sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2024-21-4-528-539BBTCMXsibadi-1852Research ArticleТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕTRANSPORT, MINING AND BUILDING MACHINERY ENGINEERINGОсобенности проектирования передающих устройств высокого давления для гидроструйных технологийDesign features of a high-pressure transmission devices for hydro-jet technologieshttps://orcid.org/0000-0002-4472-8218НовиковВ. И.NovikovV. I.

Новиков Виталий Иванович – канд. техн. наук, доц. кафедры «Судебные экспертизы»

190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4

Researcher ID: W-1648-2019

Scopus Author ID: 57210646203

Vitaly I. Novikov – Cand. Sci., Associate Professor, Forensics Department

4, 2 Krasnoarmeiskaia Street, St Petersburg, 190005

Researcher ID: W-1648-2019

Scopus Author ID: 57210646203

vitalynewage@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9171-9170КузьминО. В.KuzminO. V.

Кузьмин Олег Владимирович – канд. техн. наук, доц. кафедры «Технологии строительных материалов и метрологии»

190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4

Researcher ID: ABA-9562-2021

Scopus Author ID: 57741619000

Oleg V. Kuzmin – Cand. of Sci., Associate Professor, Technology of Building Materials and Metrology Department

4, 2 Krasnoarmeiskaia Street, St Petersburg, 190005

Researcher ID: ABA-9562-2021

Scopus Author ID: 57741619000

ov-kuzmin@yandex.ruСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университетРоссияSt. Petersburg State University of Architecture and Civil EngineeringRussian Federation202423082024214528539Copyright © Новиков В.И., Кузьмин О.В., 20242024Новиков В.И., Кузьмин О.В.Novikov V.I., Kuzmin O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1852

Введение. Гидроструйные технологии представляют собой инновационный подход к использованию воды под высоким давлением для различных целей. Эта технология нашла широкое применение в различных отраслях, включая строительство, промышленность, сельское хозяйство и очистку поверхностей. Основная идея гидроструйных систем заключается в использовании воды как мощного инструмента для разрушения, очистки и резки различных материалов. Статья посвящена особенностям и основным моментам, присущим процессу разработки передающих устройств высокого давления для гидроструйных технологий.Материалы и методы. Проанализирована структура и классификация методов, реализующих гидроструйные технологии, включая общую структуру, и рассмотрены составляющие элементы выбранной классификационной схемы. Выделены обобщающие элементы и описана характерная компоновочная схема, реализуемая во всех технологических способах, относящихся к гидроструйным методам, рассмотрены конструктивные элементы, являющиеся основными составными частями и агрегатами, применяемыми в данных технологиях.Результаты. Разработана схема движения энергетического потока по основным узлам традиционной компоновочной схемы агрегатов для гидроструйных технологий. Оценены формирующиеся в процессе эксплуатации энергетические потери, определен элемент гидроструйной установки с наибольшей величиной потерь, проанализированы особенности его функционирования и эксплуатации. Приводятся методики конструирования с учетом выявленных проблем и особенностей для передающих устройств высокого давления.Заключение. Наиболее эффективная эксплуатация передающих устройств сверхвысокого давления для гидроструйных технологий возможна только с учетом их теплового состояния, характеризуемого описанием в них теплового баланса, который может быть обеспечен только за счет разработки ряда методик, предлагаемых к применению для проектирования устройств подобного типа.

Introduction. Hydro-jet technology is an innovative approach to using high pressure water for a variety of purposes. The technology has found a wide application in various industries, including construction, industry, agriculture and surface cleaning. The basic idea of water jetting systems is to use water as a powerful tool to destroy, clean and cut various materials. The paper discusses the constructing of the high-pressure hydro-puller device for hydro-jet technologies.Materials and methods. An analysis of the methods by hydro-jet technologies classification was made. The general structure and the constituent elements of this scheme is shown. Generalizing elements are identified and a characteristic layout diagram for use in all technological methods of hydro-jet methods is described, and the structural elements that are the main components and units of these technologies are described.Results. The scheme of energy flow on the main nodes of the traditional layout scheme of units for hydro-jet technologies is developed. The energy losses formed in the process of operation are estimated, the element of the hydrojet plant with the largest losses is determined, the peculiarities of its functioning and operation are analysed. The design methodologies, taking into account the identified problems and features, for high-pressure transmitting devices are given.Discussion and conclusions. The most efficient operation of ultra-high pressure transmitting devices for hydro-jet technologies is possible only taking into account their thermal state, characterized by a description of their thermal balance, which can only be ensured through the development of a number of techniques proposed for use in the design of such devices.

гидроструйные технологиикомпоновочная схеманасос высокого давлениягидроинструментпередающее устройствогидромагистральуплотнительный элементтепловой балансконструированиепроизводительностьтемператураhydro-jet technologieslayout diagramhigh-pressure pumphydraulic toolshydro-jet devicehydraulic mainsealingheat balancedesignproductivitytemperatureReferencesBorkowski P. Hydro-jetting method of bas-relief shaping // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2011. V. 11, Issue 2.P. 267. https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60142-3Borkowski P. Hydro-jetting method of bas-relief shaping. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2011; V. 11, Issue 2: 267. https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60142-3Papakostas V., Paravantis J.A., Kontoulis N., Cazenave F., Gerbaud L., Velmurugan N. Environmental Impacts of Water-Based Fluids in Geothermal Drilling // European Geothermal Congress, Berlin, Germany 17–21 October 2022. https://www.researchgate.net/publication/364816487Papakostas V., Paravantis J.A., Kontoulis N., Cazenave F., Gerbaud L., Velmurugan N. Environmental Impacts of Water-Based Fluids in Geothermal Drilling. European Geothermal Congress. Berlin, Germany 17-21 October 2022. Available at: https://www.researchgate.net/publication/364816487Liu D., Xie W., Gao J., Hu S., Chen M., Li Y., Li L. Study on the Construction Method and Effects of Ipsilateral, Multi-Nozzle, High-Pressure Jet Grouting Cut-Off Wall // Sustainability. 2022; 14(16): 10383. https://doi.org/10.3390/su141610383Liu D., Xie W., Gao J., Hu S., Chen M., Li Y., Li L. Study on the Construction Method and Effects of Ipsilateral, Multi-Nozzle, High-Pressure Jet Grouting Cut-Off Wall. Sustainability. 2022; 14(16): 10383. https://doi.org/10.3390/su141610383Ahmed B., Khoshnaw F. A., Raza M., Elmoneim H., Dar A.A., Shakeel A. New Type of Fluidic Oscillator Made Clean Out Operation Environment Friendly and Cost Effective – A Case Study that Converted Failure into a Success // International Petroleum Technology Conference. Riyadh, Saudi Arabia 21–23 February 2022. https://doi.org/10.2523/IPTC-22265-MSAhmed B., Khoshnaw F. A., Raza M., Elmoneim H., Dar A.A., Shakeel A. New Type of Fluidic Oscillator Made Clean Out Operation Environment Friendly and Cost Effective – A Case Study that Converted Failure into a Success. International Petroleum Technology Conference. Riyadh, Saudi Arabia 21–23 February 2022. https://doi.org/10.2523/IPTC-22265-MSShanab I.A., Sorensen A.D. Experimental and Statistical Study of High-Pressure Water Jet «Hydro-Demolition Technique» on Concrete for Partial-Depth Concrete Bridge Deck Repair Applications // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2023. V. 2677, Issue 12, https://doi.org/10.1177/03611981231168842Shanab I.A., Sorensen A.D. Experimental and Statistical Study of High-Pressure Water Jet «Hydro-Demolition Technique» on Concrete for Partial-Depth Concrete Bridge Deck Repair Applications. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2023; V. 2677, Issue 12. Available at: https://doi.org/10.1177/03611981231168842Gerbaud L.A multifold increase in drilling performance using combined hydro-jet and percusson drilling: case study from ORCHYD project // Geo-THERM. 2023. V. 2. https://geotherm-journal.com/index.php/gtj/article/view/77Gerbaud L.A multifold increase in drilling performance using combined hydro-jet and percussion drilling: case study from ORCHYD project. Geo-THERM. 2023; V. 2. Available at: https://geotherm-journal.com/index.php/gtj/article/view/77Pourakbar M., Naziri S., Babaee E. Maleknia A.A Case Study on Jet Grouting Application for Deep Excavation in Granular Soils // Geo-Congress. 2022. P. 386-394 https://doi.org/10.1061/9780784484029.039Pourakbar M., Naziri S., Babaee E. Maleknia A.A Case Study on Jet Grouting Application for Deep Excavation in Granular Soils. Geo-Congress. 2022: 386–394. https://doi.org/10.1061/9780784484029.039Merlini D., Stocker D., Falanesca M., Schuerch R. The Ceneri Base Tunnel: Construction Experience with the Southern Portion of the Flat Railway Line Crossing the Swiss Alps // Engineering. 2018. V.4. P. 235. https://doi.org/10.1016/j.eng.2017.09.004Merlini D., Stocker D., Falanesca M., Schuerch R. The Ceneri Base Tunnel: Construction Experience with the Southern Portion of the Flat Railway Line Crossing the Swiss Alps. Engineering. 2018; V.4: 235. https://doi.org/10.1016/j.eng.2017.09.004Veropalumbo R., Russo F., Viscione N., Biancardo S.A. Rheological Properties Comparing Hot and Cold Bituminous Mastics Containing Jet Grouting Waste // Advances in Materials Science and Engineering.Volume 2020. Article ID 8078527. 16 p. https://doi.org/10.1155/2020/8078527Veropalumbo R., Russo F., Viscione N., Biancardo S.A. Rheological Properties Comparing Hot and Cold Bituminous Mastics Containing Jet Grouting Waste. Advances in Materials Science and Engineering. 2020; Article ID 8078527: 16. https://doi.org/10.1155/2020/8078527Гарипов М.В., Головин К.А. Разработка конструкции расширителя прокалывающей установки для закрепления неустойчивых горных пород // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. № 1. С. 326–329.Golovin K.A. Development of the design of the extender piercing installation for fixing unstable rocks. Izvestiya Tula State University” (Izvestiya Tul-GU). 2013; 1: 326–329. (In Russ.)Карпов Д.Ф., Павлов М.В. Методика определения потерь давления на трение в круглом трубопроводе постоянного сечения // Природообустройство. 2023. № 1. С. 69–75. DOI: 10.26897/1997-6011-2023-1-69-75Karpov D.F., Pavlov M.V. Method of determining the friction pressure loss in a circular pipeline of constant cross-section. Environmental Engineering. 2023;(1): 69–75. (In Russ.) https://doi.org/10.26897/1997-6011-2023-1-69-75Ямилев М.З. [и др.] Модифицированные формулы гидравлического расчета нефтепровода для условий изотермического течения степенной жидкости // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11, №. 4. С. 388–395. https://doi.org/10.28999/2541-9595-2021-11-4-388-395Yamilev M.Z. Modified formulas for hydraulic calculation of an oil pipeline for conditions of isothermal flow of power-law fluid. Science & technologies: oil and oil products pipeline transportation scientific and technical journal. 2021; V. 11. no 4: 388–395. (In Russ.) https://doi.org/10.28999/2541-9595-2021-11-4-388-395Головин К.А., Маликов А.А., Пушкарев А.Е. Тепловой режим работы гидросъемника высокого давления на установках гидроструйной цементации // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. № 4. С. 46–52.Golovin K.A., Malikov A.A., Pushkarev A.E. Thermal mode of operation of high-pressure hydraulic puller at hydro jet grouting installations. Izvestiya Tula State University” (Izvestiya TulGU). 2015; 4: 46–52. (In Russ).Новиков В.И., Пушкарев А.Е., Воронцов И.И. Методика моделирования теплового баланса элементов конструкции строительно-дорожных машин для струйной цементации грунтов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2019. № 3. С. 369–376. https://doi.org/10.22281/2413-9920-2019-05-03-369-376Novikov V.I., Pushkarev A.E., Vorontsov I.I. The modeling of the heat balance elements of construction jet-grouting machines. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. 2019; No3: 369–376. (In Russ.) https://doi.org/10.22281/2413-9920-2019-05-03-369-376Новиков В.И. Влияние теплопроводности материалов контактных поверхностей на тепловой баланс элементов гидросъемника для струйной цементации грунтов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2023. № 1. С. 71–78. https://doi.org/10.22281/2413-9920-2023-09-01-71-78Novikov V.I. The effect of the thermal conductivity by the materials of contact surfaces on the heat balance of the jet-grouting drill stem hydraulic elements. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. 2023; 1: 71–78. (In Russ.) https://doi.org/10.22281/2413-9920-2023-09-01-71-78Новиков В.И. Влияние морфологии контактных поверхностей на распределение температурного поля в устройствах для струйной цементации грунтов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 4. С. 54–62. https://doi.org/10.3103/s1052618822020108Novikov V.I. The Effect of the Morphology of Contact Surfaces on the Temperature Field Distribution in Devices for Jet-Grouting of Soils. Journal of Machinery Manufacture and Reliabilitythis, 2022, № 51(4), pp. 329–335. https://doi.org/10.3103/s1052618822020108.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.