Инженерный расчет гибких оболочек лесосплавных опор. С. 159–174

УДК

627.142.2

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-5-159-174

Аннотация

В настоящее время актуальным является вопрос доставки древесного сырья из удаленных лесных массивов, где находятся его наиболее крупные объемы. Зачастую эта доставка экономически оправдана только при использовании сети средних и малых рек с применением экологически безопасных технологий. На таких реках предпочтительно для крепления лесосплавных объектов использование мобильных, в частности береговых наполняемых, опор. Приведено описание новой модификации такой опоры, отличающейся от прототипа емкостью, имеющей гибкую оболочку. Это позволяет существенно уменьшить расход материала на создание емкости, габариты опоры в транспортном положении, изготавливать опоры любого реалистичного размера. Выбор наиболее рационального варианта такой емкости предполагает научное обоснование ее параметров. Цель исследования – разработка научных основ для этого обоснования. Теоретическим путем получены аналитические формулы для определения основных геометрических характеристик поперечного сечения рассматриваемой емкости. Данные формулы полезны при научных исследованиях, однако их применение очень проблематично в рамках практических инженерных расчетов. Это объясняется зависимостью указанных характеристик в них от эллиптических интегралов и параметров, которые в инженерной практике замерить очень сложно. Выполнив вычисления по этим формулам для единичной площади поперечного сечения, получили его удельные геометрические характеристики при различных формах, т. е. при различных отношениях ширины к высоте наполняемой емкости. Результатами расчетов стали аппроксимирующие зависимости, связывающие названные характеристики с указанным отношением – коэффициентом формы. Умножение удельных характеристик на квадратный корень площади поперечного сечения дает абсолютные значения соответствующих характеристик. Итогом стали удобные для практического использования формулы, позволяющие определять ширину и высоту наполняемой емкости, ширину ее основания, периметр поперечного сечения, высоты линии нулевого давления и крайней боковой точки сечения над основанием емкости. Точности вычислений по этим и аналитическим формулам почти одинаковы. Получена формула для определения удельного натяжения гибкой оболочки емкости. Установлены характер и степень влияния коэффициента формы и длины емкости на ее другие геометрические характеристики. Разработан алгоритм обоснования ключевых параметров наполняемой емкости, имеющей гибкую оболочку, с применением описанных результатов.

Сведения об авторах

С.В. Посыпанов*, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: ABF-6542-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0600-7089
К.В. Козлов, аспирант; ResearcherID: JFA-2045-2023, ORCID: https://orcid.org/0009-0003-8892-5867
Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; s.posypanov@narfu.ru*, kozlovkonstantin94@gmail.com

Ключевые слова

лесосплав, мобильная опора, наплавные сооружения, крепление плотов, наполняемая емкость, гибкая оболочка

Для цитирования

Посыпанов С.В., Козлов К.В. Инженерный расчет гибких оболочек лесосплавных опор // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 5. С. 159–174. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-159-174

Литература

1. A. c. 1523508 СССР, МПК В65G 69/20 (2006.01). Устройство для берегового крепления наплавных сооружений: No 4343248/31-11: заявл. 03.11.1987: опубл. 23.11.1989 / В.Г. Таскаев. 

2. A. c. 1548321 СССР, МПК Е02В 3/06 (2006.01). Устройство для берегового крепления наплавных сооружений: No 4360415/30-15: заявл. 06.01.1988: опубл. 07.03.1990 / В.Г. Таскаев, Г.Г. Чешков. 

3. Войткунский Я.И., Фаддеев Ю.И., Федяевский К.К. Гидромеханика. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Судостроение, 1982. 455 с. 

4. Еврокуб // Сайт «Завода удачных теплиц». Режим доступа: https://tepli4ki.ru/ (дата обращения: 17.01.22). 

5. Козлов К.В., Беляев Н.С., Посыпанов С.В. Анализ крепления лесосплавных объектов при коротких сроках навигации // Инновации. Наука. Образование. 2021. No 36. С. 1543–1546. 

6. Козлов К.В., Посыпанов С.В. Использование мобильных наполняемых опор для крепления наплавных объектов на лесосплаве // Инновации. Наука. Образование. 2020. No 23. С. 541–545.

7. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. 4-е изд. М.: Наука, 1977. 831 с.

8. Патент 119757 РФ, МПК E02B 1/00 (2006.01), E02B 3/00 (2006.01), E01D 19/00 (2006.01). Анкерная опора для берегового крепления наплавных сооружений: No 2012116665/13: заявл. 24.04.2012: опубл. 27.08.2012 / Г.Я. Суров, А.Н. Вихарев, С.Е. Лихачев, А.А. Емельянов. 

9. Патент 2313632 РФ, МПК Е02В 3/00 (2006.01), В65G 69/20 (2006.01), Е02В 15/00 (2006.01). Устройство для берегового крепления наплавных сооружений: No 2006100940/11: заявл. 10.01.2006: опубл. 27.12.2007 / Г.Я. Суров, А.Н. Вихарев. 

10. Патякин В.И., Дмитриев Ю.Я., Зайцев А.А. Водный транспорт леса. М.: Лесн. пром-сть, 1985. 336 с. 

11. Посыпанов С.В., Козлов К.В. Теоретическое обоснование держащей силы мобильной опоры для крепления лесосплавных объектов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. No 1. С. 141–151. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-1-141-151

12. Таскаев В.Г. Береговые опоры лесосплава. Архангельск: АЛТИ, 1991. 84 с. 

13. Ткани Hanwha // Торговый дом «Технический Текстиль»: сайт. Режим доступа: https://ttex.ru/catalog/tkani_hanwha_koreya/ (дата обращения: 17.01.24).

14. Цытович Н.А. Механика грунтов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1983. 288 с.

15. Byrd P.F., Friedman M.D. Handbook of Elliptic Integrals for Engineers and Scientists: 2nd ed. Heidelberg, Berlin, New York, Springer-Verlag, 1971, vol. 67. 360 p.

16. Field A. Discovering Statistics Using SPSS: 3rd ed. London, SAGE Publications, 2009. 821 p.

17. Gradshteyn I.S., Ryzhik I.M. Table of Integrals, Series and Products: 6th ed. San Diego, Academic Press, 2000. 46 p.

18. Kleinstreuer С. Modern Fluid Dynamics. Dordrecht, Heidelberg, London, New York, Springer, 2010. 620 p.

19. Verruijt A. Soil Mechanics. Delft University of Technology, 2012. 331 p.

20. Yam K.L. The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology. John Wiley & Sons, 2009. 1376 p. https://doi.org/10.1002/9780470541395