Определение усилий в гибких связях пакетного лесосплавного пучка, находящегося на суше

УДК

DOI:

Аннотация

Разработанные при активном участии автора статьи конструкция и технология сплотки пакетных лесосплавных пучков дают возможность формировать плоты зимней сплотки даже мелким лесозаготовителям, позволяя существенно снизить транспортные затраты без значительных капиталовложений. Для исключения потерь древесины, соблюдения экологических требований следует обеспечить достаточную прочность новых сплоточных единиц, что предполагает определение усилий в их гибких связях. Для решения этой задачи нами предложен комбинированный метод, основанный на комплексном использовании эластиковой теории и теории сыпучей среды. Известно, что наибольшие усилия в гибких связях сплоточной единицы возникают при нахождении ее на суше. Это было принято за расчетный случай. Совокупность лесоматериалов пучка считаем сыпучей средой, сжимаемой силой тяжести. Для нахождения вертикальных давлений в этой среде необходимо знать характерную высоту, определяющую положение пьезометрической плоскости. Используя эластиковую теорию, устанавливаем зависимости между характерной высотой, высотой пакета и коэффициентом его формы, включающие не определяемый на практике модулярный угол. Вводим понятие относительной характерной высоты и, избавившись от модулярного угла, представляем графики для ее определения. Вертикальное сжатие сыпучей среды обуславливает возникновение горизонтальных распорных усилий, уравновешиваемых в расчетном случае только реакциями в обвязках пакетов. Получены формулы для определения равнодействующих этих усилий для верхнего и нижнего пакетов и реакций в верхних и нижних ветвях обвязок обоих пакетов. С введением понятия коэффициента натяжения формулы для определения искомых усилий стали иметь простой вид. Получены графики для определения коэффициентов натяжения. Доказано, что пучковые обвязки следует рассчитывать по внешним усилиям, прикладываемым к ним при утяжке. Представленные в статье разработки позволяют определять не только усилия в сплоточном такелаже находящегося на суше пакетного пучка, но их можно использовать также для оценки связей его параметров с способностью противодействовать продольному смещению составляющих пучок лесоматериалов и обвязок при транспортировке по воде.

Сведения об авторах

• © С.В. Посыпанов, канд. техн. наук, доц.

  Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова,
  наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002;
  е-mail: s.posypanov@narfu.ru

Ключевые слова

Литература

1. Абуханов А.З. Механика грунтов: учеб. пособие. Ростов н/Д.: Феникс, 2006. 352 с.
2. Воробьев А.Г. О расчете по эластиковой теории пучковых плотов для случая нахождения их на суше // Лесоинженерное дело: науч. докл. высш. шк. 1958. Вып № 3. С. 40.
3. Инструкция по эксплуатации такелажа на лесосплаве. М.: ВНИПИЭИЛеспром, 1980. 134 с.
4. Камусин А.А., Дмитриев Ю.Я., Минаев А.Н., Овчинников М.М., Патякин В.И., Пименов А.Н., Полищук В.П. Водный транспорт леса: учеб. для вузов. 2-е изд. М.: Изд-во МГУЛ, 2000. 432 с.
5. Посыпанов С.В. Комбинированный метод расчета пакета круглых лесоматериалов, уложенного на горизонтальном основании // Лесн. журн. 2011. № 1. С. 47–52. (Изв. высш. учеб. заведений).
6. Реутов Ю.М. Расчеты пучков (пакетов) круглых лесоматериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1975. 152 с.
7. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления: учеб. для вузов. 9-е изд. Т.2. СПб: Лань, 2009. 799 с.
8. Харитонов В.Я., Посыпанов С.В. Опыт внедрения единого транспортного пакета вместо молевого лесосплава // Лесн. журн. 2007. № 1. С. 45–52. (Изв. высш. учеб. заведений).
9. Craig R.F. Soil Mechanics. 6th ed. London, New York: E & FN Spon, 1997. 485 р.
10. Whittaker E.T., Watson G.N. A Course in Modern Analysis. 4th ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, 2009. 620 p.

Ссылка на английскую версию:

UDC 634.0.378

Strains Determination in the Flexible Tie of a Packaged Log Rafting Overland Bundle

S.V. Posypanov, Candidate of Engineering, Associate Professor

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russia; e-mail: s.posypanov@narfu.ru

Developed construction and technology of raft assembly of packaged log rafting bundles make possible to form the rafts in the winter season by small logging enterprises, allowing to decrease the transportation costs avoiding sufficient investments.Taking into consideration significant increase of the requirements for ecological safety of the timber floating and elimination of wood substance losses during its waterborne transport, the correct evaluation of the forces in the flexible ties of a packaged log bundle is becoming more important. This problem is solved on the base of combined method based on theories of elastics and free-flowing medium. The highest strains in the flexible ties arise while it is on overland. This case was taken as a calculation. An assembly of bundle logs is considered as a free-flowing medium affected by gravity forces. For finding of vertical pressures in this medium it is requires to know a characteristic height, which determines the position of piezometric surface. Based on elastics theory, the dependencies between characteristic height, vertical dimension of a bundle and its shape coefficient, including a modular angle, which cannot be measured in practical conditions, were found out. In order to eliminate a modular angle, a term of relative characteristic height and the graphic charts for its evaluation were introduced. A vertical compression of a free-flowing medium causes horizontal pull out forces balanced with reactions in the strappings of the bundles. Equations for evaluation of equivalent forces in upper and lower packages were developed. Reactions in the upper and lower strappings of both packages were derived from the momental equations. The graphic charts for determination of tensioning coefficients (introduced term) were worked out. It was proved, that the bundle strappings ought to be computed upon the external forces applied during packaging.The results presented in the article allow to determinate the raft gearing tensions for a packaged log overland bundle. Besides that, the data obtained could be applied for assessment of relationship between parameters of a package and longitude stability of a log bundle during water transportation.

Keywords: timber rafting, package, bundle, strapping, durability, elastics, free-flowing
medium

REFERENCES

1. Abukhanov A.Z. Mekhanika gruntov [Soil Mechanics]. Rostov-na-Donu, 2006. 352 p.

2. Vorob'ev A.G. O raschete po elastikovoy teorii puchkovykh plotov dlya sluchaya nakhozhdeniya ikh na sushe [Application of the Elastics Theory for Design of Log Bundle Rafts Placed Overland]. Lesoinzhenernoe delo, 1958, Iss. 3. p. 40.

3. Instruktsiya po ekspluatatsii takelazha na lesosplave [Rules for Usage of Rigging at TIMBER floating]. Moscow, 1980. 134 p.

4. Kamusin A.A., Dmitriev Yu.Ya., Minaev A.N., Ovchinnikov M.M., Patyakin V.I., Pimenov A.N., Polishchuk V.P. Vodnyy transport lesa [Water Timber Transport]. Moscow, 2000. 432 p.

5. Posypanov S.V. Kombinirovannyy metod rascheta paketa kruglykh lesomaterialov, ulozhennogo na gorizontal'nom osnovanii [Combined Calculating Method of Round Tim-ber Pile Stacked on Horizontal Foundation]. Lesnoy zhurnal, 2011, no. 1, pp. 47–52.

6. Reutov Yu.M. Raschety puchkov (paketov) kruglykh lesomaterialov [Design of the Bundles/Packages of Roundwood]. Moscow, 1975. 152 p.

7. Fikhtengol'ts G.M. Kurs differentsial'nogo i integral'nogo ischisleniya [Course of Differential and Integral Calculation]. St-Petersburg, 2009, vol. 2. 799 p.

8. Kharitonov V.Ya., Posypanov S.V. Opyt vnedreniya edinogo transportnogo paketa vmesto molevogo lesosplava [Experience of Introducing Transport Package instead of Drift Floating]. Lesnoy zhurnal, 2007, no. 1, pp. 45–52.

9. Craig R.F. Soil Mechanics, 6th ed. London, New York: E & FN Spon, 1997.
485 р.

10. Whittaker E.T., Watson G.N. A Course in Modern Analysis, 4th ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, 2009. 620 p.

Received on March 19, 2015