CC BY
299
¡Выпуск 1
ВОДНЫЕ ПУТИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ И ПОРТЫ
УДК 627.4 А. М. Гапеев,
д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;
К. П. Моргунов,
канд. техн. наук, доцент, СПГУВК
ГИДРОТЕХНИЧЕСКОМУ ФАКУЛЬТЕТУ — 90 ЛЕТ
HYDRAULIC ENGINEERING FACULTY — 90 YEARS
Приводятся краткие сведения о подготовке инженеров-строителей для водного транспорта в России, становлении и развитии гидротехнического факультета СПГУВК и его материальной базе.
The paper gives brief information about the training of engineers for water transport in Russia, formation and development of the hydraulic engineering faculty of SPSUWC and its material resources.
Ключевые слова: водные сообщения, шлюзованные водные пути, судоходные каналы, гидротехнические сооружения.
Key words: waterway communications, locked waterways, navigable canals, hydraulic engineering works.
ИДРОТЕХНИЧЕСКИИ факультет — старейший технический факультет в составе Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций, и его становление происходило в первом транспортном высшем учебном заведении России. Подготовка инженеров-строителей для водного транспорта начала осуществляться с 1809 года в Институте Корпуса инженеров водяных и сухопутных сообщений, преобразованного в 1864 году в Петербургский институт инженеров путей сообщения (ПИИПС).
Основными транспортными коммуникациями России в те времена были сухопутные дороги для гужевого транспорта и внутренние водные пути для судоходства. Особое внимание уделялось использованию естественных и шлюзованных водных путей, которые имели огромное значение для экономического развития страны.
Россия имеет густую сеть рек, которые своими истоками близко подходят друг к другу и соединяются с морями в южном и северо-западном направлениях. Кроме того, водные транспортные коммуникации России не требовали существенных затрат по их обуст-
ройству, но обеспечивали доставку грузов на значительные расстояния как внутри страны, так и для торговли с зарубежными странами.
Первая «Кшга о способахъ, творящ1хъ водохождеше рЪкъ свободное», посвященная гидротехническому строительству водных путей на реках Франции и Нидерландов, была напечатана на русском языке в 1708 году по повелению Петра I. Она имела огромное практическое значение для подготовки русских мастеров в школах, созданных при существующих шлюзованных водных системах России.
Первые шлюзованные водные системы — Вышневолоцкая (1708), Тихвинская (1810) и Мариинская (1811) — строились под руководством иностранных специалистов. С созданием института инженеров путей сообщения было положено начало транспортного образования в России: подготовка инженеров широкого профиля по проектированию, строительству и эксплуатации «всех дорожных и гидротехнических сооружений».
До начала железнодорожного строительства в России институт готовил инженеров в области гидротехнического строительства водных путей и портов и сухопутных дорог, а с
К Н I С П О С
Т Б 0 р Я
Г А
О 6 А X Ъ,
щ I х Ъ
воаохождеше
рЪкЬ СВОбОДНОЕ.
Напечатана повелЬшемЬ бмгочест:-Б^ишаго велжого Гоеу^дря Царл,
1 веского КНЯ1Я
ПЕТрА АЛЕ К СIЕВ1ЧА
Всея велшя 1 малЫя I россн
".лмо^ержца.
Пр( благороскЬииемЬ Госу^ар^ цареыч1з ,
I веском Князе АЛЕКСП
пЕтроычЪ
Цйрсгпй'ующемЬ иеликомЪ Гр4^е МосхвЪ, , Ле^а Гоепо^ий1, (^о8. б [ули м'Вснц'Ь .
Титульный лист первой в России книги по гидротехнике, изданной в 1708 году в Москве по распоряжению Петра I
1836 и до 1918 года выпускал инженеров путей сообщения по всем видам транспорта. Институт являлся кузницей инженерных кадров и ведущим научным центром в области строительства путей сообщения. Здесь сформировалась одна из лучших гидротехнических школ, была воспитана плеяда выдающихся русских ученых, педагогов и строителей-гидротех-ников, внесших огромный вклад в развитие и создание водных путей и портов в России. Среди них Е. В. Близняк, Н. А. Богуславский, Н. И. Вознесенский, Б. Е. Веденеев, Н. М. Герсеванов, Г. О. Графтио, С. Я. Жук, Ф. Г. Зброжек, Б. Н. Кандиба, Б. Ю. Ка-линович, В. М. Лохтин, Н. С. Лелявский,
В. Е. Ляхницкий, В. М. Маккавеев, А. Г. Нюберг, Н. Н. Павловский, Н. П. Пузыревский, В. Е. Тимонов и многие другие. Они определили основные направления отрасли, заложили научные основы гидротехники, и их имена широко известны не только в России, но и за рубежом. В тот период гидротехническая наука в России благодаря этим ученым находилась на достаточно высоком уровне и развивалась, опережая практику.
Коренное преобразование народного хозяйства страны после 1917 года внесло существенное изменение в направление деятельности института. С 1918 года в нем начала осуществляться подготовка специалистов по отдельным видам транспорта, а в 1920 году были открыты водный, сухопутный и воздушный факультеты.
Профилирующие и общеинженерные кафедры водного факультета (и их заведующие):
• внутренних водных путей (профессор, д. т. н. Б. Ю. Калинович);
• приморских и портовых сооружений (профессор, д. т. н. В. Е. Тимонов);
• гидравлики (профессор, д. т. н. А. А. Саткевич);
• строительного искусства (профессор, д. т. н. Н. П. Пузырев-ский);
• сопротивления материалов (профессор, д. т. н. Н. М. Беляев);
• архитектуры (профессор, д. т. н. Л. П. Шишко);
• геодезии (профессор, д. т. н. П. В. Вад-ковский);
• теории сооружений и инженерных конструкций (профессор, д. т. н. М. Ф. Клоча-нов);
• водоснабжения и канализации (профессор, д. т. н. А. А. Сурин).
За водным факультетом были закреплены лаборатории: гидравлическая, гидротехническая, аэродинамическая, фотографическая и машинная, а также кабинеты: геодезический, строительных материалов, строительного
Выпуск 1.
Выпуск 1
искусства, статики сооружений, санитарной гидротехники, минералогический, архитектуры и рисования, внутренних водных сообщений, гидротехнических сооружений, портов и морских сооружений.
Первым деканом водного факультета был избран Н. П. Пузыревский, д. т. н., профессор, крупный специалист в области гидротехнического строительства, именем которо -го в 1925 году был назван кабинет курсового и дипломного проектирования. На факультете в то время было два отделения: речное и морское. Выпуски инженеров первых лет были сравнительно небольшими из-за последствий Гражданской войны, но они постепенно увеличивались. С 1923 по 1930 год на факультете водных сообщений Ленинградского института инженеров путей сообщения (ЛИИПС) было подготовлено 570 инженеров-строите-лей для водного транспорта.
Нестор Платонович Пузыревский, профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РФ
При разделении в 1929-1930 годы Института инженеров путей сообщения на самостоятельные профильные вузы водный факультет стал основой для создания первого в
стране высшего учебного заведения в области водного транспорта (ЛИИВТ).
Гидротехнический факультет Ленинградского института инженеров водного транспорта (с 1959 года — институт водного транспорта — ЛИВТ, а с 1993 года — университет водных коммуникаций — СПГУВК) имел уже сложившийся профиль подготовки инженеров-гидротехников по следующим направлениям: естественные водные пути; шлюзованные водные пути и речные гидротехнические сооружения; морские и речные порты, что отвечало требованиям проектирования, строительства и эксплуатации внутреннего водного транспорта.
На гидротехническом факультете ЛИИВТа почти полностью сохранился профессорско-преподавательский состав специализированных кафедр факультета водных сообщений ЛИИПС, часть преподавателей перешла с водного факультета Московского института инженеров транспорта.
В составе факультета насчитывалось десять кафедр:
• речных искусственных сооружений и свободных рек (профессор, д. т. н. Б. Ю. Кали-нович);
• портов (профессор, д. т. н. В. Е. Тимо -
нов);
• гидравлики (профессор, д. т. н.
В. Н. Евреинов);
• строительного искусства (доцент, к. т. н. И. В. Яропольский);
• сопротивления материалов (профессор, д. т. н. Н. М. Беляев);
• архитектуры и конструкций зданий (профессор, д. т. н. Л. П. Шишко);
• геодезии (профессор, д. т. н. П. В. Вад-ковский);
• статики железобетонных конструкций (профессор, д. т. н. Д. Я. Акимов-Перетц);
• статики металлических и деревянных конструкций (профессор, д. т. н. М. Ф. Клоча-нов);
• водоснабжения и канализации (профессор, д. т. н. А. А. Сурин).
Среди преподавательского состава были известные ученые — выпускники института инженеров путей сообщения: Н. П. Пузыревский, Н. Н. Павловский, В. Е. Ляхницкий,
В. М. Маккавеев, В. Е. Близняк, В. П. Петров, Н. А. Семанов, А. И. Чекренев, выпускники МИИТ — Н. В. Бобков, И. М. Коновалов, Н. А. Панчурин и др.
Первым деканом гидротехнического факультета был Борис Юлианович Калинович.
Гидротехнический факультет ЛИИВТа имел в своем составе высококвалифицированных преподавателей и необходимую учебную базу. Факультету была передана часть книг из учебного фонда библиотеки, отдельные установки в учебных кабинетах и оборудование лабораторий бывшего путейского института. В первые годы существования водного института в нем создавалась и собственная учебная база. С 1934 года учебные практики по геодезии и гидрологии стали проводиться на собственной базе в поселке Толмачево вблизи города Луги. До 1935 года был создан кабинет строительных работ, лаборатория строительных материалов и сопротивления материалов. В 1936 году были смонтированы основные стенды гидротехнической лаборатории, созданной в 1907 году по инициативе профессора В. Е. Тимонова. На ее открытии присутствовал Г. О. Графтио, в то время — начальник строительства Нижне-Свирского гидроузла, оказавший помощь в становлении лаборатории в новом институте.
Подготовка инженеров-гидротехников в ЛИИВТе осуществлялась в соответствии с этапами гидротехнического строительства в стране. Тридцатые годы XX столетия были наиболее успешными и значительными для речного судоходства и речной гидротехники в России. Выполнялось шлюзование многих рек: Шексны, Свири, Маныча, Волги. В 1933 году было завершено строительство Беломорско-Балтийского канала (ББК), а в 1937 году — канала имени Москвы (КиМ). Это потребовало значительного увеличения выпуска инженеров-гидротехников как для строительства объектов, так и для их эксплуатации. Наибольшее число выпускников — 236 и 199 человек — было направлено на ББК и КиМ.
Учитывая транспортную направленность гидротехнического строительства, факультет был переименован в 1933 году в факультет водных путей и портов.
Борис Юлианович Калинович, профессор, доктор технических наук
Сложным временем в жизни факультета явился период Великой Отечественной войны. В 1941 году институт был эвакуирован в город Горький, возобновил свою работу в Ле -нинграде в конце 1943 года, а преподаватели и студенты вернулись только в 1945 году.
После войны основное внимание уделялось транспортно-энергетическому строительству. Гидроузлы строились как на малых, так и на крупных реках. В 1952 году завершилось строительство Волго-Донского судоходного канала, на эксплуатацию которого был направлен весь выпуск инженеров-гидротех-ников и другие специалисты — выпускники ЛИИВТа.
Были введены в эксплуатацию Цимлянский, Пермский, Волгоградский и другие гидроузлы. В связи с широким размахом транспортно-энергетического строительства в 1951 году факультет был переименован в гидротехнический.
Потребность в специалистах в послевоенный период была огромной. С 1951 года подготовка инженеров-гидротехников начала осуществляться в Новосибирском инсти-
Выпуск 1,
|Выпуск 1
□2*
Открытие гидротехнической лаборатории в новом помещении (1936 год, в центре — Г. О. Графтио)
туте инженеров водного транспорта, основу которого составила группа преподавателей ЛИИВТа. Прием на гидротехнический факультет ЛИИВТа в 1953 году был увеличен до 150 человек. В дальнейшем подготовка инже-неров-гидротехников велась в Киевском заочном факультете (с 1962 года) и с 1967 года — в Московском филиале ЛИВТа. С открытием этих центров прием на факультет сократился сначала до 100 человек, а затем и до 75 человек. Дальнейшее увеличение выпуска происходило за счет расширения заочного факультета: были открыты УКП в Петрозаводске, Архангельске, Котласе, Гомеле и других городах.
После объединения ЛИИВТА и ЦНИИРФ в 1959 году факультету вернули прежнее название — водных путей и портов, — поскольку учебная и научная деятельность ЛИВТа была направлена на повышение эффективности работы речного транспорта. По-прежнему внимание уделялось транспортно-энергетическому строительству, выполнялись работы по реконструкции отдельных шлюзованных водных систем. В 1964 году был сдан в эксплуатацию новый Волго-Балтийский канал (ВБК). С вводом в эксплуатацию ВБК и шлюзованием реки Камы было завершено создание Единой глубоководной системы Европейской части страны.
До 1990 года выпуск инженеров-гидро-техников ЛИВТа был примерно одинаковыми
и составлял около 100 человек в год. Переход к рыночным отношениям в 1991 году и ухудшение экономического положения в стране усложнили финансовое положение отрасли, вузов и их материальной базы. Объемы перевозок грузов внутренним водным транспортом резко сократились, уменьшились и объемы гидротехнического строительства: отдельные гидроузлы энергетического назначения строились только на реках Сибири и Дальнего Востока.
Прием на факультет сократился до 50 человек, а после открытия в 1992 году новой специальности «комплексное использование и охрана водных ресурсов» — до 25 человек.
В 1994 году факультет снова стал называться гидротехническим.
В начале XXI века вопросы развития внутренних водных путей вновь становятся актуальными. Особое внимание уделяется повышению пропускной способности водных путей и требований безопасности судоходства. В новых условиях стала заметно обновляться учебная база вузов водного транспорта и повысились требования к качеству подготовки инженерных кадров. С 2005 года прием на факультет увеличен до 50-60 человек. Кафедры факультета и его лаборатории оснащаются современной техникой и компьютерами. На факультете имеются два компьютерных класса и две учебные мультимедийные аудитории. Завершено строительство жилого дома для студентов на геобазе в поселке Толмачево.
Проведена полная реконструкция гидротехнической лаборатории имени профессора В. Е. Тимонова — основной учебно-научной базы факультета. В ней полностью обновлен состав стендов, которые позволяют выполнять широкие гидравлические исследования в области русловых процессов и работы различных гидротехнических сооружений. В лаборатории установлен крупномасштабный универсальный шлюзовой стенд, не имеющий на момент создания аналогов в России. Гидротехничес-
Универсальный шлюзовой центр
кая лаборатория имеет огромное значение для подготовки инженерных кадров для отрасли. В ней проводятся практические занятия по гидравлике и гидромеханике, водным путям, гидротехническим сооружениям и портам со студентами технических специальностей. На базе гидротехнической лаборатории имени профессора В. Е. Тимонова в 2003 году создан Учебно-научный центр безопасности судоходных гидротехнический сооружений.
Ныне в состав факультета входят шесть кафедр:
• водных путей и водных изысканий (профессор, д. т. н. Г. Л. Гладков);
• гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики (доцент, к. т. н. К. П. Моргунов);
• портов, строительного производства, оснований и фундаментов (доцент, к. т. н. В. Н. Смирнов);
• охраны водных ресурсов и безопасности жизнедеятельности (доцент, к. т. н.
Н. В. Растрыгин);
• сопротивления материалов и механики (профессор, д. т. н. В. Б. Чистов);
• химии и экологии (профессор, д. т. н. В. И. Решняк).
Деканом гидротехнического факультета с 2007 года избран доцент, к. т. н. С. А. Голов -ков, выпускник гидротехнического факультета 1995 года.
Профессорско-преподавательский состав факультета включает 61 человека, среди которых 14 докторов и 29 кандидатов технических наук, 17 профессоров и 32 доцента.
Гидротехнический факультет СПГУВК как и в прежние годы продолжает вести подготовку высококвалифицированных инженерных кадров — гидротехников широкого профиля по проектированию, строительству и эксплуатации водных путей и гидротехнических сооружений, а также инженеров по комплексному использованию и охране водных ресурсов. С 1930 года по настоящее время в составе ЛИИВТа — ЛИВТа — СПГУВК подготовлено 7 314 инженеров-гидротехни-ков и 458 инженеров по комплексному использованию и охране водных ресурсов.
Выпускники факультета работают как в системе внутреннего водного транспорта и гидротехнического строительства, так и в других отраслях народного хозяйства страны.
Выпуск 1,
¡Выпуск 1
Список литературы
1. Гапеев А. М., Кононов В. В. История гидротехники и гидротехнического факультета СПГУВК: Учебное пособие. — СПб.: СПГУВК, 2006. — 232 с.
2. Гапеев А. М., Кононов В. В., Моргунов К. П. 200 лет подготовки инженеров в области гидротехнического строительства водных путей и портов // Сборник материалов. — СПб.: СПГУВК, 2009. — 224 с.
УДК 517.958:539.3 В. А. Данилюк,
В статье рассматривается применение метода граничных элементов для прочностных расчетов гидротехнических сооружений, отыскиваются поправки на собственный вес и температуру.
The article cobsiders the application of boundary element method for strength analysis of hydraulic structures, the amendments to its own weight and heat are found.
Ключевые слова: метод граничных элементов, деформации, напряжения, дифференциальные уравнения, частные решения, собственный вес, температура.
Key words: boundary element method, strain, stress, differential equations, particular solutions, its own weight, temperature.
аспирант,
СПГУВК
РАСЧЕТ КАМЕРЫ СУДОХОДНОГО ШЛЮЗА МЕТОДОМ ГРАНИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
CALCULATION OF THE CAMERA SHIPPING LOCK BY BOUNDARY ELEMENT METHOD
В настоящее время основным методом решения сложных задач теории упругости является метод конечных элементов (МКЭ). Однако у него есть серьезный недостаток — отсутствие возможности контролировать погрешность расчетов. Это вызвано тем, что при увеличении ранга дробления конечноэлементной сетки увеличивается число уравнений в системе, и поэтому обусловленность систем ухудшается: 1) при всяком отклонении формы элементов от классических (от правильных треугольников, правильных многоугольников, правильных многогранников); 2) при стыковке элементов с разными физическими свойствами (коэффициентами Пуассона, модулями Юнга); 3) при ансамблировании
ВВЕДЕНИЕ
сетки из разнородных элементов; 4) при применении МКЭ к системам дифференциальных уравнений более высоких порядков.
Е
Таким образом, рационально будет рассмотреть альтернативу МКЭ — метод граничных элементов (МГЭ). Основные преимущества МГЭ по сравнению с МКЭ: 1) уменьшение погрешности при вычислении решения во внутренних точках области, так как процедура численного интегрирования более точная, чем численное дифференцирование; 2) снижение размерности задачи на единицу, связанное с тем, что дискретно разбивается только граница, а не вся область; 3) простота учета бесконечных областей; 4) сравнительная простота решения контактных задач (задачи о трещинах, межблочных швах); 5) возможность вычислять значения искомых величин
