РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРТИМЕНТНЫХ ПУЧКОВЫХ ПЛОТОВ

Транспортировка древесины в плотах в современных условиях является эффективным способом доставки сырья потребителю.

Требуется: рассчитать нагрузки, возникающие при транспортировке сортиментных плотов, подобрать такелаж, представить технологическую схему формирования пучков и плота; рассчитать необходимое количество рейсов, представить схему плота и его креплений.

7.1 Расчет параметров пучков для сортиментного плота

Объем пучка определяется по формуле

, (7.1)

где – ширина пучка, м;

– высота пучка, м;

– длина пучка (), м;

– соотношение осей поперечного сечения пучка;

– коэффициент полнодревесности пучка.

Из формулы (7.1) следует, что высота пучка будет определяться как

, (7.2)

а ширина пучка,

. (7.3)

Подставим данные в формулы (7.2) и (7.3):

м;

м.

Осадку пучка определяется по формуле

, (7.4)

где и - плотность древесины и воды, кг/м³;

x - поправочный коэффициент, зависящий от объемного веса древесины
(при = 700 – 800 кг/м³; x = 0,935).

Подставим данные в формулы (7.4):

м.

Усилие, возникающее в каждой из двух обвязок пучка, определяется по формуле

, (7.5)

где K_с - коэффициент сжатия бревен в коре K_с = 1,5.

Подставим данные в формулы (7.5):

Н.

Разрывное усилие определяется по формуле

, (7.6)

где m - коэффициент запаса прочности (m = 3 - для проволоки и канатов).

Подставим данные в формулы (7.6):

Н.

Длина обвязки определяется по формуле

, (7.7)

где m₁ = 0,12 – коэффициент запаса прочности обвязки;

S - периметр поперечного сечения пучка. Он определяется по формуле

м.

Подставим данные в формулы (7.7):

м.

Число брёвен в пучке можно определить по формуле

шт.

7.2 Навигационная глубина акватории на рейдах

Минимальная навигационная глубина в местах установки лесосплавных машин и оборудования, сплотки, формирования и отстоя плотов определяется по формуле

, (7.8)

где - максимальная осадка плота (), м;

- навигационный (донный) запас под пучками (определяется по таблице 7.1, м);

- запас глубины на заносимость (зависит от интенсивности отложения наносов в период навигации =0,25 м);

- запас глубины на волнение. Он определяется по формуле

м,

- запас глубины на сгон ( =0,4 м);

- запас глубины на засорение при эксплуатации акватории ( =0,15 м).

Таблица 7.1 - Значение донного запаса

Подставим данные в формулу (7.8):

м.

7.3 Расчет сопротивления при буксировке пучкового плота

Общее сопротивление движению плота при буксировке определяется как сумма следующих сопротивлений

, (7.9)

где - сопротивление трения от движения пучкового плота, Н;

- сопротивление движению плота от встречного ветра, Н;

- сопротивление плота от встречного волнения, Н;

- дополнительное сопротивление от движения буксировщика, Н;

- дополнительное сопротивление движению буксировщика от встречного ветра, Н;

- дополнительное сопротивление движению буксировщика от встречного волнения, Н.

Сопротивление трения пучкового плота на спокойной воде определяется по формуле

, (7.10)

где - коэффициент сопротивления формы, зависящий от ширины плота и осадки плота (определяется по таблице 7.2, );

С учетом зазоров между отдельными пучками, ширину и длину плота можно определить по формулам

; (7.11)

, (7.12)

где - длина и ширина пучка, м;

- количество пучков в секции по ширине и длине.

Подставим данные в формулы (7.11) и (7.12):

м;

м.

Таблица 7.3 - Значение коэффициента сопротивления формы

	1,10	1,40	1,55	1,72	1,80	1,88	1,96

Осадку плота можно принять равной осадке отдельного пучка .

- площадь погруженной части поперечного сечения плота. Она определяется по формуле:

м²;

- коэффициент сопротивления трению между древесиной и водой, ( =0,009);

- площадь смоченной поверхности плота. Она определяется по формуле

м²;

- плотность воды,кг/м³;

- скорость движения плота на спокойной воде, можно принять м/с;

- скорость буксировщика при движении с плотом,

- длина плота, м.

Подставим данные в формулы (7.10):

Н.

Сопротивление движению плота от встречного ветра определяется по формуле

, (7.13)

где - коэффициент лобового сопротивления воздуха ( =0,13);

- площадь надводной части поперечного сечения плота, которая определяется по формуле:

, (7.14)

где - высота плота, можно принять м;

- высота отдельного пучка, м;

- коэффициент сопротивления трению воздуха ( =0,02);

- площадь трения, подверженная активному воздействию ветра. Она определяется по формуле

м².

- расчетная скорость встречного ветра, м/с;

- плотность воздуха ( =1,225 кг/м³).

Подставим данные в формулы (7.14) и (7.13):

м²;

Н.

Сопротивление плота от встречного волнения определяется по формуле

, (7.15)

- коэффициент волнового сопротивления, зависящий от высоты волны и скорости движения плота (см. таблицу 7.3), .

Таблица 7.3 - Значения коэффициента волнового сопротивления

, м	Значение при скорости движения плота, м/с
0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4
0,8 1,1 1,3 1,6 1,9 2,1	0,32 0,82 1,53 3,10 5,32 7,45	0,22 0,52 0,86 1,72 2,86 3,96	0,13 0,28 0,46 0,88 1,38 1,88	0,09 0,18 0,28 0,50 0,83 1,14	0,07 0,12 0,20 0,35 0,58 0,80	0,05 0,09 0,16 0,30 0,51 0,69	0,04 0,07 0,13 0,33 0,48 0,60

Подставим данные в формулу (7.15):

Н.

Дополнительное сопротивление от движения буксировщика определяется по формуле

, (7.16)

где - коэффициент трения буксировщика (для стальных судов );

- площадь смоченной поверхности буксировщика. При , она определяется по формуле

, (7.17)

где - длина, ширина и осадка буксировщика, м;

- коэффициент полноты водоизмещения буксировщика;

- скорость движения буксировщика, м/с;

- коэффициент остаточного сопротивления. Он определяется по формуле

.

- площадь погруженной части мидель-шпангоута. Она определяется по формуле

м²;

- число Фруда. Оно определяется по формуле

;

Подставим данные в формулу (7.17):

м².

Подставим данные в формулу (7.16):

Н.

Дополнительное сопротивление движению буксировщика от встречного ветра определяется по формуле

, (7.18)

- площадь проекции надводной части буксировщика на плоскость мидель-шпангоута. В нашем случае примем м².

Подставим данные в формулу (7.18):

Н.

Дополнительное сопротивление движению буксировщика от встречного волнения определяется по формуле

Н.

Подставим данные в формулу (7.9):

Н.

Удельное сопротивление воды движению плота является его качественной характеристикой и определяется по формуле

, (7.19)

где - объем древесины в плоту. Он определяется по формуле

м³.

Подставим данные в формулу (7.19):

Н.

7.4 Определение необходимого количества рейсов

Для решения этой задачи, в первую очередь, необходимо определить оптимальную скорость буксировки плота для чего строится совмещенный график силы тяги на гаке буксировщика и сопротивления при движении в зависимости от скорости .

Тяговые характеристики для некоторых буксировщиков приведены на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 - Тяговые характеристики некоторых лесосплавных судов

Общее сопротивление, возникающее при буксировке плота, в значительной степени зависит от скорости буксировщика.

Для построения графика необходимо рассмотреть диапазон изменения скорости буксировки от 0 до 1,4 м/с шагом 0,2 м/с.

Перпендикуляр, опущенный из точки пересечения кривых на ось, покажет оптимальную скорость буксировки плота по заданным характеристикам . Сделаем расчет сопротивления при буксировке пучкового плота с изменением скорости буксировки от 0 до 1,4 м/с с шагом 0,2 м/с. Результаты занесем в
таблицу 7.4.

Таблица 7.4 – Значения сопротивлений при буксировке пучкового плота

Выбираем буксировщик ПС-5 со скоростью движения м/с.

Общее время на оборот судна определяется по формуле

, (7.20)

где - длина дистанции, м;

- скорость буксировки, м/с;

- максимальная скорость движения буксировщика в порожнем состоянии, определяется из условия (см. рисунок 7.1), м/с;

- время на вспомогательные работы (зацепку, отцепку плота), мин.

Подставим данные в формулу (7.20):

Объем древесины, перевезенной за один рейс, определяется по формуле

м³.

Необходимое количество рейсов рассчитывается по формуле

, (7.21)

где - общий объем древесины, подлежащий транспортировке в плотах,
м³.

Подставим данные в формулу (7.21):

рейсов.

7.5 Расчет формировочного такелажа

При прямолинейном установившемся движении плота сила тяги на гаке буксировщика Т-63 при м/с определяется формулой

кН.

Сила тяги буксировщика через буксирные канаты передается продольным и поперечным креплениям плота. Величина натяжения в креплениях плота зависит от способа учалки буксирного каната.

На рисунке 7.2 представлен наиболее распространенный способ учалки для озерных плотов за два буксирных каната, укрепленных за бортовые лежни.

Рис. 7.2 - Схема учалки для озерных плотов за два буксирных каната

В таком случае усилия определяются по следующим формулам

· в буксирных канатах:

кН;

· в продольных бортовых лежнях:

кН;

· сжимающие головную часть плота:

кН;

· в усах-растяжках:

кН.

Оптимальная длина буксирного каната при транспортировке плота определяется исходя из мощности буксировщика (см. таблицу 7.5), м.

Таблица 7.6 - Значения в зависимости от мощности буксировщика

, кВт	До 100
, м	80…150

При движении плота по криволинейному участку и при поворотах в основном работает один лежень и поэтому при выборе типа бортового лежня следует принимать условие

.

При выборе такелажа необходимо задаться коэффициентом запаса прочности и количеством внутренних тросов и лежней, поэтому воспользуемся формулами

, (7.22)

, (7.23)

, (7.24)

где - количество внутренних тросов и лежней (для буксирных канатов и усов-растяжек =1, продольных бортовых лежней =2);

- коэффициент запаса прочности.

Подставим данные в формулы (7.22), (7.23) и (7.24):

кН;

кН;

кН.

По разрывным усилиям подбирается необходимый такелаж.

По разрывному усилию подбираем канаты двойной свивки типа ЛК-0 конструкции
6 х 7 (1 + 6) + 1 о.с., соответствующие ГОСТу 3069-80.

Для усилия кН выбираем канат с характеристиками, представленными в таблице 7.5.

Таблица 7.5 – Характеристики каната

Для усилия кН выбираем канат с характеристиками, представленными в таблице 7.6.

Таблица 7.6 – Характеристики каната

Для усилия кН выбираем канат с характеристиками, представленными в таблице 7.7

Таблица 7.7 – Характеристики каната

Длина счала «восьмерка» определяется по формуле:

, (7.25)

где - количество пучков в ряду;

- длина цепной наставки, м;

- периметр пучка. Он определяется по формуле:

м.

Подставим данные в формулу (7.25):

м.

Длина счала «по верху» с охватом бортовых пучков по периметру определяется по формуле

, (7.26)

где - длина свободного конца счала ( =4), м.

Подставим данные в формулу (7.26):

м.

Длина счала «в обхват» определяется по формуле

м.

Поиск по сайту: