Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 49432 10.20295/1815-588X-2022-19-1-116-126 Общетехнические задачи и пути их решения GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH Общетехнические задачи и пути их решения Accounting for Flow Discontinuities While Water Hammers at Engineering Stage of Pressure Pipelines Made of Polymeric Materials Учет разрывов сплошности потока при гидравлических ударах на этапе проектирования напорных трубопроводов из полимерных материалов Капинос Ольга Геннадьевна Kapinos Ol'ga Gennad'evna

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Твардовская Надежда Владимировна Tvardovskaya Nadezhda Vladimirovna

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation 24 03 2022 24 03 2022 19 1 116 126 24 03 2022 https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/49432/view

Цель: Показать необходимость уточнения в нормативных документах расчетных зависимостей для определения параметров гидравлического удара в напорных трубопроводах при использовании полимерных труб. Обосновать методики расчета гидравлического удара для таких трубопроводов с учетом возможности возникновения разрывов сплошности потока. Привести основные методы, направленные на предотвращение и минимизацию негативных последствий гидравлических ударов. Методы: Сравнение различных методик расчета параметров гидравлического удара. Для описания процесса гидравлического удара использован математический метод анализа бесконечно малых величин и метод характеристик. Результаты: Показана необходимость проведения на этапе проектирования напорных систем с использованием труб из полимерных материалов поверочных расчетов на гидравлический удар с учетом возможности возникновения в них разрывов сплошности потока и соответствующего отражения в нормативной литературе. Практическая значимость: Результаты работы рекомендуется учитывать при проведении поверочных расчетов напорных трубопроводов из полимерных материалов на случай возникновения гидравлических ударов, в том числе с разрывом сплошности потока, и разработке мероприятий по предотвращению таких явлений.

Purpose: To show the need to clarify calculation dependencies in regulatory documents for determining the parameters of water hammer in pressure pipelines when using polymeric pipes. To substantiate the methods to calculate hydraulic shock for such pipelines taking into account the appearance possibility of flow discontinuities. To present the main methods aimed at prevention and minimization of the negative consequences of water hammers. Methods: Comparison of various methods for the calculation of parameters of water hammer. To describe the process of water hammer the mathematical method of analysis of infinitesimals and characteristic method are used. Results: It is shown that it is necessary to carry out at engineering stage of pressure systems using pipes made of polymeric materials the verification calculations for water hammer taking into account the appearance possibility of flow discontinuities there and to reflect it correspondingly in a normative literature. Practical importance: The results of the work are recommended to be taken into account when carrying out verification calculations of pressure pipelines made of polymeric materials in case of water hammer occurrence including with a break in flow continuity and developing the measures to prevent such phenomena.

 проектирование напорные трубопроводы полимерные материалы гидравлический удар разрыв сплошности потока метод характеристик engineering pressure pipelines polymeric materials water hammer flow continuity flow discontinuity method of characteristics

СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84. - М., 2021. - 147 с. SP 31.13330.2012. Vodosnabzhenie. Naruzhnye seti i sooruzheniya. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 2.04.02-84 [SP 31.13330.2012. Water supply. External networks and structures. Updated edition of SNiP 2.04.02-84]. Moscow, 2021. 147 p. (in Russian) Жуковский Н. Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах / Н. Е. Жуковский. - М.; Л.: ГИТТЛ, 1949. - 104 с. Zhukovskiy N. E. O gidravlicheskom udare v vodoprovodnykh trubakh [On hydraulic shock in water pipes]. Moscow: GITTL Publ., 1949. 104 p. (in Russian) СП 399.1325800.2018. Системы водоснабжения и канализации наружные из полимерных материалов. Правила проектирования и монтажа. - М., 2021. - 130 с. SP 399.1325800.2018. Sistemy vodosnabzheniya i kanalizatsii naruzhnye iz polimernykh materialov. Pravila proektirovaniya i montazha [SP 399.1325800.2018. External water supply and sewerage systems made of polymeric materials. Rules for design and installation]. Moscow, 2021. 130 p. (in Russian) Людеке Х.-Й. Гидроудар: причины, анализ и способы предотвращения / Х.-Й. Людеке, Б. Котэ, К. Паули // Водоснабжение и санитарная техника. - 2015. - № 8. - С. 62-69. Lyudeke Kh.-Y. Gidroudar: prichiny, analiz i sposoby predotvrashcheniya [Water hammer: causes, analysis and ways to prevent]. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika [Water supply and sanitary engineering]. 2015, I. 8, pp. 62-69. (in Russian) Titova T. Accident at river-crossing underwater oil pipeline / T. Titova, R. Akhtyamov, E. Nasyrova, A. Elizaryev // MATEC Web of Conferences. - 2018. - № 239.06003. Titova T. Accident at river-crossing underwater oil pipeline / T. Titova, R. Akhtyamov, E. Nasyrova, A. Elizaryev // MATEC Web of Conferences. - 2018. - I. 239.06003. Ryzhova L. V. Ensuring Environmental Safety during the Construction and Operation of Tunnels in Residential Areas / L. V. Ryzhova, T. S. Titova, S. G. Gendler // Procedia Engineering. - 2017. - № 189. - Pp. 404-410. Ryzhova L. V. Ensuring Environmental Safety during the Construction and Operation of Tunnels in Residential Areas / L. V. Ryzhova, T. S. Titova, S. G. Gendler // Procedia Engineering. - 2017. - I. 189. - Pp. 404-410. Мошнин Л. Ф. Расчеты гидравлического удара / Л. Ф. Мошнин, Е. Т. Тимофеева. - М.; Л.: Госэнергоиздат, 1952. - 200 с. Moshnin L. F. Raschety gidravlicheskogo udara [Calculations of hydraulic shock]. Moscow: Gosenergoizdat Publ., 1952. 200 p. (in Russian) Смирнов Д. Н. Гидравлический удар в напорных водоводах / Д. Н. Смирнов, Л. Б. Зубов. - М.: Стройиздат, 1975. - 122 с. Smirnov D. N. Gidravlicheskiy udar v napornykh vodovodakh [Hydraulic shock in pressure conduits]. Moscow: Stroyizdat Publ., 1975. 122 p. (in Russian) Капинос О. Г. Последствия гидравлических ударов, сопровождающихся разрывами сплошности потока жидкости / О. Г. Капинос, Н. В. Твардовская // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2011. - Вып. 3(28). - С. 167-176. Kapinos O. G. Posledstviya gidravlicheskikh udarov, soprovozhdayushchikhsya razryvami sploshnosti potoka zhidkosti [Consequences of hydraulic shocks accompanied by discontinuities in fluid flow]. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobshcheniya [News of the Petersburg University of Communications]. 2011, I. 3(28), pp. 167-176. (in Russian) Твардовская Н. В. Гидравлический удар в напорных трубопроводах водоотведения: автореф. дис. … канд. техн. наук / Н. В. Твардовская. - СПб.: СПбГАСУ, 2005. - 24 с. Tvardovskaya N. V. Gidravlicheskiy udar v napornykh truboprovodakh vodootvedeniya. Kand. Diss [Hydraulic shock in pressure pipelines of water disposal. Cand. Diss]. St. Petresburg: SPbGASU Publ., 2005. 24 p. (in Russian) Дикаревский В. С. Гидравлический удар в напорных трубопроводах водоотведения / В. С. Дикаревский, О. Г. Капинос, Н. В. Твардовская // Вестник РААСН. - 2004. - Вып. 8. - С. 152-156. Dikarevskiy V. S. Gidravlicheskiy udar v napornykh truboprovodakh vodootvedeniya [Hydraulic shock in pressure sewerage pipelines]. Vestnik RAASN [Vestnik RAASN]. 2004, I. 8, pp. 152-156. (in Russian) Капинос О. Г. Влияние выбранного материала труб на величину давления в трубопроводе при возможном гидравлическом ударе / О. Г. Капинос, Н. В. Твардовская // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2008. - № 2(15). - С. 112-119. Kapinos O. G. Vliyanie vybrannogo materiala trub na velichinu davleniya v truboprovode pri vozmozhnom gidravlicheskom udare [Influence of the selected pipe material on the magnitude of pressure in the pipeline with a possible hydraulic shock]. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobshcheniya [Bulletin of the Petersburg University of Communications]. 2008, I. 2(15), pp. 112-119. (in Russian) Христов Хр. Резултати от натуралните изледвания на хидравличния удар в някои наши помпени станции / Хр. Христов // Изв. на института по водни проблеми БАН. Отд. за техн. Науки. - 1969. - Т. 10. - С. 121-185. Khristov Khr. Rezultati ot naturalnite izledvaniya na khidravlichniya udar v nyakoi nashi pompeni stantsii [Results from natural research on hydraulic shock to some of our pumping stations]. Izv. na instituta po vodni problemi BAN. Otd. za tekhn. Nauki [Izv. at the Institute for Water Problems BAN. Dep. for tech. Science]. 1969, V. 10, pp. 121-185. (in Russian) Petrova T. M. Geotechnical problems of transport construction and their solutions / T. M. Petrova, E. Y. Chistyakov // Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations - Proceedings of the International Conference on Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations, GFAC 2019. - Pp. 250-253. Petrova T. M. Geotechnical problems of transport construction and their solutions / T. M. Petrova, E. Y. Chistyakov // Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations - Proceedings of the International Conference on Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations, GFAC 2019. - Pp. 250-253. Капинос О. Г. Степень влияния различных факторов на величину давления при гидравлических ударах / О. Г. Капинос, Н. В. Твардовская // Комунальне господарство мiст. Cерiя: Технiчнi науки та архiтектура. - 2014. - № 114. - С. 122-126. Kapinos O. G. Stepen' vliyaniya razlichnykh faktorov na velichinu davleniya pri gidravlicheskikh udarakh [The degree of influence of various factors on the magnitude of pressure during hydraulic shocks]. Komunal'ne gospodarstvo mist. Ceriya: Tekhnichni nauki ta arkhitektura [Communal State of Mist. Series: Technical sciences and architecture]. 2014, I. 114, pp. 122-126. (in Russian) Пластмассовые трубы, их характеристики и область применения. - Стокгольм: NPG, 1999. - 114 с. Plastmassovye truby, ikh kharakteristiki i oblast' primeneniya [Plastic pipes, their characteristics and scope]. Stokgol'm: NPG Publ., 1999. 114 p. (in Russian)