автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Разработка новых способов остановки плотов на течении с целью снижения грузовой работы на береговых складах

ВВЩЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЩВАНИЯ.

1.1. Анализ технологического процесса береговых нижних складов с отгрузкой лесоматериалов в плотах межнавигационной сплотки

1.2. Анализ способов и средств для остановки плотов.

1.3. Краткий обзор результатов исследований процесса остановки плотов

Х.4. Цель и задачи исследования.

2. ПРОГРАММА РАБОТ И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЩВАНИЯ.

2.1. Основные вопросы и этапы исследования

2.2. Область применения результатов исследования

2.3. Основные положения стендовых исследований.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПЛОТА В

ПРОЦЕССЕ ТОРМОЖЕНИЯ.

3.1. Краткий анализ сил, действующих на плот в процессе торможения

3.2. Сущность разработанных способов остановки плотов на течении

3.3. Динамика плота при торможении по прямолинейной траектории.

3.4. Динамика плота при торможении по криволинейной траектории.

3.5. Выводы по разделу.

4. ЭКСПЕШШНТАЛЬНОЕ ИССЛБЩ0ВАЖЕцПР0ЦЕССА ОСТАНОВКИ МОДЕМ ПЛОТОВ ПО ШШ0ЛИНЕИН0И ТРАЕКТОРИИ

4.1. Теоретические предпосылки к экспериментальному исследованию.

4.2. Выбор переменных факторов и пределов их изменения.

4.3. Общий вид регрессии функции отклика.

4.4. Методика и условия проведения экспериментального исследования на моделях плотов

4.5. Первичная обработка результатов экспериментального исследования.

4.6. Математическое описание процесса остановки плотов по криволинейной трактории

4.7. Анализ результатов экспериментального исследования.

4.8. Выводы по разделу.III

5. ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА БЕРЕГОВЫХ СКЛАДОВ С ПЛОТОВЫМ ЛЕСОСПЛАВОМ .ИЗ

5.1. Структурная схема транспортно-технологического процесса берегового нижнего склада, примыкающего к судоходным и временно судоходным водным путям.ИЗ

5.2. Выбор площадок, используемых в качестве затопляемого плотбища и его рациональная форма в плане

5.3. Выводы по разделу

6. ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИИ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ.

6.1. Первоначальные предпосылки.

6.2. Методика натурной проверки разработанных способов остановки плотов

6.3. Анализ результатов натурной проверки.

6.4. Проверка предложений по совершенствованию технологического процесса берегового склада с плотовым лесосплавом

6.5. Расчет экономического эффекта от использования разработанных способов остановки плотов на передержку.

6.6. Выводы по разделу

7. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРАКТИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ ПРОЦЕССА ОСТАНОВКИ ПЛОТОВ

7.1. Методика расчета процесса остановки плота по криволинейной траектории с применением донных тормозных средств

7.2. Методика расчета процесса остановки плота по криволинейной траектории с закреплением его за русловую опору.

Пятилетним планом развития народного хозяйства СССР на I98I-I985 гг. предусматривается повышение производительности труда в лесной и деревообрабатывающей промышленности на 16+18$, увеличение производства продукции на 17-19$.

Выполнение поставленных задач возможно с развитием и совершенствованием всего транспортно-технологического процесса лесной промышленности, включая транспорт древесины от мест заготовки до потребителя на основе использования новейших достижений научно-технического прогресса и передового опыта.

В этой связи первостепенное значение приобретает разработка научно обоснованных рекомендаций по дальнейшему совершенствованию наиболее прогрессивных видов транспорта лесоматериалов.

Водный транспорт по-прежнему будет одним из основных способов доставки лесоматериалов к потребителю. При этом структура водного транспорта изменяется в сторону увеличения объемов поставки лесоматериалов в сортиментных и хлыстов плотах (табл.1).

ТАБЛИЦА IОбъем и структура водного транспорталесаВид водного транспортаМинлесбумпром СССР всего молевой плотовой в судахОбъем лесосплава по годам, млн.м3(по пуску)1975 | 1980 | ffi91,7 9245,5 40,060,0 70,016,4 18,089,5 57,9 57,5 12,9Сокращение молевого сплава происходит при одновременном росте объемов межнавигационной сплотки. Расширение масштабов межнавигационной сплотки осуществляется путем развития ее на затопляемых плотбищах с формированием плотов до полной транспортной готовности.

Перераспределение почти 50$ всех затрат труда на межнавигационный период позволяет осуществлять лесосплав при наиболее благоприятных условиях в период весеннего паводка.

В перспективе на береговую сплотку будет переключена вся древесина, вывозимая на береговые склады, примыкающие к судоходным и временно судоходным водным путям.

Увеличение объемов буксировки плотов к потребителю в период весеннего паводка потребует привлечения дополнительного количества плотоводов, дефицит которых ощущается уже при существующих объемах межнавигационной сплотки.

Передержка снятых с плотбища плотов на глубоководных участках водных магистралей позволяет в некоторой мере решить эту задачу.

Строительство искусственных водоемов для передержки плотов обходится довольно дорого, а плотоемкости существующих естествен' ных плотостоянок и прочих мест для передержки плотов явно недостаточно.

Поэтому, учитывая, что вопросы, связанные с процессом снятия плотов с плотбищ и передачи их в буксировку, в перспективе будут играть немаловажную роль в совершенствовании технологического процесса береговых складов и лесосплава, выполнено настоящее исследование возможности безаварийной остановки и передержки плотов непосредственно в русле лесосплавной реки.

Выводы и рекомендации, полученные на основании результатов исследования, позволяют в дальнейшем совершенствовать способы передержки плотов и технологический процесс береговых складов в целом.

Дальнейшие исследования в этом направлении, на наш взгляд, необходимо продолжить по линии решения следующих вопросов:

- разработать конструкцию плота, оснащенного реши, с целью удержания его в потоке гидродинамическими силами на заданном расстоянии от уреза воды;

- разработать конструкции русловых опор многоразового пользования с держащей силой до 500 кН;

- уточнить зависимости, приведенные в данной работе, с целью расчета параметров процесса остановки хлыстовых плотов.

1. Материалы ХХУТ съезда КПСС. М., Политиздат, 1981.

2. Азаренков В.М., Уткин И.А. Устройство для остановки плотов. Авт.свид. $ 895857, опубл. в Бюллетене изобр. 15.02.80.

3. Альбом типовых технологических схем технологических участков береговых складов, тема 875, Гипролестранс, 1972.

4. Бейлин И.А., Никандров Д.Н., Щербаков В.А. Способ остановки плота на течении. Авт.свид. № 847547, опубл. в Бюллетене изобр. 10.01.80.

5. Борисовец Ю.П. Лесосплав в новой пятилетке. "Лесная промышленность", 1981, № 3, с.1-2.

6. Будыка С.Х., Красник М.Г., Рапинчук С.Ф. О составляющих общего сопротивления воды движению плотов. ИВУЗ, "Лесной журнал", 1972, В 3, с.46-51.

7. Дмитриев Ю.Я., Андреева В.В. Определение расчетного уровня воды при проектировании искусственных плотбищ. "Лесная промышленность", 1979, № 10, с.26-27.

8. Зайцев А.А. Плотовой лесосплав по временно судоходным рекам. "Лесная промышленность", 1978, № 6, с.П-12.

9. ЗахаренксвФ.Е. Оптимизация производственного процесса береговых складов. М., "Лесная промышленность", 1978, с.184.

10. ЗахаренковФ.Е. Теоретические основы комплексной механизации работ на береговых складах. Л., 1980, с.422. Дисс. д-ра техн.наук.

11. Исследование сопротивления буксируемых плотов из хлыстовых пучков при равномерном движении на тихой воде. Отчет по теме )Ь 2971, ЛТА им.С.М.Кирова, 1977, с.156.

12. Исследование сопротивления буксируемых плотов из хлыстовых пучков при равномерном движении на тихой воде. Отчет потеме Js 2971, ЛТА им.С.М.Кирова, 1978, с. 172.

13. Исследование сопротивления буксируемых плотов при равномерном и неравномерном движении. Отчет по теме № 2971, ЛТА им.С.М.Кирова, 1979, с.166.

14. Клещенко Т.Ф. Устройство для остановки плотов, перемещаемых вдоль берега реки. Авт.свид. $ 812682, опубл. в Бюллетене изобретений 15.06.79.

15. Клещенко Т.Ф., Уткин И.А., Андреев Л.А. Устройство для остановки плотов, перемещаемых вдоль берега. Авт.свид. № 663651, опубл. в Бюллетене изобретений 06.07.77.

16. Крутоголов Л.Г., Никандров Д.Н. Устройство для остановки плотов. Авт.свид. $ 401619, опубл. в Бюллетене изобретений 12.08.75.

17. Куколевский Г.А. Оптимизация основных параметров плот-бшц. Сб.трудов ЦЕШИМЭ, 1979, № 32, с.29-39.

18. Куколевский Г.А. Строительство и эксплуатаци плотбищ. "Лесоэксплуатация и лесосплав", 1981, № 2, с.6-7.

19. Липман Д.Н. Совершенствование водного транспорта реки. "Лесная промышленность", 1973, J& 3, с.3-4.

20. Митин В.Ф. Исследование процесса управления плотовым составом. М., 1964, с.220. Дисс. . канд.техн.наук.

21. Митрофанов А.А. Некоторые уточнения к расчету инерционных свойств плотов. ИВУЗ, "Лесной журнал", 1973, № 5, с.47-57.

22. Митрофанов А.А. О начальном участке торможения плотов волокушными цепями. ИВУЗ. "Лесной журнал", 1973, lb 6, с.44-47.

23. Митрофанов А.А. Исследование гидродинамических и инерционных характеристик плотов при остановке. Архангельск, 1973, с.206. Дисс. канд.техн.наук.

24. Митрофанов А.А., Чекалкин К.А. О критериях подобия при моделировании неустановившегося движения плотов. ИВУЗ, "Леснойжурнал", 1971, 1Ы, с.46-50.

25. Митрофанов А.А., Чекалкин К.А. Результаты исследования на моделях неустановившегося поступательного движения плотов. Труды МТИ, вып.33, Архангельск, 1972, с.58-66.

26. Мельников Л.В. Исследование торможения плотов водяными парашютами. Архангельск, 1974, с.192. Дисс. канд.техн.наук.

27. Мельников Л.В., Чекалкин К.А. Гидродинамический тормоз для остановки плота. Авт.свид. $ 548520, опубл. в Бюллетене изобретений 05.01.71.

28. Мельников Л.В., Чекалкин К.А. Экспериментальное исследование неравномерного движения водных парашютов. ИВУЗ, "Лесной журнал", 1975, № 2, с.65-70.

29. Методика определения экономической эффективности использования в лесозаготовительной промышленности и на лесосплаве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М., ВНИПИЭИлеспром, 1979.

30. Методика расчета гидродинамических характеристик хлыстовых плотов при равномерном и неравномерном движении. Отчет по теме № 2971, ЛТА им.С.М.Кирова, 1980, с.164.

31. Морозов Л.А. Исследование путей совершенствования береговой сплотки леса на примере реки Камы. Л., 1973, с.195. Дисс. канд.техн.наук.

32. Морозов Л.А. К вопросу о методике определения параметров водосъемного плотбища зимней сплотки древесины. В кн.: Первоначальный сплав древесины. М., 1972, с.33-44.

33. Морозов Л.А. Расчетный уровень воды для вывода плотов береговой сплотки. "Лесная промышленность", 1973, № 3, с.25.

34. Никандров Д.Н. Динамика переходных режимов при остановке плотов агрегатом. В кн.: Вопросы дальнейшего развития транспорта леса в плотах и судах. Сб.трудов ЦНИИлесосплава № 24, М., 1976,с.57.

35. Никандров Д.Н. К вопросу оценки гибкости плота. Сб.трудов ЦНИИлесосплава, 1978, № 29, с.42-44.

36. Никандров Д.Н. К методике обоснования параметров агрегата для остановки плотов. Сб.трудов ЦНИИлесосплава, 1978, JS 17, с.79-87.

37. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М., Машиностроение, 1980, с.304.

38. Овчинников М.М., Донской И.П. Основные проблемы водного транспорта леса. "Лесная промышленность", 1973, $ 3, с.3-4.

39. Овчинников М.М., Родионов П.М. Сопротивление движению хлыстовых плотов. "Лесная промышленность", 1979, с.28-29.

40. Павленко В.Г., Саленек В.В. Уравнение движения плота с учетом изгибания на спокойной воде. Труды НИИВТа, вып.33, 1968, с.23-28.

41. Патякин В.И., Солодухин М.М. Пути решения проблемы комплексного использования древесного сырья на лесосплаве. Сб.трудов ЦНИИлесосплава, 1979, № 32, с.5-15.

42. Пижурин А.А. Методика планирования экспериментов и обработка их результатов при исследовании технологических процессовв лесной и деревообрабатывающей промышленности. М., "Лесная промышленность", 1972.

43. Приезжий И.И. Исследование некоторых вопросов эффективного использования весеннего паводка для лесосплава. Шнек, 1974, с.186. Дисс. канд.техн.наук.

44. Рапинчук С.Ф. Исследование некоторых вопросов сопротивления воды движению плотов. Минск, 1973, с.155. Дисс.канд. техн.наук.

45. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М., "Наука", 1972, с.435.

46. Солодухин М.М. О сопротивлении воды движению плотов на волнении. Сб.трудов ЦНИИлесосплава, 1965, № 6, с.24-49.

47. Стыров В.А. Проводка и постановка плотов зимней сплотки. "Речной транспорт", 1972, № II, с.13-15.

48. Технические указания по проектированию лесосплавных предприятий, Л., Гипролестранс, 1965, с.322.

49. Тодоров И.С. Исследование в области изменения скорости при неустановившемся криволинейном движении корабля. Л., 1967, с.95, Л.К.И. Дис. канд.техн.наук.

50. Уткин И.А., Клещенко Т.Ф., Андреев Л.А. Устройство для остановки плотов, перемещаемых вдоль берега реки. Авт.свид.

51. J6 718348, опубл. в Бюллетене изобретений 10.10.78.

52. Фоминцев М.Н. К вопросу о дополнительном сопротивлении воды движению плотов на волнении. В кн.: Вопросы дальнейшего развития транспорта леса в плотах и судах. Сборник трудов ЦНИИлесосплава, 1976, № 24, с.47-55.

53. Фоминцев М.Н. Плоты. Конструкция, эксплуатация, технология. -М., "Лесная промышленность", 1978, с.216.

54. Хахин Н.А. Исследование некоторых вопросов сопротивления воды движению плотов и их управляемость при ветре. Труды ЦНИИЭВТ, вып.16, с.91-148.

55. Худоногов В.Н. Исследование динамического взаимодействия плотов и внешней среды с внедрением некоторых предложений в лесосплавное производство Ангаро-Енисейского бассейна. Красноярск, 1967, с.430, СибТИ. Дис. д-ра техн.наук.

56. Чекалкин К.А. К вопросу о техническом совершенствовании способов остановки плотов. ИВУЗ, "Лесной журнал", 1977, № 4,с.56-61.

57. Чекалкин К.А. К теории расчетов средств остановки плотов. ИВУЗ, "Лесной журнал", 1963, В I, с.36-39.

58. Чекалкин К.А. Новые технические средства для остановки плотов. "Лесная промышленность", 1979, № 3, с.22.

59. Чекалкин К.А. Об оптимальных режимах торможения плотов при остановках в пунктах прибытия. ИВУЗ, "Лесной журнал", 1973, № I, с.45-51.

60. Чекалкин К.А. Об остановке плотов в пунктах прибытия. "Лесная промышленность", 1963, JS 3, с.24-25.

61. Чекалкин К.А. Об остановке плотов в режиме постоянной тормозной мощности. ИВУЗ, "Лесной журнал", 1977, № 5, с.59-64.

62. Чекалкин К.А. О первом этапе активного торможения плота при остановке лебедочным агрегатом. ИВУЗ, "Лесной журнал",1980, В 3, с.33-38.

63. Чекалкин К.А. Расчет потребности тормозных устройств для остановки плотов в пунктах прибытия методами теории массового обслуживания. ИВУЗ, "Лесной журнал", 1973, № 5, с.128-133.

64. Чекалкин К.А. Устройство для остановки плотов. Авт.свид. JS 523849. Опубл. в Бюллетене изобретений 12.08.75.

65. Чекалкин К.А., Мельников Л.В. Гидродинамический тормоз для остановки плота. Авт.свид. 548520, опубл. в Бюллетене изобретений 5.II.74.

66. Чугаев P.P. Гидравлика. Л., "Энергия", 1975, с.139.

67. Щербаков В.А. Исследование некоторых вопросов управления плотами при буксировке в речных условиях. Л., 1962, с.163. Дисс. канд.техн.наук.

68. Щербаков В.А. Лесосплавные рейды. М., "Лесная промышленность", 1979, с.248.

69. Щербаков В.А., Никандров Д.Н. Остановка плотов в пунктах передержки и приплава. "Лесная промышленность", 1980, № 3,с.7-8.

70. Яковлев Л.С. Сопротивление воды движению плотов. Л., 1949, с.151. Дисс. канд.техн.наук.10. ПРИЛОНЕЕШЯ161