CC BY
14
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального унiверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
РУХОМИЙ СКЛАД ЗАЛ1ЗНИЦЬ I ТЯГА ПО1ЗД1В
УДК 629.463.004.4:656.211.7
А. О. ЛОВСЬКА1*
1 Каф. «Вагони», Укра1нський державний унiверситет залiзничного транспорту, пл. Фейербаха, 7, Харюв, Укра1на, 61050, тел. +38 (057) 730 10 35, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0002-8604-1764
ВИЗНАЧЕННЯ НАВАНТАЖЕНОСТ1 КОНТЕЙНЕР1В У СКЛАД1 КОМБ1НОВАНИХ ПО1ЗД1В ПРИ ПЕРЕВЕЗЕНН1 ЗАЛ1ЗНИЧНИМ ПОРОМОМ
Мета. Дане дослiдження спрямоване на визначення навантаженостi контейнерiв у складi комбiнованих noi3AiB при перевезенш залiзничним поромом. Методика. Для досягнення зазначено! мети проведенi досль дження прискорень (як складових динамiчного навантаження), що дшть на несучу конструкцш ушверсаль-ного контейнера типорозмiру 1СС, розмщеного на вагонi-платформi при перевезенш затзничним поромом. Для визначення прискорень, що дшть на несучу конструкцш контейнера, складено математичну модель його перемщень при коливаннях зал1зничного порому. До уваги прийнятi кутовi перемщення зал1зничного порому ввдносно повздовжньо! ос (крен), як випадку найбшьшо! навантаженосп несучо! конструкцп, а та-кож впливу на стшшсть контейнера ввдносно рами вагона-платформи. При складаннi рiвнянь руху розгляну-тi три схеми взаемодп контейнера з вагоном-платформою, розмщеного на палубi зал1зничного порому: 1) вщсутшсть перемiщень вагона-платформи та контейнерiв вiдносно початкового положення при коливаннях затзничного порому; 2) наявшсть перемiщень вагона-платформи при коливаннях залiзничного порому з урахуванням нерухомостi контейнерiв ввдносно рами вагона-платформи; 3) наявшсть перемщень вагона-платформи вщносно палуби та контейнерiв - ввдносно рами вагона-платформи. Виршення диференцiальних рiвнянь руху здшснено в середовищi програмного забезпечення Mathсad iз урахуванням зведення !х до нормально! форми Кошi з наступним iнтегруванням за методом Рунге-Кутти. Результати. Отримано уточненi значення прискорень, як1 дiють на несучу конструкцш контейнерiв, розмiщених на вагонi-платформi при перевезеннi залiзничним поромом. Наукова новизна. Запропоновано математичнi модел1 перемщень несу-чих конструкцiй контейнерiв, розмщених на вагонi-платформi при перевезеннi затзничним поромом. Практична значимiсть. Результати проведених дослiджень можуть використовуватися при проектуванш несучих конструкцiй контейнерiв нового поколшня, а також сприятимуть пiдвищенню ефективносп комбь нованих перевезень у напрямку мiжнародних транспортних коридорiв.
Ключовi слова: контейнер; несуча конструкщя; динамiка; моделювання; навантаженiсть конструкцп; залiзнично-поромнi перевезення
Вступ
Географ1чне розмщення Украши на перех-рест м1жнародних транспортних коридор1в зу-мовлюе И участь у перевезеннях м1ж крашами Свропи та Ази. Для шдвищення ефективносп перев1зного процесу набули розвитку комбшо-ваш транспорты системи, одними з найбшьш устшних серед таких симбюз1в е зал1знично-поромш перевезення.
На сьогодшшнш день зал1знично-поромш маршрути сполучають Укра!ну з Болгар1ею, doi 10.15802/stp2017/118993
Груз1ею, Туреччиною. Враховуючи прискореш темпи розвитку даного виду комбшованих перевезень прогнозуеться збшьшення кшькосп зал1знично-поромних маршрут1в через аквато-р1ю Чорного моря.
Пщвищення об'ем1в вантажоперевезень м1ж евроаз1атськими крашами зумовлюють впрова-дження в експлуатащю нових транспортних маршрупв. Один з останшх серед таких е лан-цюгом м1жнародного транспортного коридору, який пов'язав м1ж собою краши Свропи та Ази
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального унiверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
1 почав експлуатуватися з початку минулого року, коли перший по!зд комбшованого транспорту перетнув акваторда Чорного моря на затзни-чному пором! { прослщував у Китай (рис. 1).
Для забезпечення безпеки перевезень по!з-д1в комбшованого транспорту на затзничних поромах морем необхщним е проведення дос-лщжень щодо динам1чно! навантаженносп
а - а
1 стшкост1 контеинер1в ыдносно рам вагошв-платформ.
Аналiз останшх дослiджень
Дослщження мщносп контеИнера-цистерни модел1 ТК25 та оптим!защя Иого несучо! конс-трукци наведет в [5, 9]. При складанш модел1 мщносп контеИнера-цистерни враховаш нор-мативш величини навантажень, наведет в [1].
- b
Рис. 1. Перевезення залiзничними поромами вагошв-платформ, завантажених контейнерами:
а - рух вагошв-платформ з контейнерами до виставного парку; б - накат вагошв-платформ на зaлiзничний пором
Fig. 1. Flat cars transportation by train ferry loaded with containers:
а - flat cars movement with containers to the removable park; b - rolling of flat cars on the train ferry
В роботах [10, 11] обгрунтовано доцшьшсть проектування та впровадження в експлуатащю контейнер!в-цистерн, як транспортних засоб1в, наведеш результати ошташзацп конструкцш контейнер!в-цистерн. Розроблено удосконалеш конструкцп контейнер!в-цистерн для перевезення нафтопродукпв.
Конструкцшш особливосп контейнер1в-цистерн для перевезення скраплених газ1в розг-лянуто у [12]. У якост матер1алу несучо! конструкцп контейнера використовуеться нержав> юча сталь. Для обмеження теплового впливу вщ навколишнього середовища на контейнер запропоновано його шкапсулящю ¿золяцшною системою.
Особливосп комп'ютерного моделювання несучо! конструкцп контейнера-цистерни наведен! у [14]. В якосп розрахункового методу за-стосований метод скшчених елемент1в.
Досл1дження передач! теплового потоку через внутршш опори цилшдричних сосущв на приклад! контейнера-цистерни розглянуп у [17].
В статт! наведено симулящю теплового потоку через багатошарову опору, виконану з пластику.
Випробування металевих та композитних ко-нтейнер1в шд впливом низьких температур наведен! у [13]. Визначено, як типи контейнер1в дощ-льно використовувати для перевезення завдано! номенклатури вашатав з урахуванням низько! температури навколишнього середовища.
Питання щодо створення щеальних несучих конструкцш зал1зничних транспортних засоб1в та вимоги, яким вони повинш вщповщати на сучасному еташ розвитку висв1тлеш у [15, 16].
Важливо зазначити, що у розглянутих пра-цях не придшялося уваги питанням дослщжен-ня динам1чно! навантаженносп несучих конструкцш контейнер1в у склад! по!зд1в комбшо-ваного транспорту при перевезенш затзничним поромом.
Мета
Метою дослщжень, як наведен! в статт! е визначення навантаженност! контейнер1в
б
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету затзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
у склад! комбшованих по1зд1в при перевезенш затзничним поромом. Для досягнення поставлено! мети видшеш наступш задач!
1. Скласти математичш модел! перемщень контейнер!в, розмщених на вагош-платформ! при перевезенш зал!зничним поромом;
2. Отримати уточнен! значення динам!чних навантажень, як! д!ють на несуч! конструкцп контейнер!в, розм!щених на вагон!-платформ! при перевезенш зал!зничним поромом;
3. Дослщити ст!йк!сть р!вноваги контейнер!в в!дносно рами вагона-платформи при перевезенш затзничним поромом.
Методика
Для визначення динам!чних навантажень, як! дшть на несучу конструкцш контейнера у склад! комбшованого по!зда при перевезенш на зал!зничному пором! складено математичну модель. При цьому враховано, що власш перемщення несучо! конструкц!! вагона-платформи вщносно палуби в!дсутн!, оск!льки ц! перем!-щення будуть обмежен! засобами закршлення в!дносно палуби (рис. 2, а).
До уваги прийнят! кутов! перемщення ваго-на-платформи з контейнерами навколо повздо-
вжньо! ос! Х на кут 9 (екв!валент коливань б!ч-на хитавиця в динам!ц! вагошв), як випадку найб!льшо! навантаженност! несучо! конструкцп вагона-платформи з контейнерами, а також забезпечення ïx стшкосп в!дносно палуби.
Розрахунки проведен! стосовно затзнично-го порому «Герои Шипки», що рухаеться аква-тор!ею Чорного моря. В якосп базовоï модел! вагона-платформи обрана модель 13-4012, а контейнера - модель 1СС, масою брутто 24 т.
Ударна д!я морських хвиль на корпус затз-ничного порому з вагонами, розмщеними на його борту до уваги не приймалася. При скла-данн! модел! враховано трохощальний закон руху збурюючоï дiï (морсь^' хвил!) на зал!зни-чний пором з вагонами, розмщеними на його палубах та дисипативну складову, яка виникае при коливаннях зал!зничного порому в умовах морсь^' хитавищ, а також курсов! кути морсь-коï хвил! по вщношенню до корпусу затзнич-ного порому та в!трове навантаження, що д!е на надводну проекцш зал!зничного порому, ваго-на-платформи, розм!щеного на верхн!й палуб! та контейнер!в.
D
12 • g
( B2 + 4 2)
Л0
В
де q = 9 - узагальнена координата, що в!дпов!-дае кутовому перем!щенню в!дносно повздов-жньо!' ос!. Початок системи координат розм!-щений в центр! мас зал!зничного порому; D - вагове водовит!снення; В - ширина зал!з-ничного порому; h - висота борта затзничного порому; Ле - коеф!ц!ент опору коливанням; ^ - координата центру ваги затзничного порому; p' - в!трове навантаження; F(t) - закон д!!' зусилля, яке збурюе рух зал!зничного поро-му з вагонами, розм!щеними на його палубах.
Початкове перем!щення та швидк!сть зал!з-ничного порому прийнят! р!вними нулю.
Вхщш параметри математичноï модел!: гео-метричн! характеристики зал!зничного порому, пдрометеоролопчш характеристики акваторiï Чорного моря, координати розм!щення вагон!в в!дносно центру коливань зал!зничного порому.
• = р ■-
ТУ
(1)
Для розв'язання диференц!ального р!вняння складено програму розрахунку в середовищ! пакету Mathcad [6, 7], для чого воно зводилося до нормальноï форми Кош!, шсля чого штегру-валися за методом Рунге - Кутти.
На рис. 3 наведено прискорення, як! дшть на несучу конструкцш вагона-платформи з контейнерами, що розмщений на крайнш в!д фальшборта коли верxньоï палуби зал!зничного порому при кутових перем!щеннях навколо по-вздовжньоï ос!. Найбшьша величина прискорення виникае при курсовому кут! хвил! по вщ-ношенню по корпуса зал!зничного поро-му % = 1200 .
Приведен! величини прискорень не врахо-вують горизонтальну складову прискорення в!льного пад!ння.
h
Загальна величина прискорення, яке д1е на крайнш вщ фальшборта вагон-платформу з контейнерами, склала близько 0,25^.
Для визначення прискорень, яю ддать на вагон-платформу з контейнерами при перевезенш зал1зничним поромом з урахуванням можливих перемщень вагона вщносно палуби в умовах хвилювання моря (рис. 2, б), розроблена мате-матична модель (2).
Перше р1вняння математично! модел! харак-теризуе перемщення затзничного порому
де ^ = ^ - узагальнена координата, що вщпо-вщае кутовому перемщенню зал1зничного порому вщносно повздовжньо! осц д2 = 02 - узагальнена координата, що вщповщае кутовому перемщенню вагона-платформи з контейнерами вщносно повздовжньо! ось Початок системи координат розмщений в центр! мас затзнично-
тВПФ
го порому; 7е - момент 1нерцп вагона-платформи з контейнерами вщносно повздовжньо! ос!; р'ВПФ - впрове навантаження на боко-ву проекц!ю вагона-платформи з контейнерами, розмщеного на верхнш палуб! зал!зничного порому; кВПФ - висота боково! проекц!! вагона-
платформи з контейнерами; МППФ - момент сил, що виникае м!ж вагоном-платформою та палубою зал!зничного порому при кутових пе-рем!щеннях в!дносно повздовжньо! ос!.
Початкове перемщення та швидюсть зал> зничного порому прийнят! р!вними нулю, для вагона-платформи з контейнерами початкове перем!щення визначено можливою податливю-тю його вузл!в вщносно палуби (буксовий ву-зол вщносно ос! колюно! пари, рама в!зка вщ-носно ос! буксового вузла, фрикцшний клин в!дносно середини боковини, надресорна балка
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, N° 6 (72)
в умовах хвилювання моря, а друге - вагона-платформи з контейнерами вщносно палуби.
При складанш математично! модел! врахо-вано, що вагон-платформа мае власну стутнь в!льност! в!дносно палуби зал!зничного порому, яка може бути обумовлена:
- нер!вшстю палуби;
- можливими вщхиленнями в геометр!! рами;
- несиметричшстю закр!плення вагона-платформи, тощо.
(2)
в!дносно фрикц!йного клина, п'ятник по тдп'ятнику [8]) та склало 31 мм. Початкова швидюсть прийнята р!вною нулю.
В розробленш математичн!й модел! не враховано ударну д!ю морських хвиль на корпус затзничного порому з вагонами, розмще-ними на його борту.
Результати розрахунк!в наведен! на рис. 4. Загальна величина прискорення, яке д!е на крайнш вщ фальшборта вагон-платформу з контейнерами, склала близько 0,3^. Отриман! результати дозволяють зробити ви-сновок, що дана величина прискорення пере-вищуе прискорення, яке д!е контейнер, розм> щений на вагон!-платформ! з урахуванням жор-сткого закр!плення в!дносно палуби майже на 20 %.
З метою визначення прискорень при наяв-ност! перем!щень вагона-платформи в!дносно палуби та контейнер!в в!дносно рами вагона-платформи складено математичну модель, яка враховуе кутов! перем!щення елемент!в системи («затзничний пором - вагон-платформа -контейнер») навколо повздовжньо! ос! (рис. 2, в).
Наука та прогрес транспорту. В!сник Дн!пропетровського нащонального ушверситету затзничного транспорту, 2017, N° 6 (72)
Рис. 2. Розрахункова схема для дослщження кутових перемщень ввдносно повздовжньо1 ос! вагона-платформи з контейнерами, розмщеними на зал!зничному пором!:
а - при вщсутносп перемщень вагона-платформи з контейнерами в!дносно палуби; б - при наявност! перемщень вагона-платформи вщносно палуби та вщсутносп перемщень контейнер!в в!дносно рами вагона-платформи; в - при наявност! перемщень вагона-платформи в!дносно палуби та контейнер!в в!дносно рами вагона-платформи Fig. 2. Scheme for the study of angular displacements in relation to the longitudinal axis of flat cars with containers located on a train ferry: a - in the absence of displacements of the flat car with containers relative to the deck; b - in the presence of displacements of the flat car relative to the deck and absence of container movements relative to the flat car frame; c - in the presence of displacements of the flat car relative to the deck and containers relative to the flat car frame
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
Рис. 3. Прискорення, яш дшть на несучу конструкцш вагона-платформи з контейнерами при коливаннях зал1зничного порому
Fig. 3. Accelerations acting on the bearing structure of a flat car with containers at the fluctuations of the train ferry
2
i0_° (
45!
60°
¡0' 0 120° ш'-ц 150° 180°
-1
■А / /Sc—V-..
15
t, С
Рис. 4. Прискорення, яш дiють на несучу конструкцш вагона-платформи з контейнерами при перевезенш залiзничним поромом з урахуванням можливих перемiщень вiдносно палуби
Fig. 4. Accelerations acting on the bearing structure of the flat car with containers when transportation by train ferry taking into account possible displacements relative to the deck
+4z*2))* +(Ле "f =p'3n i+Ae "I'p{tl
1евпФ-Ч2=РвпФ-^+КПФ+М
К
ВПФ ,
11-ь = р'к-^+Кп
де q = бИ - узагальнена координата, що вщпо-вщае кутовому перемщенню навколо повздов-жньо! ос затзничного порому; q = 92 - уза-
(3)
(4)
(5)
гальнена координата, що вщповщае кутовому перемщенню навколо повздовжньо! ос вагона-платформи; q = 93 - узагальнена координата,
Наука та прогрес транспорту. В!сник Дн!пропетровського нащонального ушверситету зал!зничного транспорту, 2017, № 6 (72)
що в!дпов!дае кутовому перем!щенню навколо повздовжньо1' ос! контейнера. Початок системи координат розм!щений в центр! мас зал!знично-го порому; МдПФ - момент сил, що виникае м!ж вагоном-платформою та контейнерами при кутових перемщеннях вщносно повздовжньо1' ос!; 19 - момент шерци контейнера; hK - висо-та боково1' поверхн! контейнера; p'K - в!трове навантаження на бокову поверхню контейнера;
и ,гВПФ • «
М^ - момент сил, що виникае м!ж контейнером та вагоном-платформою при кутових перем!щеннях в!дносно повздовжньо1' ос!.
При визначенн! моменту сил, що виникае м!ж вагоном-платформою та палубою взята до уваги горизонтальна складова ваги брутто з урахуванням сили тертя м!ж складовими вагона. При визначенш моменту сил м!ж вагоном-платформою та контейнером до уваги при-йнята горизонтальна складова ваги брутто контейнера, сили тертя м!ж ф!тинговим упором та ф!тингом, а також геометр!я ф!тингового упору.
Прийняте припущення, що вагон-платформа при кутових перем!щеннях навколо повздовж-ньо1' ос! мае власну ступ!нь в!льност! до моменту часу, коли сила тертя Fp прийме значення менше за динам!чне навантаження Рд . Коли це станеться - кузов перем!ститься на величину можливих горизонтальних зм!щень елемент!в конструкцп [8] та буде повторювати траектор!ю перем!щення зал!зничного порому. Для ураху-вання цього у математичн!й модел! при ïï розв'язанн! введено умову: if t = n then q2 = q, де n - момент часу, коли Fp < Р. Теж саме стосуеться ! контейнера, можлив! зм!щення якого обумовлен! наявн!стю технолог!чного зазору м!ж ф!тинговим упором та ф!тингом [2-4]. Тобто, вагон-платформа мае власну сту-п!нь в!льност!, обмежену величиною можливих змщень елемент!в конструкцп, шсля чого в!н буде повторювати траектор!ю перем!щення за-л!зничного порому. Контейнер мае власну сту-п!нь в!льност! до моменту часу коли зд!йснить-ся спирання вертикально!' стшки ф!тинга у ф!-тинговий упор.
На п!дстав! проведених розрахунк!в встано-влено, що найб!льш! величини прискорень ви-никають при курсових кутах хвил! по в!дно-
шенню до корпуса зал!зничного порому % = 600 та % = 1200 . Результати розрахунк!в наведен! на рис. 5.
При цьому максимальн! прискорення контейнера склали близько 2,5 м/с2, вагона-платформи - 1,8 м/с2 (рис. 5).
Чисельн! значення прискорень приведен! без урахування складово1' прискорення в!льного пад!ння.
Загальна величина прискорення, яке д!е на крайн!й в!д фальшборта вагон-платформу, склала близько 0,4g, а на контейнера, розмщеш на ньому, близько 0,47g.
Отриман! результати дозволяють зробити висновок, що дана величина прискорення пере-вищуе прискорення, яке д!е на контейнер, роз-м!щений на вагон!-платформ! з урахуванням жорсткого закр!плення в!дносно палуби майже на 50 %, а при наявносп перемщень вагона-платформи вщносно палуби та вщсутносп перемщень контейнер!в в!дносно рами на 35 %.
Для оц!нки ст!йкост! контейнер!в в!дносно рами вагона-платформи проведен! досл!дження коефщенту стшкосп р!вноваги кс при кутових перем!щеннях зал!зничного порому в!дносно повздовжньо1' ос! (рис. 6).
Для забезпечення ст!йкост! р!вноваги контейнера вщносно рами вагона-платформи повинна виконуватися умова:
к = > 1,
М,
(6)
пер
де M - величина в!дновлюючого моменту; M - величина перекидаючого моменту.
Mnep=p'k-^+M6p.(g.smQ + qk).^, (7)
D
Ме1дн = Рбр • cos 9 • в*- +
де Мв - маса брутто контейнера; ¿/ - прискорення, яке дie на контейнер при кутових перемщеннях вщносно повздовжньо! осi; Р - вага брутто контейнера; В - ширина ко-
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
нтейнера; - кiлькiсть фпингових ynopiB на
яю здiйснюeться обпирання контейнера при кутових перемiщеннях вщносно повздовжньо1 oci; Ьф - висота фпингового упора.
При визначеннi перекидаючого моменту взятi до уваги максимальш чисельнi значення прискорень, якi розраховаш за допомогою ма-тематичного моделювання (1-5) та е складови-ми динамiчного навантаження, що дiють на контейнер. При цьому пор^ стшкост встановлю-еться у випадку коли величини вiдновлюючого та перекидаючого моменпв рiвнi мiж собою. Проведет дослщження дозволили зробити ви-сновок, що коефщент стiйкостi контейнера в> дносно рами вагона-платформи мае значення менше 1 при наявностi перемщень фiтингiв контейнерiв вiдносно фiтингових yпорiв ваго-на-платформи. При цьому стшюсть контейнера
забезпечуеться при кутах крену затзничного порому до 250.
Результати
Отримано yточненi величини динамiчних наван-тажень, якi дшть на несучу конструкцш вагона-платформи з контейнерами, розмщеними на ньому при перевезенш на зашзничному порому
Наукова новизна та практична значимкть
Розроблено математичш моделi перемiщень контейнерiв, розмiщених на вагонi-платформi при перевезенш затзничним поромом.
Результати проведених дослщжень можуть використовуватися при проектyваннi несучих констрyкцiй контейнерiв нового поколiння з по-кращеними технiко-економiчними показниками.
б — b
Рис. 5. Прискорення, яш дшть на несучу конструкцш вагона-платформи з контейнерами при перевезенш залiзничним поромом з урахуванням можливих перемiщень вiдносно початкового положення:
а - вагон-платформа; б - контейнер
Fig. 5. Accelerations acting on the supporting structure of the flat car with containers when traveling by the train ferry taking into account possible displacements relative to the initial position:
a - flat car; b - container
а — а
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального унiверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
1 [ S ч 4 N
ч \ \ ' \
1
Ш jpir erii IK О С J Ti I * > L •
■ I
5 10 15 20 25 30
кут крену, град.
-I— при вшеутност! переьшцень вагона-платформи та контейнера;
при переьшценнях вагона-платформи та нерухомосп контейнера; — при переьшценнях вагона-платформи та контейнера
Рис. 6. Залежшсть коефщенту стiйкостi контейнера вщносно рами вагона-платформи вiд купв крену залiзничного порому
Fig. 6. Dependence of the container stability coefficient relative to the flat car frame on the banking angle of the train ferry
Висновки
На шдстав1 проведених дослщжень можна зробити наступи висновки:
1. Проведено дослщження динам1чно! навантаженност несучих конструкцш контей-нер1в, розмщених на вагош-платформ1 при пе-ревезенш затзничним поромом. Отримано уточнен! значення прискорень, яю д1ють на не-суч конструкцп контейнер1в;
2. Визначено максимальш кути крену затз-ничного порому при яких забезпечуеться стш-юсть контейнер1в вщносно рами вагона-платформи;
3. Проведен! дослщження сприятимуть тд-вищенню ефективност! комбшованого транспорту в напрямку м1жнародних транспортних коридор1в.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. ГОСТ 31232-2004. Контейнеры для перевозки опасных грузов. Требования по эксплуатационной безопасности. - Введ. 2005-10-01. - Минск : Белорус. гос. ин-т стандартизации и сертификации, 2005. -6 с.
2. ГОСТ 20259-80. Контейнеры универсальные. Общие технические условия. - Введ. 1982-01-01. -Москва : ИПК стандартов, 2002. - 17 с.
3. ГОСТ 18477-79. Контейнеры универсальные. Типы, основные параметры и размеры. - Введ. 1980-0101. - Москва : ИПК стандартов, 2004. - 12 с.
4. ГОСТ 20527-82. Фитинги угловые крупнотоннажных контейнеров. Конструкция и размеры.- Введ. 1983-01-01. - Москва : ИПК стандартов, 2004. - 9 с.
5. Дослщження мщносп контейнера-цистерни удосконалено! конструкцп при комп'ютерному моделю-ванш експлуатацшних умов / А. О. Ловська, О. В. Фомш, А. М. Окороков, О. М. Мельничук // Вюн. Дшпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дшпропетровськ, 2015. - Вип. 2. -С. 180-188.
6. Дьяконов, В. MATHCAD 8/2000 : спец. справ. / В. Дьяконов. - Санкт-Петербург : Питер, 2000. - 592 с.
7. Кирьянов, Д. В. Mathcad 13 / Д. В. Кирьянов. - Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2006. - 608 с.
8. Конструирование и расчет вагонов / В. В. Лукин, Л. А. Шадур, В. И. Котуранов, А. А. Хохлов, П. С. Анисимов. - Москва : УМК МПС России, 2000. - 731 с.
9. Ловська, А. О. Удосконалення контейнерiв-цистерн для перевезення нафтопродукпв шляхом впрова-дження в !х несучi конструкцп круглих труб / А. О. Ловська, О. М. Мельничук, О. В. Фомш // Затзн. трансп. Украни. - 2015. - № 1. - С. 40-44.
10. Мямлин, С. В. Перспективные конструкции контейнеров-цистерн для перевозки светлых нефтепродуктов, аммиака и углеводородных газов / С. В. Мямлин, Ю. В. Кебал, С. М. Кондратюк // Зал1зн. трансп. Украни. - 2012. - № 2 - С. 44-46.
11. Lisowski, Е. Transport and storage of lng in container tanks / E. Lisowski, W. Czyzycki // Journal of KONES Powertrain and Transport. - 2011. - Vol. 18, no. 3. - Р. 193-201.
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
12. Lisowski, E. Wdrozenie produkcji cystern kontenerowych do transportu i przechowywania gazów skroplonych / Е. Lisowski, W. Czyzycki, К. Lazarczyk // Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach. - 2012. - R. 56, nr 2. - Р. 25-31.
13. Metal and Composite Intermodal Containers in Comparative Cold Tests with Wood Chips / J. Fohr, K. Kart-tunen, J. Enstrom [et al.] // Journal of Sustainable Bioenergy Systems. - 2015. - Vol. 05. - Iss. 01. - Р. 32-39. doi: 10.4236/jsbs.2015.51003.
14. 3d modeling of a shrink fitted concave ended cylindrical tank for automotive industry / M. C. Ghi$, C. A. Micu, M. D. L. Tálu, §. D. L. Tálu // Acta Technica Corviniensis : Bulletin of Engineering. - 2013. -Vol. 6. - Iss. 4. -Р. 87-92.
15. Fomin, O. V. Increase of the freight wagons ideality degree and prognostication of their evolution stages / O. V. Fomin // Наук. вюник НГУ. - 2015. - № 2. - С. 68-76.
16. Fomin, O. V. Modern requirements to carrying systems of railway general-purpose gondola cars / О. V. Fomin // Metallurgical and Mining Industry. - 2014. - No. 5. - P. 31-43.
17. Wojciech czyzycki modeling of heat flow through multilayer internal supports of cryogenic vessels // Technical transportations. - 2015. - № 2. - Р. 27-34.
А. А. ЛОВСКАЯ1*
1 Каф. «Вагоны», Украинский государственный университет железнодорожного транспорта, пл. Фейербаха, 7, Харьков, Украина, 61500, тел. +38 (057) 730 10 35, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-8604-1764
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЖЕННОСТИ КОНТЕЙНЕРОВ В СОСТАВЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОЕЗДОВ ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ПАРОМОМ
Цель. Данное исследование направлено на определение нагруженности контейнеров в составе комбинированных поездов при перевозке железнодорожным паромом. Методика. Для достижения поставленной цели проведены исследования ускорений (как составляющих динамической нагрузки), которые действуют на несущую конструкцию универсального контейнера типоразмера 1СС, размещенного на вагоне-платформе при перевозке железнодорожным паромом. Для определения ускорений, которые действуют на несущую конструкцию контейнера, составлена математическая модель его перемещений при колебаниях железнодорожного парома. Во внимание приняты угловые перемещения железнодорожного парома относительно продольной оси (крен), как случая наибольшей нагруженности несущей конструкции, а также влияния на устойчивость контейнера относительно рамы вагона-платформы. При составлении уравнений движения рассмотрены три схемы взаимодействия контейнера с вагоном-платформой, размещенного на палубе железнодорожного парома: 1) отсутствие перемещений вагона-платформы и контейнеров относительно первоначального положения при колебаниях железнодорожного парома; 2) наличие перемещений вагона-платформы при колебаниях железнодорожного парома с учетом неподвижности контейнеров относительно рамы вагона-платформы; 3) наличие перемещений вагона-платформы относительно палубы и контейнеров -относительно рамы вагона-платформы. Решение дифференциальных уравнений движения осуществлено в среде программного обеспечения Mattaad с учетом сведения их к нормальной форме Коши с последующим интегрированием по методу Рунге-Кутты. Результаты. Получены уточненные значения ускорений, которые действуют на несущую конструкцию контейнеров, размещенных на вагоне-платформе при перевозке железнодорожным паромом. Научная новизна. Предложены математические модели перемещений несущих конструкций контейнеров, размещенных на вагоне-платформе при перевозке железнодорожным паромом. Практическая значимость. Результаты проведенных исследований могут использоваться при проектировании несущих конструкций контейнеров нового поколения, а также будут способствовать повышению эффективности комбинированных перевозок в направлении международных транспортных коридоров.
Ключевые слова: контейнер; несущая конструкция; динамика; моделирование; нагруженность конструкции; железнодорожно-паромные перевозки
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
РУХОМИЙ СКЛАД ЗАЛ1ЗНИЦЬ I ТЯГА ПО1ЗД1В
A. O. LOVSKA1*
1 Dep. «Cars», Ukrainian State University of Railway Transport, Feuerbach Sq., 7, Kharkiv, Ukraine, 61500, tel. +38 (057) 730 10 35, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-8604-1764
DETERMINATION OF THE LOADING OF CONTAINERS IN MIXED TRAINS WHEN TRANSPORTING BY TRAIN FERRIES
Purpose. The study is aimed at determination of the loading of containers in mixed trains when transporting by train ferries. Methodology. In order to achieve the objective the author studied accelerations (as components of the dynamic load) influencing the bearing structure of a 1CC standard container located on a flat car during transportation by train ferry. In order to determine accelerations influencing the bearing structure of a container, a mathematical model of the container's movements under train ferry oscillations was made. The model considered angular displacements of a train ferry relative to the longitudinal axis (bank) as being the maximum load on the bearing structure, as well as changes in the container stability relative to the flat car frame. While working out the motion equations three diagrams of interrelation between the container and the flat car located on the train ferry deck were considered: 1) absence of displacements of the flat car and containers relative to the initial place under the train ferry oscillations; 2) with displacements of the flat car under the train ferry oscillations when containers are immovable relative to the flat car frame; 3) with displacements of the flat car relative to the deck and relative to the flat car frame. The differential equations of motion were solved in Mattaad taking into account their reduction to a normal Cauchy problem with a subsequent integration by the Runge-Kutta method. Findings. Refined values of accelerations influencing the bearing structure of containers located on the flat car while transporting by train ferry were obtained. Originality. The mathematical models of displacements of container bearing structures located on a flat car while transporting by train ferry were proposed. Practical value. The results of investigations can be applied for designing bearing structures of new generation containers, besides they may improve the efficiency of mixed transportation along the international transport corridors.
Keywords: container; bearing structure; dynamics; modeling; structural loading; railway ferry transportations
REFERENCES
1. Konteynery dlya perevozki opasnykh gruzov. Trebovaniya po ekspluatatsionnoy bezopasnosti, GOST 31232-2004 (2005). (in Russian)
2. Konteynery universalnyye. Obshchiye tekhnicheskiye usloviya, GOST 20259-80 (2002). (in Russian)
3. Konteynery universalnye. Tipy, osnovnyye parametry i razmery, GOST 18477-79 (2004). (in Russian)
4. Fitingi uglovye krupnotonnazhnykh konteynerov. Konstruktsiya i razmery, GOST 20527-82 (2004). (in Russian)
5. Lovskaya, A. O., Fomin, O. V., Okorokov, A. M. & Melnychuk, O. M. (2015). Research of a tank-container strength of improved construction using the computer simulation of operating conditions. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, 2, 180-188. (in Ukrainian)
6. Dyakonov, V. (2000). MATHCAD 8/2000. Saint Petersburg, SPb: Piter. (in Russian)
7. Kiryanov, D. V. (2006). Mathcad 13. Saint Petersburg, SPb: BHV. (in Russian)
8. Lukin, V. V., Shadur, L. A., Koturanov, V. I., Hohlov, A. A., & Anisimov, P. S. (2000). Konstruirovaniye i raschet vagonov. Moscow: UMK MPS Rossii. (in Russian)
9. Lovskaya, A., Fomin, O., & Melnichuk, O. (2015). Improvement of tank containers for petroleum products transportation using round pipes as their supporting structures. Railway Transport of Ukraine, 1, 40-44. (in Ukrainian)
10. Myamlin, S. V., Kebal, Yu. V,. & Kondratyuk, S. M. (2012). Perspektivnyye konstruktsii konteynerov-tsistern dlya perevozki svetlykh nefteproduktov, ammiaka i uglevodorodnykh gazov. Railway Transport of Ukraine, 2, 44-46. (in Russian)
11. Lisowski, Е., & Czyzycki, W. (2011). Transport and storage of lng in container tanks. Journal of KONES Powertrain and Transport, 18(3), 193-201. (in English)
12. Lisowski, E., Czyzycki, W., & Lazarczyk, K. (2012). Wdrozenie produkcji cystern kontenerowych do transportu i przechowywania gazow skroplonych. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach, 56(2), 25-31. (in Polish)
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)
13. Fohr, J., Karttunen K., Enstrom, J., Johannesson, T. & Ranta, T. (2015). Metal and Composite Intermodal Containers in Comparative Cold Tests with Wood Chips. Journal of Sustainable Bio-energy Systems, 5, 32-39. doi: 10.4236/jsbs.2015.51003. (in English)
14. Ghita, M. C, Micu, C. A., Talu, M. D L, & Talu, S. D L. (2013). 3d modelling of a shrink fitted concave ended cylindrical tank for automotive industry Acta Technica Corviniensis. Bulletin of Engineering, 6(4), 87-92. (in English)
15. Fomin, O. V. (2015). Increase of the freight wagons ideality degree and prognostication of their evolution stages. Scientific Bulletin of National Mining University, 2, 68-76. (in English)
16. Fomin, O. V. (2014). Modern requirements to carrying systems of railway general-purpose gondola cars. Metallurgical and Mining Industry, 5, 31-43. (in English)
17. Wojciech czyzycki modeling of heat flow through multilayer internal supports of cryogenic vessels (2015). Technical transportations, 2, 27-34. (in English)
Стаття рекомендована до публжацп д.т.н., проф. С. В. Мямлиным (Украгна); д.т.н., проф.
I. Е. Мартиновим (Украгна)
Надшшла до редколеги: 08.08.2017
Прийнята до друку: 23.11.2017
