автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Выбор рациональных конструктивных параметров плавающих ледорезных машин

На правах рукописи

/ г < V

у' /' '

МАЛЫГИН АЛЕКСАНДР ЛЬВОВИЧ

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАВАЮЩИХ ЛЕДОРЕЗНЫХ МАШИН

Специальность 05.05.04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 НОЯ 2010

Нижний Новгород- 2010г.

004612051

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете (НГТУ) им. Р.Е.Алексеева на кафедре «Строительные и дорожные машины» и в научно-исследовательской лаборатории «РАЛСНЕМГ».

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кулепов Виктор Федорович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Слюсарев Анатолий Сидорович

кандидат технических наук, Пуртов Андрей Робертович

Ведущая организация

ООО «Промтех-НН», г. Н. Новгород

Защита состоится «10» ноября 20 Юг. в 14. часов на заседании на заседании специализированного Совета Д 212.165.04 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу 603600, г. Н. Новгород, ГСП-41,ул. Минина, д. 24 ,ауд.№ 1258

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Автореферат размещен на сайте НГТУ им. P.E. Алексеева www.nntu.ru

Автореферат разослан «07» октября 2010г.

Отзыв на автореферат с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.165.04

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Большинство рек, озер, а также прибрежные морские акватории РФ в течение длительного периода покрываются льдом. Ледяной покров является удобным опорным основанием для гидротехнического строительства, прокладки подводных коммуникаций и пр. Это позволяет снизить влияние фактора сезонности и снизить затраты на проведение указанных технологических операций, что особенно важно для экономического развития регионов -Севера, Сибири и Дальнего Востока. В обеспечении технологических операций, связанных с образованием каналов и майн, ледорезные машины (ЛРМ) играют ключевую роль.

Ледорезные машины на протяжении более 50 лет разрабатывались в НИЛ "РАЛСНЕМГ", созданном родоначальником этого вида техники проф. А.Ф. Николаевым. Как показал многолетний опыт эксплуатации подобных машин с точки зрения разнообразия выполняемых операций, надежности, простоты обслуживания наиболее рациональным рабочим органом является дисковая фреза. Однако вплоть до настоящего времени определение нагрузочных характеристик на валу фрезы велось на базе эмпирических зависимостей, которые не раскрывали физической сути процесса резания и не могли служить основой для разработки полноценных методик расчета. Другой проблемой эксплуатации ЛРМ являлась опасность пролома льда и сваливание машины в воду. Для повышения безопасности проведения работ на ледяном покрове, многие машины создавались на базе плавающего корпуса-понтона. Однако, и они не могли противостоять переворачиванию при внезапном проломе льда и не были приспособлены для выхода на ледяной покров после их попадания в воду. Кроме того, после прорезания льда, необходима расчистка майн и каналов, что требует тяжелого ручного труда и вызывает необходимость расширения функциональных возможностей ЛРМ.

В связи с изложенным, задача обоснования и разработки конструкции ЛРМ на базе плавающего корпуса- понтона, сочетающей требуемые производственные качества с безопасностью и многофункциональностью, является актуальной. При этом в разработке должно быть учтено максимальное количество факторов влияния среды функционирования машины. Для этого необходимо создание соответствующей научно обоснованной методики определения основных конструктивных параметров ЛРМ.

Цель работы. «Обоснование методики выбора рациональных конструктивных параметров плавающих ледорезных машин».

1. Провести анализ существующей эмпирической модели силы резания льда и разработать адекватную ей модель, с использованием теории разрушения хрупких тел.

2. Получить аналитические зависимости для расчета нагрузочных характеристик дискофрезерных рабочих органов.

3. Определить зависимости между массогабаритными параметрами ЛРМ, обеспечивающими ее безопасную эксплуатацию при внезапном проломе

льда и разработать методику расчета буксирного усилия для выхода JIP из майны на ледяной покров.

4. Установить связь между основными параметрами ЛРМ и размерами выре заемых карт льда, при которых обеспечивается расчистка майны посредст вом JIPM.

5. Проверить посредством модельных экспериментов теоретические зависи мости между массогабаритными параметрами ЛРМ, обеспечивающим! безопасность и выход из воды на ледяной покров.

6. Провести проверку методики выбора конструктивных параметров плавающих дискофрезерных ледорезных машин на натурном образце ЛРМ.

Объекты исследования. Эмпирическая модель силы резания льда и е физическая интерпретация. Дискофрезерный рабочий орган и его нагрузочны характеристики. Несущий корпус- понтон как плавучий объект. Плавающа модель ЛРМ. Натурный образец ЛРМ на базе плавающего корпуса- понтона.

Методы исследования. В теоретических исследованиях использова лась теория разрушения хрупких тел, численные методы математического мо делирования, разрабатывались алгоритмы и программы с использованием паке та Mat Lab-5, MathCad, Excel. Экспериментальные исследования проводились использованием метода модельного эксперимента с применением теории подо бия, выполнялись полевые эксперименты с натурным образцом ЛРМ. Научную новизну работы составляют:

- интерпретация существующей эмпирической модели разрушения льда реза нием на основе теории разрушения хрупких тел, раскрывающая физиче скую суть происходящих явлений;

- аналитические зависимости для определения нагрузочных характеристи дискофрезерного рабочего органа;

- зависимости для определения массогабаритных параметров ЛРМ, обеспечи вающих безопасность при проломе льда;

- методы определения технологических параметров, обеспечивающих расчи стку вырезаемых майн ото льда с помощью ЛРМ;

- результаты модельного исследования поведения ледорезной машины ка плавучего объекта.

Основные положения, выносимые на защиту

Из теоретических разработок:

- результаты анализа эмпирической модели силы резания льда одиночны резцом и полученные на его основе аналитические зависимости нагрузочны характеристик для дискофрезерного рабочего органа;

- математические модели и методы определения массогабаритных парамет ров ЛРМ на базе корпуса- понтона, обеспечивающих безопасность при пролом льда, а также определения буксирного усилия выхода машины из воды на лед;

- методы определения размеров нарезаемых карт льда, для возможное™ дальнейшей очистки майны ото льда с помощью ЛРМ.

Из научно-технических:

- результаты модельных опытов по определению и проверке безопасного поло жения ЛРМ на льду и в воде, а также усилия буксировки для выхода из майны;

- зависимости для определения массогабаритных характеристик ЛРМ, отвечающие условиям безопасности при проломе льда; зависимости, определяющие размеры ледяных карт для очистки майн и других операций;

-методические основы компоновки и формирования архитектурно- конструктивной схемы ЛРМ и ее основных компонентов.

Достоверность результатов. Проведенные натурные испытания ледорез-ной машины созданной на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований подтвердили основные теоретические положения, принятые гипотезы и допущения.

Практическая ценность Полученные аналитические зависимости расчета нагрузочных характеристик рабочего органа могут служить основой систем автоматизированного проектирования ЛРМ. Разработанные методики позволяют, при создании новых образцов ЛРМ, значительно сократить стадию опытно- конструкторской доводки машины. Методика определения основных массогабаритных параметров, обеспечивающих безопасность при проломе льда, применима не только для ЛРМ, но и для других транспортно- технологических машин, обладающих плавучестью и работающих на ледяном покрове.

Реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований в виде методов расчета конструктивных параметров машин, практических рекомендаций, реализованы при создании мобильной ледорез-ной машины для ликвидации аварий на подводных переходах магистральных трубопроводов в зимних условиях ЛФМП-1 (ОАО "АК Транснефть", г. Москва); при организации и научно-техническом обеспечении операций технологического комплекса дяя укладки донных кабельных линий связи между нейтринным телескопом и береговым центром управления на оз. Байкал (ИЯИ АН РФ, г. Москва); при создании ледорезной машины ЛФМ-73 АО «Северстройподводстрой», г. Надым. Предложенные методы расчета используются в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е.Алексеева.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных, всероссийских, региональных конференциях, в том числе на: Научно-технической конференции молодых ученых (г. Горький, • 1983); Региональной конференции "Применение ЭВМ в проектирований и испытании машин и оборудования" (г. Горький, 1983); Научно-технической региональной конференции "Актуальные вопросы научно-технического прогресса и внедрения в практику" (г. Горький, 1984); Научно-техническая конференция "Интенсификация рабочих процессов землеройных машин в строительстве" (г. Киев, 1989); б-й Региональной научно-технической конференции "Проблемы создания новой техники для освоения шельфа" (г. Горький, 1989); Региональной научно-технической конференции (г. Горький, 1990); Всесоюзной научно-технической конференции "Новое в подъемно-транспортном машиностроении" (г. Москва, 1993); Межрегиональной научно-технической конференции "Современные задачи техники, технологии, автоматизации, экономики" (г. Н.-Новгород, 1999); Международной конференции "Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотранспортной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительных и дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов" (Н.-Новгород, 2000); Всероссийской научно-технической конференции "Транспортно-технологические машины " г. Н.- Новгород, 2004; X Международной научно-технической конференции

"Современные тенденции развития транспортного машиностроения" (г. Пенза, 2005); Всероссийской НТК «Современные технологии в кораблестроении и энергетическом образовании, науке и производстве», г. Н.- Новгород, 2007.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 в изданиях рекомендованных ВАК РФ, получено 7 авторских свидетельств и патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и двух приложений. Содержит 105 страниц основного компьютерного текста, 104 рисунка, 5 таблиц, библиографию из 115 наименований и двух приложений на 63 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показано, что задача создания конструкции JIPM на базе плавающего корпуса- понтона актуальна, представлена цель и задачи исследования, положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена изучению состояния вопроса и обоснованию цели и задач исследования.

Рассмотрены существующие достижения в области конструировании ледорез-ных машин, созданных на протяжении многих лет в ОКБ «РАЛСНЕМГ» (Нижегородский государственный технический университет - НГТУ) под руководством профессора А.Ф. Николаева. Были разработаны десятки образцов ледорезных машин, некоторые их них выпускались серийно. Особенностям их проектирования и создания посвящены труды ученых Нижегородской научной школы Е.А. Трубиной, П.А. Амангалиева, A.A. Назаровского, А.П. Куляшова, A.C. Слюсарева, В.Е. Колотилина, Л.С. Левшунова, А.И. Шкоды, В.Н. Худякова, А.В Янковича, С.Д. Алатина, В.Ф. Кулепова, А.Р.Пуртова, В.В. Романова, Ю.И. Молева и др.

В результате анализа парка образцов ЛРМ составлена классификация этих машин по основным конструктивным признакам: по типу рабочего органа (РО), движителя, несущего шасси и др.

Анализ технических задач как существующего, так и потенциально возможного применения ЛРМ показывает, что при всем их многообразии требуется ограниченный набор операций по разрушению льда, для реализации которых необходимы различные типы РО: дисковые и пальцевые фрезы, бар, выявлено, что наиболее универсальным РО является дискофрезерный (ДФРО). Однако, применяемая эмпирическая модель усилия на единичном резце, (В.Ф. Кулепов и В.В. Романов) для определения нагрузочных характеристик РО

где : Ь - ширина резца, см; t„ - температура льда, ° С; Ур - скорость резания, м/с\ар -угол резания, град; h - глубина резания, см; п = 0.47; ß= 0.865; а = 0.06; f=0.1; (рр =3.2-Ю-3, Рэ = 60Н, ц-эмпирическиекоэффициенты; .

не отражает физической сути процесса резания, что снижает степень ее общности и требует дальнейшего развития на основе теории хрупкого разрушения. Также отсутствуют аналитические математические модели нагрузочных характеристик дискофрезерного рабочего органа, непосредственно связывающие исходные и искомые параметры, что затрудняет построение удобной для практики методики расчета.

Проведенный анализ природно-географической среды функционирования ЛРМ на территории РФ показывает, что ледяной покров РФ отличается значительным диапазоном толщин и представляет серьезную опасность для работы ЛРМ на ледяном покрове. Кроме этого, вслед за прорезанием льда для получения майн и каналов требуется их расчистка ото льда, эта операция практически не механизирована и сводит на нет увеличение производительности ЛРМ. Поэтому сделан вывод о необходимости обеспечения

ЛРМ следующими основными качествами и свойствами:

- не опрокидываться при попадании в воду при случайном или намеренном проломе льда или сваливании в майну;

- иметь возможность выхода из воды на ледяной покров;

- обладать способностью расчищать вырезанную машиной майну ото льда.

Ни одна из уже созданных ЛРМ в достаточной мере не обладает такими качествами. Существующая методика проектирования амфибийных машин не позволяет сконструировать ЛРМ с заданными выше качествами, так как ориентирована на плавный вход машины в воду и плавный выход.

Анализ проблем проектирования ЛРМ позволил сформулировать цель работы и сформулировать исследовательские задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели. Схема взаимосвязи цели и задач, требующих решений для её достижения, показана на рис. 1.

ЦЕЛЬ: Обосновать методику выбора рациональных конструктивных параметров плавающих ледорезных машин

ГЛОБАЛЬНАЯ ЗАДАЧА: Обеспечение основных качеств машины

| • ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 1 | БЕЗОПАСНОСТЬ | I МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ |

ф

1. Задачи определения нагрузочных

ф

Задача Задача Задача

получения получения получения

зависимости зависимости для зависимости

ДЛЯ момента на усилия подачи РО для вертикального

волуРО усилия

2. Задачи выбора параметров машины, обеспечивающих ее функционирование после пролома льда_

I

I

Ф

1

Задача определе ния зависимости безопасной высоты борта, исключающей опрокидывание Н=/{МХ В,Ь„)

Проверка достоверности результатов на осьове известных данных_

1

3. Задачи определения размеров м.зйн и карт льда, обеспечивающих возможность расчистки майн средствами машины

Экс перемента ль на я проверка достоверности на модели машины и корректировка

Эксперимен

проверка достове рно сти на модели машины

Задача определения тягового усилия лебедки для выхода из майны на лед Рт'/(МХ В,ЬЯ/

I

Ф

I

Конструкторские задачи Ф

Задача определения зависимости размеров блоков льдэ при очистки майны способом выемки блоков

Задача определения зависимости площади блоков льда при очистки майны способом притапливания 5ЛВ'АНя.М)

Определение Определение

мощное- ти мощности

привода привода

фрезы, движителей.

габаритов и габаритов и

массы массы

трансмиссии тра нсмиссии

Определе ни е прочных раз- меров опор- иых элементов шасси и

Определение массы ледорезной машины и её габаритов из условий плавания, заданной производительности и безопасности на

Определение мощности привода лебедки, габаритов и массы трансмиссии

ИСПЫТАНИЯ НАТУРНОГО ОБРАЗЦА ЛЕДОРЕЗНОЙ МАШИНЫ

_±_

| Подтверждение теоретических результатов ]

__ _^_ _^_

| Производительность ~| | Выход из майны ~] | Расчистка притапливонием

Рис. 1. Структурная схема связей цели и задач работы.

Во второй главе рассматриваются физические аспекты разрушения льда резанием. Исходная эмпирическая зависимость (1) представлена в форме:

Рт (h, Vp, b,t, а) = Рт (И) ■A(Vp) ■ В(Ъ) • С(/) ■ D(a) ■ и (2)

Физическое обоснование модели резания льда единичным резцом может быть получено исходя из структуры её компонентов с различной физической природой. Как следует из известных данных и наблюдений за процессом резания хрупких материалов и структуры эмпирической модели следует выделить две основные составляющие уси-

лия резания: где

Р = Р +Р

л г л ппш ' Л /VI.

(3)

' раз.Р

- составляющая общего усилия, обусловленная непосредственным

разрушением материала; Рсо„р - усилие, которое требуется для'преодоления резцом сопротивления образовавшихся обломков- ледяной стружки, ее трения о поверхность резца и стенки забоя, трения резца о дно забоя

Составляющая, Р^р связана с процессом отделения ледяной стружки от массива. Поскольку лед является (при высоких скоростях приложения нагрузки) абсолютно хрупким телом, длина трещины /, отделяющей скалываемую часть от массива, является критической. В соответствии с теорией Гриффитса

Р(К)~а-ЬЬ~Ь-к-.Г'Е"'у (4)

v л-1

Рис. 2. Поэтапное скалывание стружки

где /(-¿-пропорционально поверхности скола (¿»-ширина резца), у- поверхностная энергия, Ел- модуль упругости льда. Таким образом, последний член выражения (4) представляет собой критическое напряжение. Его величина, под названием «эталонная сила резания Р0» была экспериментально получена В.В. Романовым под руководством В.Ф. Куле-пова в опытах по срезанию стружки шириной 6=1 см и высотой Л=1см. Значение «эталонной силы» у авторов составило 60 Н. В свете предлагаемой интерпретации разрушения резанием следует полагать о= Рв=60Н/см1,5 Так как / ~А, из (4) следует Р(И)~

Ь-

2-И-Е,-у ,где кг коэффициент пропорциональности и тогда Р(Ь)= Р0 -¿,-УЛ , что хорошо согласуется с эмпирической зависимостью Р()т.)= Р0 • • А0'47- Анализ разрушения льда резанием позволил выявить природу

так называемого «коэффициента блокированности //», который отражает увеличение измельчения ледяной стружки (увеличение площади свободной поверхности) в условиях стесненного резания.

Сопротивление резанию; Рсопр учитывается коэффициентом трения ктр, при

(5)

этом „ _ ......

г * разр\ "тр/

■ Как следует из эмпирической модели (1), коэффициент трения зависит от скорости резания- Ур : ктр=£Ур .

Сомножитель В(Ь) в (2) отражает тот факт, что с увеличением ширины забоя стружка относительно более крупная, чем в «эталонных» условиях, так как в узком забое, как отмечалось в опытах, из-за стесненности происходит вторичное измельчение отколотого льда с увеличением суммарной площади свободной поверхности образующихся трещин. Этот сомножитель можно, в отличие от (1), представить в безразмерной

форме

Ь\

(6)

где ¿/-ширина резца, при которой производилось определение/?.

Сомножитель, учитывающий увеличение силы резания при отклонении угла резания от оптимального а=40° следует полагать П(а) =1, в силу отсутствия причин, заставляющих проектировать РО с другими углами установки резцов.

Сомножитель С(1) отражает рост величины критического напряжения РТ с понижением температуры льда. Косвенно это подтверждается известными данными увеличения твердости льда с повышением отрицательной температуры.

Таким образом, в силу представленной интерпретации физического смысла сомножителей в (2) математическая модель усилия резания примет вид:

рГ Р04й-М-А(Ур)- В{Ь)• С(/) • (7)

На основании схемы взаимодействия ДФРО с ледяным покровом (рис.3) • составлены зависимости между силовыми и геометрическими параметрами ДФРО

Р„ = Р.-со$(р+Р„-ът(р _ г» гл I»Толщина снимаемой стружки _ п ф -Р.=РГ -МП? -Р„-С05<р [ Щ<0)---^

У,-г

Зависимость температуры от глубины / -(

Я,.

1---(СОБ/Ч-СОЗ^)

п.

Полный угол контакта фрезы со льдом: ^ = я ~ г - р = агсс05 ( + ~

(8)

(9)

(10)

у = агссов—-- р = агссоэ

и*

Л, + Д, - Л,,

2-число зубьев;

Усилие на резце, находящемся в положении <р1

Рг )=£,■• (я1 ■ фт (р, - О • соъ <Р)- ^¡п <р, )

(И)

где

Е. = Рп

1 ф п--А(У„-)-ВЛЪ)-и; г =

1 + 1-

о=

Рис.3. Схема ДФРО

Основная нагрузочная характеристика - средний момент на валу ДФРО определяется как сумма работ на отдельных резца совершенная за полный поворот фрезы, отнесенная

к углу поворота

(12)

м

а работа на отдельном резце вычисляется как интеграл:

<рп ( __т _

А, = Кф }Рт(<р)с1(р = Кф ■ Е1 • |^/б'ш<р-с1ср-С ^Щгир ■ с1ср

Р V Р Р

Поскольку интегралы не являются табличными, они берутся численно методом Ромберга посредством пакета МаШСАБ . Рассматривая (13) как

Ах = Яф - Е-У{>где у _

иФ и<р

оф'йф

(14)

Для случая максимального погружения фрезы в лед Ьв/Оф =соп51= 0.15 и функция V/ близка к линейной (рис. 4), что позволяет аппроксимировать ее выражением:

- (2 05 • +0.065 • 1е) ■

М*

(15)

- срет'дшм слоа льда

Рис. 4. Вид функции V, Рис. 5. Схема образования стружки

В случае, если все резцы широкие Ь=„Р¿/=1.9 средний момент выражается так:

<=1-9 V>V

К °é 'V" •(l + 0.1-rj,)-[l + 0.865(B„?-l)] (2.05-+0.065-/,)- Z'h'

(16)

Р- I ----- 2гс-йф

При чередовании узких и широких резцов схема реза усложняется (рис. 5), что учитывается приведенной толщиной стружки // = Ь/Впр)- При этом (12) будет

иметь два слагаемых- + + 1/2ж соответствУющих работам мо-

1.1 (-i

ментов на узких и широких резцах. Аналогично (16) получим:

Mq, - Кф-1о + 1.9

* ■ О + 0.1 ■• Гр)• (2.05• +0.065 • /„) ■ • {[1 + 0.865 • (6 -1)] + (17) Vp-Z 4 л-Вф

(2 Впр-Ь)

• [1 + 0.865 • (Впр -1)]}, У "пр

Для усилий подачи и вертикального усилия, в отличие от момента, необходимо знание их максимальных значений. Усилие подачи также находится как сумма сил на

отдельных резцах=|>r (COsp,+0.345-sinp,)= ¿ Е.и (<?,) (18)

где U„ (<p¡) = (F • ^/sin <p¡ - G - cos <pt ■ д/sin <pt) • (cos q>¡ + 0.345 -sin <p,) 0")

Так как 1

J С n(<pk)dtp = F„ J cos tp-sjún <p dip + 0.345 Jsin <p • -Jsin <p ■ dip

11

(20)

- G

УМ __iг* _

0.345 J cos <p ■ sin (¡> • .Jsin (¡> - dip + J cos 2 <p • л/sin tp • dtp

также применяется численное интегрирование и результат, близкий к линейной зависимости, аппроксиммируется выражением л (102 + 031-е 1) 2 (21)

= —-^———

В итоге, максимальное усилие подачи, требуемое для ДФРО с одинаковыми по ширине резцами определяется следующей аналитической зависимостью:

(22)

К =1.9-Л

я-Рф-Уп

V2

(1 + 0.1 ■ F.) • [1 + 0.865- (В„„ -1)] ■

(1.02+ 0.3-or, •te)-Z Ът '

Аналогично моменту определяется максимальное усилие подачи при чередовании узких и широких резцов:

- Л, J!LlPt~L ■ •! 1 • [0 + 0.865 (й„, - 1)]+ [(1 + 0.865 (6 - !)][ •

(2 В„.-Ь)

(23)

.(ио.ьг)."'0210-3"^-2. р 4;г

Максимальное вертикальное усилие, рв=^рг (sin<p¡ + 0.345■ cos<p¡)» (24)

также, как в (18) определяется через интеграл функции

Аппроксимируя численные значения интеграла, получим

я РФ -У, У р Z

• (1 + 0.1 • К. ) ■ [1 + 0.865 -(В,

1)1-

(25)

р; =\.9-р о

(1.72 + 0.80 -а, - О -г

2п

для ДФРО с одинаковыми (широкими) резцами, и для фрезы с чередованием узких и широких резцов:

р"=• +°-8б5(в»' - [(1+°-8б5(ь -1)]} • (2б)

■(1 + 0.1-У)

(1.72 + 0.80а, t.)Z Аж

Таким образом, получены аналитические зависимости главных нагрузочных харак-' теристик от основных конструктивных и производственных параметров ДФРО.

Проверка адекватности результатов производилась путем сравнения данных, получаемых по этим зависимостям с данными численных расчетов по алгоритму, разработанному В.Ф. Кулеповым, В.В. Романовым при участии автора настоящей работы [14]. Достоверность этого способа расчета, представляющего по своей сути вычислительный

5,0 4,6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 угол поворота фрезы, град

0 5 15 25 35

угол поворота фрезы, град

Рис. 6. Сравнение средних моментов Рис. 7. Сравнение тах усилия подачи

эксперимент, была подтверждена В.В. Романовым натурным инструментальным экспериментом с ЛРМ ЛФМ-17. Сопоставление среднего момента на валу, максимального усилия подачи и вертикального усилия, полученных численно с результатами, полученными с помощью аналитических зависимостей, дано на рис. 6, 7, 8.

Ре, кн Штрих - пунктирными линиями показаны

результаты численного расчета, штриховыми- по аналитическим зависимостям. Расхождение результатов по среднему моменту составляет = 1%, по максимальному усилию подачи— 2.4 %, по максимальному вертикальному усилию ~ 6.8%. Это можно* Ю 20 30 40 объяснить уточнением схемы реза (рис.5).

угол поворота фрезы, град.

Рис. 8. Максимальные вертикальные усилия

Аналитическая форма зависимостей, в отличие от численного метода, позволяет непосредственно выразить зависимость требуемого параметра от остальных. Мощность на валу дисковой фрезы Иф=Мср -V/Я,р выражается через основные параметры:

(27)

1 1-У.-У. с.

= —J—=—i-•(l + 0.1f'/,)-[(2.05 +0.06Si.). j;i + 0.865-(fi-I)]+1.9-4 V m

Усилие подачи при заданной скорости проходки V„:

в..

[1 + 0.865 ■ - !)]}• hr

P.'-jr..

i

■ [(1 + 0.865(Я„„ -1)]+[(1 + 0.865(4 -1)]

(l + <U-K,)(1.02 + 0.018r„)-D¿.

(28)

Скорость подачи при заданном JV^

РаЛ

т

(1+ 0.1-Г,)-(2.05-+0.065 ■/>

(29)

(2 В„р-Ь)

{[1 + 0.865-(6-1)] + '-9 „

Модуль цевочного зацепления т =k-D,jJZ= const.

Эти выражения позволяют наглядно показать зависимости основных нагрузочных характеристик. Такие зависимости для ЛРМ ЛФМП-1 показаны на рис.9, 10, 11. Выделенные точки указывают характеристики, принятые при проектировании машины. Толщина льда Ьл =0.8м.

[1 + 0.865-(В,,,-.!)])-*, Y

кВт . .. 1^^лГ........1 _______

i /1 ; ! ■ ; ..........1 Ч •••■ [ м/ч

Kit 4

- - S S -

J- -

/

/

м/ч

100 200 J00 400 500 600 700 800 900 1000

О 200 400 600 800 1000

Рис.9. Мощность от скорости подачи

м/ч

«-Рис. 10. Усилие подачи от скорости подачи СЫф=20.1 кВт, 1в=-30°С)

Рис.11.-* Скорость проходки от температуры (Мф=20.1кВт)

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100

V

\

ч

V

N (ь—

5 ID IS 20 2S 30 35 40

В третьей главе рассматриваются вопросы повышения безопасности на ледяном покрове. Решается задача поведения ЛРМ при внезапном проломе льда или случайном сваливании машины с кромки майны. На рис.12 изображено наиболее опасное . положение машины, ведущее к ее переворачиванию - когда машина зацепляется одним из колес за кромку льда. В качестве критического принято условие, что палуба не должна входить в воду, так как это приводит к дальнейшему опрокидыванию и обледенению механизмов на палубе. С использованием расчетной схемы для этого случая (рис.13) и соответствующих условий равновесия было получено выражение для предельной массы

г.

Рис.12. Опрокидывание машины на кромке Рис.13. Расчетная схема ЛРМ на

кромке майны

понтона единичной длины (£=1м) при которой борт погружается на заданную величину:

Н В

"Р . £

51П

а}80'

Н

3-(1

нгв

(30)

где Н = Н / В, Я- высота борта понтона, В- ширина понтона. Результаты численных расчетов показали, что эта зависимость может быть аппроксимирована формулой, основанной на уравнении плоскости:

ЯД /^=0.69-5-0.17- Ы>.33 (т/м2) (31)

Она позволяет выбрать высоту борта при проектировании плавающей машины.

Н> та/Р(В,Ь,1) (32)

Рассмотрена возможность самостоятельного выхода плавающей ЛРМ из майны на ледяной покров с использованием буксирной тяги. Расчетная схема задачи показана на рисунке 14. Параметры, зависящие от внешних условий- /¡и =0.2йл - клиренс, Ид- толщина льда. Параметры понтона - габаритные размеры Ь, В , Н; а,,,'угол лыжи, й- сила тяжести, О-сила плавучести. Относительные параметры: М- приведенная масса (на 1 м ширины); ширина понтона - Д=1м. Результат расчета: Рбукг буксировочное усилие лебедки на 1 м ширины понтона, а„, угол лыжи. Из условия равновесия:

£М А = 0;

букс

• ув-О

К

(33)

2 Р х = 0 ; с=л/£

р =

букс

- д)[б1п(«„+«)+ /., соб(аи + а)] со5(а„+а)+/ зт(а„+а)

Из-за значительных трудностей определения угла а, соответствующего положению равновесия задача решалась численно, методом итерации. Для проектируемой ЛРМ ЛФМП-1 буксирное усилие составляет 20 кН. Кроме этого, в данной главе решаются

задачи определения параметров, позволяющих с помощью ЛРМ выполнять расчистку майны.

После разработки начальных прорезей для образования майны требуется е2 очистка, проведение которой возможно двумя способами (рис.15): разрезания ледяного покрова на отдельные блоки и

, . _ , ~ эвакуации их на лед, или притапливание

Рис. 14. Схема сил при выходе ЛРМ из майны

Для первого способа, условия равновесия подобны условиям (33), а расчетная • схема подобна показанной на рис.14 при условии а„ =0, аналогично изменяется и выражение (34) для определения Рбук. В результате расчетов получены зависимости изменения буксирного усилия выемки блока в процессе выхода и выделены максимальные значения Реукс, приходящегося на 1 м ширины вынимаемого блока (рис. 16).

Зависимости, показанные на рис.16, аппроксимированы формулой Рбукс=А-К.Ь"бт (35)

где Л =7162; а=1.645; ¿>=0.394; (А,, , ¿б-м), которая совпадает с данными численного расчета с точностью до 0.1%. Для второго способа необходимо определение соотношения между плавучестью льдины, плавучестью и массой ЛРМ при котором льдина притапливается ниже' нижней поверхности льда.

Схематично это показано на рис. 17. Исходя из силы притапливания

, силы плавучести Р,=0Л5л--/гл-/%' и условия притапливания Кр^Тг+км >0.9/гл получено соотношение между массой М, площадью понтона ЛРМ в плане (£ -В) и максимально возможной площадью льдины 5Л, которую он сможет притопить (36), определено предельное значение толщины льда при минимальных размерах льдины 5Л= Ь ■В (37):

I

Перед выходом на рабочее проектирование были проведены модельные экспериментальные исследования. На основе условий моделирования изготовлена модель машины в масштабе 1:10, разработан стенд для проведения опытов.

В результате экспериментальных исследований для самого опасного случая положения машины на кромке майны (рис.18) установлено, что из-за отступления реальной формы понтона от теоретической, безопасную высоту борта следует принимать на 13% большей, чем это дается теоретической формулой (32).

На основании проведенных опытов экспериментально подтверждена величина безопасной высоты борта, а также определено, что для уменьшения опасности опрокидывания и входа палубы в воду продольная координата (от кормы понтона) центра масс машины должна быть на 10% больше координаты центра тяжести погруженного объема горизонтально расположенного понтона. Экспериментально подтверждена возможность безопасного нахождения на накрененной машине, зависшей на кромке льда, одного человека, производящего необходимые манипуляции с тросом и лебедкой для последующего выхода машины на ледяной покров.

Условие моделирования сил трения в опытах по определению максимального буксирного усилия для выхода машины из майны на ледяной покров (рис.19), выполнено посредством применения фторопластовой облицовки трущихся поверхностей. Опытным путем подтверждено (рис. 20) совпадение результатов численного .определения максимального буксировочного усилия выхода машины из майны на лед с помощью разработанного в 3-й главе алгоритма расчета и вычислительной схемы.

Экспериментально доказано, что буксирное усилие выхода может быть сни-

. ю-м 7; (36) А х м (37)

IВ р-^-Ь-В " ' ЬВр

Кроме этого, притапливаемая льдина, нагруженная силой Р„р и силами плавучести ц не должна переломиться под машиной. Предельная длина льдины определяется из

условия ее прочности на изгиб: 1&,< I <?„ ■ . ■ (38)

V 0-075-р^

Карта льда может выпиливаться для майны с трех сторон и затем полученная ^клавиша» обламывается силой тяжести въезжающей на нее машины.

С использованием известной связи I - ' ^л ' &БЛ (39)

"Р 6р

В четвертой главе рассматривается реализация теоретических исследований при разработке конструктивно- компоновочной схемы ЛРМ нового поколения и их экспериментальная проверка.

На базе основных зависимостей, определяющих существование машины как плавающего объекта, а также полученных ранее теоретических зависимостей, методом последовательных приближений разработана компоновочная схема, включающая как компоновку механизмов, так и компоновку плавучих объемов понтона, обеспечивающих надлежащую посадку машины при свободном плавании на воде.

Рис. 18. Модель на кромке Рис. 19. Моделирование выхода

жено при его приложении не вдоль плоскости симметрии машины, а под углом 10-15° к ней. На основании опытов получено, что для беспрепятственного выхода машины на ледяной покров носовая торцевая стенка понтона, расположенная выше уровня воды должна иметь наклон 15°', на днище в районе носового скоса по бортам должны быть

установлены лыжи, направленные по касательной к окружности колес.

В экспериментах также определена наилучшая (по минимизации величины силы) точка её приложения - на днище понтона, в месте перехода наклонной части в горизонтальную. Предложена конструктивная схема реализации такого приложения посредством проводки буксирно-

Рис. 20. Буксирное усилие выхода го Ушлт тР0Са чеРез тРУбУ' соединяю-

г, щую палубу с днищем.

.У-расчетные значения эксперимент

В пятой главе приводятся данные натурных испытаний машины (характеристики приведены в таблице 1), в которых получено удовлетворительное совпадение производительности машины с расчетными значениями (рис.21), что подтвердило правильность разработанных математических моделей и алгоритмов расчета нагрузочных характеристик рабочих органов. Натурными испытаниями подтверждена адекватность результатов теоретических и экспериментальных исследований, на основании которых были выбраны размеры и компоновка корпуса- понтона машины. (Рис.22,23,: 24,25)

Таблица 1_Характеристики ЛРМ ЛФМП-1_

массогабаритные

ДЛИНА......................................3.65 М

ШИРИНА..................................2.28 М

ВЫСОТА В ТРАНСП. ПОЛОЖЕНИИ... 1.89 М МАССА В СНАРЯЖ. СОСТОЯНИИ...2542 КГ

ДОРОЖНЫЙ ПРОСВЕТ..................0.3 М

МИНИМАЛЬНАЯ ТОЛЩИНА ЛЬДАО. 15-0.2 М производственно-технологические ТОЛЩИНА ПРОРЕЗАЕМОГО ЛЬДА... .0.8 м

ШИРИНА ПРОРЕЗИ.............0.1м

СКОРОСТЬ ПРОРЕЗАНИЯ (0.8м)... .620 м/ч СКОРОСТЬ БЕЗ ПРОРЕЗАНИЯ . .3 км/ч ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ (Зф-

380В)................................30 кВт

тяговая лебедка

ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ...............47-30 кН

СКОРОСТЬ НАМОТКИ ТРОСА.5.5-8.6 м/с ДЛИНА ТОРОСА.......................100 М

1200 900

° 600 300 100

0.3

0,4

0,5 0.6 (1

Рис. 21. Сравнение теоретических Значений производительности ЛФМП-1 с экспериментальными 1- теоретическая зависимость при /„= -17°С;

2 - теоретическая зависимость при

о,7 о^а 25°С;

- экспериментальные значения

ШШН1

Рис. 22. Прорезание льда

Рис. 23. Облом клавиши в майне

Рис. 24. Выход из майны Рис. 25. Майна, очищенная ото льда

В конце главы приводится схема методики выбора рациональных конструктивных параметров ледорезных машин (рис.26).

В приложениях приведены методические основы конструирования плавающих ЛРМ нового поколения, акты внедрения результатов работы.

Рис. 26. Структура методики выбора конструктивных параметров плавающих ледорезных машин.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Впервые предложена интерпретация существующей эмпирической модели разрушения льда резанием на основе теории разрушения хрупких тел, раскрывающая физическую суть происходящих явлений.

2. Впервые получены аналитические зависимости для определения мощности привода дисковой фрезы, усилия тяги движителя и вертикального усилия, действующего на вал фрезы и движитель.

3. Впервые поставлена и решена задача о предотвращении опрокидывания амфибийных машин при внезапном проломе льда, на основании чего получены зависимости для определения высоты борта, обеспечивающей безопасность плавающих машин на ледяном покрове.

4. Впервые разработан численный способ определения буксирного усилия для выхода ЛРМ из майны на ледяной покров с помощью собственной лебедки.

• 5. Впервые поставлены и решены задачи позволившие использовать плавающие ЛРМ не только для прорезания льда, но и для расчистки выпиленных майн - получены зависимости между параметрами ЛРМ и размерами ледяных блоков и карт, которые машина может убирать из майны.

6. Разработана конструкция и изготовлен образец машины ЛФМП-1, в которой реализованы результаты теоретических исследований и модельных экспериментов. Машина имеет массу 2420 кг, с размерами 2.3x3.6x1.8 м, потребляемая мощность 30 кВт, глубина прорезания льда 0.8 м, ширина щели 0.1 м, скорость проходки - 600 м/ч, средняя тяга буксирной лебедки 20 кН.

7. Натурными испытаниями подтверждено:

результаты теоретических исследований, на основе которых были выбраны размеры и компоновка корпуса-понтона машины адекватны экспериментальным данным;

подтверждена теоретически обоснованная способность машины образовывать майну, путем облома выпиленной клавиши, очистки майны путем при-тапливания и транспортировки карты льда под поверхность ледяного покрова;

подтверждена теоретически обоснованная способность выхода машины из майны на ледяной покров с помощью собственной буксирной лебедки; получено, что рассчитанное теоретически, буксирное усилие лебедки обеспечивает выход машины из майны (степень сходимости результатов до 9%);

теоретическая производительность машины согласуется с производительностью натурной машины (степень сходимости результатов 14. ..20%); по результатам испытаний машина рекомендована в серийное производство.

8. Проведенные исследования позволили выработать следующие рекомендации:

При использовании фрез с чередованием узких и широких резцов следует стремиться к уменьшению ширины узкого резца, которая должна назна-

чаться из условия прочности зуба цевочного зацепления. Точка приложения буксирного усилия к корпусу плавающей машины для выхода ее из майны на лед должна находиться на днище корпуса. Для снижения буксирного усилия выхода, угол буксирного троса к кромке майны должен составлять 10-15°. 1 Для увеличения устойчивого положения на кромке майны и в воде машина в свободном плавании должна иметь дифферент 2-3° на нос. Для успешного выхода плавающих машин на лед из майны в носовой части должны устанавливаться лыжи, препятствующие упору движителя (колес, гусениц) в кромку льда. 9. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены: ОАО «АК Транснефть» г. Москва; Институт ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН); АО «Северспецподводстрой», в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева.

Основное содержание работы опубликовано в работах автора:

1. A.c. 1125453 СССР, МКИ5 F 25 С 5/02 Ледорезное устройство / Николаев, А.Ф., Худяков, В.Н., Малыгин, А.Л. (СССР). - № 3424950; Заявлено 16.04.82; 0публ.20.11.84, Бюл. №43.-114 с.

2. A.c. 1395914 СССР, МКИ4 F 25 С 5/02 Устройство для прорезания щелей во льду водоемов / Алатин, С.Д., Кулепов, В.Ф., Романов, В.В., Малыгин, А.Л (СССР). -№ 4104396; Заявлено 20.05.86. Опубл. 15.05.88, Бюл. № 18.-156 с.

3. A.c. 1548346 СССР, МКИ5 Е 02 F 3/08 5/06 Устройство для прорезания щелей во льду / Кулепов, В.Ф., Малыгин, А.Л., Романов, В.В. и др.- (СССР). - № 4425271; Заявлено 18.05.88; Опубл. 07.03.90, Бюл. № 9. - 137 с.

4. A.c. 1566177 СССР, МКИ5 F 25 С 5/02 Устройство для прорезания щелей во льду / Малыгин, А.Л. и др. (СССР).- № 4461870; Заявлено 18.07.88; Опубл. 23.05.90.

Бюл. № i 9,- 182 с.

5. A.c. 1585632 СССР, МКИ5 F 25 С 5/02 Устройство для прорезания щелей во льду водоемов / Алатин, С.Д., Кулепов, В.Ф., Малыгин, А.Л. и др. (СССР). - № 4416109; Заявлено 16.04.88; Опубл. 15.09.90. Бюл. № 30. - 186 с.

6. A.c. 1620791 СССР, МКИ5 F 25 С 5/02 Устройство для прорезания щелей во льду /Малыгин, А.Л.и др.(СССР).-№ 4487562;Заявлено 26.09.88; Опубл.15.01.91.Бюл.№ 2.-11с

7. A.c. 1829076 СССР, МКИ5 H02G1/10 Способ прокладки кабеля со льда водоема. / Кулепов, В.Ф., Алатин, С.Д., Малыгин, А.Л., Романов, В.В. и др.- (СССР). - № 4939906; Заявлено 29.05.91; Опубл. 23.07.93, Бюл. № 27.

8. Николаев А.Ф., Худяков В.Н., Малыгин А.Л. Малогабаритная ледорезная усганов ка СЛУ-119 с роторно-винтовым движителем // Строительные и дорожные машины, 1981, №4, с.21-22

9. Худяков В.Н., Малыгин А.Л. О результатах измерения толщины ледяного покрова водоемов Горьковской области //Теория и прочность ледокольного корабля. Сборник статей-Горький ГПИ, 1980-вып. 2, С. 11-14.

10. Сборнов М.С., Фиалковский С.В, Малыгин А.Л.Романов В.В. Машина ФАРКС-140 для резания льда.// Строительные и дорожные машины, 1989,№ 2, с. 19-20

11. Кулепов В.Ф., Фиалковский C.B., Миленин М.Б., Малыгин А.Л. Ледорезная маши-

1о 10

на с дискофрезерным рабочим органом // Информационный листок Нижегородского ЦНТИ, 1996. № 191-96.

12. Кулепов В.Ф., Малыгин А.Л., Романов В.В.. Определение нафузок на диско-фрезерный рабочий орган ледорезной машины. //Транспортно-технологические машины. Материалы Всероссийской научно-технической конференции. Сборник статей - Н. Новгород, НГТУ, 2004,- С.79-82.

13. Кулепов В.Ф., Двойченко Ю.А., Малыгин А.Л.. Обеспечение надежности и безопасности ЛРМ в сложных условиях эксплуатации. //Транспортно-технологические машины. Материалы Всероссийской научно-технической конференции. Сборник статей -Н. Новгород, НГТУ, 2004,- С.83-87.

• 14. Кулепов, В.Ф., Малыгин, А.Л., Романов, В.В.. Определение нагрузок на рабочие органы ледорезных машин на основе численной реализации математической модели. //Труды НГТУ - Т.45.- Н. Новгород. 2004. С. 105-109.

15. Кулепов, В.Ф., Двойченко, Ю.А., Малыгин, А.Л. Обеспечение безопасности и повышение функциональных возможностей ледорезных машин.// Современные технологии в кораблестроении и энергетическом образовании, науке и производстве: Материалы Всероссийской научно-техн. конференции. Н. Новгород, 2006. С.136-141.

16. Кулепов, В.Ф. Плавающие ледорезные машины для работы на ледяном покрове рек и прибережных морских акваториях арктического шельфа. / В.Ф. Кулепов, Ю.А. Двойченко , А.Л. Малыгин //Тр. ЦНИИ им.акад. А. Н.Крылова. 2007. Вып.34(318), с. 171-190.

Подписано в печать 05.10.10. Формат 60 х 84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 599.

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева. Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Анализ существующих конструкций ледорезных машин.

1.2 Области использования ЛРМ с различными типами рабочих органов.

1.3 Определение нагрузок на рабочих органах ЛРМ.

1.4 Оценка несущей способности ледяного покрова.

1.5 Анализ конструктивных возможностей ЛРМ, определяющих безопасность работы на ледяном покрове.

1.6 Выводы, цели работы и задачи исследований.

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НА

ДИСКОФРЕЗЕРНОМ РАБОЧЕМ ОРГАНЕ.

2.1. Исходные предпосылки для выбора математической модели силы резания.

2.2 Обоснование физической модели силы резания.

2.3 Разработка математических моделей основных нагрузочных характеристик дискофрезерных рабочих органов.

2.3.1 Определение среднего крутящего момента на валу фрезы.

2.3.2 Определение вертикального усилия и усилия подачи на валу фрезы.

2.4 Тестирование математических моделей.

2.5 Исследование полученных математических моделей.

2.6 Практическое использование полученных результатов.

2.7 Выводы по главе.

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ЛРМ НА ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЕЁ РАБОТЫ В

СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

3.1 Основные предпосылки к рассмотрению вопросов безопасности работы на ледяном покрове.

3.2 Определение конструктивных параметров машины, обеспечивающих её безопасность при внезапном проломе льда.

3.3 Исследование влияния конструктивных параметров машины на величину буксирного усилия при выходе ЛРМ на ледяной покров Ю

3.4 Исследование возможностей разработки майн с помощью ледорезной машины.

3.4.1 Технология получения открытой майпы с помощью ледорезной машины.Ш

3.4.2 Определение величины буксирного усилия для выемки ледяного блока. ИЗ

3.4.3 Определение рациональных размеров ледяных карт для расчистки майн притапливанием.

3.5 Выводы по главе.

Глава 4 ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

НА МОДЕЛИ ЛРМ

4.1 Компоновка масс и объемов ЛРМ как плавающего объекта.

4.2 Оборудование и методика проведения модельного эксперимента.

4.3 Определение массы модели, её центра тяжести и положения корпуса.

4.4 Определение посадки модели при взаимодействии с кромкой ледяного покрова.

4.5 Определение величины буксирного усилия при выходе машины на лед из майны.

Большинство рек, озер, а также прибрежные морские акватории РФ в течение длительного периода покрываются льдом. Ледяной покров является удобным опорным основанием для гидротехнического строительства, прокладки подводных коммуникаций и пр. Такой фактор позволяет снизить влияние фактора сезонности и снизить затраты на проведение указанных технологических операций. Это особенно важно для развития производственных сил регионов, с которыми связаны перспективы экономического подъема России - Севера, Сибири и Дальнего Востока. В обеспечении технологических операций, проводимых с ледяного покрова ле-дорезные машины (ЛРМ) играют ключевую роль. Однако прогресс в их развитии был надолго заторможен перестройкой экономической структуры промышленности. Поэтому существующий парк спроектированных и построенных машин морально устарел и не отвечает современным экономическим условиям.

Ледорезные машины на протяжении более 50 лет разрабатывались в НИЛ "РАЛСНЕМГ", созданном родоначальником этого вида техники проф. А.Ф. Николаевым. Как показал многолетний опыт эксплуатации подобных машин с точки зрения разнообразия выполняемых операций, надежности, простоты обслуживания наиболее рациональным рабочим органом является дисковая фреза. Её основной недостаток - малое использование диаметра легко устраняется с помощью цевочного зацепления. Однако вплоть до настоящего времени определение нагрузочных характеристик на валу фрезы велось на базе эмпирических зависимостей, которые не раскрывали физической сути процесса резания и не могли служить основой для разработки полноценных методик расчета.

Другой проблемой эксплуатации ЛРМ являлась опасность пролома льда и сваливание машины в воду. Для повышения безопасности проведения работ па ледяном покрове, многие машины создавались на базе плавающего корпуса-понтона. Однако, и они не могли противостоять переворачиванию при внезапном проломе льда и не были приспособлены для выхода на ледяной покров после их попадания в воду. Эти недостатки вели не только к снижению спроса на этот вид техники, но и к отказу от выполнения технологических операций с использованием ледяного покрова.

В связи с изложенным, задача обоснования и разработки конструкции ЛРМ на базе плавающего корпуса- понтона, сочетающей требуемые производственные качества с безопасностью и многофункциональностью является актуальной.

При этом в разработке должно быть учтено максимальное количество факторов влияния среды функционирования машины. Для этого необходимо создание соответствующей научно обоснованной методики определения основных конструктивных параметров ЛРМ.

Цель работы. «Разработка методики и выбор рациональных конструктивных параметров плавающих ледорезных машин».

Задачи исследования. На основании анализа проблем, связанных с темой диссертации, сформулированы исследовательские задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:

1. Провести анализ существующей эмпирической модели силы резания льда и разработать адекватную ей модель, с использованием теории разрушения хрупких тел.

2. Получить аналитические зависимости для расчета нагрузочных характеристик дискофрезерных рабочих органов.

3. Определить зависимости между массогабаритньши параметрами ЛРМ, обеспечивающими ее безопасную эксплуатацию при внезапном проломе льда и разработать методику расчета буксирного усилия для выхода ЛРМ из майны на ледяной покров.

4. Установить связь между основными параметрами ЛРМ и размерами вырезаемых карт льда, при которых обеспечивается расчистка майны посредством ЛРМ.

5. Проверить посредством модельных экспериментов теоретические зависимости между массогабаритньши параметрами ЛРМ, обеспечивающими безопасность и выход из воды на ледяной покров.

6. Провести проверку методики расчета основных параметров плавающих дискофрезерных ледорезных машин на натурном образце ЛРМ.

Объекты исследования:

- эмпирическая модель силы резания льда и ее физическая интерпретация;

- дискофрезерный рабочий орган и его нагрузочные характеристики; несущий корпус- понтон как плавучий объект,

- плавающая модель ЛРМ; натурный образец ЛРМ на базе плавающего корпуса- понтона;

Методы исследования. В теоретических исследованиях использовалась теория разрушения хрупких тел, численные методы математического моделирования, разрабатывались алгоритмы с использованием пакета программ MatLab-5, MathCad, Excel. Экспериментальные исследования проводились с использованием метода модельного эксперимента с применением теории подобия , выполнялись полевые эксперименты с натурным образцом ЛРМ.

Научную новизну работы составляют: математическая модель силы резания льда на основе теории разрушения хрупких тел; математические модели нагрузочных характеристик дискофрезерного рабочего органа; методика определения массогабаритных параметров ЛРМ, обеспечивающих безопасность при проломе льда; методы определения технологических параметров, обеспечивающих расчистку вырезаемых майн ото льда с помощью ЛРМ; результаты модельного исследования поведения ледорезпой машины как плавучего обт>екта;

Основные положения, выносимые на защиту Из теоретических разработок:

- результаты анализа эмпирической модели силы резания льда одиночным резцом и полученные на его основе математические модели нагрузочных характеристик для дискофрезерного рабочего органа;

- математические модели и методы определения массогабаритных параметров ЛРМ обеспечивающих безопасность при проломе льда, а также определения буксирного усилия выхода машины из воды на лед;

- методы определения размеров вырезаемых карт льда, для возможности дальнейшей очистки майны ото льда с помощью ЛРМ.

Из научно-технических:

- результаты модельных опытов по определению и проверке безопасного положения ЛРМ на льду и в воде, а также усилия буксировки для выхода из майны;

- зависимости для определения массогабаритных характеристик ЛРМ, отвечающие условиям безопасности при проломе льда;

-зависимости определяющие размеры ледяных карт для очистки майн и других операций;

-методические основы компоновки и формирования конструктивной схемы ЛРМ и ее основных компонентов;

Достоверность результатов. Основные теоретические положения и результаты исследований, принятые гипотезы и допущения подтверждены натурными испытаниями опытного образца ЛРМ.

Практическая ценность Полученные аналитические зависимости расчета нагрузочных характеристик рабочего органа могут служить основой систем автоматизированного проектирования ЛРМ. Разработанные методики позволяют при создании новых образцов ЛРМ значительно сократить стадию опытно- конструкторской доводки машины. Методика определения основных массогабаритных параметров, обеспечивающих безопасность при проломе льда, применима не только для ЛРМ, но и для других транспортно- технологических машин, обладающих плавучестью и работающих на ледяном покрове.

Реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований в виде методов расчета конструктивных параметров машин, практических рекомендаций реализованы при создании мобильной ледорезной машины для ликвидации аварий на подводных переходах магистральных трубопроводов в зимних условиях ЛФМП-1 (ОАО "АК Транснефть", г. Москва); при организации и научно-техническом обеспечении операций технологического комплекса для укладки донных кабельных линий связи между нейтринным телескопом и береговым центром управления на оз. Байкал (ИЯИ АН РФ, г. Москва); - при создании экспериментального щелереза для разработки льда и мерзлого грунта Щ-122 на базе трактора Т-150К (МУП "Водоканал", г. Н.-Новгород); - при создании ледоскалывателей ПЛ-75, ПС-33, ПЛ-112 (МУП "Водоканал", ОАО "Северспецподводстрой", ОАО "Мехсервис") Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных, всероссийских, региональных конференциях: научно-технической конференции молодых ученых, г. Горький, 1983; региональной конференции "Применение ЭВМ в проектировании и испытании машин и оборудования", г. Горький, 1983; научно-технической региональной конференции "Актуальные вопросы научно-технического прогресса и внедрения в практику", г. Горький, 1984;

6-и Региональной научно-технической конференции "Проблемы создания новой техники для освоения шельфа", г. Горький, 1989; региональной научно-технической конференции , г. Горький, 1990; всесоюзной научно-технической конференции "Новое в подъемно-транспортном машиностроении", г. Москва, 1993;

X Международной научно-технической конференции "Современные тенденции развития транспортного машиностроения", г. Пенза, 2005; всероссийской НТК «Современные технологии в кораблестроении и энергетическом образовании, науке и производстве», г. Н. Новгород, 2007.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 в изданиях рекомендованных ВАК РФ, получено 7 авторских свидетельств и патентов РФ.

Выводы:

1. Дано объяснение существующей эмпирической модели разрушения льда резанием на основе теории разрушения хрупких тел, раскрывающее физическую суть происходящих явлений.

2. Получены аналитические зависимости для определения мощности привода дисковой фрезы, усилия подачи и вертикального усилия, действующего на вал фрезы.

3. Поставлена и решена задача о предотвращении опрокидывания амфибийных машин при внезапном проломе льда, на основании чего получены зависимости для определения высоты борта, обеспечивающей безопасность плавающих машин на ледяном покрове.

4. Разработан численный способ определения буксирного усилия для выхода ЛРМ из майны на ледяной покров с помощью собственной лебедки. Поставлены и решены задачи позволившие использовать плавающие ЛРМ не только для прорезания льда, но и для расчистки выпиленных майн. Получены зависимости размеров, удаляемых ледяных блоков и карт, от параметров машин.

5. Разработана конструкция и изготовлен образец машины ЛФМП-1, в которой реализованы результаты теоретических исследований и модельных экспериментов. Машина имеет массу 2420 кг, с размерами 2.3x3.6x1.8 м, потребляемая мощность 30 кВт, глубина прорезания льда 0.8 м, ширина щели 0.1 м, скорость проходки - 600 м/ч, средняя тяга буксирной лебедки 20 кН.

6. Натурными испытаниями подтверждено:

- результаты теоретических исследований, на основе которых были выбраны размеры и компоновка корпуса-понтона машины адекватны экспериментальным данным;

- подтверждена теоретически обоснованная способность машины образовывать майну, путем облома выпиленной клавиши, очистки майны путем притапливания и транспортировки карты льда под поверхность ледяного покрова;

- подтверждена теоретически обоснованная способность выхода машины из майны на ледяной покров с помощью собственной буксирной лебедки;

- получено, что рассчитанное теоретически, буксирное усилие лебедки обеспечивает выход машины из майны (степень сходимости результатов до 9%);

- теоретическая производительность машины согласуется с производительностью натурной машины (степень сходимости результатов 14. 19%);

- по результатам испытаний машина рекомендована в серийное производство.

7. Проведенные исследования позволили выработать следующие рекомендации:

- При использовании фрез с чередованием узких и широких резцов следует стремиться к уменьшению ширины узкого резца, которая должна назначаться из условия прочности зуба цевочного зацепления.

- Точка приложения буксирного усилия к корпусу плавающей машины для выхода ее из майны на лед должна находиться на днище корпуса.

- Для снижения буксирного усилия выхода, угол буксирного троса к кромке майны должен составлять 10-15°.

- Для увеличения устойчивого положения на кромке майны и в воде машина в свободном плавании должна иметь дифферент 2-3° на нос.

- Для успешного выхода плавающих машин на лед из майиьт в носовой части должны устанавливаться лыжи, препятствующие упору движителя (колес, гусениц) в кромку льда.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены:

- при создании мобильной ледорезной машины для ликвидации аварий на подводных переходах магистральных трубопроводов в зимних условиях ЛФМП-1 (ОАО "АК Транснефть", г. Москва); при организации и научно-техническом обеспечении операций технологического комплекса для укладки донных кабельных линий связи на оз. Байкал (ИЛИ АН РФ, г. Москва); при создании ледорезной машины ЛФМ-73 АО «Северспецподводстрой», г. Надым.

Предложенные методики расчета используются в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева.

1. Автономов, В.Н. Создание современной техники: Основы теории и практики/ В.Н. Автономов М.: Машиностроение, 1991.-304 с.

2. Азгольдов Г.Г. Теория и практика оценки качеств товаров/ Г.Г. Азгольдов М.: Экономика, 1982.-256 с.

3. Алатин, С.Д. Исследование процесса резания льда рабочими органами ледофрезерных машин: Дис. канд. техн. наук: 05.05.04 / С.Д. Алатин. Горький. 1983.-248 с.

4. Алатин, С.Д. Влияние блокировки на усилие резания / С.Д. Алатин, П.А. Белов // Сб. «Проблемы нефти и газа Тюмени». Тюмень, 1981,- Вып.51.

5. Алимов, О.Д. Опыт использования баровых машин для резания льда / О.Д. Алимов, И.Г. Басов, Ф.Ф. Зелингер // Строительные и дорожные машины. 1969.-№ 2.-С.11.

6. Исследование процесса бурения льда концевыми торцовыми фрезами: Дис. канд. техн. наук: 05.05.04/ Д.А. Амангалиев. Горький. 1973. - 185 с.

7. Андрианов, Ю.М. Квалиметрические аспекты управления качеством продукции / Ю.М. Андрианов, М.В. Лапатин-Л.: Изд. ЛГУ, 1983.-288 с.

8. Анисимов, П.А. Подводные кабельные линии связи / П.А. Анисимов, И.З.Явич. -М.: Изд. военно-морского министерства СССР, 1951- 310 с.

9. Барахтанов, Л.В. Повышение проходимости гусеничных машин по снегу: Дис. док. техн. наук: 05.05.03. / Л.В. Барахтанов. Горький. 1988.-342 с.

10. Ю.Броек Д. Основы механики разрушения : Пер. с апгл.-М.: Высшая школа, 1980. 368 с.

11. П.Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов.-13-е изд., исправ. / И.Н. Бронштейн, К.А.Семендяев // М.: Наука, 1986.- 544 с.

12. Богородский, В.В. Разрушение льда. Методы, технические средства / В.В. Богородский, В.П. Гаврило, О.Л. Недошивин. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

13. Бутягин, И.П. Прочность льда и ледяного покрова / И.П. Бутягин. Новосибирск: Наука, 1966.-153 с.

14. Н.Брегман, Г.Р. Ледяные переправы / Г.Р. Брегман, Б.В. Проскуряков.- Свердловск: Гидрометеоиздат, 1980. 384 с.

15. Варфоломеев, В.П. Прогнозирование развития строительных и дорожных машин: Обзорная информация./ В.П. Варфоломеев // ЦНИИТЭстроймаш. М., 1983. - 45 с.

16. Варфоломеев, В.П. Проектирование системы самоходных машин на основе унификации / В.П. Варфоломеев // Строительные и дорожные машины. 1985 — №2.-С. 10-12.

17. Ветров, Ю.А. Расчет сил резания и копания грунтов / Ю.А. Ветров. Издательство Киевского университета, 1965. - 168 с.

18. Ветров, Ю.А. Задачи исследования процесса резания льда /Ю.А. Ветров, В.П. Станевский, Ю.В. Сосевич // Горные, строительные и дорожные машины: Респ. межвуз. научн.-техн. сб., 1981.-Вып.31. С.29-33.

19. Винер, П. Кибернетика или управление и связь в животном и машине.: Пер. с англ./ Н.Винер М.: Сов.радио. 1968.- С.214.

20. Вицинский, В.В Основы проектирование судов внутреннего плавания / В.В. Вицинский, А.П. Страхов.- Л.: Судостроение, 1970. С. 454.

21. Войткунский, Я.И. Справочник по теории корабля / Я.И. Войткунский, РЛ. Першиц, И.А. Титов. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Судостроение, 1973.-С. 511.

22. Гамаюнов, А.И. Вертикальное движение льда при изменении горизонта ледостава / А.И. Гамаюнов // Гидротехническое строительство. 1960.-№ 9.

23. Гидрологический ежегодник .- М.: Мстеоиздат, с1970 по 1988 г.г.

24. Голубович, С.Р. Расчет оптимальных параметрических рядов строительных машин / С.Р. Голубович // Механизация строительства. 1967. - № 4.- С. 16-18.

25. Горячкин, В.П. Собрание сочинений Т.2. / В.П. Горячкин. М.: Колос, 1968.-С.455.

26. ГОСТ 24026-80. Исследовательские испытания планирование эксперимента. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1980.-5с.

27. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Часть 1. Реки и каналы. Т.1 РСФСР. М.: Метиоиздат, с 1970 по 1988 г.г.

28. Гудмен Д. Измерение критического коэффициента интенсивности напряжений К1с поликристаллического льда при больших скоростях нагружения. В сб. Физика и механика льда: Пер. с англ./Под ред. П. Трюде. -М.: Мир, 1983, с 127-139.

29. Денисов, Л.И. Передовые методы рыболовства на внутренних водоемах / Л.И. Денисов. -М.: Пищевая промышленность, 1964. 64с.

30. Денисов, Л.И. Рыболовство на водохранилищах / Л.И. Денисов. М.: Пищевая промышленность. - 285с.

31. Дитрих, Я. Проектирование и конструирование: Системный подход / Я. Дитрих. -М.: Мир, 1981.-456 с.

32. Домбровский, Н.Г. Многоковшовые экскаваторы / Н.Г. Домбровский. М.: Машиностроение, 1972.-432с.

33. Домбровский, Н.Г. Унификация, агрегатирование и стандартизация машин для строительства / Н.Г. Домбровский // Изв. вузов «Строительство и архитектура». — 1979. -№ 6,-С.112-123.

34. Домбровский, Н.Г Основы построения конструктивно-унифицированных рядов машин и их узлов / Н.Г. Домбровский, И. Букур // Изв. вузов «Строительство и архитектура». 1983.

35. Роторно-виитовые машины. Основы теории движения / И.О. Донато, В.А. Жук, Б.В. Кузнецов, А.П. Куляшов, В.А. Шапкин. Н. Новгород.: НПК, 2000.-451 с.

36. Зеленин, А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами /А.Н. Зеленин. М.: Машиностроение, 1968.-376с.

37. Зеленин, А.Н. Машины для земляных работ / А.Н. Зеленин, В.И. Баловнев, И.П.

38. Иванов, П.Е. Деформация ледяного покрова при движении грузов / П.Е. Иванов, П.П. Кобеко, А.Р. Шульман // ЖТФ. 1946. -Т. 16. - С.257-262.

39. Иванов, К.Е. Грузоподъемность ледяного покрова и устройство дорог на льду/ К.Е. Иванов, И.С. Песчанский. Л.: Главсевморпуть, 1949.-182 с.

40. Исследование, разработка и создание оборудования для нарезания щелей во льду // Отчет о НИР (промежуточ.) з/н 57: Руководитель В.Ф.Кулепов. Н.Новгород, 1991.-УДК 621879.48.- 136 с.

41. Кириос, В.И. Особенности ликвидации аварий на водных переходах в зимних условиях / В.И. Кирнос, В.Я. Сабитов, У.Н. Сабиров // Трубопроводный транспорт нефти. 1999. - №4. - С. 12-18.

42. Ключарев, В. Определение грузоподъемности ледяных переправ / В. Ключарев, С. Изюмов // Военно-инженерный журнал. 1943. - №2-3. - С.30-34.

43. Кобеко, П.П. Пролом и грузоподъемность льда / П.П. Кобеко, Н.И. Шишкин, Ф.И. Марей //ЖТФ. -1946. — Т. 16, вып.З.-С. 273-276.

44. Комаровский, А.Н. Действие ледяного покрова на сооружения и борьба с ним. Ч. 1. / А.Н. Комаровский М.: Госэнергоиздат, 1932.

45. Н.И Кошкин , М.Г. Ширкевич Справочник по элементарной физике.: М.- Наука. 1964.248 с

46. Карпенко Н.И. Теория деформирования железобетона с трещинами. М.: Стройиздат, 1976, 208 с.

47. Кулепов, В.Ф. Ходоуменьшитель для экскаватора ЭО-2621А / В.Ф. Кулепов, A.B. Ермушкин, С.Д. Алатин // Строительные и дорожные машины. 1985. - №7. - С.16-17.

48. Кулепов, В.Ф. Ходоуменьшитель землеройных машин на базе тракторов ЮМЗ-6Л, ЮМЗ-6М / В.Ф. Кулепов, A.B. Ермушкин, С.Д. Алатин // Механизация строительства. 1986. - №7. - С.20.

49. Кулепов, В.Ф. Оборудование для прокладки со льда / В.Ф. Кулепов, В.В. Романов, Ю.В. Сосевич// Тез. докл. в научно-тех. конф. «Интенсификация рабочих процессов землеройных машин в строительстве»,- Киев, 1989.-С.11-12.

50. Кулепов, В.Ф. Создание комплекса машин для прокладки подводных кабельных линий со льда / В.Ф. Кулепов, В.П. Тарасов, М.С. Сборнов // Проблемы создания новой техники для освоения щельфа: Тез. докл. шестой научно-техн. конф,-Горький, 1989.- С.94.

51. Машина ФАРКС-140 для резания льда / М.С. Сборнов, C.B. Фиолковский, A.JL Малыгин, В.В. Романов // Строительные и дорожные машины, 1989, № 2, с. 19-20.

52. Кулепов, В.Ф. Плавающие ледорезные машины для работы на ледяном покрове рек и прибережных морских акваториях арктического шельфа. / В.Ф. Кулепов, Ю.А. Двойченко , А.Л. Малыгин // Тр. ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова. 2007. Вып.34(318), с. 171-190.

53. Кулепов, В.Ф. Разработка и создание ледорезных машин для технологических комплексов.: Дис. док. тех. наук: 05.05.04 / В.Ф. Кулепов. Нижний Новгород, 2002.-501 с.

54. Кулепов, В.Ф. Определение нагрузок на диско-фрезерный рабочий орган ледорезной машины / В.Ф. Кулепов, А.Л. Малыгин, В.В. Романов //Транспортно-технологические машины. Материалы Всероссийской научно-тех. конф. Сб. ст. -Н.Новгород, НГТУ, 2004.- С.79-82.

55. Кулепов, В.Ф. Определение нагрузок на рабочие органы ледорезных машин на основе численной реализации математической модели / В.Ф. Кулепов, А.Л. Малыгин, В.В. Романов //Труды НГТУ Т.45.- Н.Новгород. 2004. С. 105-109.

56. Кулепов, В.Ф. Универсализация ледорезных машин на базе единого понтона шасси / В.Ф. Кулепов, А.Л. Малыгин // Современные тенденции развития транспортного машиностроения. Сб. ст. X Межд. научно-тех. конф.- Пенза, 2005.- С.71-73.

57. Лавров, В.В. Деформация и прочность льда / В.В. Лавров. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.-206 с.

58. Лебедев-Цветков, Ю.Д. Ремонтные работы на подводной части дюкерпого перехода -магистрального газопровода / Ю.Д. Лебедев-Цветков // Газовая промышленность-1961.- № 11.

59. Левин, С.И. Подводные трубопроводы / С.И. Левин М.: Недра, 1970. - 279 с.

60. Левин, С.И. Предупреждение аварий и ремонт подводных трубопроводов/ С.И. Левин-М.: Госгортехиздат, 1963.

61. Лобанов, В.А. Справочник по технике освоения шельфа / Лобанов В.А. Л.: Судостроение. 1983. - 288 с.

62. Миллер К. Применение механики разрушения к ледовым проблемам. В сб. Физика и механика льда: Пер. с англ./Под ред. П. Трюде. М.: Мир, 1983, с 258-271.

63. Назаровский, A.A. Исследование процесса фрезерования льда концевой фрезой со встроенным шнековым транспортером: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.04 / А.А.Назаровский. Горький, 1972. - 245 с.

64. Некрасов, С.С. Сопротивление хрупких материалов резанию./С.С. Некрасов М.: Машиностроение, 1971. - 184 с.

65. Николаев, А.Ф. Исследование и комплекс машин для разработки мерзлых грунтов, льда и снега / А.Ф. Николаев Горький, 1964. - 160 с.

66. Новые ледорезные машины / А.Ф. Николаев, А.О. Ваганов, Ю.Б. Галкин, А.П. Куляшов // Речной транспорт. 1974 - № 12 - С.50-51.

67. Николаев, А.Ф. Опыт использования ледорезных машин для предотвращения заторообразования / А.Ф. Николаев, А.И. Шкода, В.А. Коренков // Гидротехническое строительство, 1975,- № 2. С. 17-19.

68. Николаев, А.Ф. Малогабаритная ледорезная установка СЛУ-119 с роторно-винтовым движителем / А.Ф. Николаев, В.Н. Худяков, А.Л. Малыгин // Строительные и дорожные машины, 1981, № 4, с.21-22

69. Орлов, П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. Кн.1./ П.И. Орлов.-М.: Машиностроение, 1988.-560 с.

70. Панфилов, Д.Ф. Экспериментальные исследования грузоподъемности ледяного покрова / Д.Ф. Панфилов // Известия ВНИИГ. М.: Госэнергоиздат, I960,- Т.65. -С.101-116.

71. Партой В.З. Механика разрушения: от теории к практике. М.: Наука. Гл. ред.физ.-мат. лит., 1990.-240с.

72. Песчанский, И.С. Ледоведение и ледотехника / И.С. Песчанский.-Л.: Гидрометеоиздат, 1967.-467 с.

73. Правила по технике безопасности при производстве гидрометеорологических работ. -Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 70 с.

74. Рихтер, Г.Д. Снежный покров, его формирование, свойства / Г.Д. Рихтер.- М.-Л.: Изд.АН СССР. 1945.- 120 с.

75. Ржаницын А.Р. Предельное равновесие пластинок и оболочек .- М.: Наука, 1983.288 с.

76. Работнов Ю.И. Введение в механику разрушения. М.: Наука, 1987.-80 с.

77. Романов В. В. Разработка методики расчета дискофрезерных рабочих органов ледорезных машии и выбор их основных конструктивных параметров Дисс.канд. техн. наук 05.05.04/В.В. Романов Нижний Новгород 2007.-141с.

78. Седов, Л.И. Методы подобия и размерности в механике / Л.И. Седов. М., 1972.136 с.

79. Степанов, А.П. Конструирование и расчет плавающих машин / Б.И. Сергеев. М.: Машиностроение, 1983. - 197 с.

80. Соломатин, П.А. Математическое моделирование процесса выхода плавающего автомобиля на берег / П.А. Соломатин, А.П Степанов. // Тр. МАДИ. -1979, вып. 166-С. 69-74.

81. Сосевич Ю.В., Уткин Ю.В., Романов В.В. Определение сил резания льда в полевых условиях// Тез. докл. 51-й научно-практич. конф,- Киев: Изд. КИСИ, 1990.- С. 58.

82. Торбан, С.С. Механизация рыбоводства на внутренних водоемах / С.С. Торбан. -М.: Пищевая промышленность, 1969. 332 с.

83. Трубина, Е.А. Исследование процесса бурения льда шнековыми бурами: Дис.канд. техн. наук: 05.05.04 / Е.А. Трубина.- Горький. 1970. 210 с.

84. Хазин, Б.Г. Малые экскаваторы в практику отечественного строительства / Б.Г. Хазин //Строительные и дорожные машины.- 1990.-№7 - С.9.

85. Хвиюзов, Б.Ф. Подводный судоремонт / Б.Ф. Хвиюзов. М.: Мортранс, 1961.-120с.

86. Холл, А. Опыт методологии для системотехники / А. Холл. М.: Энергия, 1969. -656с.

87. Худяков, В.Н. Разработка и обоснование параметров системы автоматического управления рабочим режимом ледофрезерных машин: Дис. канд. техн. наук:05.05.04 / В.Н. Худяков,-Горький, 1982.-160с.

88. Худяков, В.Н. О результатах измерения толщины ледяного покрова водоемов Горьковской области / В.Н. Худяков, A.JL Малыгин //Тр. ГПИ. Горький, 1980.-11-14с.

89. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. -М.: Наука, 1974.-640 с.

90. Эшби У.-Росс Введение в кибернетику: Пер. с англ. / Эшби У.-Росс М.: Изд-воиностранной литературы, 1959 399с.

91. Янкович, A.B. Совершенствование конструкции параметров движителя фрезерных ледорезных машин: Дис. канд. техн. наук: 05.05.04 / A.B. Янкович Горький: ГПИ, 1985.- 293 с.

92. The Lake Baikal Neutrino Project /Belolaptikov I.A. et al. // Proc. 3 rd Int. Workshop on Neutrino Telescopes.- Venice, 1991.- 365 p.

93. Ehrlich, J.R., Water performance of amphibious vehicles. Part 2. Propulsion and maneuverability / J.R. Ehrlich, J.О. Kamm, G. Worden.-Journal of Terramechanics,1970, Vol. 7, №3-4, P.69-99.

94. A.c. 522.385 СССР, МКИ Устройство для образования прорезей во льду и • твердых грунтах / Николаев А.Ф., Шкода А.И. Опубл., 1976 - Бюл. № 27.

95. A.c. 1125453 СССР, МКИ5 F 25 С 5/02 Ледорезное устройство / Николаев, А.Ф., Худяков, B.I-L, Малыгин, А.Л. (СССР). № 3424950; Заявлено 16.04.82;

96. Опубл.20.11.84, Бюл. №43.-С 114.

97. A.c. 1395914 СССР, МКИ4 F 25 С 5/02 Устройство для прорезания щелей во льду водоемов / Алатин, С.Д., Кулепов, В.Ф., Романов, В.В., Малыгин, А.Л (СССР). № 4104396; Заявлено 20.05.86. Опубл. 15.05.88, Бюл. № 18,- С156.

98. A.c. 1437644 СССР, МКИ4 F 25 С 5/02 Устройство для прорезания щелей во льду / Кулепов В.Ф. и др. Опубл. 1988, Бюл. №42.

99. A.c. 1548346 СССР, МКИ5 Е 02 F 3/08 5/06 Устройство для прорезания щелей во льду / Кулепов, В.Ф., Малыгин, А.Л., Романов, В.В. и др.- (СССР). № 4425271; Заявлено 18.05.88; Опубл. 07.03.90, Бюл. № 9. - С137.

100. A.c. 1585632 СССР, МКИ5 F 25 С 5/02 Устройство для прорезания щелей во льду водоемов / Алатин, С.Д., Кулепов, В.Ф., Малыгин, А.Л. и др. (СССР). № 4416109; Заявлено 16.04.88; Опубл. 15.09.90. Бюл. № 30. - С186.

101. A.c. 1829076 СССР, МКИ5 H02G1/10 Способ прокладки кабеля со льда водоема. / Кулепов, В.Ф., Алатин, С.Д., Малыгин, А.Л., Романов, В.В. и др.- (СССР). № 4939906; Заявлено 29.05.91; Опубл. 23.07.93, Бюл. № 27.

102. A.c. 42431 СССР, МКИ\ Устройство для разрушения льда / Ф.П. Мишкорудников О выдаче свидетельства на изобретение опубликовано 31.03.1935.

103. A.c. 45502 СССР, МКИ\ Ледокольное приспособление к ледоколу / Г.П. Нагорный О выдаче свидетельства на изобретение опубликовано 31.12.1935.

104. A.c. 644903 СССР, МКИ2 F 25 С 5/02 Устройство для резки льда / Стажевский В.Я.- Опубл. 1979, Бюл. № 4.

105. A.c. 85616 СССР, МКИ\ кл. 17. Ледорезная машина с вертикально вращающимся шнеком / Просвиряков И.В. Опубл. 1962.

106. A.c. 1566177 СССР, МКИ5 F 25 С 5/02 Устройстводля прорезания щелей вольду / Малыгин, А.Л. и др. (СССР).- № 4461870; Заявлено 18.07.88; Опубл. 23.05.90. Бюл. № 19.-С182.

107. A.c. 1620791 СССР, МКИ5 F 25 С 5/02 Устройство для прорезания щелей во льду / Малыгин, А.Л. и др. (СССР). № 4487562; Заявлено 26.09.88; Опубл. 15.01.91, Бюл. №2,- С11.