4505

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА»

ТЕХНОЛОГИЯ И МАШИНЫ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Методические указания к самостоятельным занятиям для студентов по направлению подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств

Воронеж 2018

УДК 630*375:574

Мануковский А.Ю. Технология и машины водного транспорта[Электронный ресурс]:методические указания к самостоятельным занятиям для студентовпо направлению подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, / А.Ю. Мануковский, Фед. Агентство по образованию, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 27 с.

Печатается по решению редакционного - издательского совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол от 2018 г.)

Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматикиФГБОУ ВО Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра 1 д.т.н., проф. Афоничев Д.Н.

Научный редактор д.т.н., проф. Сушков С.И.

Ширину и количество лесопропускных ворот запани определяют исходя из условияпропуска черезних всегорасчетного объема леса в смену Nсм перерабатываемого рейдом, по формуле

bв Nсм / 3600 Vб q ,

где vб - скорость движения бревен, м/с (принимают v6 = 0,8vпов, vпов- поверхностная скорость воды без учета влияния рейдовых сооружений, 1,25

V);

q - количество леса, плотно размещаемого на 1 м2 поверхностиводы, м3/ м2 (q=0,785d, d-среднийдиаметр бревна, м);

- коэффициент заполнения лесом акватории вворотах, берется в зависимости от vбпо учебнику /3/.

Если по расчету окажется, чтоbв12м, то принимаютbв- 12м, а если bв> 15м, то следует принять двое ворот шириной по 12 м.

Лесопропускную способностьглавного сортировочного коридора ре- комендуется рассчитывать по формуле

F 2W / 1 q,

где q - средний объем бревна, м3;

n- коэффициент, учитывающий неплотное расположение щети,(при беспорядочном расположении бревен зависит отихскорости движения, - при v6= 0,4м/с,n = 1,5, при v6 = 0,6м/с n = 2, при v6 = 0,8м/с n = 2,5, а при движении в виде поперечной щетиn= 11,25).

d - средний диаметр бревна, м.

Установленная лесопропускная способность главного сортировочного коридора должна быть больше сменного грузооборота рейда (Nгк>Nсм). Если Nгк коридора окажется меньше грузооборота рейда, то следует принять два главных коридора (количество главных коридоров не может быть менее числа ворот запани), а если и два коридора не справляются, то необходимо предусмотреть установку цепных или канатных ускорителей. Ускорители необходимы и при скоростях течения менее 0,3 м/с.

Лесопропускную способность подводящих коридоров можно не рассчитывать. В данной работе поверхностные скорости в пределах акватории рейда условно считаем одинаковыми (на практике они разные). Следовательно, их лесопропускная способность будет примерно такая же, гак и у главного коридора (расчет лесопропускной способности главного и подводящих коридоров производится по одной и той же формуле).

Количество подводящих коридоров определяется числом сплоточных машин.

Количество сортировочных двориков определяют исходя из числа групп сортиментов, приведенных в задании /п.21/, процентного содержания леса в каждой группе, сменной выработки рабочих с учетом равномерной загрузки сортировщиков. На массовые сортименты можно отводить по 2-3 дворика.

Кроме того, необходимо предусмотреть 2-3 запасных дворика. Для облегчения труда сортировщиков в боковых воротах необходимо предусмотреть установку барабанных или струнных ускорителей.

Площадь сортировочного дворика определяют исходя из размещения в нем беспорядочной щетьи бревен в объеме не менее двух пучков наибольшего объема по формуле

F 2W / 1 q,

где - коэффициент заполнения дворика плавающим лесом, при беспорядочном расположении можно принять равным 0,55.

W - объем пучка, м3. При относительной плотности древесины = 0,85 и коэффициенте полнодревесностипучка = 0,6 может определяться по зависимости W = 0.75СТ2l, при этом, величина коэффициента формы (С) принимается студентом в зависимости от типа плотов регламентируемых заданием /п.14/, осадка (Т) берется из задания /п. 16/,а длина пучка (l) - /п.21/ (длина пучка считается равной длине бревна). При расчете максимального объема пучка в формулу следует подставлять максимальную длину бревен.

Длину дворика устанавливают делением его площади на ширину в свету, которую принимают равной 8 м.

Расстояние между осями бонов сортировочных двориков вдоль главного коридора рассчитывают по формуле

L (bд bб ) / sin ,

где bд и bб - соответственно ширина дворика и бона, м;

- угол между бонами сортировочных двориков и главного коридора (можно принять а=30°).

Длина главного коридора включает в себя расстояние от ворот запани до первого сортировочного дворика (25…35м) и часть длины главного коридора, к которой примыкают сортировочные дворики.

Количество подводящих коридоров определяется числом сплоточных машин.

Длину подводящего коридора от последнего дворика до сплоточной машины устанавливают исходя из размещения в нем поперечной щетью леса в объеме не менее, чем на два пучка максимального объема и рассчитывают по формуле

S 2W / q0 ,

гдеn - коэффициент, учитывающий не плотность щети(принимается n = 1,25); q0 - средний объем бревна, м3.

После выполнения расчетов разрабатывают и вычерчивают схему сортировочно-сплоточного рейда. При размещении лесоматериалов для погрузки в суда необходимо учитывать, что погрузке подлежат в первую

очередь сортименты с малым запасом плавучести, а также сортименты ценных пород.

Общую площадь сортировочного устройства устанавливают по ее схеме как сумму площадей, занятую всеми сортировочными двориками, главными и подводящими коридорами и наплавными сооружениями.

После проведения технологических расчетов подбирают по альбому /10/ типовые конструкции наплавных элементов сортировочного устройства, опор для его крепления и составляют ведомость потребного такелажа и сооружений по образцу табл. 8.

1.2.Технологические расчеты сортировочно-формировочного рейда

Технологические расчеты необходимо производить исходя из соответствия пропускной способности формировочных устройств, производительности сортировочно-сплоточного рейда и осуществления формировочных работ по схеме пучок - секция - плот.

В результате расчета устанавливают: лесопропускную способность головного узла формировочного устройства; число формировочных двориков и их размеры; число и размеры причалов для формирования плотов; силы, действующие на сортировочно-формировочное устройства и причалы; типы и число опор для крепления сортировочно-формировочных устройств и причалов.

Пропускную способность головного узла сортировочноформировочного устройства определяют отдельно для весеннего и летнего периодов по скорости движения пучков (vп), равной 0,8 наименьшего значения средней скорости течения, за рассматриваемый период для года 50% обеспеченности по формуле

Nсм 3600 t vn W/ mr,

где m - коэффициент, учитывающий интервал между пучками (m =1,5...2,0);

r - размер сплоточной единицы по диагонали, м. Значения vп берутся из табл. 5.

Число формировочных двориков принимается равным числу сортиментов с учетом объединения в одну секцию пучков разной длины.В случае необходимости можно допустить формирование секции из смешанных пучков - пиловочника со стройлесом, баланса с рудстойкой.

Ширину формировочного дворика принимают на 1,2 - 1,5 м большей наибольшей ширины секции, длину дворика, как наибольшую длину секции с учетом дополнительной длины для накапливания пучков за период сформированной лесотранспортной единицы, принимают равной 1,3 длины секции. При достаточной ширине акватории формировочные дворики

рассчитывают для двустороннего размещения секций. Габариты секций и плотов берут из задания.

Число причалов для формирования плотов принимают равным

Nсм Wсут / Wпл ,

где Wсут - наибольший суточный объем поступления леса на формировочный участок, м3;

Wпл- наименьший объем плота за навигацию, м;

- коэффициент, учитывающий неравномерность поступления секций и буксировщиков на участок (ti = 1,3).

Длину причала следует устанавливать по наибольшей длине плота. Общая длина фронта причальных сооружений определяется суммарной длиной причальных бонов и расстояний между отдельными причалами, устанавливаемыми из условия свободного вывода плотов на фарватер. При малых скоростях течения (<0,2 м/с) для продвижения пучков необходимо предусмотреть гидравлические ускорители.

1.3. Расчет креплений сооружений рейда

Расчет креплений сооружений рейда производят по наибольшим значениям скоростей течения за период работы рейда для года 5%-ной обеспеченности при навигационном объеме переработки более 1 млн. м3 и 10%- ной обеспеченности максимальных расходов воды при объеме менее 1 млн. м3. Значения скоростей v берутся из табл. 6. Расчет выполняют для сортировочно-сплоточного участка от формировочного.

1.Расчет креплений сортировочного устройства. На сортировочное устройство действуют влекущая сила воды R1 и ветраR2. При установке гасителей скоростей течения учитывают дополнительную влекущую силу воды , действующую на гасители. В результате на сортировочное устройство действует сила, равная

Влекущая сила воды R1, действующая на заполненное лесом сортировочное устройство с площадью равняется

где fc - расчетный коэффициент сопротивления воды, принимается равным 0,010...0,014;

v - поверхностная скорость потока, м/с; - плотность воды, кг/м1.

Общая площадь сортировочного устройства в плане вычисляется по формуле

где n - количество сортировочных двориков; - площадь одного дворика, м2;

- коэффициент, учитывающий площадь, занятую наплавными

сооружениями, = 1,3...1,5.

Влекущая сила ветра, действующая на сортировочное устройство, заполненное лесом, вычисляется по формуле

где - расчетный коэффициент сопротивления ветра, принимается равным 0,007...0,012;

- плотность воздуха, = 1,3 кг/м3; vв - скорость ветра, м/с.

При определении R2 направление ветра считают совпадающим с направлением скорости течения воды. Влекущая сила воды, действующая на одну группу гасителей из трех пластин, определяется по формуле

где - расчетный коэффициент сопротивления воды, для групп гасителей из трех пластин с расстоянием между ними 3 м = 3,8 (для одиночной пластины гасителя = 11,75);

- высота и длина пластины гасители, м;

– плотностьводы, кг/м3;

- скорость течения на подходе к группе гасителей; для первой головной группы гасителей п б ( - бытовая поверхностная скорость, м/с; - коэффициент, учитывающий снижение скорости в коридоре вследствие сопротивления сетки, ), для последующих групп гасителей, установленных ниже, обычно на расстоянии 15...20 м одна от другой = (- коэффициент, учитывающий снижение скорости на расстоянии 15...20 м ниже гасителя, его значения приведены в табл. 2).

Число опор, необходимых для удержания сортировочного устройства, определяется по формуле

i R / F ,

1

где - держащая сила опоры.

Таблица 2

Коэффициент снижения скорости в зоне гасителя

Держащая сила опор – винтовых якорей берется из таблицы 3.

2.Расчет креплений формировочного устройства. На формировочное устройство действует сила давления Rф, складывающаяся из влекущей силы воды R1ф, и ветра R2ф. Влекущая сила воды R1ф, действующая на формировочное устройство - бон с прикрепленной к нему секцией или линейкой плота, определяется по формуле

где - расчетный коэффициент трения, равный 0,009; Lб - длина бона, м;

n - число бревен в боне по ширине; d - диаметр бревен в боне, м;

Fcм - смоченная поверхность трения секции или линейки плота, м, =Lc (Вc+ 2Тc), (Lc,Вс и Тс- соответственно длина, ширина и осадка секции или линейки, м);

- коэффициент лобового давления, зависит от отношения Вс/Тс.

- плотность воды, кг/м3; v - скорость течения, м/с.

Сила воздействия ветра на формировочное устройство R2 определяется по формуле

R2 f (Fб Fc ) в в 2 , 2

где - расчетный коэффициент сопротивления трения, равный 0,009;

Fб - площадь бона в плане, Fc =LcВс; обозначения Lб, n,d, Lc и Bc те же, что и в предыдущей формуле;

в - плотность воздуха, в = 1,3 кг/м;

в - скорость ветра, м/с.

Количество опор, необходимое для крепления формировочного дворикабона с прикрепленной к нему секцией устанавливается делением суммарной влекущей силы воды и ветра на бон и секцию на держащую силу опоры, взятой из табл. 11.

3. Расчет креплений причала. На причал, как и на формировочный дворик, действуют влекущие силы потока и ветра на бон и плот. Поэтому расчет креплений причала производится по формулам расчета креплений формировочного дворика. При этом вместо параметров бона и секции подставляются параметры бона и плота, т.е. длина, ширина и осадка плота и длина, и ширина бона. Величина держащей силы опоры берется также из табл.11.

Кроме крепления сортировочных и формировочных устройств от воздействия воды и ветра в продольном направлении, производят крепление их от смещения в поперечном направлении от действия боковых ветров, а также крепление от низовых ветров.

1.4. Выбор и расчет потребного количества механизмов для сортировочно-сплоточно-формировочного рейда

В соответствии с условиями работы рейда необходимо подобрать машины и механизмы для выполнения всех основных видов рейдовых работ: для сброски леса на воду, для подачи леса к воротам запани; для пропуска его через ворота запани и установки бревен в поперечную щеть; для продвижения по сортировочному и подводящему коридорам; для пропуска через боковые сортировочные ворота; для сплотки леса; для ускорения продвижения пучков и формирования из них секций и плотов; для изготовления оплотника.

Технические характеристики рейдовых машин и оборудования рекомендуется устанавливать расчетным путем или брать по нормам выработки/2/.

При подборе рейдовых машин следует ориентироваться на объем лесоматериалов, перерабатываемых на рейде за смену (см. табл. 9), и их производительность.