса машин для очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем.
Научную новизну представляют:
- система математических моделей адекватно описывающих процесс размыва и транспортирования илистых отложений внутри дренажных труб;
- теоретические основы процесса перемещения дренопромывочного устройства с водоподающим шлангом;
- математические модели, описывающие процесс взаимодействия шлангоподающего устройства с водоподающим шлангом;
- способ очистки дренажных труб низконапорными гидравлическими струями;
- целевые функции и математические модели, позволяющие определить оптимальные конструктивные и рабочие параметры дренопромывочных и шлангоподающего устройств;
- способ подачи дренопромывочного устройства с водоподающим шлангом в дренажный трубопровод;
- экономико-математическая модель формирования состава комплекса машин для очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем.
Практическую значимость составляют:
- усовершенствованная технология гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем;
- оптимальные параметры и процессы работы дренопромывочных устройств;
- параметры шлангоподающего устройства, зависящие от степени заи ления и длины промывки дренажных труб с одной позиции;
- комплекс машин для гидромеханизированной очистки трубчатой дре нажной сети оросительных систем, исключающий отрывку технологических шурфов по трассе дрены;
- технико-экономическая эффективность применения комплекса машин для очистки трубчатой дренажной сети, а также увеличение продуктивности орошаемых земель.
На защиту выносятся:
- математические модели для оптимизации конструктивных и гидрав лических параметров дренопромывочных устройств;
- математические модели для оптимизации конструктивных параметров шлангоподающего устройства и процесса перемещения водоподающего шланга с дренопромывочным устройством;
- способ очистки дренажных труб низконапорными гидравлическими струями;
- методика и алгоритм расчёта параметров процессов размыва илистых от ложений и перемещения дренопромывочных устройств внутри дренажных труб;
- усовершенствованная технология и комплекс машин для гидромеха низированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем, ис ключающие отрывку технологических шурфов по трассе дрены;
- технико-экономическая эффективность комплекса машин для гидро механизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем.
Соответствие диссертации Паспорту научных специальностей:
- 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» пунктам 7, 24;
- 05.20.01 - «Технологии и средства механизации сельского хозяйства» пунктам 2, 4, 6.
Объект исследований – трубчатая дренажная сеть оросительных систем.
Предмет исследований – гидравлический способ очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем, а также закономерности процессов размыва, транспортирования илистых отложений и перемещения дренопро мывочных устройств с водоподающим шлангом внутри дренажных труб.
Методология исследований. В диссертационной работе использованы математическое моделирование процессов, теория предельного состояния, законы механики грунтов и динамики вращения твердых тел, теоретической механики и гидродинамики, математический аппарат дифференциального и интегрального исчислений. Математические модели реализовывались на ЭВМ в программе MathCAD. Экспериментальные исследования проводились как в лабораторных, так и полевых условиях. Обработка экспериментальных данных осуществлена методами математической статистики.
Достоверность результатов исследований подтверждена:
- высокой степенью сходимости результатов теоретических и экспери ментальных исследований и адекватности математических моделей;
- применением современных методик и соответствием требованиям от раслевых и государственных стандартов проведения исследований;
- большим количеством экспериментальных данных, полученных в ре зультате многолетних лабораторных и полевых исследований в опытно производственных условиях;
- применением современных методов математической обработки ре зультатов исследований с использованием ЭВМ;
- положительными результатами апробации в производственных усло виях на оросительных системах «Управления «Ростовмелиоводхоз».
Реализация результатов исследований:
Материалы диссертации доложены и одобрены на заседании научно технического совета ФГУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» Ростовской области и рекомендованы к внедрению в производство.
Усовершенствованная технология гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем с применением низконапор ной дренопромывочной машины ДПМ-1, а также поддонов-отстойников для очистки дренажных колодцев внедрена на Багаевско-Садковской и Азовской оросительных системах Ростовской области с годовым экономическим эф фектом 710,2 тыс. руб. на один комплекс машин.
Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в постановке проблемы, определении цели и задач исследований, в теоретиче ском обосновании процессов взаимодействия гидравлических размывающих струй дренопромывочных устройств с илистыми отложениями в дренажных трубах, теоретическом исследовании процесса взаимодействия дренопромы вочных устройств и водоподающего шланга со стенкой дренажной трубы, в разработке математических моделей, методики и алгоритма расчёта парамет ров процесса очистки внутренней полости дренажных труб и перемещения дренопромывочных устройств с водоподающим шлангом, в обосновании па раметров и изготовлении экспериментальных образцов дренопромывочных устройств, шлангоподающего устройства и дренопромывочной машины ДПМ-1, подборе мест проведения исследований и отборе образцов для лабо раторного анализа, осуществлении лабораторных и производственных экспе риментов, обобщении результатов экспериментов и разработке практических научно обоснованных рекомендаций, реализации результатов работы при раз работке и внедрении усовершенствованной технологии гидромеханизирован ной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем. Общая доля ав тора в выполненных научно-исследовательских работах составляет более 80%.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы бы ли представлены на научно-технических конференциях, совещаниях и семи нарах: Новочеркасск, 1995-2010 г.г. – ежегодные научно-технические конфе ренции НГМА;
Новочеркасск, 1998 г. – выездная сессия РАСХН, НГМА;
Но вочеркасск, 2001, 2004 г.г. - международная научно-практическая конферен ция «Моделирование, теория, методы и средства» (ЮРГТУ);
Ставрополь, 2001г. - 1-я Российская научно-практическая конференция «Физико технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (СГСХА);
Ростов н/д, 2004 г. - Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная 100–летию со дня рождения И.И. Смирнова «Тео рия и проектирование сельскохозяйственных машин и оборудования»;
Моск ва, 2008 г. – международная научно-практическая конференция «Роль мелио рации и водного хозяйства в реализации национальных проектов».
Усовершенствованная технология гидромеханизированной очистки трубча той дренажной сети оросительных систем, а также конструкции дренопромывоч ных и шлангоподающего устройств отмечены двумя дипломами 1-ой степени на выставке - ярмарке «ИННОВ – 2003, 2005» – Новочеркасск, 2003, 2005 (ЮРГТУ).
Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 54 научных трудах, включающих: 2 монографии, 11 работ, опубликованных в рекомендуемых ВАК изданиях, 3 патента. Общая доля личного участия ав тора в работах, опубликованных в соавторстве, составляет более 75%.
Объем и структура диссертации.
Работа изложена на 344 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, общих выводов и реко мендаций производству, списка литературы из 249 наименований, в том числе 23 иностранных авторов, содержит 28 таблиц, 109 рисунков и 27 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении дана общая характеристика работы и её актуальность, а также сформулированы защищаемые положения.
В первой главе «Анализ состояния трубчатой дренажной сети оро сительных систем и средств механизации для её очистки» дан анализ суще ствующего состояния трубчатой дренажной сети оросительных систем и вы полнен обзор способов, технологий и комплексов машин для производства работ по её очистке.
Отмечено, что только в Ростовской области из общей площади оро шаемых земель в 325 тыс.га дренаж был построен на площади 152 тыс.га. На оросительных системах Северо-Кавказского региона построено 20,6 тыс.км дренажа, в том числе в Ростовской области - 6,1 тыс.км, из них закрытый пластмассовый дренаж составляет - 69%. При этом более 50% орошаемых земель находится в неудовлетворительном состоянии из-за низкой эффек тивности работы трубчатой дренажной сети.
Вопросам повышения эффективности работы дренажных систем и со вершенствованию средств механизации для их очистки посвящены работы:
А.Н. Костякова, В.А. Духовного, И.П. Айдарова, А.И. Мурашко, З.Я. Хруц кой, Н.Н. Бредихина, Д.П. Савчука, Ц.Е. Мирцхулавы, Г.А. Сенчукова, В.И. Ольгаренко, В.Н. Щедрина, М.С. Григорова, Е.В. Кузнецова, А.А. Кор шикова, В.А. Волосухина, В.М. Зубца, Е.Д. Томина, Б.А. Елизарова, П.К. Лу кашенко, В.И. Миронова, Ю.М. Косиченко, А.А. Мащенского и других.
Существующие технологии очистки трубчатой дренажной сети ороси тельных систем предусматривают применение высоконапорных дренопро мывочных машин (с рабочим давлением 2,5 - 10 МПа), предназначенных для промывки дрен в зоне осушения (МР-18, Д-910, ПДТ-125). Данные техноло гии отличает недостаточная эффективность очистки трубчатой дренажной сети и высокая стоимость производства работ.
Рабочие органы известных дренопромывочных машин имеют парамет ры, отвечающие условиям промывки дренажных труб зоны осушения, при менение их на оросительных системах не обеспечивает требуемую степень очистки дренажных труб.
Анализ применяемых способов подачи дренопромывочных устройств (ДПУ) с водоподающим шлангом в дренажную трубу показал, что макси мальная длина промывки дренажных труб современными дренопромывоч ными машинами не превышает 125м и обеспечивается в основном за счет ручной и реактивной тяги ДПУ, что требует отрывки технологических шур фов по трассе дрены между смежными смотровыми колодцами и приводит к увеличению затрат на промывку 1м дрены.
В существующих технологиях очистка смотровых колодцев трубчатой дренажной сети от илистых отложений выполняется гидравлическим способом, отличающимся низкой производительностью и высокой себестоимостью работ.
Перечисленные факторы приводят к снижению производительности применяемых комплексов машин для очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем до 35 м/ч.
Проведенный анализ существующих технологий и средств механизации для очистки трубчатой дренажной сети, а так же известных работ в рассматри ваемой области, позволил установить факторы, влияющие на гидромеханизи рованную очистку трубчатой дренажной сети оросительных систем (рис. 1).
Эффективность данной очистки определяется выходными параметрами, кото рые отражают процессы взаимодействия очистки и внешней среды. Наличие и величина рассогласования этих параметров определяется под влиянием внеш них и внутренних факторов.
Эффективность технологии очистки возрастёт, если увеличить произво дительность комплекса машин, степень очистки трубчатой дренажной сети и снизить эксплуатационные затраты. При этом очистка трубчатой дренажной сети приведёт к улучшению её работы и, как следствие, повышению продук тивности орошаемых земель.
Внутренние факторы Внешние факторы Выходные параметры Требования к техниче Управление мелиора- Производительность скому состоянию труб тивной системой комплекса машин чатой дренажной сети Параметры трубчатой Эксплуатационные Технологии очистки дренажной сети затраты Способы и режимы Степень очистки Технические средства орошения дренажной сети Физико-механические Рабочие органы дрено- Продуктивность свойства илистых промывочных машин орошаемых земель отложений Гидромеханизированная очистка трубчатой дренажной сети оросительных систем Процессы Очистки дренажных Очистки смотровых Утилизации илистых труб колодцев отложений водоподающим шлангом Перемещение ДПУ с Транспортирование Транспортирование Удаление илистых Монтаж крышек Размыв илистых Снятие крышек Сбор илистых Размещение в хранилище отложений отложений отложений пульпы Контроль Рисунок 1 - Структура гидромеханизированной очистки трубчатой дренаж ной сети оросительных систем С целью оптимизации выходных параметров процесса очистки дренаж ных труб (рис. 2) необходимо максимизировать скорость подачи дренопро мывочного устройства, степень очистки дренажных труб, окружную силу на шкиве шлангоподающего устройства (ШПУ) и минимизировать количество проходов ДПУ по промываемому участку дрены, сопротивление перемеще нию дренопромывочного устройства с водоподающим шлангом, усилие, прижимающее шланг к шкиву шлангоподающего устройства.
Внешние факторы Внутренние факторы Очистка Физико- Конструктивные дренажных труб механические параметры ДПУ свойства илистых dн, d0, d0т,, GДПУ Размыв илистых отложений отложений С, и, dч, hи Гидравлические параметры ДПУ Транспортирование Гидравлические Vрс, Rст(ф), Н, hтр пульпы характеристики илистых отложе- Перемещение ДПУ Транспортирующая ний dср, 0, Gв, 0 способность п, п с водоподающим шлангом Параметры дрены Конструктивные D, Qд, i, Рн параметры ШПУ Dш, dp, z Длина промывки Выходные параметры дренажных труб Параметры водопо Uп, Со, nп, Fс, Ft, Fnp L, fд, fш дающего шланга dшн, Е Рисунок 2 – Элементы процесса очистки дренажных труб На процесс очистки дренажных труб оказывают влияние следующие факторы и параметры.
1. Внешние (неуправляемые) факторы:
- физико-механические свойства илистых отложений: С - сцепление частиц илистых отложений, Па;
и - плотность частиц илистых отложений, кг/м3;
dч - диаметр частицы илистых отложений, м;
hи – толщина слоя или стых отложений в дрене, м;
- гидравлические характеристики илистых отложений: dср - осредненная крупность частиц всего состава илистых отложений, м;
0 – осредненная гидравлическая крупность илистых отложений, см/с;
Gв - сила тяжести час тицы в воде, Н;
0 - плотность воды, кг/м3;
- параметры дрены: D – диаметр дрены, м;
Qд – расход дрены, м3/с;
i – уклон дренажной линии;
Рн - пригружающее действие водного потока, Па;
- длина промывки дренажных труб: L – длина промывки дренажных труб с одной позиции, м;
fд – коэффициент трения направляющих лыж ДПУ о стенку дренажной трубы;
fш - коэффициент трения водоподающего шланга о стенку дренажной трубы.
2. Внутренние (управляемые) факторы:
- конструктивные параметры ДПУ: dн - диаметр струеформирующего насадка ДПУ по центрам размывающих сопел, м;
d0 - диаметр размывающих сопел, м;
d0т - диаметр тангенциальных сопел, м;
- угол наклона размы вающих сопел, рад;
GДПУ - сила тяжести ДПУ, Н;
- гидравлические параметры ДПУ: Vрс – скорость размывающей струи, м/с;
Rст(ф) – горизонтальная составляющая реакции размывающих струй ДПУ, Н;
Н – напор на выходе из насоса дренопромывочной машины, м;
hтр – суммарные потери напора в дренопромывочной машине, м;
- транспортирующая способность: n – транспортирующая способность водного потока, создаваемого ДПУ, кг/м3;
п – плотность пульпы, кг/м3;
- конструктивные параметры ШПУ: Dш – диаметр шкива ШПУ, м;
dp - диаметр прижимающих роликов по кругу катания, м;
z - количество при жимающих роликов;
- параметры водоподающего шланга: dшн - наружный диаметр водоподаю щего шланга, м;
Е – модуль упругости материала водоподающего шланга, МПа.
3. Выходные параметры (критерии оптимизации): Uп – скорость подачи ДПУ, м/с;
Со – степень очистки внутренней полости дрены;
nп – количество проходов ДПУ по промываемому участку дрены;
Fс - сила сопротивления пе ремещению водоподающего шланга и ДПУ, Н;
Ft - окружное усилие на шкиве ШПУ, Н;
Fnp – усилие, прижимающее водоподающий шланг к шкиву ШПУ, Н.
На основе анализа процессов гидромеханизированной очистки трубча той дренажной сети оросительных систем разработана структура системы ма тематических моделей, позволяющая оценить влияние и взаимосвязь матема тических моделей и элементов процесса очистки дренажных труб (рис. 3).
Структура системы математических моделей показывает, что каждая из рассматриваемых отдельных моделей оказывает воздействие на элементы процесса очистки дренажных труб. Кроме того, выходные параметры одних моделей являются исходными данными для других моделей.
Элементы процесса Модель Модель очистки дренажных Обоснование Обоснование труб основных пара- максимальной Размыв илистых размывающей метров ДПУ отложений в скорости струи дренажных Модель трубах Модель Размыв несвязных Гидравлические илистых отложе потери в дрено ний тыльными промывочной струями ДПУ машине Модель Модель Размыв несвязных Определение и илистых отложе максимизация ско Транспортиро ний фронтальны рости подачи ДПУ вание пульпы в ми струями ДПУ дренажных трубах Модель Модель Размыв связных Транспортирующая илистых отложе- способность водно ний тыльными го потока, созда струями ДПУ ваемого ДПУ Модель Модель Размыв связных Сопротивление илистых отложе- перемещению Перемещение ний фронтальными ДПУ и шланга дренопромывоч струями ДПУ ного устройства Модель с водоподающим Взаимодействие Модель шлангом шкива ШПУ и во Размыв твёрдых доподающего связных илистых шланга отложений Рисунок 3 - Структура системы математических моделей Во второй главе «Теоретические исследования процесса очистки дре нажных труб от илистых отложений» обоснованы основные конструктив ные параметры ДПУ с тыльными и фронтальными струями, а так же пред ставлены результаты теоретических исследований процесса взаимодействия размывающих струй ДПУ с несвязными и связными илистыми отложениями в дренажной трубе. Обоснована максимальная допускаемая скорость размы вающих струй ДПУ и гидравлические потери напора в дренопромывочной машине. На основании полученных результатов оптимизированы параметры ДПУ (d0, d0т, ) как с тыльными, так и с фронтальными струями. Установле но влияние расхода воды ДПУ на транспортирующую способность водного потока в дренажной трубе. Разработана методика и алгоритм расчёта пара метров процесса размыва илистых отложений внутри дренажных труб.
На основании проведенного анализа способов очистки дренажных труб и конструкций ДПУ предложено дренопромывочное устройство (рис. 4) активно го типа с направляющими лыжами и вращающимся струеформирующим насад ком, обеспечивающим формирование гидравлических размывающих струй.
lн а) кон dн Dл d0л d0т d Lл 2 3 4 5 lн б) 6 кон Dл dн d0 d0т Lл 2 3 а – с тыльными струями;
б – с фронтальными струями;
1 – лобовое размы вающее сопло;
2 – вращающийся струеформирующий насадок;
3 – тангенци альное сопло;
4 и 9– тыльные и фронтальные размывающие сопла;
5 - уплот нение;
6 – подшипник скольжения;
7 – корпус;
8 – направляющие лыжи Рисунок 4 – Конструктивные схемы ДПУ (патент РФ №31342) Для гарантированного размыва илистых отложений внутри дренажной трубы (в зависимости от периодичности очистки, толщины слоя илистых от ложений и их физико-механических свойств, вида технологических процес сов очистки дренажных труб) в предложенной конструкции ДПУ использо ваны как тыльные (рис. 4а) так и фронтальные струи (рис. 4б).
С целью обоснования основных конструктивных параметров ДПУ сде лано допущение о совпадении продольной оси дрены с продольной осью дренопромывочного устройства.
С учётом затопленного режима работы дренопромывочного устройства и сделанного допущения составлена расчётная схема размещения дренопро мывочного устройства в дренажной трубе (рис. 5).
А Вид А пятно контакта С С D Е Ор В А Е dн т lц Ор От ас r rн dн В От А D ас Рисунок 5 - Схема размещения ДПУ в дренажной трубе Анализ предложенной схемы (рис. 5) позволил получить математиче скую модель, описывающую связь между основными параметрами ДПУ и диаметром дренажной трубы:
d н D 12d 0 sin ;
d н D 2 324d 0 т cos 2 т, (1) где т – угол наклона тангенциальных струй, рад.
В результате проведенных исследований установлены следующие кон структивные параметры ДПУ: диаметр вращающегося струеформирующего насадка по центрам размывающих сопел dн = 50мм;
диаметр центрального лобового размывающего сопла, характерного только для ДПУ с тыльными струями dл = 1,5мм;
диаметр направляющих лыж Dл = 80мм, обусловленный проведением в процессе промывки контроля качества построенной дрены;
длина направляющих лыж Lл = 160мм, количество лыж nл = 6.
Внутренняя камера предлагаемого ДПУ состоит из трёх основных час тей – расширяющаяся (диффузор), цилиндрическая и сходящаяся часть (кон фузор). Диффузор ДПУ рекомендовано изготавливать в виде плавно расши ряющегося по криволинейной поверхности участка с постоянным градиен том давления. Цилиндрическая часть камеры ДПУ имеет длину lц = d0т. Кон фузор ДПУ предложено выполнять в виде конуса. Толщина стенки ДПУ в местах устройства струеформирующих сопел принята равной = 3d0.
В дальнейших теоретических исследованиях процесса очистки дренаж ных труб от илистых отложений для характеристики эрозионной стойкости илистых отложений за основной фактор принято сцепление. При рассмотре нии задач все илистые отложения заменялись идеализированными, характери зующимися однородностью и сплошностью. В процессе размыва осредненные характеристики как илистых отложений, так и гидравлических струй, а также шероховатость поверхности размыва не изменяются ни в пространстве, ни во времени. Единственным источником отрывающих сил считается воздействие гидравлической размывающей струи. Гидравлическая размывающая струя – равномерная, вращающаяся. Отрыв агрегата илистых отложений (рис. 6) зави сит от динамического воздействия скорости струи на выступ. Химическое воздействие на процесс отрыва игнорируется. Сопротивляемость выступа, так же как силовое воздействие гидравлической струи, усредняется по поверхно сти размыва илистых отложений. Размыв происходит агрегатами. В качестве характерного размера принят средний диаметр шара, равнообъёмный отры вающемуся агрегату. Оторванный агрегат мгновенно уносится потоком.
y Рн l Рс l Рв О d hи А x dа Gв Рисунок 6 – Размыв связных илистых отложений тыльными струями Уравнение предельного состояния агрегата илистых отложений при ука занных выше допущениях имеет вид:
n Pc l1 Pв Gв W S cos C Рн cos S cos, (2) m а а где n - коэффициент перегрузки, учитывающий пульсационный характер скоро стей;
m - коэффициент условий работы;
Рс - лобовое результирующее усилие размывающей струи, Н;
l1 = 1d - плечо лобового усилия, м;
d- средний диаметр агрегата, м;
W - момент сопротивления опорной части агрегата, м3;
Рв - равно действующая подъемного усилия, Н;
Sа - площадь опорной части агрегата, м2.
Для прогноза процесса отрыва агрегатов находим продолжительность времени воздействия размывающей скорости, необходимого для отрыва аг регата. С этой целью уравнение движения агрегата (шара) записано с учётом приведенной выше зависимости (2) предельного равновесия. В качестве оси вращения принята ось, проходящая через т. А (см. рис. 6):
d 2 n Pc l12 S а 1 1 I 2 d а Pв cos d а S а C d а S а Pн cos rа Gв cos cos, (3) m W 2 dt где I- момент инерции агрегата, кгм ;
dа=4d - диаметр опорной части агрега та, м;
rа – радиус опорной части агрегата, м;
– текущий угол положения центра тяжести агрегата, рад.
После интегрирования получаем уравнение для определения времени воздействия тыльной струи ДПУ на агрегат связных илистых отложений:
4 I 0, (4) t Pc12 d 2 S а n 4dPв cos 4dS аC 4dS а Рн cos dGв cos cos0 m W где 0 – начальный угол положения центра тяжести агрегата, рад.
Так как отрываемый агрегат связных илистых отложений выступает над поверхностью размыва на в= 0,7d, находим время воздействия тыльной струи на агрегат, исходя из гидравлических и конструктивных параметров ДПУ:
16,8dd 0 sin р 2C x S х d н dd 0 sin 1,4 d а, (5) t Dnн Dd 0тV р D d н т Dd 0 тV р 564,48C x S х d н р - постоянная величина для конкретных условий, м2;
где а 2 D d н т nн – частота вращения струеформирующего насадка ДПУ, с-1;
Сх – коэффици ент гидродинамических сопротивлений;
Sх – характерная площадь обтекае мого тела - ДПУ, м2;
р – коэффициент расхода размывающих струй;
– КПД подшипника и уплотнения;
т - коэффициент расхода тангенциальных струй.
Приравняв правые части выражений (4, 5) решаем полученное равенст во относительно размывающей скорости тыльной струи при очистке дрены от связных илистых отложений с учётом значений Sа, W и I, получаем модель для определения размывающей скорости тыльной струи ДПУ в виде:
Gв 0,5726 C Рн 1,7465 2 cos 0 cos d. (6) Vр 2 d 0т D n 0,2986 0,0353 cos 0 и 2 2 0 m 30 аd 0 sin 2 Размыв связных илистых отложений фронтальными струями име ет некоторые особенности. Принимаем с допустимой точностью, что при предельном состоянии выступа в= 0,7d усилие Рв приложено в центре, а ло бовая сила отраженной фронтальной гидравлической струи Рс - выше сере дины выступа и направлена параллельно стенке дренажной трубы (рис. 7).
Воздействие фронтальной гидравлической струи на агрегат создает изги бающий момент, стремящийся оторвать агрегат. Удерживающими силами являются: сила тяжести частиц илистых отложений в воде, гидродинамиче ское давление струи Рд, прижимающее действие водного потока и сцепление.
y Pв Pн Vрс Pд Pс hи l x d Gв dа Рисунок 7 - Размыв связных илистых отложений фронтальными струями Предельное состояние агрегата илистых отложений выражается:
n Pc l1 Pв G C Рд Рн в.
(7) m W Sа Sа Записываем уравнение движения агрегата в дифференциальной форме, полагая, что ось его вращения проходит через начало координат (см. рис. 7):
d 2 n Pc l12 S а 1 1 1 d а Pв d а S а C d а S а Pд d а S а Pн rа Gв cos. (8) I dt 2 m W 2 2 Проинтегрировав (8) и учитывая время воздействия ДПУ, получаем мо дель для определения размывающей скорости фронтальной струи ДПУ:
Gв 0,5726 C Рн 1,7465 2 cos d, (9) Vр 2 n 2 7 dот D 0,3339 3,2237 3 sin 0 и 2 2 0 m 30 аd0 sin где 3 – коэффициент отношения сухих контактов к общей опорной части частицы.
Используя аналогичные методы, получены модели для определения скорости струй ДПУ при размыве несвязных илистых отложений:
а) тыльными струями Gв cos 0 C Рн dч ;
(10) V рн d 2 d 2D 0,0733n и 0т ч 2 0 0 m 30 а1d 0 sin 2 б) фронтальными струями Gв cos C Рн dч, (11) V рн 2 0,0733n 7 d 0 т dч D 2 0 1,88 3 sin и 0 m а1d0 sin 2 288C x S х d н р - постоянная величина для конкретных условий, м2.
где а1 2 D d н т Полученные скорости размывающих струй, проверены по условиям прочности на смятие и вырыв стенки дренажной трубы с целью исключе ния её разрушения:
V0 р Vсм ;
V0 р Vвр. (13) Максимальные допускаемые скорости размывающих струй на смя тие [Vсм] и вырыв [Vвр] стенки дренажной трубы могут быть определены по полученным моделям:
d0 1 S п [ см ] 4 4 д 0,75 вр 4 sin sin 2 sin ;
Vвp, (14) [Vсм ] d 0 0 sin d 0 0 sin где [см] - допускаемое напряжение на смятие стенки дренажной трубы, Па;
Sп - площадь перфорации, м2;
[вр] - допускаемое напряжение на вырыв стен ки дренажной трубы, Па;
д - толщина стенки дренажной трубы, м.
Гидравлические потери в дренопромывочной машине складываются из местных сопротивлений и потерь напора по длине гидролинии. Поэтому об щую компоновку дренопромывочной машины ДПМ-1 выполняли с учетом минимизации гидравлических потерь.
Известная модель суммарных гидравлических потерь напора в гидро линии дренопромывочной машины имеет вид:
Vк, (15) hтр сист 2g где сист - коэффициент сопротивления системы;
Vк – скорость воды в цилин дрической части камеры ДПУ, м/с;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
Используя уравнение неразрывности Vii=Vkk и учитывая количество и тип местных сопротивлений, установили коэффициент сопротивления системы:
2 2 с шт с н с ш с ДПУ, сист (16) н шт ш ДПУ где н, ДПУ, шт, ш – коэффициенты сопротивления соответственно напорного трубопровода, ДПУ, соединительных штуцеров, водоподающего шланга;
н, ДПУ, шт, ш - площади соответственно напорного трубопровода, цилиндрической части ДПУ, штуцера, водоподающего шланга, м2;
с – суммарная площадь сопел дренопромывочного устройства, м2.
Рассмотрев процесс взаимодействия размывающей струи с несвязными илистыми отложениями внутри дренажной трубы (рис. 8), установили ско рость подачи ДПУ, учитывая закон распределения скоростей в затопленной вращающейся струе (от 0 в пограничном слое до Vp на оси струи).
Область размыва распространяется как по глубине слоя илистых отло жений, так и в направлении окружной скорости струи (рис. 8). На основании этого получили модель для определения скорости подачи дренопромывоч ного устройства при размыве несвязных илистых отложений:
d 0 nн nc V pc, Un (17) V pн hи sin где nc – количество размывающих сопел.
А увеличено А Vр Vокр 0,7d d Vокр sin h hи 0,5d d Uп Б Б увеличено d 0,7d Vр Vокр Uп Uп d hи d0/sin Рисунок 8 - Схема к определению скорости подачи ДПУ Учитывая ранее сделанное допущение о том, что объем отрываемого агрегата равен объёму шара диаметром d, получили модель для определения скорости подачи ДПУ при размыве связных илистых отложений:
dd n n V pc Un 0 н c. (18) Vp hu sin Полученные модели показывают, что основные гидравлические и кон структивные параметры ДПУ (d0, d0т, ) оказывают влияние не только на процесс размыва и потери напора в гидролинии дренопромывочной машины, но и на скорость перемещения ДПУ в дренажной трубе (рис. 9, 10).
U п, м/с 0. 0. 0. d0т, м d 0, м Зависимость скорости подачи ДПУ с тыльными струями от d0 и Рисунок 9 –U d0т при = 55° U п, м/с 0. 0. 0. d0т, м d 0, м Рисунок 10 - Зависимость скорости подачи ДПУ с фронтальными струями от U d0 и d0т при = 30° Для определения оптимального соотношения конструктивных параметров ДПУ находим локальный максимум целевой функции – скорость подачи. В ре зультате максимизации получаем для ДПУ с тыльными струями (см. рис. 9):
d0=4,4мм;
d0т = 3,1мм;
= 55°;
для ДПУ с фронтальными струями (см. рис. 10):
d0 = 4,5мм;
d0т = 2,6мм;
= 30°. Количество размывающих сопел nс = 2.
В процессе размыва илистых отложений в дренажных трубах происхо дит транспортирование пульпы ДПУ с тыльными струями противоположно вектору скорости подачи, а ДПУ с фронтальными струями - в направлении вектора скорости подачи. Тогда плотность пульпы при транспортировании её водным потоком, создаваемым ДПУ:
Q Sи 0 ие Un n - с тыльными струями ;
(19) Sи 0 ие Q и Un Q ДПУф Sи 0 ие Un - с фронтальными струями n, (20) S и 0 ие Q ДПУф и Un где Q = QДПУт+Qд;
QДПУт и QДПУф - расход ДПУ с тыльными или фронтальными струями, м3/с;
Sи0 – площадь поперечного сечения илистых отложений в дрене, м2;
ие - плотность илистых отложений при естественной влажности, кг/м3.
Сравнивая плотность пульпы, транспортируемой внутри дренажной трубы n с транспортирующей способностью водного потока n, находим необходимое количество проходов nп ДПУ по промываемому участку дрены:
n nn. (21) n Используя полученные математические модели, разработана методика и алгоритм расчёта параметров процесса размыва и транспортирования или стых отложений внутри дренажных труб.
Основным параметром процесса размыва илистых отложений является величина требуемой размывающей скорости струи, которая находится в за висимости от сцепления связных илистых отложений (рис. 11). Сцепление оказывает влияние на величину скорости подачи ДПУ (рис. 12) внутри дре ны, а также на удельный расход воды на промывку 1м дрены (рис. 13).
3, Vрф(С) Vрт ;
Vрф, м/с 2, Vрт(С) 1, 0, 1 3 5 7 9 11 13 С, кПа Рисунок 11 - Зависимость размывающей скорости Vp струи от сцепления C 0, 0, Uпт ;
Uпф, м/с 0, Uпт(С) 0, 0,05 Uпф(С) 1 3 5 7 9 11 13 С, кПа Рисунок 12 -Зависимость скорости подачи ДПУ Un от сцепления C qвф(С) qвт,qл/м) ( qвт(С) qвф,qл/м) ( 4 4 8000 1 10 1.2 10 1.4 2000 4000 С, Па Рисунок 13 -Зависимость удельного расхода воды на 1м дрены от сцепления С Анализ графических зависимостей (см. рис. 11, 12, 13) показывает, что применение ДПУ с тыльными струями при размыве связных илистых отло жений является более эффективным и, как следствие, обеспечивает снижение удельного расхода воды на промывку 1м дрены.
В третьей главе «Теоретические исследования процесса перемещения водоподающего шланга с ДПУ внутри дренажных труб» представлены ре зультаты теоретических исследований перемещения водоподающего шланга с дренопромывочным устройством внутри дренажных труб, а также обосно вание параметров и процесса работы шлангоподающего устройства.
Для эффективной очистки внутренней полости дренажных труб необ ходимо решить три основные задачи: доставить ДПУ в любую точку дрены, подать к нему под требуемым напором соответствующее количество воды, удалить илистые отложения из внутренней полости дренажной трубы.
Решение названных задач возможно только при надёжной работе шлан гоподающего устройства (ШПУ), которое располагается непосредственно в дренажном колодце. От усилия, развиваемого ШПУ и скорости подачи, зави сит характер взаимодействия ДПУ с илистыми отложениями в дрене, а также длина промывки дренажной трубы с одной позиции.
По мере перемещения водоподающего шланга с ДПУ внутри дренаж ной трубы возрастает сопротивление перемещению. Анализ сил, действую щих на ДПУ с водоподающим шлангом (рис. 14, 15), позволил получить ма тематические модели для определения сопротивления перемещению водо подающего шланга и дренопромывочного устройства:
l f ш qL - lш1 f д G ДПУ q ш1 Rсф - с фронтальными струями Fс ;
(22) 1 - fш lш l f ш q 2 L - 2l ш1 qlш1 f д G ДПУ q ш1 Rст - с тыльными струями Fс,(23) 1- fш l ш где q - равномерно-распределенная нагрузка, Н/м;
lш1 - длина изогнутого уча стка шланга, м;
- прогиб водоподающего шланга, м;
q2 - равномерно распределенная нагрузка на участке lш2 водоподающего шланга с учетом вы талкивающей силы воды, Н/м.
Полученные зависимости справедливы при 2lш1 L l ш 2 2l ш1.
lш1 Uп RДПУ q Fд Rсф Fд Rк Rд GДПУ Рисунок 14 – Схема сил, действующих на дренопромывочное устройство Uп lш1 lш RШПУ RДПУ Fс Fс q Rн Rк lш L Рисунок 15 – Схема сил, действующих на водоподающий шланг Графические зависимости (рис. 16), полученные на основе моделей для определения сопротивления перемещению водоподающего шланга и ДПУ, показывают, что при одинаковой длине промывки дренажных труб водопо дающий шланг и ДПУ с тыльными струями имеют меньшее сопротивление перемещению. При длине промывки L = 250м сопротивление перемещению водоподающего шланга и ДПУ с тыльными струями составляет Fст = 217 Н, а при промывке дрены ДПУ с фронтальными струями общее сопротивление составляет Fсф = 393,7 Н.
350 Fсф(L) Fс, Н 100 Fст(L) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 L, м Рисунок 16 – Зависимость сопротивления перемещению ДПУ с тыльными Fст и фронтальными Fсф струями от длины L промывки дренажных труб Для проталкивания водоподающего шланга с дренопромывочным уст ройством применяется специально разработанное шлангоподающее устрой ство (патент №78895). Главным конструктивным параметром ШПУ является диаметр шкива Dш (рис. 17).
F1 Dш Тш F+dF ш dш Fпр fFn Fn y F fкFпр x F Рисунок 17 – Взаимодействие шкива ШПУ с водоподающим шлангом Нормальные силы в сечениях набегающей и сбегающей ветвей водопо дающего шланга получены методом кинетостатики из условия мгновенного равновесия малого элемента шланга на шкиве (см. рис. 17).
На рисунке 17: F – усилие, растягивающее шланг в сечении по нор мальным площадкам элемента дуги шланга с центральным углом dш;
Fn – нормальная реакция шкива на элемент шланга.
Рассматривая уравнение мгновенного равновесия в проекциях на каса Xk Yk 0;
0, получаем дифференциальное урав тельную и нормаль dF fd ш.
нение в виде: (24) fк F Fnp f Интегрируя и решая (24) относительно прижимающего усилия Fпр, получаем математическую модель:
Fc e f Fв Fи e f Fnp, (25) f к f 1 e f где Fu- усилие от напряжения изгиба, действующее по нормальным площад кам шланга, Н;
Fв - сила гидродинамического воздействия воды на внутрен нюю стенку шланга, Н;
е - основание натурального логарифма;
- централь ный угол дуги скольжения шланга по шкиву, = 0,7ш, рад;
ш - угол обхвата шкива шлангом, рад;
f - коэффициент трения шланга о шкив ШПУ;
fк - коэф фициент трения качения роликов прижимающей обоймы по шлангу.
Для определения окружной силы на шкиве ШПУ находим математи ческую модель:
f k Fc e f Fв Fи e f Ft Fc. (26) f к f 1 e f С целью обеспечения необходимого запаса прочности водоподающего шланга выполняли проверку его по контактным и максимальным напряжени ям.
По мере перемещения водоподающего шланга с ДПУ внутри дренажной трубы возрастет сопротивление перемещению Fс, что приводит к увеличению требуемого окружного Ft и прижимающего Fnp усилий на шкиве ШПУ (рис. 18).
Fпр(Fс) Ft t,Fc FН Fпр, Н F Fc Ft(Fс) 0 50 100 150 200 250 300 350 FсFc,Н Рисунок 18 – Зависимость окружного усилия Ft на шкиве ШПУ и прижи мающего усилия Fпр от сопротивления перемещению Fс шланга с ДПУ Увеличение напора воды на выходе из насоса дренопромывочной ма шины приводит к увеличению гидродинамической силы воды в шланге Fв и вызывает уменьшение как окружного Ft, так и прижимающего Fnp усилий при постоянном сопротивлении перемещению Fс водоподающего шланга с ДПУ (Fс = 393,7 Н) (рис. 19).
В результате проведённых теоретических исследований установлены основные конструктивные параметры ШПУ: диаметр шкива Dш = 580мм, диа метр прижимающих роликов по кругу катания dp =20мм, количество прижи мающих роликов z = 19шт и угол обхвата шкива ш = /2 = 90о. При этом вы явлено, что уменьшение напора воды на выходе из насоса дренопромывочной машины оказывает негативное влияние (Fв) на проталкивающие свойства шлангоподающего устройства. Величина необходимого и достаточного напо ра воды на выходе из насоса дренопромывочной машины составляет – 100м.
Применение шлангоподающего устройства обеспечивает необходимую длину промывки дрены (не менее 250м) с одной позиции.
Fпр(Fв) Ftt, F.
FH Fпр Н F, F.
Ft(Fв) 0 50 100 150 200 250 300 350 FвF H,.
Рисунок 19 – Зависимость окружного усилия на шкиве ШПУ Ft и прижи мающего усилия Fпр от гидродинамической силы воды Fв В четвертой главе «Методика проведения экспериментальных иссле дований» изложена методика проведения лабораторных и полевых исследо ваний, а так же схемы и принцип работы экспериментальных установок.
Методика исследований состоит в применении методов оптимизации эксплуатационных параметров и процессов промывки дренажных труб. При этом использовались теоретические и экспериментальные методы, разработ ки и исследования, применяемые в гидромелиорации, гидравлике и теории решения изобретательских задач. Экспериментальные исследования прово дились на физических моделях в лабораторных и натурных условиях на опытных участках. Контрольно-измерительная аппаратура, применяемая в лабораторных и полевых исследованиях, была поверена в Северо-Кавказском центре стандартизации, метрологии и сертификации (г. Ростов-на-Дону).
Обработка результатов лабораторных и полевых исследований осуще ствлялась методами математической статистики с использованием ЭВМ. Для получения большей информации об изучаемом явлении совместно использо вали корреляционный, регрессионный и дисперсионный анализ.
Если в процессе обработки экспериментальных данных расчетное зна чение Fф критерия Фишера не превышало табличного F05 (Fф F05), то с со ответствующей доверительной вероятностью (95%) уравнение регрессии или математическую модель считали адекватными.
В пятой главе «Экспериментальные исследования» представлены ре зультаты лабораторных и полевых исследований и выполнено сопоставление их с результатами теоретических исследований. В процессе лабораторных и полевых исследований контролировались выходные параметры гидромехани зированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем.
Для установления влияния скорости подачи дренопромывочного уст ройства на степень очистки экспериментальной дренажной гофрированной трубы были проведены лабораторные исследования, которые показали, что с увеличением (от расчётной Unт = 0,381м/с, Unф = 0,317м/с) скорости подачи ДПУ снижается степень очистки внутренней полости дренажной трубы (рис. 20), а при снижении от расчётной скорости подачи ДПУ степень очист ки остается постоянной (не менее 95%), но при этом возрастает удельный расход воды на промывку 1м дрены.
Uпт Cо, % 70 Uпф 0,317 0, 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0, Uп, м/с Рисунок 20 – Зависимость степени очистки Со дренажной трубы от скорости подачи ДПУ с тыльными Uпт и фронтальными Uпф струями Отклонение расчётных параметров от экспериментальных для ДПУ с тыльными струями составило до 5%, для ДПУ с фронтальными струями до 5,6%.
Лабораторные исследования проталкивающих свойств шлангоподающе го устройства в зависимости от силы сопротивления Fс и прижимающего уси лия Fпр показали (рис. 21), что расхождение между расчётными и эксперимен тальными значениями окружного усилия Ft на шкиве ШПУ составляет до 5%.
F tэ = 1,3574F с + 107, 500 Ft R = 0, Ft, Н 300 Ftэ 50 100 150 200 250 Fс, Н Рисунок 21 – Зависимость расчётного Ft и экспериментального Ftэ окружного усилия от осевого усилия в сбегающей ветви водоподающего шланга Fс По критерию Фишера уравнение регрессии (см. рис. 21) (Fфр F05;
3,52 5,9) и математическая модель (Fф F05;
4,23 5,9) адекватны. Полу ченные результаты подтвердили высокую степень адекватности математи ческих моделей, методики и алгоритма расчёта параметров ШПУ.
В процессе лабораторных исследований были установлены коэффици ент трения водоподающего шланга fш = 0,31 и направляющих лыж ДПУ fд = 0,26 о стенку дренажной трубы.
Полевые исследования проводились в Ростовской области на Азов ской оросительной системе в ЗАО «Обильное» на площади дренирования 200 га. На данном участке глубина залегания водоприемной части дрены до 3 м, уклон i = 0,002, при этом в качестве дренажных труб использованы пла стмассовые гофрированные трубы 100мм, протяженностью 800м. Расстоя ние между смежными дренами составляло 200м, расстояние между смотро выми колодцами 400м. Последние ремонтно-эксплуатационные работы на дренажной сети проводились в 1995г.
Исследования свойств илистых отложений и дренажного стока (табл. 1) показали, что илистые отложения, изъятые из дренажных труб, яв ляются связными, а установленное в дренажном стоке количество железа Fe 0,369мг/дм3 3мг/дм3 исключает (А.И. Мурашко) образование охры в дрене.
Таблица 1 – Характеристика илистых отложений и дренажного стока Nо Определяемые показатели Ед. Фактические изм. значения Илистые отложения 1 Плотность при естественной кг/м влажности 2 Плотность частиц кг/м 3 Сцепление кПа tg 4 - 0, 5 Осредненный диаметр частиц мм 0, 6 Содержание железа Fe мг/кг 4, 7 Классификация илистых - Суглинок тёмно-серый, ило отложений как грунта ватый, текучей консистенции Дренажный сток мг/дм 8 Взвешенные вещества 35, 9 Минерализация мг/дм 10 Железо растворённое мг/дм 0, 11 Железо общее мг/дм 0, Промывку дренажных труб проводили с помощью дренопромывочной машины ДПМ–1, учитывая результаты теоретических и лабораторных исследований (табл. 2). При промывке дрены ДПУ с тыльными струями подачу производили на уклон дренажной линии из низового колодца, а при промывке дрены ДПУ с фронтальными струями подачу производили по уклону дренажной линии из верхового колодца.
В процессе полевых исследований фиксировались сопротивление пере мещению ДПУ с водоподающим шлангом, длина промывки дрены с одной позиции, удельный расход воды на промывку 1м дрены, производительность дренопромывочной машины и комплекса вспомогательных машин (табл. 3).
Таблица 2 – Результаты расчёта параметров процессов размыва илистых отложений и перемещения водоподающего шланга с ДПУ (при Н = 100м) Ед. Значение для ДПУ со струями Параметры изм. тыльными фронтальными Необходимая размывающая скорость м/с 2,092 2, Действительная размывающая скорость м/с 14,997 8, Осевая скорость размывающей струи м/с 17,337 18, Напор в камере ДПУ м 22,784 26, Частота вращения струеформирующего мин-1 684, насадка ДПУ 748, Расход воды из ДПУ л/с 0,791 0, Скорость подачи ДПУ м/с 0,077 0, - Частота вращения шкива ШПУ мин 2,536 2, Число проходов ДПУ - 2 Таблица 3 - Результаты производственных исследований промывки дрен Ед. Значение для ДПУ со струями Параметры изм. тыльными фронтальными Производительность дренопромывоч ной машины ДПМ-1 м/ч 185 Давление на выходе из насоса ДПМ-1 МПа 1 Удельный расход воды на 1м дрены л/м 15,4 Скорость подачи ДПУ м/с 0,077 0, Скорость обратного хода ДПУ м/с 0,154 0, мин- Частота вращения шкива ШПУ 2,54 2, Длина промывки дрены с одной позиции м до 270 до Средняя толщина слоя илистых отложений мм до 25 до По полученным данным построены графические зависимости окружно го усилия, определённого расчётным Ft и экспериментальным путем Ftэ, на шкиве ШПУ от длины промывки дренажной трубы L, для ДПУ с тыльными (рис. 22) и фронтальными (рис. 23) струями.
Дисперсионный анализ результатов исследований показал, что по крите рию Фишера для ДПУ с тыльными струями (рис. 22) уравнение регрессии (FфрF05;
3,134,7) и математическая модель (FфF05;
4,24,7) адекватны, для ДПУ с фронтальными струями (рис. 23) уравнение регрессии (FфрF05;
3,84,7) и математическая модель (FфF05;
4,114,7) также адекватны.
F tэ = 1,3328L + 30, R 2 = 0,983 Ftэ Ft, Н Ft 0 50 100 150 200 250 L, м Рисунок 22 – Зависимость окружного усилия Ft и Ftэ на шкиве ШПУ от дли ны промывки дрены L, для ДПУ с тыльными струями Ft F tэ = 2,119L + 52, R = 0, Ft, Н Ftэ 0 50 100 150 200 250 L, м Рисунок 23 – Зависимость окружного усилия Ft и Ftэ на шкиве ШПУ от дли ны промывки дрены L, для ДПУ с фронтальными струями В процессе экспериментов фиксировали максимальную длину промывки дрены с одной позиции при различной величине напора на выходе из насоса дренопромывочной машины.
Графические зависимости (рис. 24) показывают, что при напоре на вы ходе из насоса дренопромывочной машины Н = 100м максимальная длина промывки дрены с одной позиции, установленная аналитически Lmax и экспе риментально Lэmax, составляет более 250 м, что исключает отрывку техноло гических шурфов по трассе дрены (Lmax 250м).
э Lmax L = 2,5414H + 6, max 300 R = 0, Lmax, м Lэmax 50 60 70 80 90 100 110 Н, м Рисунок 24 – Зависимость длины промывки Lmax и Lэmax дренажных труб от напора воды Н на выходе из насоса дренопромывочной машины Дисперсионный анализ результатов исследований показал, что по кри терию Фишера уравнение регрессии (см. рис. 24) (Fфр F05, 1,94 4,7) и ма тематическая модель (Fф F05, 3,06 4,7) адекватны.
Результаты лабораторных и полевых исследований подтвердили высо кую степень адекватности и достоверности предлагаемых автором матема тических моделей, методики и алгоритмов расчёта параметров процессов размыва илистых отложений и перемещения ДПУ с водоподающим шлангом.
В шестой главе «Усовершенствованная технология гидромеханизиро ванной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем» дано обоснование технологических операций, схем и регламентов на очистку трубчатой дренажной сети оросительных систем.
На основании теоретических, лабораторных и полевых исследований предлагается усовершенствованная технология гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем низконапорной (Н = 100м) дренопромывочной машиной ДПМ-1.
Усовершенствованная технология состоит из нескольких последователь но выполняемых технологических процессов. На предварительном этапе про изводят очистку смотровых колодцев механическим способом, а затем выпол няют следующие основные технологические операции: 1) промывают дренаж ную трубу ДПУ с тыльными струями из низового колодца на уклон дренаж ной линии на расстояние 270м;
2) перемещают дренопромывочную машину ДПМ-1 к центральному смотровому колодцу;
3) производят промывку дре нажной трубы ДПУ с тыльными струями на уклон дренажной линии на рас стояние 270м;
4) не меняя позиции, промывают нижележащую дренажную ли нию ДПУ с фронтальными струями на расстояние l1 = Lк – 260м, где Lк – рас стояние между смотровыми колодцами (на участке дренирования 200га ЗАО «Обильное» l1 = 400 – 260 = 140м);
5) перемещают ДПМ-1 к верховому смот ровому колодцу;
6) производят промывку дренажной трубы ДПУ с фронталь ными струями на расстояние l2. На заключительном этапе производят повтор ную очистку смотровых колодцев и закрывают крышки колодцев.
При производстве работ по очистке трубчатой дренажной сети на Азов ской оросительной в ЗАО «Обильное» утилизация илистых отложений про изводилась путем использования их для выравнивания просевшего грунта вокруг смотровых колодцев.
Усовершенствованная технология очистки дренажных труб (рис. 25) по сравнению с существующей имеет ряд преимуществ, а именно: количество технологических операций по предлагаемой технологии – 6, по существую щей – 12. По существующей технологии требуется отрывка технологических шурфов по трассе дрены, что значительно увеличивает стоимость производ ства работ и снижает производительность дренопромывочной машины. Ис ключение данной технологической операции приводит к сокращению коли чества применяемой техники.
Эксплуатационная (фактическая) производительность дренопромывоч ной машины ДПМ-1 определяется:
3600U пфU пт Lк Пэ kв, (27) 1,5 LтU пф l1U пт где kв – коэффициент использования ДПМ-1 по времени, составляет kв = 0,79;
Lт – длина промывки дрены (270м) ДПУ с тыльными струями, м.
l4 =0,5Lк l3 =0,5Lк l2 =0,5Lк l1 =0,5Lк а) 5 10 опер. Uп 7 опер. Uп 4 опер. Uп 1 опер. Uп 12 опер. Uп 9 опер. Uп 6 опер. Uп 3 опер. Uп 11 опер. 8 опер. 5 опер. 2 опер.
1 6 3 6 Lк Lк l1 =Lк-260 м l2 =Lк-260 м 270м 270м б) 4 опер. Uпф 6 опер. Uпф 1 опер. Uпт 3 опер. Uпт 1 2 опер. 2 3 5 опер. Lк Lк 1- коллектор;
2 – дрена;
3, 4, 5 - центральный, верховой и низовой смотровые колодцы;
6 – технологический шурф (объем земляных работ 52м3) Рисунок 23 – Схемы производства работ: а) по существующей технологии;
б) по предлагаемой технологии С целью оптимизации количественного состава комплекса машин для гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем предлагается экономико-математическая модель:
nм Ц мi, j Tфi, j Зп С дj Е н min, (28) Tгi, j Адг i где Зп - удельные приведенные затраты, руб./м;
Сдj - себестоимость очистки дренажной сети комплексом машин по j-му варианту, руб./м;
Ен - норматив ный коэффициент эффективности капитальных вложений;
Цмi,j - балансовая стоимость i-ой машины в комплексе, принимаемой по j-му варианту, руб.;
Тфi,j - фактическое число смен работы i-ой машины комплекса на участке принятое по j-му варианту;
Тгi,j - число смен работы (нормативное) i-ой ма шины в году по j-му варианту;
Адг – годовой объем работ дренопромывочной машины, м;
nм - число типов машин в комплексе;
j - вариант комплекса;
i - вариант машины в комплексе.
Применение усовершенствованной технологии гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем позволяет механизиро вать основные технологические операции, повысить производительность ком плекса машин при очистке дренажной сети с 35 м/ч (по существующей техноло гии) до 135 м/ч (по усовершенствованной технологии), а также снизить удельный расход воды на промывку дрены с 70 л/м до 17 л/м и уменьшить потребность в машино-сменах (на 1000м дрены) с 8,36 маш/смен до 1,57 маш/смен.
В седьмой главе «Основные технико-экономические показатели ком плекса машин для гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной се ти оросительных систем» представлен расчёт экономической эффективности от внедрения комплекса машин для гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем по усовершенствованной технологии.
В процессе расчёта экономической эффективности в качестве базового комплекса машин было принято два варианта: I вариант – существующий комплекс машин с ведущей дренопромывочной машиной ПДТ-125 и вариант II с ведущей дренопромывочной машиной МР-18, в качестве нового рассмат ривали предлагаемый комплекс машин для очистки трубчатой дренажной се ти оросительных систем по усовершенствованной технологии.
Установлены удельные эксплуатационные затраты комплекса машин для гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети ороситель ных систем: по усовершенствованной технологии 14,21 руб./м, по сущест вующей технологии (лучшие показатели – I вариант) 32,07 руб./м, удельные приведенные затраты составили соответственно: 21,5 руб./м и 39,83 руб./м.
Годовой экономический эффект от внедрения комплекса машин для гидромеханизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем по усовершенствованной технологии составляет 710,2 тыс. руб.
Дополнительным эффектом от внедрения комплекса машин для гидро механизированной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем по усовершенствованной технологии является увеличение продуктивности орошаемых земель при возделывании озимой пшеницы на 11 - 15%, кукуру зы на зеленый корм 8 - 12% (по отчётным данным хозяйств).
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Проведенный анализ показал, что существующие технологии и сред ства механизации для очистки трубчатой дренажной сети оросительных сис тем малоэффективны, так как имеют: низкую степень очистки дренажных труб Со;
малую длину промывки дрен L в одном направлении (до 125м), что требует выполнять отрывку технологических шурфов по трассе дрены (объем отрываемого шурфа 52м3);
большое количество проходов nп = 4 по промы ваемому участку дрены;
высокий напор на выходе из насоса дренопромы вочной машины Н свыше 250м и удельный расход воды qв на промывку дре ны – до 70л/м;
низкую производительность комплекса машин – до 35 м/ч.
2. На основании теоретических исследований получены математические модели, методика и алгоритм расчёта параметров процесса размыва илистых отложений, позволяющие определить оптимальные скорости как тыльных V0т = 17,337 м/с, так и фронтальных V0ф = 18,828 м/с размывающих струй дре нопромывочного устройства при очистке дренажных труб от связных или не связных илистых отложений.
3. Теоретические исследования позволили установить оптимальный диаметр вращающегося струеформирующего насадка дренопромывочного устройства по центрам размывающих сопел - 50мм и диаметр центрального лобового размывающего сопла - 1,5мм, характерного только для дренопро мывочного устройства с тыльными струями, а так же параметры направляю щих лыж, обусловленные проведением в процессе промывки контроля каче ства построенной дренажной трубы, которые составляют: диаметр лыж - 80мм, длина - 160мм, количество лыж nл = 6.
4. В результате максимизации функции скорости подачи дренопромы вочного устройства установлено оптимальное сочетание основных гидравли ческих и конструктивных параметров для дренопромывочного устройства с тыльными струями: диаметр размывающих сопел d0 = 4,4мм, диаметр танген циальных сопел d0т = 3,1мм, угол наклона размывающих сопел = 55°;
для дренопромывочного устройства с фронтальными струями: диаметр размы вающих сопел d0 = 4,5мм, диаметр тангенциальных сопел d0т = 2,6мм, угол наклона размывающих сопел = 30°. Количество размывающих сопел nс = 2.
5. Установлены зависимости позволяющие определить транспорти рующую способность водного потока пт = 1017 кг/м3 и пф = 1010 кг/м3, соз даваемого соответственно расходом дренопромывочного устройства с тыль ными QДПУт = 0,791 л/с или фронтальными струями QДПУф = 0,777 л/с, а так же действительную плотность пульпы пт = 1163 кг/м3, пф = 1142 кг/м3 и не обходимое количество проходов дренопромывочного устройства nn = 2 по промываемому участку дрены с учётом скорости подачи дренопромывочного устройства Uпт = 0,077 м/с и Uпф = 0,065 м/с, толщины слоя илистых отложе ний в дрене hи =25 мм и их плотности и = 1920 кг/м3.
6. Обоснованы наружный диаметр dшн= 25мм водоподающего шланга;
ве личина напора на выходе из насоса дренопромывочной машины Н =100м, а также конструктивные параметры шлангоподающего устройства: диаметр шки ва Dш= 580мм, диаметр прижимающих роликов по кругу катания dр = 20мм, ко личество прижимающих роликов z = 19шт, угол обхвата шкива ш = 90о.
7. Разработаны математические модели и алгоритм расчёта сопротивле ния перемещению водоподающего шланга и дренопромывочного устройства как с тыльными Fс = 217,041Н, так и с фронтальными Fс = 393,7Н струями, а так же окружного Ft и прижимающего Fпр усилий, действующих на водопо дающий шланг и шкив шлангоподающего устройства.
8. Применение дренопромывочной машины ДПМ-1 с шлангоподающим устройством обеспечивает длину промывки дренажных труб с одной позиции для дренопромывочного устройства с тыльными струями - 270м, для дрено промывочного устройства с фронтальными струями - 260м, при этом степень очистки внутренней полости дренажных труб возрастает до 95%.
9. Обоснованы технологические схемы, параметры и процессы работы технических средств для очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем, которые позволяют уменьшить потребность в машино-сменах (на 1000м дрены) с 8,36 маш/смен (по существующей технологии) до 1,57 маш/смен (по предлагаемой технологии) и снизить удельные эксплуата ционные затраты комплекса машин с 32,07 руб./м до 14,21 руб./м.
10. Применение усовершенствованной технологии гидромеханизиро ванной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем позволяет механизировать основные технологические операции, повысить производи тельность комплекса машин при очистке дренажных труб с 35 м/ч (по суще ствующей технологии) до 135 м/ч (по усовершенствованной технологии), а также снизить удельный расход воды на промывку дрены с 70 л/м до 17 л/м.
11. Предлагаемая технология гидромеханизированной очистки трубча той дренажной сети оросительных систем позволяет получить годовой эко номический эффект в размере 710,2 тыс. руб. на один комплекс машин, а также повысить продуктивность орошаемых земель (по отчётным данным хозяйств при возделывании озимой пшеницы на 11 - 15%, кукурузы на зеле ный корм 8 - 12%).
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 1. С целью снижения энергозатрат при очистке трубчатой дренажной сети оросительных систем необходимо применять низконапорный способ (Н = 100м) очистки дренажных труб и дренопромывочную машину ДПМ-1.
2. Для исключения отрывки технологических шурфов по трассе дрены необходимо использовать шлангоподающее устройство и полиэтиленовый шланг (материал шланга ПЭ-80) с наружным диаметром 25мм.
3. Применение активных дренопромывочных устройств с тыльными и фронтальными струями повысит степень очистки дренажных труб до 95%.
4. Для повышения производительности комплекса машин по очистке трубчатой дренажной сети оросительных систем с 35м/ч до 135м/ч и снижения удельных эксплуатационных затрат с 32,07 руб./м до 14,21 руб./м целесообраз но применять усовершенствованную технологию и схемы производства работ.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии 1. Михеев, А.В. Размыв илистых отложений в дренажных трубах зоны орошения: [монография] Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2007. – 106 с.
2. Михеев, А.В. Технология и средства механизации для очистки трубча той дренажной сети: [монография] Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2010. – 173 с.
Список работ, опубликованных в рекомендуемых ВАК изданиях 3. Михеев, А.В. К обоснованию некоторых параметров дренопромывоч ных машин/ А.В. Михеев, А.А. Коршиков // Мелиорация и водное хозяйство, 1995. № 6. - С. 19. (75% автора).
4. Михеев, А.В. Обоснование комплекса машин для строительства дрена жа / А.В. Михеев, А.А. Коршиков // Мелиорация и водное хозяйство, 1997. - № 5. - С. 52-53. (70% автора).
5. Михеев, А.В. Конструкция рабочего органа низконапорного дренопро мывочного устройства (АДПН-250) / А.В. Михеев, А.А. Коршиков, Н.П Дол матов // Мелиорация и водное хозяйство, 2000.- № 5. - С. 27-28 (70% автора) 6. Михеев, А.В. Технология низконапорной очистки закрытых дрен / А.В.
Михеев, А.А. Коршиков, Н.П. Долматов // Мелиорация и водное хозяйство, 2001. - № 5. - С. 36-37. (60% автора).
7. Михеев, А.В. Устройство для очистки внутренней поверхности дренаж ных труб / А.В. Михеев, А.А. Коршиков, Л.И. Назаренко // Строительно дорожные машины, 2004. - № 7. - С. 46-47. (70% автора).
8. Михеев, А.В. Пути улучшения закрытого горизонтального дренажа на Северном Кавказе / А.В. Михеев, В.В. Журба // Вестник РАСХН, 2005. - № 4. - С. 22-23. (80% автора).
9. Михеев, А.В. Перспективы комплексно-механизированных работ по эксплуатации закрытого горизонтального дренажа в зоне орошения // Вест ник Донского гос. техн. ун-та, 2005. - Т.5. № 5(27). – С. 712-720.
10. Михеев, А.В. Определение размывающей скорости при очистке дре нажных труб // Мелиорация и водное хозяйство, 2007.- № 4.- С.71-72.
11. Михеев, А.В. Взаимодействие размывающих струй дренопромывочного устройства с илистыми отложениями // Мелиорация и водное хозяйство, 2010.- № 4.- С.11-13.
12. Михеев, А.В. Исследование процесса транспортирования пульпы по дренажному трубопроводу / А.В. Михеев, В.В. Журба // Мелиорация и вод ное хозяйство, 2010.- № 4.- С.13-15. (75% автора).
13. Михеев, А.В. Гидромеханизированная технология очистки трубчатой дренажной сети // Вестник Донского гос. техн. ун-та, 2010. - Т.10. № 5(48).– - С. 653-660.
Патенты 14. Свидетельство на полезную модель 31342 Российская Федерация, 7 В 08 В 9/04, 9/053 Устройство для очистки внутренней поверхности дренажных труб / Михеев А.В., Коршиков А.А., Назаренко Л.И.;
Организация. - Россий ское агентство по патентам и товарным знакам №2001118876/20 заявл.
06.07.2001;
опубл. 10.08.2003 Бюл. №22.
15. Патент №. 2238373 Российская Федерация, МПК7 E 03 F 3/06 F 16 L 1/028 Способ укладки гибких трубопроводов / Михеев А.В., Михайлин А.А., Шуньков В.И., Назаренко Л.И.;
Организация. – Федеральная служба по ин теллектуальной собственности, патентам и товарным знакам № заявл. 27.12.2001;
опубл. 27.08.2003 Бюл. №24.
16. Патент №78895 Российская Федерация, МКП F16L 1/100 (2006.01) Шлангоподающее устройство /Михеев А.В., Журба В.В. Организация. - Фе деральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам №2008129002 заявл. 15.07.2008;
опубл. 10.12.2008 Бюл. №34.
Статьи, опубликованные в сборниках научных конференций и симпозиумов 17. Михеев, А.В. Исследование эффективности действия гидравлических струй дренопромывочной насадки / А.В. Михеев, А.А. Коршиков // Агропро мышленные машины и оборудование (теория, конструкция, расчет): сб. науч.
тр. НГМА. - Новочеркасск, 1996. - Вып. 2. - С. 21-25. (80% автора).
18. Михеев, А.В. Обоснование параметров низконапорного дренопромы вочного устройства АДПН-250 / А.В. Михеев, Н.П. Долматов // Агропромыш ленные машины и оборудование (теория, конструкция, расчет): сб. науч тр. / НГМА. - Новочеркасск, 2000. - Вып. 4. – С. 48-56. (50% автора).
19. Михеев, А.В. Экономико-математическая модель состава машин в зве не по очистке ЗГД / А.В. Михеев, Н.П. Долматов // Агропромышленные ма шины и оборудование (теория, конструкция, расчет): сб. науч. тр./ НГМА. - Новочеркасск, 2000. - Вып. 4. – С. 57-62. (70% автора).
20. Михеев, А.В. Математическая модель технологического процесса очист ки дренажа в зоне орошения / А.В. Михеев, А.А. Н.П. Долматов // Моделиро вание, теория, методы и средства: материалы междунар. науч. -практ. конф. / ЮРГТУ. – Новочеркасск, 2001. – ч: 4. – С. 34-37. (70% автора).
21. Михеев, А.В. Математическая модель гидравлических потерь напора в дренопромывочном устройстве / А.В. Михеев, Н.П. Долматов // Моделирова ние, теория, методы и средства.: материалы междунар. науч.-практич. конф. / ЮРГТУ. – Новочеркасск, 2001. – ч. 8 – С. 26-29. (50% автора).
22. Михеев, А.В. Пути повышения эффективности работы дренажных сис тем // Совершенствование технологии и средств механизации производст венных процессов в АПК: тез. докл. межвуз. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и препод. / НГМА. – Новочеркасск, 2001. – С. 12-13.
23. Михеев, А.В. Перспективы развития дренажных работ в зоне орошения // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышлен ном комплексе: 1-я Рос. науч.-практ. конф.: сб. науч.–трудов (июнь, 2001) / СГСХА. – Ставрополь, 2001. – т.1 – С. 130-132.
24. Михеев, А.В. Влияние скорости подачи дренопромывочной головки на степень очистки дренажной трубы // Агропромышленные машины и обору дование (теория, конструкция, расчет): сб. науч. тр. / НГМА. - Новочеркасск, 2002. – Вып.5 – С. 64-68.
25. Михеев, А.В. Влияние сопротивления перемещению водоподающего шланга на дальность промывки дренажных труб с одной позиции / А.В. Ми хеев, В.В. Журба // Мелиорация и водное хозяйство: материалы рег. науч. – практ. конф., посвящ. 95-летию мелиоративного образования на Юге России./ ФГОУ ВПО НГМА. – Новочеркасск, 2003. – Т.2. – С. 55-57. (65% автора).
26. Михеев, А.В. Обоснование диаметра лобовой струи дренопромывочного устройства / А.В. Михеев, В.В. Журба // Актуальные проблемы мелиорации и водного хозяйства Юга России: науч.-практ. конф. сотрудников, аспирантов и студентов / НГМА. – Новочеркасск: НГМА, 2003. - С. 107-115. (80% автора).
27. Михеев, А.В. Обоснование основных геометрических параметров дре нопромывочного устройства // Мелиорация и водное хозяйство: Материалы науч.-техн. конф., посвящ. 70-летию акад. Б.Б. Шумакова (10 сент. 2003г.
г. Новочеркасск): / ФГОУ ВПО НГМА, ФГНУ РосНИИПМ.- Новочеркасск:
ООО НПО "ТЕМП", 2003.- Вып. 1.- С. 93-96.
28. Михеев, А.В. Низконапорная технология промывки дренажных труб в зоне орошения / А.В. Михеев, А.А. Коршиков, В.В. Журба// Рабочие органы машин и технологии работ в АПК (разработки ученых – производству)/ ФГОУ ВПО НГМА.- Новочеркасск, 2004. - С. 8-13. (60% автора).
29. Михеев, А.В. Механизация перемещения водоподающего шланга внут ри дренажного трубопровода / А.В. Михеев, В.В. Журба // ЦНТИ. "Мелиово динформ" / Вопросы мелиорации ЦНТИ. "Мелиоводинформ" - 2004. - № 3-4 - С. 51-55. (70% автора).
30. Михеев, А.В. Низконапорная технология промывки дренажных труб в зоне орошения / А.В. Михеев, А.А. Коршиков, В.В Журба // Теория и проектирование сельскохозяйственных машин и оборудования: материалы Всерос. науч.-техн.
конф., посвященной 100 – летию со дня рождения И.И. Смирнова / под ред.
Г.Н. Дьяченко.– Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ, 2004.– С. 35-40. (70% автора).
31. Михеев, А.В. Пути повышения эффективности эксплуатации закрытого горизонтального дренажа в зоне орошения // Экологические проблемы при родопользования в мелиоративном земледелии: материалы междунар. науч. практ. конф. / М-во с-х. Р.Ф. отд-ние мелиор., водн. х-ва Россельхоз акад.
ФГОУ - Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006. – Т. 1. – С. 46-54.
32. Михеев, А.В. Оптимизация параметров шлангоподающего механизма дренопромывщика / А.В. Михеев, В.В. Журба, А.Г. Кондратьев // Совершенст вование рабочих органов машин, технологии и организации производства работ в АПК: сб. науч. трудов - Новочеркасск, 2006. – Вып. 7.- С. 11-29. (60% автора).
33. Михеев, А.В. Анализ конструкций ДПУ, применяемых для размыва илистых отложений внутри дренажных труб // Мелиорация и водное хозяй ство: материалы науч. – практ. конф. «Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства Южного Федерального округа» (Шумаковские чтения со вместно с заседанием секции РАСХН), 9-10 нояб. 2006г., г. Новочеркасск / НГМА. - Новочеркасск: Оникс+, 2007. – Вып. 5.– Т.1.– С. 170-174.
34. Михеев, А.В. Проблемы эксплуатации закрытого горизонтального дре наж на орошаемых землях // Материалы международ. науч. – практ. конф.
«Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проек тов». – М.: МГУП, 2008 - Ч I.- С. 176-179.
35. Михеев, А.В. Процесс перемещения дренопромывочного устройства в дренажных трубах // Совершенствование рабочих органов машин, техноло гии и организации производства работ в АПК: межвуз. науч.- практ. семинар / НГМА. – Новочеркасск, 2009.– С. 81-88.
36. Михеев, А.В. Теоретические исследования процесса очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем // Мелиорация и водное хозяйство: ма териалы науч.-практ. конф. «Эффективность мелиораций на юге России», 23 24 сентяб. 2009г., г. Новочеркасск / НГМА.- Новочеркасск: Лик, 2009.- Вып.
7.- Т.2.- С. 73-82.
37. Михеев, А.В. Усовершенствованная технология гидромеханизирован ной очистки трубчатой дренажной сети оросительных систем // Технологии и средства механизации в АПК: сб. науч. тр. сотрудников фак-та механизации НГМА / НГМА.- Новочеркасск, 2009. – С. 56 – 59.
Формат 60x841/ Подписано в печать Объем 2,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № Типография НГМА, 346428, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская,