Моделирование горения унитарных твердых топлив и гидродинамических процессов устройств, погруженных в жидкость тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Басалаев Сергей Александрович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРЕНИЯ УНИТАРНЫХ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УСТРОЙСТВ, ПОГРУЖЕННЫХ в жидкость

Специальности 01.04.! 7 - Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

2 О ДЕК 2012

Томск-2012

005047702

005047702

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет» на кафедре математической физики физико-технического факультета и в отделе газовой динамики и физики взрыва НИИ ПММ ТГУ

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор Барсуков Виталий Дементьевич; доктор физико-математических наук, ст. н. с. Голдаев Сергей Васильевич

Официальные оппоненты: Субботин Александр Николаевич,

доктор физико-математических наук, профессор кафедры парогенераторостроения и парогенераторных установок Национального исследовательского Томского политехнического университета

Трофимов Вячеслав Федорович доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной аэромеханики Национального исследовательского Томского государственного университета

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"

Защита состоится «28» декабря 2012 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.269.13 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» по адресу: 634050, г. Томск, ул. Усова, 7, корпус 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского Томского политехнического университета по адресу: 634050, г. Томск, ул. Белинского, 55.

Автореферат разослан «^^тт ноября 2012 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета {цМ^ А.С. Матвеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При проведении подводно-технических и аварийно-спасательных работ используются разнообразные средства на основе твердотопливных газогенераторов. Освоение Мирового океана, разработка морских нефтяных и газовых месторождений, расширение технологических возможностей аппаратов по термогазохимическому воздействию на жидкости делает актуальным исследования по совершенствованию подобных устройств и методической базы по их созданию.

В настоящее время разработка и совершенствование устройств на основе унитарного твердого топлива (УТТ) для работы в жидкой среде интенсивно ведется в России, США, Франции и ряде других стран. Известны методики и экспериментальные результаты по функционированию твердотопливных газогенераторов в жидкой среде опубликованные в работах сотрудников ИХФ, Московского химико-технологического университета, Ижевского Казанского и Пермского государственных технических университетов и др.

Однако во всех вышеперечисленных организациях рассматриваются твердотопливные газогенераторы с прочным металлическим или пластмассовым корпусами и с герметичными схемами запуска.

В настоящей диссертации исследуются открытые твердотопливные газогенераторы (бескорпусные) с разгруженными от гидростатического давления элементами. Запуск их производится непосредственно в водной среде, за счет барботажа через которую охлаждаются продукты сгорания. В результате уменьшается пассивный вес и стоимость открытых газогенераторов.

Экспериментальный метод решения физико-математического моделирования гидродинамических процессов, сопровождающих работу устройств на основе унитарных твердых топлив является трудоемким. Поэтому комплексный анализ таких процессов на основе вычислительного эксперимента представляется актуальной задачей, как в экологическом отношении, так и в плане безопасной эксплуатации устройств.

Целью диссертационной работы является моделирование горения УТТ и гидродинамических процессов устройств, погруженных в жидкость.

Положения, выносимые на защиту диссертационной работы:

1. Обобщённая модель зажигания УТТ под водой плоской спиралью накаливания с учетом зависимости удельного электрического сопротивления от температуры.

2. Результаты экспериментальных испытаний влияния перегрузки на скорость горения УТТ.

3. Результаты лабораторных испытаний подводного открытого газогенератора (ОГ) с многократным запуском и остановом.

4. Обобщённая методика создания регулируемой подъемной силы и всплытия понтона с грузом.

5. Методики интерпретации визуальных данных процесса горения УТТ в жидкой среде при перегрузках и функционирования малогабаритного подъемного устройства.

6. Анализ эффективности модернизированных устройств на основе ОГ для проведения подводно-технических и аварийно-спасательных работ.

Новизна результатов проведенных исследований.

1. Установлено, что при зажигании УТТ спиралью накаливания (СН) в жидкой среде для металлов, у которых температурный коэффициент сопротивления близок или меньше, чем у нихрома можно не учитывать его влияние.

2. Экспериментально доказана возможность многократного запуска и прекращения работы ОГ под водой.

3. Расчетным путем установлено, что в математической модели наполнения эластичных оболочек сферической формы допустимо не учитывать инерционные свойства жидкости.

4. Вычислительным экспериментом подтверждена возможность регулируемого всплытия понтона с грузом.

5. Экспериментально установлено, что при увеличении положительной перегрузки в диапазоне (1...255)£ скорость горения УТТ возрастает в (1 ...2,5) раза.

Практическая значимость диссертации и использование полученных результатов.

1. Разработанная обобщенная методика прогнозирования характеристик устройства с регулируемой подъемной силой может быть использована в организациях, занимающихся проектированием и эксплуатацией понтонов.

2. Предложено устройство для пожаротушения с импульсной подачей жидкости, позволяющее снизить расход воды.

3. Установки с визуализацией процесса многократного запуска и прекращения функционирования ОГ, всплытия эластичного понтона с грузом могут использоваться в учебных курсах по теории внутрикамерных процессов в высокоэнергетических системах и гидромеханике.

Результаты исследований по теме диссертации получены, при проведении

работ по грантам РФФИ (проект № 09-03-00054-а, проект № 05-08-18120-а). Достоверность научных результатов и выводов подтверждается сопоставлением расчетных данных с опытными и апробированными результатами научных исследований других ученых.

Публикации. По материалам диссертации опубликована 21 работа, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций на соискание ученых степеней кандидатов и докторов наук: «Химическая физика и мезоскопия», «Известия ВУЗов. Физика» и «Пожарная безопасность». Соискатель является соавтором 3 патентов РФ на изобретение. Список публикаций представлен в конце автореферата.

Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунка, 8 таблиц, библиография включает 147 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и практическая значимость выбранного направления исследований. Сформулированы и обоснованы цели и задачи исследований, новизна полученных результатов, выносимых на защиту.

В первой главе на основе анализа литературных данных обоснованы пути решения поставленных задач.

Во второй главе приводится физико-математическое моделирование работы систем запуска ОГ.

В Научно-исследовательском институте прикладной математики и механики Томского госуниверситета (НИИ ПММ ТГУ) давно ведутся работы по исследованию функционирования устройств под водой на основе ОГ. Схема одного из вариантов которого, предназначенного для наполнения понтонов, показана на рис. 1. В шашке УТТ 1 выточен полузамкнутый канал 2, в верхней стенке которого установлен электровоспламенитель в виде СН. Предполагается, что участок контакта СН достаточно большой, чтобы не учитывать тепловые потери с боковых сторон, поэтому процесс зажигания УТТ математически моделировался (рис. 2) одномерным уравнением распространения теплоты в образце

Рис. 1. Схема открытого

газогенератора. / - шашка УТТ, 2 - канал. 3 — спираль накаливания, 4 - буферный объем.

Рис. 2. Схема подводного зажигания УТТ

/— твердое топливо, 2- спираль накаливания, 3 - пленка пара.

с начальным -

при/ = 0Г = 7;); (2)

и граничными условиями -

при „г-»со Т = Т0\ (3)

при (4)

Как показали экспериментальные и теоретические исследования стадии зажигания УТТ, проведенные в НИИ ПММ ТГУ, температура СН достигает значений 500...600 К, поэтому может сказаться зависимость удельного электрического сопротивления сплава от температуры.

Значения температурного коэффициента для разных сплавов представлены в табл. 1.

Таблица 1-Значение температурного коэффициента для разных материалов из которых изготавливается СН__

Металл Удельное электрическое сопротивление Я, Ю"8Ом.м Температурный коэффициент сопротивления У, к-1

Вольфрам 5,5 0,0052

Константан 49 0,000001

Никель 7,24 0,0054

Нихром 100 0,0004

В граничном условии учтен этот фактор (4).

Переход к принятым в теории зажигания безразмерным переменным, удобным при численных расчетах, представляет формулировку (1) - (4) в виде:

50=^0+ехр(^); (5)

дт дп2 1 + /50

при г = 0 0 = 0(); (6)

при Г] —» со 0 = 0О; (7)

при /? = 0 - — = q-n—-B(Э-Q^,B = Bi-qy■ (8)

дг] дт

Здесь использованы следующие параметры:

£ с(Лт РХГт 11 Р

Т /Т а.1

Р Я

Для прогнозирования времени задержки /„ и температуры воспламенения Т„ от параметров процесса было разработано методическое обеспечение, содержащее два подхода.

Реализация первого представляла численное интегрирование исходной краевой задачи (5) - (8), которое осуществлялось по неявной разностной схеме,

а дискретные аналоги граничных условий были получены методом фиктивных точек.

Во втором подходе расчет характеристик зажигания проводился приближенным методом, разработанным Вилюновым В.Н.

Тестирование численного метода решения проводилось путем сравнения изменения температуры поверхности образца от времени с полученным точным аналитическим методом (рис.3).

поверхности образца УТГ от времени плотности теплового потока С Н из никеля / - кривая - аналитический метод. кривая 1 — у =0; кривая 2 -у= 0,0054 К-1. 2 — кривая — разностный метод.

Результаты параметрических исследований влияния температурного коэффициента сопротивления для СН, выполненной из никеля, показаны на рис. 4 , где кривая / без учета температурного коэффициента сопротивления кривая 2-е его учетом. Максимальное отличие времен задержки достигало 10%. Аналогичные исследования проводились и для СН, выполненной из нихрома. Различие во временах задержки не превышало 2%. Отсюда сделан вывод о том, что для сплавов, значения температурного коэффициента которых меньше чем у никеля, можно считать удельное электрическое сопротивление постоянным.

При подъёмно-спасательных работах с увеличением глубины погружения в подъемном устройстве (ПУ). приходится использовать до 7, а то и больше ОГ, наличие в каждом из них самостоятельной системы запуска требует использования источника электрической энергии большой емкости и переключателя. Такая ситуация снижает безотказность системы запуска и работоспособность всего ПУ.

Для преодоления отмеченных недостатков предложена схема, основанная на передаче горения от работающего ОГ к соседнему по газодинамической связи между ними (рис. 5). При запуске одного из генераторов с помощью СН продукты сгорания по дугообразной трубке вытесняют воду и попадают в канал следующего ОГ, с некоторым запаздыванием происходит запуск 2 ОГ и т.д.

Рис. 5. Блок подводных открытых газогенераторов (ОГ).

I - ОГ, 2 - опоры, 3 - дугообразная трубка.

Для выбора основных элементов газодинамической связи ОГ с использованием опыта проектирования трубчатых теплообменных аппаратов был выполнен приближенный расчет, из которого получено ограничение на

высоту изгиба трубки М<к - [4 А—} , где А - безразмерный параметр,

(¿-1Д а)

содержащий физические и баллистические свойства УТТ.

Дальнейшее совершенствование функционирования ОГ в жидкой среде связано с возможностью многократного его запуска и останова.

На рис. 6 показана схема устройства для многократного зажигания и прерывания горения УТТ, где цифра 1 - подвижный локализатор зоны горения (ПЛЗГ), 2- плоская СН, 3— шашка УТТ.

Фрагменты двукратного зажигания и прерывания горения УТТ показаны рис. 7, где в начальный момент происходит зажигание, затем выход на стационарный режим горения, прерывание горения, последующий запуск и т. д.

В экспериментах гашение УТТ проводилось до 6 раз. Суммарное время горения (без учёта перерывов) в зависимости от длины образцов изменялось в пределах (24... 120) с. Это время практически соответствовало скорости горения использованного УТТ при атмосферном давлении (поджатие было незначительным, поскольку оно определялось только весом ПЛЗГ).

Результаты испытаний показали, что предложенный способ управляемого сжигания УТТ обеспечивает надежное воспламенение, стабильное горение, безотказное гашение и последующее повторное зажигание. Этот способ может быть использован для дискретной подачи продуктов сгорания ОГ в емкость плавучести ПУ, что будет показано в следующей главе.

Рис. 6. Схема устройства для многократного зажигания и прерывания горения

1 - ПЛЗГ, 2 - СН, 3 - шашка УТТ.

Рис. 7. Схема многократного зажигания и прерывания горения

Для расширения возможностей применения УТТ в жидких средах проведены исследования влияния перегрузки на процесс горения. С участием соискателя было разработано новое устройство для подобных исследований, показанное на рис !

>////////////////////, Рис. 8. Схема установки для исследования скорости горения твердого топлива в поле массовых сил

Испытания проводились при атмосферном давлении. Использовались образцы диаметром 20 мм и высотой 50 мм, которые на каждом торце имели углубления. В одном из них устанавливался воспламенитель в виде СН, а в противоположном - размещалась навеска черного пороха массой 0,5 г. На боковую поверхность образца и на торец с навеской пороха наносилась бронировка из эпоксидной смолы. Результирующая мерная база образца составляла 36 мм, которая измерялась с относительной погрешностью 0,3 %.

Время горения фиксировалось двумя способами. Первый способ заключался в записи звука процесса на микрофон с последующей его передачей на ПК. Далее производилась его обработка с помощью программы Sony Sound Forge Pro 10.0a. После анализа полученной информации устанавливались моменты начала и окончания горения. Во втором способе использовалась съемка процесса с помощью видеокамеры. Момент начала горения и окончания устанавливался по появлению продуктов сгорания (дыма) и их последующему исчезновению. Скорость горения определялась с относительной погрешностью, не превосходящей 5,3 %. На рис. 9 представлены результаты по скорости горения УТТ в поле центробежных сил.

0.9 0.85 0.8 0,75 | 0.7 0.65 0,6 0.55 0.6

О 25 50 75 100 125 150 175 200

П. а/д

Рис. 9 Зависимость скорости горения от перегрузки

Для дальнейших исследований горения УТТ в поле массовых сил установка была модернизирована. В камере сжигания (рис. 10) было смонтировано устройство, схема которого показана на рис. 11. Испытуемый цилиндрический образец 1 с электровоспламенителем 2 в виде изолированной плоской СН и надетым ПЛЗГ 3 в виде термостойкого стакана размещены в установленной на валу 4 с возможностью вращения дискообразной камере сжигания 5.

В опытах использовались небронированные образцы УТТ диаметром 15 мм и длиной 80 мм. Для регистрации скорости вращения использовался геркон, соединенный с ПК с помощью аудиоразъёма для микрофона. Запись и обработка сигнала велась с помощью программы PowerGraph. Для фиксации перемещения ПЛЗГ использовался видеорегистратор INTEGO VX-90, обеспечивающий скорость съемки 30 кадров в секунду.

Рис. 11 Схема камеры сжигания установки для исследования подводного горения унитарных твёрдых топлив в поле центробежных сил

Рис. 10 Внешний вид модернизированной установки (без крышки) для проведения экспериментальных исследований

Рис. 12. Начальное (а) и промежуточное (б) положения подвижного локализатора зоны горения

На рис. 12 представлены фотографии ПЛЗГ в исходном положении (а) и через 4,4 секунды от начала движения (б). Верхний край ПЛЗГ на обеих фотографиях отмечен горизонтальной прямой. Далее осуществлялось масштабирование, и перерасчет переменного расстояния верхней части ПЛЗГ от центра вращения.

По полученным данным строился график зависимости координаты движения ПЛЗГ Я от времени t. На рис. 13 приведён типичный график

С помощью программы У^гШаЮиЬ в видеофайл «монтировалась» виртуальная линейка. Далее фрагмент видеозаписи от начала и до конца горения «вырезался» и разбивался на серию кадров, каждый кадр имел продолжительность 1/30 секунды. Производилось сравнение положения ПЛЗГ по отношению с виртуальной линейкой.

движения ПЛЗГ в зависимости от г при средней относительной перегрузке 252,8.

Рис. 13. Зависимость координаты подвижного локализатора зоны горения, от времени при частоте вращения 25,5 с-1 и диапазоне изменения перегрузки от 2,5 до 255

При разработке упрощённой математической модели движении ПЛЗГ возможным влиянием обдувающего потока на скорость горения пренебрегалось.

Результатом влияния периодического разрушения «носика» конуса на темп газообразования является уменьшение толщины горящего свода в радиальном направлении. Поэтому в приближенном расчете скорости продвижения ПЛЗГ использовалось подобие треугольников, построенных на профиле усечённого конуса поверхности горения и на векторах скорости горения ие и скорости движения ПЛЗГ и (с учётом разрушения топлива при достижении

критического радиуса г») рис. 14. _

КУЛЧУАЧ\\\\чЧ\Ч\ЧЧЧ

ч\\\\\\\\Ч

и/щ

Рис. 14 - Схема взаимодействия ПЛЗГ и УТТ.

[Ир2+(г-г.)2]°-5/(г-г.),

(10)

где кр - высота газовой полости ПЛЗГ, г - радиус образца топлива.

Критический радиус зависит от прочностных характеристик топлива и от размера массовых сил. Его оценка была получена из соотношения

г. = ((/и^ед/Спа)) ■ ,

(И)

где m¡ - масса ПЛЗГ, G¡ - средний размер перегрузки (отношение центробежной силы к силе тяжести), а - допустимое напряжение для исследуемого УТТ. Величину G определяли из соотношения

G, = (InNfRfg, (12)

где N— частота оборотов камеры сжигания.

Величина R является расстоянием от оси вращения центрифуги не до поверхности горящего торца, а до центра тяжести ПЛЗГ (у использованного в экспериментах ПЛЗГ центр тяжести отстоял от донной части на 10 мм). С учётом выражения (11) соотношение для определения скорости движения ПЛЗГ приняло вид

U= ug{h2+\r-(G,mlg/7rats]2}0-5/[г- (С,т,фа)0-5]. (13)

Здесь величина ug зависит от давления. Для УТТ, использованного в экспериментах в пределах диапазона реализованных давлений р, закон горения аппроксимирован линейной зависимостью ug = 0,45+1,94р, в которой давление р подставляется в МПа, скорость - в мм/с.

Размер приращения гидростатического давления Api, создаваемого центробежной силой по сравнению с атмосферным на уровне центра тяжести ПЛЗГ, определяется толщиной слоя воды

Ар, = 2p¿N\R2 - Ro2) = 2PkN2H(R + Ra), (14)

где R0 - расстояние от оси вращения камеры сжигания до поверхности воды, Я - расстояние от поверхности воды до координаты центра тяжести ПЛЗГ.

Нормальная скорость горения определяется давлением на выходе из ПЛЗГ (ввиду его жёсткости), который находится ниже по ходу перегрузки на соответствующую величину /. Поэтому учитывалась дополнительная добавка давления Ар2, равная

Ар2 = 2prN2[(R + Г)2 - R2] = pglGi + Ipit2N2l2. (15)

Подставив эти добавки в выражение для скорости горения, включая атмосферное давление, получили соотношение для определения нормальной скорости горения при давлении, имеющем место при действии перегрузок

ug = 1,94[0,1 +pg(0,5H+ l)G, + 2pT¿ N2(HR0 +l2)] + 0,45. (16)

Для сравнения экспериментальных значений скорости движения ПЛЗГ были проведены расчёты по полученным соотношениям. Использовались следующие характеристики: h = 20 мм, г = 7,5 мм, m = 41,3 г, а = 10 МПа, /=15 мм, /?0 = 26мм.

В табл. 2 приведены расчетные (Мр) и экспериментальные (Ai) значения скорости движения ПЛЗГ.

Таблица 2-Значения скорости движения ПЛЗГ и перегрузки

G, М, г/(см"с) Мр, г/(см2с)

23,4 0,25 0,33

53,2 0,38 0,36

148 0,46 0,47

220,2 0,57 0,54

252,8 0,78 0,59

259,5 0,76 0,59

Полученные опытные данные представлены на графике рис.15

М = 0,0 0190+0,2296 = 0,9182

1

О 50 100 150 200 250 300 С

Рис. 15. Экспериментальная зависимость скорости движения ПЛЗГ от перегрузки

Теоретически было показано, что скорость движения ПЛЗГ определяется произведением двух составляющих: одна составляющая связана с увеличением поверхности горения за счёт ПЛЗГ и с периодическим разрушением острия конусной части горящего образца, другая составляющая определяется увеличением нормальной скорости горения при повышении гидростатического давления, обусловленного наличием массовых сил. Обе составляющие при увеличении перегрузки приводят к росту скорости движения ПЛЗГ.

В третьей главе представлено физико-математическое моделирование всплытия подъемных устройств с грузами на основе ОГ.

На рис. 16 изображена схема эластичного понтона, где 7-кожух 2-ОГ, 5-эластичная оболочка. После запуска ОГ продукты сгорания барботируют сквозь слой воды и постепенно охлаждаются, вытесняя воду и наполняя эластичную оболочку. При превышении силы Архимеда над силой веса груза происходит всплытие системы «подъемное устройство + груз».

Рис. 16. Схема эластичного понтона 1 - кожух, 2 - ОГ, 3 - эластичная оболочка

Количественный анализ этого процесса проводился на основе обобщения существующей физико-математической модели, включающей в себя для продуктов сгорания, находящихся в оболочке:

1. Закон сохранения массы -

= р с . (17)

Л f Л г к

2. Закон сохранения энергии -

= КтсрТрр£^а-^--р% ^(1 - ек)-аг(Т -Т^- с„ТСге„ .(18)

3. Зависимость линейной скорости горения от давления

ае

-у- = а + Ь(р/ рУ. (19)

4. Уравнение теплового баланса для стенки оболочки

с.рА^аХТ-Ъ-аДТ.-Т^. (20)

си

5. На стадии наполнения оболочки ее вместимость заменялась эквивалентной по объему сферической полостью, что дало возможность использовать уравнение Рэлея

(21)

а 2

6. Уравнение неравномерного прямолинейного движения твердого тела в вязкой несжимаемой жидкости

(М.+М^^-р)^-^-^. (22)

7. Нахождение глубины И, на которой находится в текущий момент времени система «ПУ+груз»

(Иг

—~ = и. (23)

Л

8. Уравнение состояния идеального газа

р = Мст 'Кст 'Т* . (24)

Начальные условия

/=0, еу=у=м=0, г =г0, ТЕ=То, Т^Т^, МК=М0, /г=/г0. (25)

Задача Коши (17)-(25)решалась с помощью метода Рунге-Кута-Мерсона. Для проверки достоверности полученных результатов был проведен модельный эксперимент, методика обработки результатов которого разработана соискателем. В лабораторной установке с прозрачными стенками, заполненной водой, размещалась модель подъемного устройства.

Для получения зависимости глубины от времени производилась визуализации процесса всплытия модельного ПУ ( рис. 17). Съемка процесса производилась видеокамерой БОЫУ со скоростью съемки 30 кадров в секунду. Полученная видеозапись разбивалась на кадры, далее измерялось положение

днища ПУ с виртуальной линейкой. Произведя масштабный переход полученным данным, построен график зависимости глубины всплытия ПУ

кривая, 1 - расчетная кривая.

Рис. 17. Визуализация процесса измерения всплытия ПУ

14 14.5

Рис. 18. Зависимость глубины всплытия ПУ от времени

1 - расчетная кривая, 2 — экспериментальная кривая.

ПО

от

Результаты анализа влияния разных марок топлива на изменения глубины и температуры стенки оболочки от времени отражены на рис. 19 и рис. 20, основные характеристики УТТ приведены в табл. 3. Номера кривых совпадают с номерами марок УТТ в табл. 3.

Рис. 20. Зависимость температуры стенки оболочки ПУ от времени

Рис. 19. Зависимость глубины всплытия «ПУ + груз» от времени

Таблица 3-Основные характеристики топлив

Марка Плотность, Температура Удельная Показатель в

топлива кг/м3 горения, К газовая законе

постоянная, скорости

Дж/кг-К горения V

1 1600 2300 350 0,54

2 1520 1600 398 0,59

3 1470 1273 462 0,56

Параметрический анализ влияния радиуса и высоты оболочки, имеющей форму усеченного конуса, соединенного с полусферой, на процесс подъема показал (рис. 21), что для снижения нагрузки на стенки эластичной оболочки и уменьшения материала на ее изготовление, а также уменьшения скорости всплытия ПУ требуется использовать оболочку с малой высотой.

и, м/с

1 /Г и 1

1 1 2

г^ \ -7

ч \3

1

Рис. 21. Зависимость скорости всплытия ПУ от времени

1-я кривая -Н= 4 м, Д = 0,5 м, 5= 10,9 м2,

2-я кривая - Н = 3 м, Я = 0,6 м, 5 = 9,5 м2,

3-я ктшвяя -И="> м /? = П X м. .<? = 8.7 м2.

Для увеличения шага по времени упрощено уравнение Рэлея путем пренебрежения его динамической части. Как видно из табл. 4, в задаче наполнения оболочки имеется различие в 2% на заключительной стадии, что вполне удовлетворяет требованиям прикладного математического моделирования

Таблица 4-Сравнение результатов расчета всплытия ПУ учетом и без

1, С 0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 0,14

г, м 0,056 0,135 0,195 0,296 0,377 0,458 0,579

г , м 0,040 0,121 0,182 0,283 0,364 0,445 0,566

е,% 28,6 10,4 6,6 4,4 3,4 2,8 2,2

Поднимаемый груз может быть занесен илом или галькой и для его отрыва необходимо приложить дополнительную силу, создаваемую понтоном Учет сил сопротивления грунта в уравнении (22) осуществлен приближенной зависимостью, принятой в судоподъемных работах.

Параметрический анализ влияния сил присоса показал, что при их отсутствии скорость всплытия системы «ПУ+груз» нарастает плавно, т. к.

происходит постепенное превышение подъемной силы над силой веса поднимаемого груза. При учете сил присоса наблюдается резкое нарастание скорости всплытия ПУ с грузом, что отрицательно сказывается на тросах, с помощью которых ПУ крепится к поднимаемому объекту. В случае продувки балластной цистерны ОГ происходит повышенный расход УТТ, поскольку не удается осуществить прекращение подачи от него газов. Необходимость обеспечения подъема с малой скоростью, а в предельном случае - остановка этого процесса, вызвало совершенствование стадии вытеснения воды из балластной цистерны за счет реализации дискретной подачи продуктов сгорания. Для решения этой задачи предложено использовать модернизированный вариант ОГ с ПЗЛГ.

На рис. 22 показана зависимость безразмерного перепада от времени, где кривая 1-без отключения ОГ, 2—отключение ОГ при продувке 20% от вместимости, 5-отключение ОГ при продувке 30% от вместимости. На рис. 23 представлена соответственно доля продутого объема от времени.

О 0,4 0,8 1.2 1,6 (, с 0 0,4 0.8 1,2 1,6 I, с

Рис. 22. Зависимость безразмерного Рис. 23. Зависимость доли продутого

перепада давления от времени объема от времени

За счет выключения ОГ и последующего его запуска с помощью СН возможна реализация ступенчатого изменения подъемной силы понтона, необходимого при доставке затонувших среднегабаритных объектов на поверхность воды.

В главе 4 предложены усовершенствованные схемы устройств на основе УТТ для повышения эффективности проведения аварийно-спасательных и подводно-технических работ.

На рис 24 показана схема для импульсного тушения пожара, содержащая бак с водой, силовой агрегат из водяного насоса и привода, пожарный рукав и ствол с насадкой для подачи тонкораспыленной воды, которая была предложена НИИ ПММ ТГУ с участием соискателя.

При развитом интенсивном пожаре тушение следует начинать не с наиболее активных очагов, а с тех поверхностей горения, которые легче поддаются гашению с одновременным понижением радиационного теплоприхода от окружающей среды.

Такую задачу предложено решить тем, что воду распыляют равномерно по всему объему помещения в импульсном режиме с орошением стен и всех

18

поверхностей, находящихся в нем объектов. При этом последующие импульсные подачи осуществляют в начале очередной активизации пожара.

Длительность подачи предлагается выбирать из расчета достижения такого состояния, когда все помещение одновременно занято движущимися частицами воды или пара. В качестве источника для создания газоприхода, вместо баллона с газом можно использовать ОГ с управляемой системой работы.

Предложенный способ пожаротушения, а также устройство для его реализации позволяет понижать температуру в помещении, уменьшая тем самым объемное и поверхностное излучение, поддерживающее горение, и использовать охлаждающее воздействие свежего воздуха во время пауз между импульсными подачами жидкости.

Огневые методы применяются для обезвреживания промышленных сточных вод, содержащих большое количество органических примесей. Они базируются на окислении токсичных органических примесей высокотемпературными продуктами сгорания химического топлива. Практическая реализация части огневых методов осуществляется использованием аппаратов погружного горения, представляющих собой цилиндрические сосуды с коническими днищами и сферическими крышками, на которых установлена погружная горелка с выносной камерой сгорания, рассчитанной на сжигание природного газа, непрерывного подаваемого в нее. Можно использовать для данного процесса устройство на основе ОГ, при этом интенсифицировать тепловое воздействие за счет вращения камеры рис. 8, где происходит обезвреживание сточных вод. При этом достигается большая полнота сгорания за счет увеличения гидростатического давления.

С целью повышения эффективности демонтажа подводных конструкций, разрушения ледяного покрова предложено применять взрывчатое вещество в

Рис. 24. Устройство для тушения пожаров при порционной подаче жидкости.

сочетании с полостью, отделяющей его от преграды, создаваемой устройством с оболочкой.

При проведении подводных аварийно-спасательных и подводно-технических работ может возникнуть ситуация, когда потребуется его экстренное всплытие. Для этого существуют различные спасательные средства, обеспечивающие положительную плавучесть. Рассмотрена схема аварийного всплытия водолаза с помощью оболочки, наполняемой охлажденными продуктами сгорания из ОГ рис. 25.

Работает такая схема создания подъемной силы следующим образом. При необходимости аварийного всплытия водолаз перемещает магнит 10 по тросику 11 вдоль подвесного кармана /, при этом срабатывает геркон и замыкает электрическую цепь. Ток от источника питания 8 нагревает СН электровоспламенителя 7, который в свою очередь зажигает шашку 5. Образующиеся при сгорании шашки УТТ 5 газы выходят через отверстия 6 и, проходя через воду, охлаждаются, а затем по газоводу 3 попадают в жилет и надувают его. После чего происходит аварийное всплытие водолаза.

Расчет габаритно-весовых характеристик проводился следующим образом. Пусть V - вместимость оболочки надувного жилета, заполнение которой предполагается осуществлять при гидростатическом давлении /?ь- Значение V выбиралось из условия обеспечения заданной подъемной силы Р:

По уравнению состояния идеального газа для охлажденных продуктов сгорания УТТ, вычисляется их масса:

Рис. 25. Схема у стройства предназначенного для спасения водолаза выполненная на основе ОГ

Р = ■

(26)

Л'= (/>* + />.)*'/( V).

(27)

где Г-температура газов в оболочке.

Принимая массу сгоревшего УТТ, равной массе газов, находящихся в оболочке, получено

где И - глубина нахождения оболочки.

Например, для создания /-'=20 кгс на глубине /7=80 м при температуре 7=320 К и /?,,=380 Дж/(кг К) требуется Л//=0,125 кг.

Расчет аварийного подъема водолаза по программе, моделирующей всплытие устройства с эластичной оболочкой, показал, что возможна организация этой операции с малой скоростью, когда не возникает кессонная болезнь.

1. При зажигании УТТ СН в жидкой среде для сплавов, у которых температурный коэффициент сопротивления близок или меньше, чем у нихрома, можно не учитывать его влияние.

2. Впервые предложен и отработан способ управляемого сжигания УТТ (при движении фронта горения сверху вниз), который обеспечивает надежное воспламенение, стабильное горение, безотказное прерывание горения и последующее повторное зажигание. Этот способ может быть использован для дискретной подачи продуктов сгорания ОГ в емкость плавучести.

3. Показано, что в математической модели при описании стадии наполнения эластичных оболочек сферической формы подъемного устройства допустимо не учитывать динамическую составляющую в уравнении Рэлея.

4. Реализована регулировка подъемной силы понтона, необходимая при доставке затонувших среднегабаритных объектов на поверхность воды с допустимой скоростью за счет использования ОГ с подвижным локализатором горения и клапана.

5. Предложена методика расчета характеристик устройства для пожаротушения, позволяющего понижать температуру в помещении, уменьшать тем самым объемное и поверхностное излучение, поддерживающее горение.

6. Предложены методики обработки экспериментальных данных на основе визуализации процесса горения УТТ в жидкой среде, позволяющие получать качественную и количественную информацию. Установлено, что массовая скорость горения УТТ возрастает прямо пропорционально перегрузке.

7. Сжигание УТТ в установке, где на обезвреживаемые сточные воды действует центробежная сила, позволяет не только интенсифицировать процесс теплообмена между продуктами сгорания и окружающей жидкостью, но и повышает полноту химического тепловыделения.

(28)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Барсуков В.Д. Возможность обеспечения регулируемой продувки балластной цистерны понтона открытым газогенератором / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев // Известия вузов. Физика - 2008. - Т. 51- № 8/2,-С. 28-32.

2. Барсуков В.Д. Исследование подводного горения конденсированных веществ в поле центробежных сил / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев, Н.П. Минькова, К.В. Пахмутов., Г.А. Цыба // Известия вузов. Физика-2010. - Т. 53.-№ 12/2-С. 31-34.

3. Барсуков В.Д. Об упрощении учета развертывания эластичной оболочки подъемного устройства / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев // Известия вузов. Физика,- 2010. - Т. 53. - № 12/2.-С. 27-30.

4. Барсуков В.Д. Повышение эффективности тушения развившихся пожаров в помещениях при порционной подаче жидкости / В.Д. Барсуков, Н.П. Минькова, C.B. Голдаев, С.А. Басалаев // Пожарная безопасность. - Москва. -2011- № 3 — С. 78-83.

5. Барсуков В.Д. Открытый газогенератор с многократным запуском для продувки глубоководного понтона / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев, Н.П. Минькова // Химическая физика и мезоскопия - 2012. -Т. 14. -№3,- С. 327-334.

6. Патент 2370292 Российская Федерация, МПК7 А62С 3/00, А62С 35/02, А62С 27/00. Способ пожаротушения в помещениях и устройство для его осуществления /' В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев C.B. Голдаев, Н.П. Минькова; патентообладатели ГОУВПО Томский государственный университет, Барсуков В.Д. - №2007127397/12; заявл. 17.07.2007; опубл. 27.01.2009, Бюл. № 29,- 11 с.

7. Патент 2357094 Российская Федерация. Способ управления сжиганием унитарного твердого топлива в жидкой среде и газогенератор /

B. Д. Барсуков, С.А.Басалаев, C.B. Голдаев и др.; Опубл. в Бюллетене №21 от 27.05.2009.

8. Патент 2425283 Российская Федерация, МПК F23B 99/00, F02K 9/08. Устройство для исследования подводного горения унитарных твёрдых топлив при перегрузках / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев, К.В. Пахнутов; Заявл 11.08.2009; Опубл. 27.07.2011. Бюл. № 21.

9. Барсуков В.Д. Математическое моделирование подъема малогабаритных предметов мягким понтоном, наддуваемым газогенератором открытого типа / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев //Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. - С. 32-33.

10. Барсуков В.Д. Об оценке возможности эстафетного запуска подводных газогенераторов по газодинамической схеме / В.Д. Барсуков,

C.А. Басалаев, C.B. Голдаев //Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Доклады конференции. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004.-С. 57-58.

11. Барсуков В.Д. Особенности подводного горения унитарного твердого топлива с зоной газообразования в верхней части / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев, Н.П. Минькова // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Доклады конференции. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. - С.55-56.

12. Барсуков В.Д. Физико-математическое моделирование работы устройства, предназначенного для аварийного всплытия водолаза /

B.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев, Н.П. Минькова //Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Доклады конференции. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2006. - С.61-62.

13. Барсуков В.Д. Способ управления подводным сжиганием унитарного твердого топлива с возможностью прерывания горения и повторного зажигания / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев и др.//Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. -Томск: Изд-во Том. ун-та, 2008,- С.59-60.

14. Барсуков В.Д. Расчет характеристик зажигания унитарного твердого топлива спиралью накаливания с учетом зависимости удельного электрического сопротивления от температуры / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев,

C.B. Голдаев // XIV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» /Сборник трудов в 3-х томах. Т. З.-Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - С335-337.

15. Барсуков В.Д. Анализ влияния формы эластичной оболочки на всплытия подъемного устройства с грузом. / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев // Современная баллистика и смежные вопросы механики: Сборник материалов научной конференции. - Изд-во Том. Ун-та, 2009.С.127-129.

16. Барсуков В.Д. Анализ влияния отрывного сопротивления на начальную стадию всплытия подъемного устройства с грузом / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев // Труды Томского государственного университета- Т.276. -Сер. Физико-математическая: Молодежная научная конференция Томского государственного университета 2010 г. - Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2010. - С. 95-98.

17. Барсуков В.Д. Снижение отрицательного воздействия на окружающую среду процесса подводного демонтажа конструкций / В.Д. Барсуков С.А. Басалаев, Н.П. Минькова, C.B. Голдаев, Р.И. Чумаров // Труды XXIII семинара по струйным, отрывным и нестационарным течениям (с международным участием). - Томск: Изд-во Том. политех, ун-та, 2012.-С. 46-50.

18. Барсуков В.Д. Физико-математическое моделирование процесса всплытия подъемного устройства на основе твердотопливного открытого газогенератора / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев // Мат-лы Всеросс. мол. конф. «Горение твердого топлива». - Томск: Изд-во Том. политех, ун-та, 2012. - С. 4 - 7.

Список условных обозначений и индексов.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР СХЕМ И МЕТОДИК ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОЗДАНИЯ ПОДЪЕМНОЙ СИЛЫ ГАЗОГЕНЕРАТОРАМИ В МАЛОГАБАРИТНЫХ УСТРОЙСТВАХ.

1.1 Подъемные устройства с заполнением балластных емкостей веществами малой плотности.

1.2. Схемы жестких понтонов для подъема среднегабаритных объектов.

1.3. Схемы мягких понтонов для подъема объектов из-под

1.4. Устройства для выполнения подводно-технических работ на основе.

1.5. Методы прогнозирования характеристик зажигания, горения унитарных твердых топлив и функционирования устройств на их основе.

1.6. Выводы по главе 1.

Глава 2. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМ ЗАПУСКА ОТКРЫТЫХ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ.

2.1. Обобщённая методика зажигания унитарного твердого топлива под водой плоской спиралью накаливания

2.2. Анализ реализуемости схемы эстафетного запуска подводных открытых газогенераторов по газодинамической схеме.

2.3. Исследование возможности многократного прерывания горения и последующего зажигания унитарного твердого топлива под водой.

2.4. Исследование подводного горения унитарного твердого топлива в поле центробежных сил.

Глава 3. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВСПЛЫТИЯ ПОДЪЕМНЫХ УСТРОЙСТВ С ГРУЗОМ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТЫХ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ.

3.1. Физико-математическое моделирование всплытия малогабаритного подъемного устройства с грузом

3.2. Расчет аналитическим методом температуры контакта воды с продуктами сгорания.

3.3. Пример расчета подъема второй ступени ракетоносителя «Скаут».

3.4. Анализ влияния размеров эластичной оболочки на всплытие подъемного устройства с грузом.

3.5. Упрощении учета развертывания эластичной оболочки подъемного устройства.

3.6. Анализ влияния отрывного сопротивления на начальную стадию всплытия подъемного устройства с грузом.

3.7. Возможность обеспечения регулируемой продувки балластной цистерны понтона открытым газогенератором.

Глава 4. РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ УНИТАРНЫХ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ И ПОДВОДНО- ТЕХНИЧЕСКИХ РАБОТ.

4.1. Повышение эффективности тушения интенсивных пожаров в помещениях при порционной подаче жидкости.

4.2. Интенсификация теплового воздействия на промышленные стоки открытым газогенератором на основе унитарного твердого топлива.

4.3. Повышение эффективности проведения подводно-технических работ использованием устройств на основе открытых газогенераторов.

4.4. Снижение отрицательного воздействия на окружающую среду процесса подводного демонтажа конструкций взрывчатыми веществами.

4.5. Анализ работы устройства, предназначенного для аварийного всплытия водолаза.

Актуальность работы.

При эксплуатации разнообразной морской техники возникают нештатные режимы, которые, нередко приводят к потере плавучести и их затоплению [1]. Нередко возникают потребности спасения экипажа затонувшей подводной лодки, или подъема имеющих важную информацию приборных отсеков морского вооружения, корпусов ракет-носителей [2]. Обеспечение экстренного всплытия водолазных колоколов [3], забор проб с морского дна, расчистка судоходного участка на море или реке, а также предотвращения нежелательных экологических последствий от аварий на подводных участках нефте - и газопроводов, стимулирует создание средств для выполнения подобных операций.

При проведении подводно-технических и аварийно-спасательных работ используются разнообразные средства на основе твердотопливных газогенераторов (ТГГ). Освоение Мирового океана, разработка морских нефтяных и газовых месторождений, углубление акваторий портов, расширение технологических возможностей аппаратов по термогазохимическому воздействию на жидкости делает актуальным исследования по совершенствованию подобных устройств и методической базы по их созданию.

В настоящее время разработка и совершенствование устройств на основе унитарного твердого топлива (УТТ) для работы в жидкой среде интенсивно ведутся в России, США, Франции и ряде других стран. Известны методики и экспериментальные результаты по функционированию твердотопливных газогенераторов в жидкой среде, опубликованные в работах сотрудников ИХФ, Московского химико-технологического университета, Ижевского, Казанского и Пермского государственных технических университетов и др.

Однако во всех вышеперечисленных организациях рассматривались ТГГ с прочным металлическим или пластмассовым корпусами и с герметичными схемами запуска.

В настоящей диссертации исследуются бескорпусные ТГГ, называемые ниже открытыми газогенераторами (ОГ), с разгруженными от гидростатического давления элементами, запуск их производится непосредственно в водной среде, за счет барботажа через которую охлаждаются продукты сгорания. В результате уменьшается пассивный вес и стоимость открытых газогенераторов.

Экспериментальный метод решения возникающих новых задач является трудоемким. Поэтому комплексный анализ таких процессов на основе вычислительного эксперимента представляется актуальной задачей как в экономическом отношении, так и в плане безопасной эксплуатации устройств.

Расширяющиеся масштабы морской добычи нефти, полезных ископаемых, большая протяженность и насыщенность судоходных зон, многочисленные океанологические исследования, все эти обстоятельства свидетельствуют об актуальности создания подъёмных устройств с газогенераторами.

Целью диссертационной работы является физико-математическое моделирование горения унитарных твердых топлив и гидродинамических процессов при работе устройств погруженных в жидкость.

Положения, выносимые на защиту диссертационной работы:

1. Обобщённая модель зажигания УТТ под водой плоской спиралью накаливания путем учета зависимости удельного электрического сопротивления от температуры.

2. Результаты экспериментальных испытаний влияния перегрузки на скорость горения УТТ.

3. Результаты лабораторных испытаний подводного ОГ с многократным запуском и остановкой.

4. Обобщённая методика создания регулируемой подъемной силы и всплытия понтона с грузом.

5. Методики интерпретации визуальных данных процесса горения УТТ в жидкой среде при перегрузках и функционирования малогабаритного подъемного устройства.

6. Анализ эффективности модернизированных устройств на основе ОГ для проведения подводно-технических и аварийно-спасательных работ.

Научная новизна работы:

1. Установлено что при зажигании УТТ спиралью накаливания в жидкой среде для металлов, у которых температурный коэффициент сопротивления близок или меньше, чем у нихрома можно не учитывать его влияние.

2. Экспериментально доказана возможность многократного запуска и остановки ОГ под водой.

3. Расчетным путем установлено, что в математической модели наполнения эластичных оболочек сферической формы охлажденными продуктами сгорания из ОГ допустимо не учитывать инерционные свойства жидкости.

4. Вычислительным экспериментом подтверждена возможность регулируемого всплытия понтона с грузом.

5. Экспериментально установлено, что при увеличении положительной перегрузки в диапазоне (1.255^ скорость горения УТТ возрастает в (1.2,5) раза.

Практическая значимость работы:

1. Разработанная обобщенная методика прогнозирования характеристик устройства с регулируемой подъемной силой может быть использована в организациях, занимающихся проектированием и эксплуатацией понтонов.

2. Предложено устройство для пожаротушения с импульсной подачей жидкости, позволяющее снизить расход воды.

3. Установки с визуализацией процесса многократного включения и остановки ОГ, всплытия эластичного понтона с грузом могут использоваться в учебных курсах по теории внутрикамерных процессов и гидромеханике.

Результаты исследований по теме диссертации получены при проведении работ по грантам РФФИ (проект № 09-03-00054-а, проект №05-08-18120-а).

Достоверность научных результатов и выводов подтверждается экспериментальными результатами, аналитическими расчетами, сопоставлением расчетных данных с опытными и апробированными результатами научных исследований других ученых.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научных конференциях «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (Томск, 2002, 2004,2006, 2008, 2011), Международной молодежной научной школе «Энергия и человек» (Томск, 2011), Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы современной механики сплошных сред» (Томск, 2010), XVI Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, 2011), II Всероссийской научно-практической конференции «Теплофизические основы энергетических технологий» (Томск, 2011), II Всероссийской молодежной научной конференции «Современные проблемы математики и механики» (Томск, 2011), Всероссийской молодежной научной конференции «Химическая физика и актуальные проблемы энергетики» (Томск, 2012),

Всероссийской молодежной научной конференции «Горение твердого топлива» (Томск 2012), на XXIII семинаре по струйным, отрывным и нестационарным течениям (с международным участием) (Томск, 2012).

Публикации

По материалам диссертации опубликована 21 работа, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций на соискание ученых степеней кандидатов и докторов наук: «Химическая физика и мезоскопия», «Известия ВУЗов. Физика» и «Пожарная безопасность». Соискатель является соавтором 3 патентов РФ на изобретение.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы из 147 наименований, изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 8 таблиц.

1.6. Выводы по главе 1

Анализ научно-технической и патентной литературы по устройствам подъёма затонувших предметов, основанных на использовании закона Архимеда, показал следующее.

При малых глубинах (несколько метров) затопления судов для их всплытия предлагается использовать вещества с малым удельным весом, или сжатый воздух, нагнетаемый по трубопроводам непосредственно в трюмы, либо в специальные емкости. Практическое применение получили схемы с использованием жестких и мягких судоподъёмных понтонов, надцуваемых воздухом с обеспечивающего судна. При этом работы по наводке, креплению понтонов к поднимаемым объектам осуществлялась водолазами.

Расширение диапазона эксплуатационных глубин достигалось путём применения автономных источников рабочего тела - баллонов высокого давления, которые впоследствии заменялись газогенераторами на химическом топливе. Необходимость использования сложных систем наведения, содержащих телевизионные установки, подруливающие устройства и другое навигационное оборудование, а так же вспомогательных элементов, придающих нулевую плавучесть всему устройству, препятствует применению их в качестве средств подъёма крупногабаритных объектов. Эти затруднения удалось избежать при внедрении систем аварийного продувания балластных цистерн на подводных лодках и аппаратах.

Аналогичная тенденция в переходе от баллонов высокого давления к газогенераторам наблюдается при создании ПУ с эластичными оболочками. Однако, в известных схемах устройств решение возникающей при этом задачи охлаждения продуктов сгорания до 350-400 К перед подачей в ёмкость плавучести из нетермостойкого материала, обеспечено за счёт использования дополнительных узлов (блоков или порошков охладителя, змеевиков), которые, в сочетании с прочным корпусом самого генератора, ухудшают их весовое совершенство. С увеличением глубин погружения и необходимостью упрочнения этих элементов, отмеченный недостаток будет сказываться ещё больше.

При анализе возможных компоновочных решений рассмотрена новая схема подъёмного устройства, в котором для наддува оболочки используется бескорпусной ТГГ, а снижение температуры сгорания до эксплуатационного уровня обеспечивается за счет барботажа через окружающую воду. Отсутствие нагруженных внешним давлением

38 элементов и дополнительных узлов охлаждения, позволяет минимизировать пассивней вес подъёмного устройства, который оказывается не зависящим от глубины погружения.

Такое конструктивное решение позволяет без дополнительных научно-исследовательских проработок модифицировать устройства, как с эластичной оболочкой, так и прочным корпусом, в плане увеличения грузоподъёмности и глубины погружения в интересующих нас диапазонах. Остаётся только открытым вопрос с доставкой в район работ подобных средств, их наведением и креплением к поднимаемым объектам, находящимся на глубинах порядка 500. 1000 м и более.

На основе анализа возможных областей применения выделены следующие. Использование наддува оболочек по предложенной схеме в элементах плавучести буйковых станций и пробоотборниках грунта, где проблема их доставки не возникает. Применение таких подъёмных средств с участием водолазов при проведении разнообразных аварийно-спасательных и подводно-технических работ в шельфовой зоне.

Таким образом, анализ научно-технической и патентной литературы по рассматриваемым вопросам позволил выявить основные тенденции совершенствования подъемных средств и состояние методов расчета их характеристик.

ГЛАВА 2 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМ ЗАПУСКА ОТКРЫТЫХ ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ

2Л. Обобщённая методика зажигания унитарного твердого топлива под водой плоской спиралью накаливания

На рис. 2. 1 изображен ОГ, предназначенный для заполнения оболочки плавучести охлажденными продуктами сгорания, где 1 - шашка УТТ, 2 - канал, 3 - спираль накаливания, 4 - буферный объем. На большой глубине полость газогенератора будет практически вся заполнена водой.

Рис. 2. 1. Схема открытого газогенератора.

Качественный и количественный анализ процесса воспламенения УТТ рассматриваемым путем проводился на основе следующей физико-математической модели [52].

В воде под действием гидростатического давления ри находится образец УТТ. К его поверхности прижата (рис. 2. 2) спираль накаливания (СН), создающая при пропускании электрического тока тепловые потоки постоянной плотности Теплофизические параметры УТТ и проводника считаются неизменными, контакт последнего с подложкой предполагается идеальным; распределение температуры по толщине пластинки 8\ во внимание не принимается из-за высокой теплопроводности сплава и малого значения 8\\ эффект охлаждения нагревателя окружающей средой учитывается с помощью закона Ньютона, при этом коэффициент теплоотдачи а) принимается зависящим q\иph.

Как показали экспериментальные и теоретические исследования стадии зажигания УТТ [52],температура СН достигает значений 500.600 К, поэтому может сказаться зависимость удельного электрического сопротивления сплава от температуры.

Рис. 2.2. Схема подводного зажигания УТ Г 1- твердое топливо, 2- спираль накаливания, 3 - пленка пара

Математически процесс моделируется соответствующей краевой задачей, включающей одномерное уравнение распространения теплоты в образце [52]. дТ д2Т , Ел с начальным при ? = О Т~Т0\ (2.2) и граничными условиями при х —^оо т = т0; (2.3)

Л'р Л гг! при л: = 0 -Х— = Чх-Схр& — -ах(Т-Т„),д1=Чо\\ + у(Т-Щ9 (2.4) где р,с,Х - плотность, удельная массовая теплоемкость, коэффициент теплопроводности; - универсальная газовая постоянная, энергия активации, тепловой эффект реакции, предэкспоненциальный множитель; Т, - температура УТТ и воды; у - температурный коэффициент сопротивления [72], значения которого для ряда материалов приведены в табл. 2.1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. При зажигании УТТ СН в жидкой среде для сплавов, у которых температурный коэффициент сопротивления близок или меньше, чем у нихрома, можно не учитывать его влияние.

2. Впервые предложен и отработан способ управляемого сжигания УТТ (при движении фронта горения сверху вниз), который обеспечивает надежное воспламенение, стабильное горение, безотказное прерывание горения и последующее повторное зажигание. Этот способ может быть использован для дискретной подачи продуктов сгорания ОГ в емкость плавучести.

3. Показано, что в математической модели при описании стадии наполнения эластичных оболочек сферической формы подъемного устройства допустимо вместо уравнения Рэлея использовать его упрощенный вариант, в котором не учитывается динамическая составляющая.

4. Реализована регулировка подъемной силы понтона, необходимая при доставке затонувших среднегабаритных объектов на поверхность воды с допустимой скоростью за счет использования ОГ с подвижным локализатором горения и клапана.

5. Предложена методика расчета характеристик устройства для пожаротушения, позволяющего понижать температуру в помещении, уменьшать тем самым объемное и поверхностное излучение, поддерживающее горение.

6. Предложены методики обработки экспериментальных данных на основе визуализации процесса горения УТТ в жидкой среде, позволяющие получать качественную и количественную информацию.

Установлено, что в диапазоне относительных перегрузок 1.225, массовая скорость горения УТТ возрастает прямо пропорционально перегрузке.

7. Сжигание УТТ в установке, где на обезвреживаемые сточные воды действует центробежная сила, позволяет не только интенсифицировать процесс теплообмена между продуктами сгорания и окружающей жидкостью, но и повышает полноту химического тепловыделения.

1. ЮрневА.П., Сахаров Б.Д., Сытин A.B. Аварии под водой. // Изд. 2-е, перераб. и доп. JL; Судостроение, 1986. - 128 с.

2. Нарусбаев A.A. Катастрофы в морских глубинах. // Изд. 2-е, перераб. и доп. JL: Судостроение, 1989. - 111 с.

3. Diving association concentrates on rescuing lost bells //Offshore Eng. 1980. May, 50. P.23

4. Справочник по расчетам при судоподъеме M.: Военное изд-во, 2005. -480 с.

5. Пат. 3269242 США НКИ 114-50 Подъём затонувших объектов. // Заявлено 05.10.1965 опубликовано 30.06.1966.

6. Применение пластиков для подъёма затонувших судов. // Реф. журнал: «Водный транспорт», 1968.-Реф. 10В 184.

7. Пат. 3311078 США НКИ 114-50 Устройство для подъёма затонувших судов // Заявл. 07.05.1965.Опубликовано 28.03.1967.

8. Пат. 3695203 США МКИ2 В 63 С 7/12 Аппарат для подъёма затонувших судов // Заявл. 02.12.1970. Зарегистр. 03.10.1972.

9. Пат. 1292112 Англия МНИ2 В 63 в 21/52 Средства плавучести // Заявл.1710.1969. Зарегистр. 11.10.1972.

10. Пат. 3665883 США МКИ2 В 63 д 8/00 Элемент плавучести //Заявл.0704.1970. Зарегистр. 30.05.1972.

11. Пат. 1384881 Англия МКИ2 В 6С с 7/12 Способ подъема затонувших судов. //Заявл. 19.01.1971. Зарегистр. 26.02.1975.

12. Пат. 3827383 США МКИ2 В 63 с 7/12 Подъём судна с помощью пустотелых микросфер и полиэфирной смолы // Заявлено 16.07.1971 Зарегистр. 06.08.1974.

13. Пат. 2009954 Российская Федерация, В63С7/06 Устройство для подъема затонувших объектов / Седых H.A.; Седых А.Н. // Заявл. 14.08.1990. Опубл. 30.03.1994.

14. Муру Н.П. Прикладные задачи плавучести и устойчивости судна -Л.: Судостроение, 1985. 212 с.

15. Аварийно-спасательные и судоподъёмные средства /А. И. Фигичев, Ю.В. Васильев, Г.К. Крылов и др. Л.: Судостроение, 1979. - 264 с.

16. Пат. 3282238 США НКИ 114-52 Установка для контроля продувания затопленных объектов. //Заявл.20.07.1965. Зарегистр. 01.11.1966

17. Пат.3380420 США НКИ 114-56 Устройство для подъёма затонувших судов. //Заявл. 08.20.1966. Зарегистр. 30.04.1968.

18. Пат. 1563971 Франция МКИ В 63 С Подъёмное устройство для больших глубин. /Заявл. 05.03.1968. Зарегистр. 10.03.1969.

19. Букалов В.М., Нарусбаев A.A. Проектирование атомных подводных лодок. Л.: Судостроение, 1969. - 334 с.

20. Система обеспечения плавучести с газогенератором на унитарном топливе для обеспечения подъёма грузов с больших глубин // Реф. журнал: «Водный транспорт». 1968. - Реф. 2В177.

21. Пат. 3626881 США МКИ В 63 8/00 Метод вытеснения балласта для глубоководного аппарата // Заявл. 25.02.1970. Зарегистр.21.12.1971

22. Применение твёрдотопливного газогенератора для продувания балласта на подводных лодках // Реф. журнал: Водный транспорт. -1973.-Реф. 6А 466.

23. Пат. 175279 Франция МКИ2 В 63 д 8/22 Газогенератор для продувки балластных цистерн подводных лодок. // Зарегистр. 25.05.1970

24. Михутдинов А.Р. Моделирование и разработка теплогенерирующих устройств на основе твердого топлива, эксплуатируемых в жидкой среде /А.Р. Махутдинов, Р.Г. Тахавутдинов, М.С. Корсуков . // Изв. вузов. Проблемы энергетики 2007, №3-4. - С. 76-82.

25. Орлов А.Е. Изменение средней массовой температуры рабочей жидкости при ее движении по длинному трубопроводу, охлаждаемому морской водой // Изв. вузов: Машиностроение, 1986 №9 с 60-63.

26. Система аварийного всплытия подводных лодок //Экспресс-информация: Подводно-технические, водолазные и судоподъёмные работы. 1985, №36.

27. Колосков H.H. Можно ли поднять «Комсомолец»//Морской сборник -1990, №7,- С.61-62.

28. Зигуненко С. Правда на дне океана. //Техника молодёжи. 1990, №10. С. 30-35.

29. Измайлов И. В поисках "Скорпиона". //Техника молодёжи 1990, №10. -С. 35-37.

30. Пат. 3367299 США НКИ 114 -51 Устройство для подъёма затонувших предметов с больших глубин // Заявл. 01.08.1968. Зарег.06.02.1968.

31. Пат. 202700 Швеция МКИ В 63 С Устройство для подъёма судов при помощи надуваемых емкостей // Заявл. 26.10.1960. Зарег. 08.03.1966.

32. Пат. 3500765 США МКИ2 В 61 С 73/12 Способ и устройство для подъема затонувших судов. // Заявл. 05.02.1966. Зарег. 17.03.1970.

33. Пат. 3614043 США МКИ2 В 63 с 7/12 Устройство для подъема судна. // Заявл. 25.07.1972. Зарег. 04.06.1974.

34. Заявка 62-96194 Япония МКИ4 В 63 в 43/10 Устройство для предотвращения затопления отсека судна.// Подана 23.10.1985. Зарег. 02.05.1987.

35. Подъём затонувшего судна с помощью надувных баллонов // Реф. журнал: Водный транспорт, 1960. Реф. 5В104.

36. Пат.567070 Австралия МКИ4 В 63 в 43/10, В 62 в 43/14 Надувной пояс для удержания на плаву поврежденных плавсредств. //Заявл. 28.07.1967. Зарег. 24.12.1967.

37. Заявка 62-131898 Япония МКИ4 В 63 в 43/12 Устройство для предотвращения затопления малых судов. /Подана 04.12.1965. Зарег. 15.06.1967.

38. Использование надувных мешков при судоподъёмных работах // Реф. журнал: Водный транспорт, 1980. Реф.10В89.

39. Заявка 2184401 Великобритания МКИ4 В 63 в 43/14 Устройство для увеличения плавучести и устойчивости в аварийных ситуациях. // Подана 06.12.1965 Зарег. 24.06.1967.

40. Пат. 1127014 Канада МКИ3 В63 с7/10 Баллон для подъема грузов под водой. // Заявл.02.05.1960. Зарег. 06.07.1962.

41. Заявка 2101533 Великобритания МКИ3 В 63с 9/24 Прибор, контролирующий скорость всплытия аппаратов и устройств, снабженных надувной емкостью. // Подана 04.06.1981. Зарег. 19.01.83.

42. Заявка 62-137295 Япония МКИ4 В63 с 7/10 Подводное грузоподъёмное устройство. //Подана 11.12.1965. Зарег. 20.06.1987.

43. Пат. 2052138 Франция МКИ В 63 с 9/00 Аппарат для производства и подачи газа в надувные устройства. //Заявл. 22.07.2969. Зарег. 09.04.1971.

44. Самовсплывающая глубоководная спасательная ёмкость. // Реф. журнал: Водный транспорт, 1960. Реф.2В107.

45. Пат. 2116782 Франция МКИ3 В63 с 7/00 Автономный генератор газа для надувных средств. // Заявл.08.12.1970. Зарег.21.07.1972.

46. Пат. 53-41871 Япония МКИ2 В63 с 9/18 Газогенератор для надувных спасательных средств. // Заявл. 08.09.1974. Зарег. 07.11.1978.

47. A.c. 1184236 СССР МКИ4 F23 в 1/14, ВО 7/00 Газогенератор. // Подано 06.03.1984. Опубл. в БИ №24,1988.

48. Пат. 4433633 США МКИ3 В63 с 7/10 Газогенератор для обеспечения подъёма оборудования со дна океана // Заявл. 18.04.1962. Зарег. 26.02.1964.

49. Pat.4433633 U. S. В63С 7/10 Controlled gas generator system. 1984.

50. Пат.4497632 США МКИ2 В63 с 21/00 Буй с надувной плавучестью, наполняемой газами от горения взрывчатого вещества // Заявл. 22.02.83 Зарег. 05.02.85.

51. А. с. 4805775/11014622 СССР МКИ5 В63 в 22/08, В63 с 7/04 Устройство для подъёма затонувших объектов / Авт.: В.Д. Барсуков, C.B. Голдаев,

52. B.П. Зима, A.A. Трунов и др. // Подана 01.02.90. Зарег. 05.10.90.

53. Барсуков В.Д., Голдаев C.B. Подводное зажигание и горение унитарных твердых топлив. Теория, эксперимент, технические предложения. Томск: Изд-во Том. ун-та. 2003. 343 с.

54. Перехвальский B.C., Салов А.Н., Угланов М.А. Подводно-технические работы на речном транспорте М,:Транспорт, 1986. - 254 с.

55. Годьдин Э.Р., Козлов В.П., Челышев Ф.П. Подводно-технические судоремонтные и аварийно спасательные работы. Справочник.- М.: Транспорт, 1990. 336 с.

56. О спасении аварийных водолазных колоколов //Реф.журнал: Водный транспорт, 1980. Реф. 9В144.

57. Милн П. Подводные инженерные исследования- Л.: Судостроение, 1984. 344 с.

58. Шишков A.A., Румянцев Б.В. Газогенераторы ракетных систем. М.: Машиностроение, 1981.152 с.

59. Численный эксперимент в теории РДТТ /A.M. Липанов, В.П. Бобрышев, A.B. Алиев и др. Екатеринбург: УИФ «Наука». - 1994. -301 с.

60. Алабовский А.Н., Удыма П.Г. Аппараты погружного горения. -М.: Изд-во МЭИ, 1994. 256 с.

61. Справочник по специальным функциям /Под ред. М. Абрамовича и И. Стигана. М.: Наука, 1979. - 832 с.

62. Вилюнов В.И. Теория зажигания конденсированных веществ-Новосибирск: Наука, 1984 190 с.

63. Барсуков В.Д. Расчет характеристик зажигания унитарного твердого топлива спиралью накаливания с учетом зависимости удельного электрического сопротивления от температуры /В.Д. Барсуков,

64. Беляев Н.М. Расчет пневмогидравлических систем ракет. М.: Машиностроение, 1983.

65. Юдаев Б.Н. Теплопередача: Учебник для вузов 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. школа, 1981.-319 с.65. . Управляемые энергетические установки на твердом топливе / В.И. Петренко, М.И. Соколовский, Г.А. Зыков и др. М.: Машиностроение, 2003.-464 с.

66. Орджоникидзе С.К., Марголин А.Д., Похил П.Ф. Горение конденсированных ВВ при перегрузках /С.К. Орджоникидзе, А.Д. Марголин, П.Ф. Похил // Материалы 3-го Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву. М.: Наука, 1972. - С. 83 - 86.

67. Архипов В.А. Особенности горения конденсированных систем с катализаторами в условиях перегрузок /В.А. Архипов, В.Д. Барсуков А.П. Березиков, Н.С. Третьяков // Химическая физика. Ижевск, Изд-во РАН Удмуртского научного центра, 2006. - Т.9. - № 1.

68. Пневмогидравлические системы двигательных установок с жидкостными ракетными двигателями /В.Н. Челомей, Д.А. Полухин, H.H. Миркин. М.: Машиностроение, 1978.

69. Мухутдинов А.Р. Визуальное изучение процесса горения твёрдого топлива / А.Р. Мухутдинов // Изв. вузов: Проблемы энергетики. 2007. -№ 1-2.-С. 60-64.

70. Патент 2425283 РФ, МПК F23B 99/00, F02K 9/08. Устройство для исследования подводного горения унитарных твёрдых топлив при перегрузках /В.Д. Барсуков, C.B. Голдаев, К.В. Пахнутов, С.А. Басалаев. // Заявл. 11.08.2009; Опубл. 27.07.2011 Бюл. № 21.

71. Барсуков В.Д. Исследование подводного горения конденсированных веществ в поле центробежных сил /В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев, Н.П. Минькова, К.В. Пахмутов, Г.А. Цыба // Изв. вузов. Физика.- 2010.-№ 12/2. С. 31-35.

72. Яворский Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов / Б.М. Яворский, A.A. Детлаф А.К Лебедев // 8-е изд. доп и исп. М. : ООО «Изд-во 0НИКС»:000 Издательство «Мир и образование», 2006. -1056 с.

73. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика /А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Иванов. М.: Стройиздат, 1987. - 414 с.

74. Пат. 2357094 Российская Федерация. Способ управления сжиганием унитарного твердого топлива в жидкой среде и газогенератор /

75. B.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев и др. //Опубл. в БИ №21 от 27.05.2009.

76. Барсуков В.Д. Анализ влияния формы эластичной оболочки на всплытия подъемного устройства с грузом. /В.Д. Барсуков,

77. C.А. Басалаев, C.B. Голдаев // Современная баллистика и смежные вопросы механики: Сборник материалов научной конференции. Изд-во Том. ун-та, 2009. - С. 127-129.

78. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978. 336 с.

79. Ландау Л. Д. Механика сплошных сред / Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. -М. : Изд-во технико-теорет. лит., 1953.

80. Арушанян О.Б. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений на Фортране /Арушанян О.Б., Залеткин С.Ф. М.: Изд-во МГУ, 1990.

81. Райзберг Б.А. Основы теории рабочих процессов в ракетных системах на твердом топливе / Райзберг Б.А., Ерохин Б.Т., Самсонов К.П. М.: Машиностроение, 1978. - 384 с.

82. Лаврентьев Э.В. Взрывы в море /Лаврентьев Э.В., Кузин О.Н. Л.: Судостроение, 1977. 159 с.

83. Патрашев А.Н. Прикладная гидромеханика /Патрашев А.Н., Кивако Л.А., Гожий С.И.-Л.: Судостроение, 1970.-496 с.

84. Войткунский Я.И. Гидромеханика /Войткунский Я.И., Фалеев Ю.И., Федяевский К.К.- Л.: Судостроение, 1982. 456 с

85. Калиткин H.H. Численные методы. М.: Наука, 1978. - 512 с.

86. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа М.: Наука, 1978. - 736 с.

87. Лепетов В.А. Расчеты и конструирование резиновых изделий / Лепетов В.А., Юрцев Л.Н.- Л.: Химия, 1987. 408 с.

88. Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты М.: Химия, 1977. - 359 с.

89. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидравлическое сопротивление // Справочное пособие-М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.

90. Орлов Б.В. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе /Орлов Б.В., Мазинг Г.Ю. М.: Машиностроение, 1979. - 392 с.

91. Мартыненко О.Г. Свободно конвективный теплообмен. Справочник / Мартыненко О.Г., Соковишин Ю.А. - Минск: Наука и техника, 1982. -400 с.

92. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МП «РАСКО». 1991. - 192 с.

93. Субботин А.Н. Аналитическое решение задачи зажигания высокоэнергетических веществ проволочкой, нагреваемой электрическим током //Пожаровзрывоопасность. 2008. - Т.17, №4. -С.22 - 27.

94. Соснин Ю.П. Высокоэффективные газовые контактные водонагреватели /Соснин Ю.П., Бухаркин E.H. // 3-е изд.- М.: Стройиздат, 1985. 325 с.

95. Бухаркин E.H. Математическая модель контактного теплообмена газа и воды при адиабатическом испарении /Е.Н Бухаркин. // Инж.-физ. журнал. 1979.-Т.37, №6.-С.1098- 1100.

96. Земских В.И. Определение кинетики тепловыделения конденсированных реагирующих веществ при зажигании по зависимости температуры поверхности от времени /Земских В.И., Лейпунский О.И. //Физика горения и взрыва. 1987 - Т.23, № 3. - С. 3 - 8.

97. Справочник по теории корабля / В.Ф. Дробленков, А.И. Ермолаев, Н.П. Муру и др. М.: Воениздат, 1984.

98. Бронштейн И. Н., Семендяев К.А. Справочник по математике М.: Наука, 1967. - 608 с.

99. Голдаев C.B. Тепловое воздействие на конденсированные вещества плоскими и цилиндрическими нагревателями Томск: Изд-во ТПУ, 2012. -180 с.

100. Барсуков В.Д. Об упрощении учета развертывания эластичной оболочки подъемного устройства /В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев // Известия вузов. Физика.- 2010. Т. 53. - № 12/2.— С. 27-30.

101. Марголин АД. Анализ устойчивости очага горения в жидком ВВ / А.Д. Марголин. // Физика горения и взрыва. 1977. - Т.15,-№ 6. - С.72-77.

102. Десятов A.B. Теоретическое исследование режимов сжатия сферического парового пузырька на основе упрощенной модели /

103. A.B. Десятов, Д. Н. Ильямов, С. Г. Черкасов //Теплофизика высоких температур. 2007. - Т.45, №6. - С.917-924.

104. Кедринский В. К. Динамика цилиндрической полости в сжимаемой жидкости /В.К. Кедринский, В.Т. Кузанов //Журнал прикладной механики и технической физики. 1977 - №4-С. 102-106.

105. Кедринский В. К. О некоторых приближенных моделях одномерной пульсации цилиндрической полости в несжимаемой жидкости /

106. B.К. Кедринский //Физика горения и взрыва-1977-№3- С.62-67.

107. Кедринский В. К. Об одномерной пульсации тороидальной газовой полости в сжимаемой жидкости /В.К. Кедринский //Журнал прикладной механики и технической физики 1977.—№4.— С. 62-67.

108. Барсуков В.Д. Математическое моделирование подъема малогабаритных предметов мягким понтоном, наддуваемым газогенератором открытого типа /В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев,

109. C.B. Голдаев //Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. С.32-33.

110. Пат. 2357094 Способ управления сжиганием унитарного твердого топлива в жидкой среде и газогенератор / Барсуков В.Д., Басалаев С.А., Голдаев C.B. и др. //Опубл. в БИ. №21 от 27.05.2009.

111. Барсуков В.Д. Способ управления подводным сжиганием УТТ с возможностью прерывания горения и повторного зажигания /

112. B.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев и др. // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2008.- С.59-60.

113. Барсуков В.Д. Возможность обеспечения регулируемой продувки балластной цистерны понтона открытым газогенератором / В.Д. Барсуков,

114. C.А. Басалаев, C.B. Голдаев // Изв. вузов. Физика.- 2008.- № 12/2.- С. 31-35.

115. Барсуков В.Д. Открытый газогенератор с многократным запуском для продувки глубоководного понтона / В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев, Н.П. Минькова // Химическая физика и мезоскопия, 2012. -Т. 14. -№ 3. С. 327-334.

116. Гергель В.И. Пожаротушение тонкораспылённой водой установками высокого давления оперативного применения /В.И. Гергель, С.Г. Цариченко, Д.В. Поляков // Пожарная безопасность 2006. - № 2. -С.125-131.

117. Борьба с пожарами на судах/ В 2-х томах. Том 2. Средства борьбы с пожарами на судах / Под ред. М.Г. Ставицкого. JL: Судостроение, 1976.-320 с.

118. Петров И.И. Некоторые проблемы тушения пожаров в помещениях /И.И. Петров // Пожарная безопасность. 2009. - № 2. - С.90-95.

119. Шишков A.A. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива: Справочник / A.A. Шишков, С.Д. Панин, Б.В.Румянцев.- М.: Машиностроение, 1988.-240 с.

120. Маршаков В.М. Параметры очагово-пульсирующего режима горения нитроглицеринового пороха / В.М. Маршаков // Химическая физика. -1987. Т.6. - № 4. - С. 530-537.

121. Барсуков В.Д. Повышение эффективности тушения развившихся пожаров в помещениях при порционной подаче жидкости/ В.Д. Барсуков, С.А. Басалаев, C.B. Голдаев, Н.П. Минькова, //Пожарная безопасность. Москва. - 2011- № 3 - С. 78-83.

122. Голдаев C.B. Основы технической термодинамики / Голдаев C.B., Загромов Ю.А. Томск: Изд-во ТПУ. - 2009,- 224 С.

123. Барсуков В.Д. Анализ влияния перегрузки на всплытие в воде пузырька нагретого газа / В.Д. Барсуков, C.B. Голдаев //Изв. вузов. Физика 2010. -№12/2. - С.35-39.

124. Веркин Б.И. Теплообмен при кипении в полях массовых сил различной интенсивности /Веркин Б.И., Кириченко Ю.А., Русанов К.В. Киев: Наукова думка, 1988. - 256 с.

125. Присняков В.Ф. Динамика ракетных двигателей твердого топлива. -М.: Машиностроение, 1984. -248 с.

126. Мухутдинов А.Р. Моделирование и разработка теплогенерирующих устройств на основе твёрдого топлива, эксплуатируемых в жидкой среде /А.Р. Мухутдинов, Р.Г. Тахавутдинов, М.С. Корсуков //Изв. вузов: Проблемы энергетики. 2007. № 3-4. С. 76 - 82.

127. Пат. ПНР Заряд ВВ для разрушения ледовых заторов и ледового покрова/Опубликован 30. 01. 1988.

128. A.C. 1654448 Способ установки зарядов взрывчатого вещества под затор льда на реках при его ликвидации /H.A. Лойтерштейн, Г.А. Вейде, A.B. Щеткин // Опубликовано в БИ №21. 1991.

129. Бурин Н.И. Применение свай-оболочек в портовом строительстве / Бурин Н.И., Хасхачих Г.Д. М.: Транспорт, 1987. - 200 с.

130. Носков Б.Д. Сооружения на континентальном шельфе/Носков Б.Д., Правдивец Ю.П. Л.: Судостроение, 2004. - 280 с.

131. Лангефорс У., Кильстрем Б. Современная техника взрывной отбойки горных пород М.:Недра, 1968. - 271 с.

132. Галкин В.В. Взрывные работы под водой /Галкин В.В., Гильманов P.A., Драговейко И.З. М.: Недра, 1987. - 248 с.

133. Озерецковский О.И. Действие взрыва на подводные объекты М.: ФГУП «ЦНИИХМ», 2007. - 261 с.

134. Патент RU №2163348 МПК F42D5/045 Способ локализации подводного взрыва/ Г.А. Басс // Заявлен 22.02.2000. Опубл. 2.02. 2001.

135. Гильманов P.A. О локализации действия гидроударной волны взрыва пузырьковой завесой / P.A. Гильманов, Я.И. Цейтлин, В.Г. Нилов // В сб. «Взрывное дело». М.: Недра, 1980. - С.264 - 272.

136. Бузоков А. А. Снижении параметров воздушной ударной волны с помощью воздушно-водяной завесы / А. А. Бузоков //Физика горения и взрыва-2000. Т.36, №3. - С. 120-130.

137. Патент RU №2392579 МПК F42D5/045 Способ гашения ударной волны при подводном взрыве/А.Н. Шишляков, Г.А. Белоусов // Заявл. 31. 03.2009. Опубл. 20.06.2010.

138. Изучение процесса истечения в жидкость газового потока из заглубленного сопла /И.П. Гинзбург, В.А. Сурин, A.A. Багаутдинов и др. //Инж.-физ. журнал. 1977. - T. XXXII, №2. - С. 213-223.

139. Лихт М.К., Штейнберг В.А. Об устойчивости слоя жидкости при барботаже // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1974. - № 4. -С.47-53.

140. Меренов И.В. Морские надувные спасательные средства. М. Транспорт, 1980. - 191 с.

141. Пат. №4497632 США МКИ4 В63 Ь21/00. Надувной буй // Заявл. 06.04.83. Опубл. 05.02.85.

142. Вишняков В.А. Глубоководная спасательная техника /. Вишняков В.А., Меренов И.В. Л.: Судостроение, 1980 - 187 с.

143. Пат. №4497632 США МКИ4 В63 Ь21/00. Надувной буй // Заявл. 06.04.83. Опубл. 05.02.85.