CC BY
40
НОВЫЕ ОПОРЫ ДЛЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА ЛЕСА
Вихарев А.Н., Попов А.Л., Емельянов А.А.
(САФУим. Ломоносова, Архангельск, РФ) Viharev A.N., Popov A.L., Emelyanov A.A.
(Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Arkhangelsk, Russia)
Рассмотрены конструкции новых опор для водного транспорта леса. Приведен анализ экспериментов с моделями новых конструкций.
It is a discussion the design of new supports for water transport of felled timber. There is the analysis of experiments with models of new design.
Ключевые слова: водный транспорт леса, анкерные опоры, эксперименты
Keywords: waterborne timber traffic, anchor support, experiments
Водный транспорт леса является одним из важных видов доставки древесины потребителям. Значительная часть запасов древесины нашей страны находится в районах, тяготеющих к водным путям, главным образом в бассейнах крупных рек и их притоков, которые протекают в Европейской части России, Урале, Сибири и Дальнем Востоке. В настоящее время повышаются требования к экологической безопасности водного транспорта. В связи с этим совершенствуются конструкции лесосплавных гидротехнических сооружений, сплоточных единиц, плотов, и судов. Это требует и совершенствования конструкций лесосплавных опор.
Надежная и безаварийная эксплуатация опор зависит не только от их конструкции, но и от методики расчета держащей силы опоры. Разработана теоретическая квазипотенциальная модель расчета криволинейных форм линий скольжения грунтовых призм, образующихся перед опорой при ее сдвиге [1,2].
Проверка модели проводилась методом компьютерной обработки изображенийcпомощью приложения MATPIV.Исследования процессов многофазного потока в трубопроводах при помощи MATPIV проводились в университете г. Ставангер (Норвегия) профессором Р.Тиме [3]. Авторами был изучен опыт обработки изображений при помощи MatPIV, разработана мето-дикарегистрации грунтовых призм и компьютерная программа для MATLAB [4,5].Теоретические линии скольжения удовлетворительно совпадают с экспериментальными.
Расчет держащей силы опор проводился при помощи интегральной модели напряжений, которая разработана основе квазипотенциального моделирования. Теоретические зависимости подтверждены экспериментальными исследованиями на моделях опор. Эксперименты проводились на специально созданной лабораторной установке в лаборатории кафедры водного транспорта леса и гидравлики САФУ.
При разработке конструкций опор необходимо стремиться к снижению материалоемкости при сохранении необходимой держащей силы и увеличению отношения держащей силы к массе опора (коэффициент цепкости опоры). Авторами разработано несколько конструкций опор анкерного типа.
Опора с раздвижными элементами (рис.1), которая содержит горизонтально расположенные и разнесённые по высоте балки с грузовыми проушинами [6]. Балки проходят через ячейки соединяющих их раздвижных стоек. Это позволяет установить балки на требуемом расстоянии друг от друга в зависимости от характеристик грунта. Для сохранения требуемого расстояния между балками стойки снабжены фиксаторами. Данную опору целесообразно использовать при нагрузках близких к горизонтальным.
грузовые проушины; 3 - канаты; 4 - стойки; 5 - фиксаторы
Грунтовый анкер с выдвижным элементом (рис.2) целесообразно использовать при нагрузках близких к вертикальным [7]. В сложенном состоянии анкер с наконечником при помощи копровой установки забивается на проектную глубину. К гибкой тяге анкера прикладывается усилие, которое через ролики передается штанге и втулке. Происходит выдвижение штанги из втулки и её заглубление, т.к. площадь давления на грунт у наконечника меньше чем у втулки. После выдвижения штанги на всю длину происходит раскрытие лопастей.
Рисунок 1 - Грунтовый анкер с выдвижным элементом: 1 - штанга; 2 - наконечник; 3 -втулка; 4 - лопасти; 5 - ролики; 6 - тяга; 7 - ограничитель
Предлагаемые опоры обладают повышенным коэффициентом цепкости.
Список использованных источников
1. Вихарев А.Н., Гагарин П.Н. Квазипотенциальное моделирование механических характеристик работы анкера в грунтах // Сб. научн. трудов ФПР. -Архангельск 1999.- С.73-83.
2. Вихарев А.Н., Расчет формы призмы выпирания грунта при вертикальном сдвиге анкера круглой формы методом квазипотенциального моделирования // Совершенсвование техники и технологии лесозаготовок и транспорта леса: сб. науч. тр. факультета природных ресурсов АГТУ, Вып. 4. - Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2010. - С. 80-86.
3. Time R.W. Two-Phase flow in pipelines with Matlab examples and problems. - University of Stavanger, 2007. - 172 с.
4. Вихарев А.Н., Попов А.Л., Емельянов А.А., Рымашевский В.Л. Регистрация форм грунтовых призм, образующихся перед анкером при его сдвиге с помощью MATPIV// Наука - Северному региону: сборник материалов научно-технической конференции прфессорско-преподавательского состава, научных, инженерно-технических работников и аспирантов по итогам работ за 2010 год. - Архангельск, 2011.- С.22-22.
5. Вихарев А.Н., Попов А.Л., Емельянов А.А. Экспериментальные исследования форм линий скольжения грунта перед анкерной опорой с помощью MATPIV. / Новые материалы и технологии в машиностроении. Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. Выпуск 15. - Брянск: БГИТА, 2012. - С.188 - 191.
6. Патент на полезную модель №119757 РФ. Анкерная опора для берегового крепления наплавных сооружений / Г.Я. Суров, А.Н.Вихврев, С.Е.Лихачев, А.Л.Емельянов -Опубл. 27.08.2012. Бюл. №24.
7. Патент на полезную модель RU 119358 U1, МПК E02D 5/80. Грунтовый анкер / Суров Г.Я., Вихарев А.Н., Лихачёв С.Е., Попов А.Л. (RU). - 2012116661/03; Заявлено 24.04.2012; Опубл. 20.08.2012, Бюл. №23.
