Крыловский центр привезет Крымский мост в Екатеринбург

В декабре 2018 года на 100+ Forum Russia состоится тематическая сессия, посвященная строительству Крымского моста через Керченский пролив. Мы подготовили интервью с Сергеем Соловьевым, заместителем начальника отделения гидроаэродинамики Крыловского государственного научного центра. Руководитель научного сопровождения строительства Крымского моста рассказывает, как в аэродинамической Ландшафтной трубе проходили натурные испытания транспортировки арок Крымского моста, изучалась аэродинамическая устойчивость арок, а также других вантовых мостов, исследовалась ветровая и снеговая нагрузки на стадионы, аэропорты, высотные здания и другие уникальные сооружения.

В чем заключалась сложность транспортировки арок Крымского моста? Какое участие принял ваш научный центр в этой операции?

- Арки Крымского моста собирались на берегу, затем их грузили на понтоны и с помощью буксиров перемещали к месту установки на опоры. Основные сложности, во-первых, в том, что арки массивные и габаритные, вес каждой -около 6000 тонн, длина - 229 метров. Во-вторых, малые глубины Керченского пролива соразмерны с осадкой понтонов, поэтому транспортировка проходила по каналу шириной всего 120 метров. В-третьих, сильный ветер в проливе, течение и волнение, которые могут вынести транспортируемое сооружение за границы канала на мель.

До настоящего времени подобные операции по морской транспортировке мостовых конструкций никогда не проводились. Учитывая все эти сложности, проектировщики Крымского моста обратились к нам в Крыловский центр за экспериментально-математическим моделированием, так как мы имеем опыт проведения подобных работ для транспортировки буровых платформ.

В этой работе у нас были две главные цели: определить максимальные значения ветра, течения и волнения, а также их сочетания, при которых возможна безопасная буксировка арок. Определить схемы построения и состава буксирного ордера.

На первом этапе мы экспериментально определили точные значения влияния ветра на надводную часть транспортной системы в составе буксиров, понтонов и самой арки, а также гидродинамические нагрузки на подводную часть. Ветровая нагрузка определялась в Ландшафтной аэродинамической трубе для всех возможных направлений ветра, при этом учитывали воздействия пограничного слоя атмосферы, гидродинамические силы определяли в опытовом бассейне.

На втором этапе разработали математическую модель движения транспортной системы для тренажерного комплекса. В качестве исходных данных в разработанную модель загружали экспериментальные данные, полученные в Ландшафтной аэродинамической трубе, опытовом бассейне, а также исходные данные по ветру, течению и волнению, характерные для Керченского пролива.

После этого уже на тренажерном комплексе проверяли различные варианты буксирного ордера. По результатам моделирования определяли погодные ограничения, при которых возможна безопасная транспортировка. Мы проверили три возможных варианта буксирного ордера и для каждого из них по 12 случаев наиболее неблагоприятных сочетаний погодных условий. В результате выполнения работы были получен важный результат: операцию нельзя выполнять при скорости ветра более 10 м/с, иначе есть риск аварийной ситуации. Также был отработан состав и схема построения буксирного ордера, который способен осуществить транспортную операцию.

Определение ветровых нагрузок на транспортную систему

Есть ли в России или за рубежом аналоги Крыловскому государственному научному центру?

- В России - нет, за рубежом есть научные центры подобные нашему, но с гораздо более узкой специализацией и экспериментальными возможностями. Крыловский центр основан в 1894 году, численность персонала около 3200 человек, из них более 350 сотрудников имеют ученую степень. Благодаря нашему профессиональному коллективу и наличию уникальной экспериментальной базы научный центр считается мировым лидером в судостроительной науке. У нас 97 уникальных экспериментальных стендов, у половины их них нет аналогов в мире.

Расскажите про Ландшафтную аэродинамическую трубу. Для испытания каких проектов её использовали и представите ли их на 100+ Forum Russia в качестве примеров к своим докладам?

- В Крыловском центре есть комплекс из семи аэродинамических труб и самая «новая» из них - Ландшафтная аэродинамическая труба. Это специализированная установка для определения ветровых и снеговых нагрузок на уникальные сооружения. В мире существуют всего лишь пять таких установок, а в России она единственная.

В России много аэродинамических труб самолетного типа, они имеют короткую открытую рабочую часть и поэтому не подходят для испытаний архитектурных объектов. У ландшафтной аэродинамической трубы длина рабочей части 18 метров, поэтому мы можем моделировать пограничный слой атмосферы. Ширина рабочей части - 11 метров, и это позволяет проводить исследования уникальных габаритных сооружений на крупных моделях, в масштабе 1:50 или 1:100. Система климатического контроля поддерживает заданную температуру воздушного потока в рабочей части аэродинамической трубы. Поворотный круг, на котором устанавливается модель исследуемого объекта и окружающего ландшафта, позволяет моделировать все возможные направления ветра. Имеется координатное устройство для перемещения измерительных зондов и измерения скорости ветра в пешеходных зонах жилых кварталов.

Схема установки Ландшафтная аэродинамическая труба. Продольный разрез

После ввода Ландшафтной аэродинамической трубы в эксплуатацию российские проектировщики больше не обращаются за рубеж, а проводят аэродинамические исследования у нас. За последние два года в аэротрубе мы провели исследования 23 уникальных объектов, среди них высотные здания, большепролетные мосты, стадион, аэропорты, торговые центры. О некоторых из них я сделаю доклады на форуме.

В основном, наши заказчики - это отечественные проектировщики, но поступают обращения и от иностранцев. В 2017 году мы выполнили работы для заказчиков из Европы, Китая, Японии, а на данный момент работаем с конструкторским бюро из Италии. Про проект большепролетного вантового моста и его аэродинамику для заказчика из Европы я расскажу в отдельном докладе на форуме в Екатеринбурге впервые.

Текст: Виктория Пивоварова