Кафедра «Гидравлика и водоснабжение»

Гидравлика - это древнейшая фундаментальная наука. Её зарождение и развитие началось до рождества Христова, и законы ее составляют теоретическую базу естествознания и техники. Выживание человечества зависит от понимания жизнеобеспечивающей функции воды. Для таких мегаполисов, как Москва, эта проблема, наряду с проблемой водоснабжения, является особенно важной.

Поэтому центрам, изучающим законы движения жидкости и их применение, уделяется особое внимание на правительственном, отраслевом, общественном уровнях.

Существуют международные программы. ЮНЕСКО уделяет особое внимание изучению водных ресурсов. Такие центры находятся под защитой этой организации, существующие длительное время пользуются особым вниманием. Некоторые из них в ходе своей деятельности стали мемориальными и рассматриваются как национальное достояние. Часто они имеют и оборудование, представляющее историческую ценность, являются памятниками науки и культуры. Все это в полной мере относится к кафедре «Гидравлика и водоснабжение» Московского государственного университета путей сообщения, которая вместе со своей гидравлической лабораторией существует уже более ста лет.

В России начало развития гидравлики (гидромеханики) как самостоятельной науки было положено в середине 17 века М.В. Ломоносовым и членами Петербургской Академии наук Л. Эйлером и Д. Бернулли. Гидравлическая школа в России формировалась в Петербургском институте инженеров путей сообщения Императора Александра I. Профессор этого института П.П. Мельников, впоследствии министр путей сообщения, придавал большое значение гидравлике в подготовке инженеров корпуса путей сообщения. Он подготовил и в 1836 году издал первый учебник по гидравлике, а в 1855 году организовал первую в России учебную гидравлическую лабораторию.

Московская гидравлическая группа сформировалась в конце XIX века, чему способствовала деятельность кафедры гидравлики Императорского Московского Инженерного Училища (в дальнейшем Московского государственного университета путей сообщения - МИИТа). Организатором Училища, кафедры и создателем гидравлической лаборатории был выдающийся учёный Филипп Емельянович Максименко. Лаборатория по своему оборудованию была одной из лучших в России, не уступала аналогичным лабораториям Западной Европы. Была создана стройная система преподавания гидравлики, которая распространилась на все высшие технические учебные заведения России и других стран, а учебники по гидравлике широко использовались в учебном процессе многих ВУЗов. Проведение лабораторных работ по гидравлике существенно повысило уровень подготовки инженеров путей сообщения. Теперь эти лабораторные работы со студентами считаются неотъемлемой частью учебного процесса, так же, как по физике, химии и другим фундаментальным наукам.

На фото: профессор Ф.Е. Максименко

Кафедру "Гидравлика и водоснабжение", лаборатория которой сейчас носит имя профессора Ф.Е. Максименко, можно отнести к памятнику науки. Проведенные здесь исследования оказали большое влияние на развитие гидравлики, гидрологии и гидрометрии в стране и мире, многие научные результаты вошли в многочисленные официальные руководства и нормативные документы, международные стандарты. Это стало возможным благодаря наличию экспериментальной базы - мемориальной гидравлической лаборатории.

Основные направления научных исследований кафедры:

• Гидрологическая надежность мостовых переходов. Писарев Ю.В.
• Ресурсосберегающие технические решения увеличения водопропускной способности водопропускных сооружений. Писарев Ю.В., Лупина Т.А.
• Защита земляного полотна железных дорог, регуляционных сооружений и берегов водоемов от размыва водными потоками. Писарев Ю.В., Лупина Т.А.
• Размывы русел на мостовых переходах железных дорог. Писарев Ю.В.
• Исследование движения жидкости в зазорах уплотнительных устройств гидромашин. Бойко В.Ф.
• Разработка методики метрологической аттестации расходомеров объемно-массовым методом и методом сличения. Бойко В.Ф.
• Исследование потенциала влажности в расчетах влагопередачи через сложные ограждения. Гришина Л.А.
• Темы поисковых и фундаментальных исследований:
• Методология ресурсосберегающих решений увеличения водопропускной способности малых мостов.

Госбюджетная тематика:

• Гидравлика и гидрология в сооружениях и системах железнодорожного транспорта.

Лаборатория кафедры после капитального ремонта приобрела новый облик. Ее учебное оборудование, как и прежде, расположено в двух уровнях: на первом и цокольном этажах. Ниже цокольного этажа – третий уровень лаборатории. Там размещено несколько подземных резервуаров для хранения воды автономной оборотной системы водоснабжения лаборатории. Все резервуары соединены между собой каналами. Запас воды, который можно разместить в резервуарах – до 150 т.

В цокольном этаже расположена насосная станция лаборатории. Насосная станция оснащена пятью одноступенчатыми центробежными насосами: К-150-125-250 (при числе оборотов 1450 об/мин обеспечивается напор 20 м и суммарная подача воды 200 м3/час), а также одноступенчатым насосом К-100-80-160А (2900 об/мин, напор 26 м, подача 90 м3/час). Таким образом, на учебные установки лаборатории одновременно может быть подано в зависимости от потребного напора более 300 куб. м. воды в час или свыше 80 000 л/с.

Кроме учебного, насосная станция лаборатории располагает дополнительно и более мощным высоконапорным насосно-силовым оборудованием (центробежные, роторные, вихревые насосы). Оно, главным образом, предназначено для выполнения научных исследований (на гидравлических лотках и ряде других установок, включая стенды для исследования напорных потоков). Все это также подключено к единой оборотной системе водоснабжения лаборатории (суммарная длина трубопроводов около 1000 м).

Тематика и направленность научных исследований кафедры подробно рассмотрены в статьях юбилейного сборника научных трудов «Сто лет кафедре «Гидравлика и водоснабжение»», вып. 900, под ред. проф. Ю.В. Писарева. М., изд. МИИТ. 1996.

На приведенных фотографиях показаны фрагменты гидравлической лаборатории.

В результате капитальной реконструкции лаборатории стало возможным вести лабораторные занятия на вновь созданных или реконструированных установках.

Основная тематика лабораторных работ, выполняемых студентами различных специальностей в лаборатории кафедры «Гидравлика и водоснабжение»:

В заключение отметим, что студенты являются активными участниками перечисленных работ. Они не только налаживают работу установок, снимают и обрабатывают показания приборов, но самостоятельно меняют режимы работы учебных стендов и проводят на них научно-исследовательские работы.

Материалы для студентов:

Тетради для лабораторных и экспериментальных учебно-исследовательских работ:

Методические указания для расчета напорных трубопроводов: