Обоснование параметров устройства управления линейкой из плоских сплоточных единиц тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.01, кандидат наук Макаров Дмитрий Александрович

• Макаров Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Макаров Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Предпосылки развития и проблемы плотового лесосплава

1.2 Анализ проблемы лесосплава по рекам с малыми глубинами

1.2.1 Анализ комплекса мероприятий, способствующих осуществлению плотового лесосплава по рекам с малыми глубинами

1.2.2 Проблема навигационных аварий при осуществлении сплава леса по рекам с малыми глубинами и способы их устранения

1.3 Способы и системы управления плотами

1.3.1 Общий анализ способов и систем управления плотами

1.3.2 Анализ перспективных средств управления плотом или линейкой из плоских сплоточных единиц

1.4 Выводы и постановка задачи исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Методика расчета тормозного усилия, создаваемого тормозом -стабилизатором

2.2 Маневрирование линейки из плоских сплоточных единиц

2.2.1 Влияние параметров системы и определение главных воздействующих факторов

2.2.2 Модель бокового смещения линейки из плоских сплоточных единиц при осуществлении маневра

2.3 Методика управления тормозным устройством тапа «тормоз-стабилизатор»

2.3.1 Методика определения критического донного запаса для предотвращения столкновения линейки из плоских сплоточных единиц с дном водоема

2.3.2 Методика изменения углов атаки тормоза-стабилизатора в процессе работы

2.4 Особенности движения линейки из плоских сплоточных единиц с кормовыми гидродинамическими управляющими тормозами-стабилизаторами

2.4.1 Кинематика тормоза-стабилизатора

2.4.2 Динамические характеристики тормоза-стабилизатора

2.5 Выводы по главе

3 МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

3.1 Имитация процесса движения линейки из плоских сплоточных единиц и построение зависимости сопротивления движению от скорости с помощью разработанного программного обеспечения

3.2 Оценка параметров скоростного проседания линейки из плоских сплоточных единиц при ее движении в стесненных условиях

3.3. Расчет параметров линейки из плоских сплоточных единиц с установленным тормозом-стабилизатором

3.3.1 Определение расположения тормоза-стабилизатора относительно линейки из плоских сплоточных единиц для уменьшения общей обтекаемости системы

3.3.2 Определение площади миделя щитов тормоза-стабилизатора

3.3.3 Определение параметрических показателей системы

3.3.4 Расчетный показатель эффективности и создаваемое системой управления тормозное усилие

3.4 Моделирование процесса бокового сноса линейки из плоских сплоточных единиц при маневрировании

3.5 Моделирование процесса сплава леса в программном комплексе FlowVision

3.5.1 Моделирование гидродинамического взаимодействия профилей тормоза-стабилизатора

3.5.2 Моделирование процесса обтекания тела типовой линейки из плоских сплоточных единиц и линейки с установленными тормозами-стабилизаторами

3.6 Выводы по главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Определение условий моделирования

4.2 Планирование экспериментов

4.2.1 Теоретические материалы

4.2.2 Расчет потребного количества наблюдений

4.3 Описание модели и лабораторного оборудования

4.4 Проведение экспериментов

4.5 Обработка экспериментальных данных

4.6 Выводы по главе

5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

5.1 Общий анализ

5.1 Выводы по главе

Основные выводы и рекомендации

Библиографический список

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров устройства управления линейкой из плоских сплоточных единиц»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие лесозаготовительной отрасли, рост лесозаготовок в регионах, богатых лесными ресурсами, сдерживается отсутствием магистральных транспортных артерий, строительство автомобильных и железных дорог здесь невозможно или же экономически не выгодно.

Большинство лесоперерабатывающих предприятий спроектированы на прием лесоматериалов с воды и располагаются в устьях больших рек. Запрет на осуществление молевого лесосплава привел к тому, что лесозаготовительные предприятия, примыкающие к малым и средним рекам, оказались отрезанными от транспортных артерий, а огромные лесные массивы - исключенными из ресурсов вырубки.

Тем не менее, осуществление лесосплава в данной ситуации возможно при использовании навигационной сплотки на базе линеек из плоских сплоточных единиц, являющихся сложными динамическими системами.

Большинство известных средств управления, представляющих собой цепи-волокуши и якоря, ориентированы на значительный донный запас и требуют проведения комплекса мелиоративных работ. Другие типы средств управления в виде тормозных щитов и водных парашютов применимы только на магистральных реках.

По данным причинам необходимо разработать эффективное средство управления линейкой из плоских сплоточных единиц, способное работать на всех типах рек и величинах донного запаса, не вызывая явлений силового, турбулентного, скоростного проседания и рыскания.

Степень разработанности проблемы. Большой Большой вклад в решение проблемы осуществления лесосплава по рекам с малыми глубинами сделали следующие отечественные ученые: Митрофанов А.А., Патякин В.И., Чубов Н.И., Камусин А.А., Овчинников М.М., Минаев А.Н., Корпачев В.П., Полещук В.П., Пименов А.Н., Мануковский А.Ю. и др. На основании работ указанных авторов

можно сделать вывод, что основные исследования ведутся в области совершенствования лесотранспортных единиц при использовании уже существующих средств управления. В работах авторов отмечается проблема эксплуатации на малых и средних реках таких средств управления, как цепи-волокуши и якоря, предложен ряд способов ее решения. Однако данный вопрос требует более детального изучения.Предмет и объект исследований. Предметом исследований являются математические модели плавания тел, движения линеек из плоских сплоточных единиц, взаимодействия их элементов с водным потоком. Объектом исследования являются технологии сплава леса в линейках из плоских сплоточных единиц с управлением их перемещением энергонезависимыми техническими устройствами.

Цель исследований. Установление закономерностей перемещения сплоточных единиц с подруливающими системами типа «тормоз-стабилизатор», разработка методики расчёта параметров подруливающего устройства.

Задачи исследований:

- Разработать средство управления линейкой из плоских сплоточных единиц, приспособленное для эксплуатации на всех типах рек.

- Разработать методику расчета параметров предлагаемого средства управления в виде тормоза-стабилизатора.

- Построить математическую модель движения линейки из плоских сплоточных единиц с учетом бокового сноса при маневре.

- Разработать методику управления тормозом стабилизатором с учетом изменяющихся параметров лесосплавного хода.

- Исследовать гидродинамический процесс обтекания тормоза-стабилизатора для определения тормозного усилия и турбулентного проседания при разных углах атаки тормоза-стабилизатора.

- Провести экспериментальные исследования обтекания тормоза-стабилизатора жидкостью в гидравлическом лотке для определения тормозного

усилия и турбулентного проседания при разных углах атаки тормоза-стабилизатора.

Методы исследования. Теоретической базой исследования являются основные законы гидродинамики, методы математического и физического моделирования. Математическое моделирование проводилось с использованием программного комплекса FlowVision 3.0. Экспериментальную основу составили исследования тормозного усилия и турбулентного проседания тормоза-стабилизатора в гидравлическом лотке. Обработка результатов исследования проводилась с помощью пакетов компьютерных программ GnuPlot, MathCad.

Тематика работы соответствует пунктам п.4. «Исследование условий функционирования машин и оборудования, агрегатов, рабочих органов, средств управления» и п.14. «Разработка инженерных методов и технических средств обеспечения экологической безопасности в лесопромышленном и лесохозяйственном производствах» паспорта специальности 05.21.01 - «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства».

Научной новизной обладают:

- Средство управления линейкой из плоских сплоточных единиц, приспособленное для эксплуатации на малых и средних реках, отличающееся возможностью изменения углов атаки тормозного щита в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной.

- Методика расчета параметров предлагаемого средства управления в виде тормоза-стабилизатора, позволяющая определить создаваемое тормозное усилие с учетом изменения углов атаки в вертикальной и горизонтальной плоскостях и выбрать габариты щита в зависимости от габарита линейки из плоских сплоточных единиц.

- Математическая модель движения линейки из плоских сплоточных единиц с учетом бокового сноса при маневре, отличающаяся введением в типовую модель параметра, определяющего изменение вектора воздействия ветра.

- Методика управления тормозом стабилизатором, отличающаяся учетом изменяющихся параметров лесосплавного хода, фиксируемых гидролокационной судовой станцией.

- Результаты математического моделирования обтекания тормоза-стабилизатора жидкостью, а именно: показатели тормозного усилия и турбулентного проседания при разных углах атаки тормоза-стабилизатора.

- Результаты экспериментального исследования обтекания тормоза-стабилизатора жидкостью в гидравлическом лотке, а именно: параметры тормозного усилия и турбулентного проседания при разных углах атаки тормоза-стабилизатора.

Достоверность исследований. Достоверность полученных результатов исследований обеспечивается сходимостью теоретических и практических результатов исследований.

Теоретическая и практическая значимость. Разработанная математическая модель бокового сноса линейки из плоских сплоточных единиц, методика расчета параметров предлагаемого средства управления в виде тормоза-стабилизатора, а так же методика управления тормозом стабилизатором развивают теорию наук о сплаве леса. Выполненные исследования позволяют формулировать оптимальные технологии доставки лесоматериалов водным транспортом в условиях соблюдения экологических требований. Результаты исследований могут быть использованы при конструкторской разработке новой техники, оборудования на водном транспорте леса.

Научные положения, выносимые на защиту, можно классифицировать как научно обоснованные технологические и технические решения, а также математические модели и результаты исследований, направленные на обеспечение управления линейкой из плоских сплоточных единиц:

1. Введение тормоза-стабилизатора в эксплуатацию позволяет обеспечить управление линейкой из плоских сплоточных единиц на участках с критически малыми параметрами лесосплавного хода посредством изменения угла атаки тор-

мозом-стабилизатором в двух плоскостях, что дает возможность не только манипулировать параметрами тормозного усилия, но и обеспечить допустимый донный запас между тормозом-стабилизатором и дном водоема.

2. Математическая модель движения линейки из плоских сплоточных единиц с учетом бокового сноса при маневре.

3. Показатели тормозного усилия и турбулентного проседания при разных углах атаки тормоза-стабилизатора полученные в ходе математического моделирования и экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Региональной научно-технической конференции «У.М.Н.И.К.-2012», Международных научно-технических конференциях: «Леса России в XXI веке-2012», «Севергеоэкотех-2012», «Севергеоэкотех-2013», Международном молодежном симпозиуме «Современные проблемы математики. Методы, модели, приложения - 2014».

Результаты диссертационной работы внедрены на предприятии ООО «ВостСибЛесосплав» (Иркутская область).

Научные и практические результаты работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова» (СПбГЛТУ).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 22 научных статьи, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, один патент на изобретение и четыре свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка. Общий объем работы 203 страницы. Диссертационная работа содержит 65 рисунков, 20 таблиц. Библиографический список включает 143 наименования.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Предпосылки развития и проблемы плотового лесосплава

Общими объектами и предпосылками, предопределяющими потенциал и перспективы развития водного транспорта леса, в том числе и плотового лесосплава, согласно исследованиям таких ученых, как Митрофанов А.А., Патякин В.И., Камусин А.А., Чубов Н.И. и др. считаются следующие [1, 2, 4, 5, 7]:

- растущая потребность в древесине и необходимость дальних перевозок ее при ограниченности запасов и других природных условий и неисчерпаемости водных ресурсов;

- специфичность природно-анатомических свойств древесины и кинетич-ность потока речных водных путей;

- обширность территорий лесных районов с различными природно -климатическими, почвенно-грунтовыми и рельефными условиями;

- слабо развитая сеть автомобильных и железных дорог и наличие речной сети в лесных и лесоизбыточных зонах;

- естественная экологичность водных объектов, используемых для лесо-транспорта;

- наличие в лесных районах готовой естественной транспортной сети, представленной в виде рек и озер;

- реальная и эффективная возможность отказа от строительства лесовозных автомобильных и железных дорог, отсутствие потребности в сухопутном транспорте, отличающимся дороговизной перевозок;

- возможность расширения ареала распространения плотового лесосплава за счет использования малых рек и в весеннее половодье.

Для повышения эффективности плотового лесосплава предстоит решить ряд существенных вопросов, в частности:

- совершенствование известных и создание новых конструкций гибких плотов для малых рек;

- создание, исследование и внедрение конструкции продольно и поперечно деформирующихся плотов, плотов с регулируемой геометрией для водных магистралей с характерными изменяющимися габаритами (ширина, глубина, радиусы поворотов);

- создание, испытание и внедрение систем управления плотами (самоторможение, автономные средства, аварийные предупредительные системы и другие);

- использование плотов для транспортирования других грузов за счет плавучести лесоматериалов;

- разработка конструкций гидроизоляционных транспортных гондол для плотов;

- совершенствование такелажного хозяйства плотов, путем внедрения синтетических и композитных изделий;

- разработка, исследование и внедрение плотов с вертикальным размещением лесоматериалов;

- совершенствование и разработка прогрессивных способов транспортировки плотов (буксировка, толкание) с целью обеспечения снижения энергозатрат и потребности буксирного флота;

- совершенствование и разработка прогрессивных и оперативных методов учета леса и организационно-технических мероприятий на формировочных, переформировочных и выгрузочно-погрузочных работах;

- использование плотов как временных плавучих территорий для освоения акватории и проведения исследований при изучении влияния водной среды на древесину в статических и динамических условиях;

- создание, исследование и внедрение перспективного лесосплавного флота и средств воздухоплавания для буксировки плотов.

При решении проблемы повышения эффективности водного транспорта леса и плотового сплава необходимо выполнять комплексные исследования и разрабатывать мероприятия, охватывающие весь лесозаготовительный и лесотранс-портный процессы:

а) формирование плотов (технологическая задача);

б) конструкция плотов (научно-конструкторская задача);

в) путевые условия (гидрогеологическая задача);

г) транспорт, управление и остановка плотов (транспортная задача);

д) расформирование плотов и выгрузка пучков (задача синхронизации).

Наряду с перечисленными выше проблемами существует проблема засорения водоема при сплотке. Это происходит по следующим причинам:

- поступление древесной массы в результате нарушения технологии лесосплавных и лесозаготовительных работ;

- потери древесины при сброске леса на воду, сплотке, погрузке в суда, буксировке плотов, выгрузке на берег, т.е. на лесосплавных работах, проводимых непосредственно на акватории водохранилища или в его заливах;

- потери древесины при проведении лесосплавных работ на реках, впадающих в водохранилища (переработка древесины в запанях-лесохранилищах, на сортировочно-сплоточпых рейдах, на береговых складах и др.);

- нарушение технологии лесосплавных работ и лесозаготовок (сброска древесины на воду, зимняя сплотка древесины и формирование плотов, погрузка лесоматериалов в суда и их выгрузка, буксировка плотов);

- аварии от стихийных бедствий на лесосплавных предприятиях при буксировке лесотранспортных единиц.

Данные факторы весьма существенны и нуждаются в конкретных доработках, как с технологической точки зрения, так и с социальной. На решение данных вопросов необходимо положить все доступные средства и силы. Это обусловлено тем, что оставление без внимания данных проблем может привести к серьезному запущению отрасли в целом.

1.2 Анализ проблемы лесосплава по рекам с малыми глубинами

1.2.1 Анализ комплекса мероприятий, способствующих осуществлению лесосплава по рекам с малыми глубинами. Повсеместный запрет на осуществление молевого сплава леса привел к ситуации, когда надежно работающие технологии внезапно были отменены при отсутствии новых разработок. При этом лесозаготовительные предприятия, примыкающие к малым и средним рекам, оказались отрезанными от транспортных артерий. Значительные объемы древесного сырья оказались исключенными из ресурсов вывозки, со временем постепенно деградируя. Возникшая экстренная ситуация потребовала разработки мер для устранения проблемы. Среди доступных способов транспортировки древесины по воде остался лишь сплав леса в плотах и судовые перевозки. Последние, в силу особенностей условий плавания, невозможно применить на реках с малыми глубинами.

Осуществление плотового сплава леса в подобных условиях таит в себе ряд существенных проблем, способных при возникновении осложнить процесс лесосплава, а в некоторых ситуациях даже остановить его на неопределенное время. Возникновение подобных обстоятельств отражается не только на финансовой стороне процесса, но и часто на экологии водоема в целом. Для решения проблем сплава леса по рекам с малыми глубинами прибегают к ряду мер, позволяющих хотя бы частично решить тот или иной вопрос.

Огромный вклад в решении данной проблемы внесли ряд отечественных ученых: Митрофанов А.А., Патякин В.И., Камусин А.А., Чубов Н.И., Овчинников М.М. Для решения вопроса лесосплава по рекам с малыми глубинами прибегают к следующим мерам: конструктивные изменения системы и мелиоративные работы (рисунок 1).

Представленный перечень мероприятий, способствующих осуществлению плотового сплава леса по рекам с малыми глубинами, позволяет существенно упростить процесс лесосплава, однако имеет и свои недостатки.

Рисунок 1 - Комплекс мероприятий, способствующих осуществлению плотового

сплава леса по рекам с малыми глубинами

Так, несмотря на весьма высокую эффективность применения, проведение мелиоративных работ весьма опасно с экологической точки зрения и рекомендовано только в исключительных случаях, что доказано Митрофановым А.А. [1, 23]. Регулирование русла подразумевает изменение формы, размеров и шероховатости естественного русла, в результате которого создается удобный и устойчивый лесосплавной ход. Однако подобные изменения могут негативно сказаться на эко-

логической обстановке в водоеме, что опять же находит свое подтверждение в работах Митрофанова А.А. [1, 23]. Это обусловлено тем, что снятие естественного грунта водоема при таких работах может привести к уходу воды в нижние слои грунта. Данное явление стало довольно распространено в последние 30 лет, и хотя оно и носит чаще всего временный характер, ущерб экосистеме при этом наносится довольно значительный.

По данным причинам в качестве регулирующих русло работ могут быть применены только руслоочистительные, выправительные и дноуглубительные работы должны если и применяться, то только на самых сложных, неблагоприятных участках лесосплавного хода.

Установки плотин [1, 9, 15, 23, 38, 39, 45, 141] для регулирования уровня вод также крайне негативно воздействует на экологическую обстановку водоема. При установке плотины происходит постепенный перенос прибрежного грунта в русло реки, водоем подвергается постепенному заилению, а берега размыву и разрушению. Несмотря на то что регулирование уровня вод является наиболее распространенным и безопасным с экологической точки зрения мероприятием, способствующим осуществлению сплава леса в плотах по рекам с малыми глубинами, его применение также должно быть максимально ограничено из-за возникающих последствий.

Создание искусственных лесосплавных путей [1, 12, 14, 21, 28, 37, 43, 48, 141] для осуществления плотового сплава леса зачастую физически невозможно из-за колоссальных объемов работ, необходимых для реализации данного мероприятия. Устройство лесосплавных каналов и лотков производится только на участках рек, где по причине извилистости русла осуществление лесосплава невозможно, при условии, что создание канала выгодно экономически [48, 58, 59, 62].

Наиболее распространенными в данной ситуации стали конструктивные изменения плота [11, 13]. Среди них преимущество отдается изменению габаритов самого плота, его элементов (секций, сплоточных единиц). Данный вопрос был детально проработан учеными Архангельского государственного технического

университета под руководством А.А. Митрофанова [1, 23]. Основная цель таких работ - уменьшение осадки плота, ввиду довольно небольших донных запасов по всему протяжению лесосплавного хода на реках с малыми глубинами. Применение подплава преследует такие же цели. Однако проблемой в данной ситуации является управление плотом, ввиду повышенной вероятности возникновения навигационных аварий по причине особенностей поведения плавающего тела на участках с малыми глубинами [1, 3, 7, 8, 20, 22, 27, 128, 133].

Таким образом, наиболее перспективной и приемлемой мерой по улучшению качественных показателей лесосплава является применение специальных технических средств для управления такой системой, как малый плот или линейка из плоских сплоточных единиц.

1.2.2 Проблема навигационных аварий при осуществлении плотового сплава леса по рекам с малыми глубинами и способы их устранения. Среди множества неблагоприятных факторов, связанных с особенностями конструкции плота, зачастую недостаточное внимание уделяется условиям сплотки. В первую очередь необходимо обратить внимание на неблагоприятные особенности русла или режима лесосплавных рек. Недостаточный габарит лесосплавного пути, засорение топляком, корягами, эрозия русла реки - все эти факторы способны существенно осложнить процесс плотового сплава леса [1, 26, 37, 38, 41, 43, 46, 115, 117, 118].

Среди навигационных аварий посадка на мель стоит на первом месте, как по количеству случаев, так и по убыткам от них. Ниже представлены основные причины посадки на мель плавучих сооружений, таких как плоты, в процентном соотношении:

• по вине судоводителя - 90%

• стихия - 5%

• касание неизвестных препятствий - 3%

• недостаток средств навигационного обеспечения - 1%

• выход из строя главного двигателя или рулевого устройства буксирного судна - 1%

Районы, в которых наиболее часто происходят посадки на мель: подходы к портам или нижним складам, проливы, каналы, районы рейдовой разгрузки, извилистые участки рек. В этих районах наиболее частыми причинами посадки судна на мель являются:

• незнание местных судоходных правил;

• пренебрежение рекомендациями лоции;

• неудовлетворительный контроль за местом судна;

• неудовлетворительное управление судном при маневрировании;

• плавание и пользование не откорректированными картами и пособиями;

• небрежность при опознании берега и средств навигационного обеспечения при плавании на больших акваториях (водохранилища, озера);

• пренебрежение требованиями хорошей практики при плавании в малоисследованных районах;

• неиспользование эхолота при плавании вблизи берегов, особенно в мелководных районах, по счислению.

Наиболее типичные случаи посадки на мель по стихийным обстоятельствам:

• действие прижимного ветра (в сторону берега);

• дрейф в сторону мели;

• преднамеренная посадка на мель в аварийных условиях.

Важно заметить, что при осуществлении сплава леса в плотах или его перевозки в баржах, снятие с мели становится крайне проблематичной операцией. Необходимость расформировки плота или же разгрузки баржи влечет к огромным убыткам.

На реках посадка на мель происходит, как правило, по двум причинам:

• недостоверная разведка уровня вод;

• ошибка судоводителя.

При посадке на мель возникает вопрос снятия плавучего сооружения (судно, баржа, плот) с мели собственными силами без посторонней помощи или же вызова судов-спасателей (буксиров).

Съемка с мели своими силами возможна при условии, что экипаж сможет обеспечить уменьшение давления севшего на мель плота на грунт, и возможна преимущественно при посадке на мель малых барж и самих судов. В случае посадки на мель плота задача снятия собственными силами сильно осложняется из-за его значительных габаритов, массы и гибких связей в конструкции. В этом случае экипажу буксирного судна приходится задействовать якоря и лебедки. Снятие плота с мели собственными силами возможно лишь в том случае, если плот сел на мель частично. Как известно, практически на всем протяжении лесосплавного пути плот обслуживают два буксира-толкача: ведущий головной буксир и корректирующий вспомогательный [1, 10, 11, 12]. В данном случае снятие плота с мели производится по схеме, представленной на рисунке 2 [10, 18, 19].

Плот 3 при посадке на мель 4 в хвостовой части для избежания выноса волной на мелководье закрепляется якорями 5. Вспомогательный буксир 2 с помощью буксирных тросов крепится к плоту 3 и создает тяговое усилие Рт.вспом в сторону от участка мели. Головной ведущий буксир 1 в это время создает тяговое усилие Рхвед. под углом а от исходного курса, направленным так же в сторону от мелководного участка.

В случае достаточной мощности обоих буксирных катеров и частичной посадки на мель плот возможно снять с мели. В данной ситуации основным фактором для решения проблемы снятия плота с мелководья является мощность буксирных катеров. Если мощности обоих буксиров не хватает для снятия с мели, то задействуются дополнительные буксирные катера.

В большинстве случаев посадка плотов на мель происходит большей частью конструкции из-за значительной инерции при движении. Плот на скорости врезается в грунт, в котором вязнет, при этом части песка, глины или ила попадают между бревен, тем самым увеличивая массу плота. Именно по этой причине сня-

тие плотов с мели собственными силами в большинстве случаев не представляется возможным.

Рисунок 2 - Снятие плота с мели стандартным составом из двух буксиров: 1 - ведущий буксир; 2 - вспомогательный буксир; 3 - плот или линейка из плоских сплоточных единиц; 4 - зона мелководья (мель); 5 - якоря.

Если попытки самостоятельного снятия плота с мели не увенчались успехом, капитан буксирного судна, как правило, по согласованию с судовладельцем обращается за помощью к аварийно-спасательным службам [10, 18, 19]. Однако еще до подхода аварийных служб экипаж обязан выполнять все подготовитель-

ные работы по промеру глубин в районе аварии, а также выполнить другие работы по указанию капитанов судов-спасателей.

Операции по снятию любого плавучего сооружения, в том числе и плота, с мели проводятся по предварительно разработанному плану с учетом всех факторов, которые могут повлиять на ход операции. При этом просчитываются различные методы снятия с мели:

- стягивание при помощи буксирных судов;

- частичное расформирование плота для уменьшения давления донной части на грунт;

- подводка понтонов для снятия с мели методом создания дополнительной плавучести;

- иные методы, которые могут быть применимы в данных условиях.

Выбор способа снятия с мели и план работы разрабатывают на основании

собранных данных с учетом погодных условий. Если предполагается стягивание с мели буксировкой, тщательно промеряют глубины по направлению снятия с мели.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Макаров Дмитрий Александрович, 2015 год

Температура 13

КонцентраипР 0 —

Давление 0

/Скорость 1

уСкороеть 0

гСкорость 0 •я"

щ

Свойства [Параметры Модели]

гЭ>

-и ^ X

Дополнительно < | >

Модель Стандартная к-е-модель ...а-

Прандтль 1 123 -

Шммдт 1 123 '

Т-пульсации |Простая модель ±7

I

Рисунок 38 - Параметры моделирования

В процессе моделирования были получены картины гидродинамического взаимодействия жидкости и профиля тормозного щита тормоза-стабилизатора.

На рисунке 39 и 40 приведена карта распределения давлений при расположении тормоза-стабилизатора нормально потоку жидкости.

В процессе исследования были определены параметры турбулентных зон, образующихся при разных углах атаки тормоза-стабилизатора. Определение параметров турбулентной зоны осуществлялось визуально с использованием масштабной линейки по полученным картам распределения гидродинамических давлений.

В нижней части щита отчетливо видна зона турбулентных завихрений, способствующая просадке с увеличением скорости движения, а также возникнове-

нию явления зарезания в толщу воды, что при малых значениях донного запаса чревато столкновением с дном водоема и повреждением системы управления.

V X

Рисунок 39 - Карта распределения давлений при расположении тормоза-стабилизатора нормально потоку жидкости (метод заливки)

Рисунок 40 - Карта распределения давлений при расположении тормоза-стабилизатора нормально потоку жидкости (изолинии)

Скорость и направление потока жидкости (рисунок 41), взаимодействующей со щитом тормоза-стабилизатора, также подтверждают высокую степень турбулентности при подобном положении тормоза-стабилизатора.

■

Рисунок 41 - Векторы потока жидкости

Таким образом, положение щита тормоза-стабилизатора нормально потоку жидкости в условиях малого донного запаса недопустимо или же требует снижения скоростных характеристик, что существенно повлияет на эффективность процесса сплава леса. Решение данной проблемы предложенным нами методом позволяет уменьшить размер зоны турбулентности.

Изменяя положение тормоза-стабилизатора в вертикальной плоскости, можно добиться результатов, представленных на рисунках 42 и 43.

Рисунок 42 - Карта распределения давлений при расположении тормоза-стабилизатора под углом в 30° к потоку жидкости (метод заливки)

Рисунок 43 - Карта распределения давлений при расположении тормоза-стабилизатора под углом в 30о к потоку жидкости (изолинии)

При использовании предлагаемого нами метода изменения угла атаки гарантировано снижение турбулентности, что уменьшает просадку системы. Помимо этого, профиль с измененным углом атаки будет взаимодействовать с жидкостью как крыло, гарантируя отсутствие проседания системы, благодаря возникающей подъемной силе.

Данное утверждение подтверждает карта распределения скоростей и направления тока жидкости (рисунок 44).

Рисунок 44 - Векторы потока жидкости

В ходе проведения моделирования гидродинамических процессов тормоза-стабилизатора в среде FlowVision 3 были получены средние параметры турбулентных зон (приложение 2).

3.5.2 Моделирование процесса обтекания тела типовой линейки из плоских сплоточных единиц и линейки с установленным тормозом-стабилизатором. Для проведения моделирования процесса сплава леса в среде FlowVision 3.08 были созданы точные 3D модели расчетной области размером 80*400*20 м (рисунок 45), модели пучков 2.5*6*1 м, составляющих плот (рисунок 46), и модели тормоза-стабилизатора различных характеристик согласно патенту на изобретение №2543138 [127]. Также для проведения исследований по влиянию формы тормоза-стабилизатора на эффективность управления всей системой были созданы 3 D модели профилей тормоза-стабилизатора [14, 21].

Расчетная область была разбита на слои: слой, имитирующий воздушную среду 5 м; слой, имитирующий водную среду 15 м и дно водоема, описываемый граничными условиями модели расчетной области при первичном моделировании

Рисунок 45 - Модель расчетной области: 1 - вход, 2 - выход

Рисунок 46 - Пучки, составляющие плот (граничное условие - стенка)

процесса в оптимальных условиях осуществления лесосплава. В процессе проведения моделирования создавался дополнительно изменяющийся слой твердой породы, имитирующий дно водоема, изменение толщины этого слоя имитировало изменение донного запаса.

Характеристики толщины слоя соответствовали донному запасу в 1.5, 1, 0.5, 0.2 м, габарит лесосплавного хода по ширине принимался оптимальным, т.е. действие прижимной силы отсутствовало.

"5

В качестве сплавляемой древесины была задана ель с плотностью 600 кг/м , параметры жидкости аналогичны представленным в подразделе 3.4.1.

Материалы исследований представлены нами и опубликованы в ряде наших научных статей [11, 14, 20, 21].

В качестве модели плота был принят составленный из пучков плот размерами 10*96*1.1 м с осадкой в 1 м.

Это обусловлено тем, что минимальная глубина, на которой возможно проведение лесосплавных работ, составляет 1.1 м, а донный запас при этом не должен быть меньше 10 см на участках протяженностью более 20 м [1, 2].

При этом для учета гибкости системы для каждого пучка в плоту были определены основные физико-механические характеристики: приблизительная масса пучка, его объем, объем леса в пучке, центры инерции по всем осям и моменты инерции.

В процессе моделирования получена картина гидродинамического взаимодействия системы «водная среда-плот-"тормоз-стабилизатор"». На рисунке 47 представлена картина гидродинамических давлений, вид сбоку (метод заливки), полученные в процессе моделирования для положения тормоза-стабилизатора с параметром в = 0° (рисунок 47, а) и в = 30° (рисунок 47, б).

Важно отметить, что в горизонтальной плоскости картина возникающих сопротивлений движению остается практически идентичной (рисунок 48).

Красной зоной на представленных изображениях является зона повышенного давления водных масс.

На рисунке 47, а отчетливо видно образование турбулентной зоны в нижней части тормозного щита, что еще раз подтверждает наши утверждения.

а) б)

Рисунок 47 - Картина гидродинамического взаимодействия системы «водная среда-плот-"тормоз-стабилизатор"» при угле поворота щитов

а) в = 0° и б) в = 30° .

В данном случае массы воды стремятся обойти тормозной щит сверху, в результате чего возникает так называемое явление нахлеста волны, что влечет к то-

му, что тормоз-стабилизатор без необходимого подплава уходит под воду и на малых глубинах может контактировать с дном водоема.

Изменение угла атаки (рисунок 47, б) позволяет избежать подобной ситуации, мало того, в подобном положении на тормоз-стабилизатор будет воздействовать подъемная сила, а возникающие физические явления будут свидетельствовать об эффекте аквапланирования, характерном для судов с подводными крыльями. Пусть подъемные силы, возникающие на данных скоростях, сравнительно малы, но это не позволяет тормозу-стабилизатору «врезаться» в воду, что обеспечивает эффективное продвижение по всей протяженности лесосплавного хода с малыми глубинами. Создаваемое тормозом-стабилизатором тормозное усилие (рисунок 48) находится в интервале 5.400 Н при разных углах атаки и скорости буксировки до 1,2 м/с при габаритах линейки 0,8 * 2,5 * 10 м, чего достаточно для обеспечения управления системой.

Рисунок 48 - Картина гидродинамического взаимодействия системы «водная

среда-плот-"тормоз-стабилизатор"»

На участках с достаточным донным запасом возможно применение и положения тормозного щита с значением в = 0° , так как просадка до 20 см в данном случае не будет играть существенного влияния на процесс лесосплава, а применение необходимого подплава исключит и эту ситуацию. Результаты моделирования представлены в приложении 1.

3.6 Выводы по главе

1. В процессе исследований рассматриваемой проблемы произведено математическое моделирование процесса движения типового плота, в ходе чего выявлены основные факторы, влияющие на процесс лесосплава по рекам с малыми глубинами: наличие явления рыскания, скоростного, силового и турбулентного проседания.

2. Подтверждено существенное влияние и опасность явления скоростного и турбулентного проседания на движущийся плот или линейку из плоских сплоточных единиц. Расчетный параметр скоростного проседания может достигать 0,15... 0,2 м при скорости буксировки 1,2 м/с в различных условиях плавания.

3. Посредством разработанного нами программного обеспечения был произведен расчет параметров тормоза-стабилизатора предлагаемой нами конструкции в зависимости от параметров плота или линейки из плоских сплоточных единиц, в частности, были определены габариты тормозных щитов; расстояние от кормовой части плота до тормозных щитов, потребное для обеспечения максимального тормозного усилия.

4. Выявлена четкая зависимость параметров тормоза-стабилизатора предлагаемой нами конструкции от изменения углов атаки а и в, а именно, изменение тормозного усилия находится в интервале 5.400 Н для модели тормоза-стабилизатора габаритом 0,8 х 1 м в интервале скоростей буксировки 0,2.1,2 м/с.

5. В процессе исследования явления бокового сноса плота было определено, что скорость бокового сноса при радиусах поворота от 100 до 1000 м может достигать 0,2.0,6 м/с при скоростях буксировки 0,2. 1,1 м/с, что в условиях малого габарита лесосплавного хода чревато возникновением аварии на лесосплаве в результате сноса и столкновения с прибрежным дном.

6. По результатам проведенного моделирования в среде FlowVision процесса обтекания щитов тормоза-стабилизатора жидкостью было выявлено, что образующиеся при различных углах атаки тормоза-стабилизатора турбулентные зоны могут способствовать проседанию конструкции до 10.20 см, при этом с увеличением угла атаки до 45° явление проседания становится мало выраженным и находится в пределах 0.2 см.

7. Полученные в среде FlowVision результаты создаваемого тормозом-стабилизатором тормозного усилия при различных углах атаки и скоростях течения до 1,2 м/с при габарите щита 0,8 * 1 м находились в интервале 7,14.461,81 Н.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Определение условий моделирования

При осуществлении лесосплава в плотах или же линейках из плоских сплоточных единиц обеспечение оптимальной управляемости достигается посредством довольно обширного перечня методов и средств управления. В процессе проведенного нами в первой главе данной диссертационной работы анализа было выявлено, что наиболее перспективными средствами управления могут послужить гидродинамические тормозные системы щитового типа.

В процессе проведенных нами исследований был предложен тормоз -стабилизатор для управления малым плотом или линейкой из плоских сплоточных единиц, который и был принят нами в качестве объекта моделирования.

Работа тормоза-стабилизатора своей конечной целью имеет создание необходимого тормозного усилия при возможности контроля донного запаса. В результате применения тормоза-стабилизатора не только будет достигнуто избежание контакта тормоза-стабилизатора с дном водоема, но и в силу конструктивных особенностей и особенностей гидродинамических процессов будет снижено влияние силового проседания конструкции в целом.

Основной целью моделирования является изучение силового взаимодействия тормоза-стабилизатора с водной средой на модели, которое позволяет установить характер взаимосвязи величин, определяющих эти взаимодействия в натуральных условиях [1, 103, 123, 132]. Изучение гидродинамического взаимодействия тормоза-стабилизатора с водной средой основано на использовании критериев подобия [1, 44, 77, 78, 123, 125]:

г^ V2 Л р г>1

571 = —; = —; Ей = —Яе = — (4.1)

/ д1 руА и

соответственно: 8И - Струхал, Гг - Фруд, Ей - Эйлер, Яв - Рейнольдс.

В открытом потоке, имеющем свободную поверхность, основными силами, действующими на тело, является сила тяжести, подобие которой обеспечивается критерием Гг (критерий Фруда).

При моделировании работы тормоза-стабилизатора турбулентные течения определяются преимущественно силами тяжести. Вязкостные характеристики в турбулентных течениях проявляются относительно слабо, а силами поверхностного натяжения возможно пренебречь из-за их малых значений. При этом ошибки масштабирования будут пренебрежительно малыми [47].

Согласно общеизвестным гидродинамическим законам [47], выражения для масштаба скорости V, расхода @ и времени ? соответственно будут иметь вид

Определение масштабов для сил сопротивления имеет несколько иную основу, поэтому принято масштаб сил основывать на отношении измеряемой силы к силе инерции [47, 78]. Следовательно, в качестве условия подобия принимается соотношение

С допущением, что отношение плотностей равно единице, а масштаб скорости равен принятому, получим соотношение

(4.2)

(4-3)

или МЕ = М?.

(4.4)

В результате получается система масштабов, необходимых для моделирования гидродинамического взаимодействия тормоза-стабилизатора с водной средой:

= М\'2 Му = мг5/2

мг = м\'2'

Мр = мг3

(4.5)

Представленная система масштабов является основой для планирования экспериментов.

Таким образом, основным критерием подобия является критерий Фруда, а создание моделей с использованием представленной системы масштабов позволяет изучить процессы гидродинамического взаимодействия тормоза-стабилизатора с водной средой.

Таблица 4.1 - Масштабные коэффициенты для основных величин при условии моделирования по Фруду

№ Параметры модели Формула Масштабный Значение

размерности коэффициент масштабного

коэффициента

1 Ширина, Ь, м Ь а/ 2

2 Высота, Н, м Н ан 2

3 Объем, Q, м Ь3 аН 8

4 Время, t, с т п и-5 аН 1.41

5 Скорость, V, м/с Ь*т1 п и-5 ан 1.41

В процессе проведения математического моделирования гидродинамического взаимодействия тормоза-стабилизатора с водной средой минимально возможным к применению при сплаве леса в линейках из плоских сплоточных еди-

ниц явился тормоз-стабилизатор с габаритами Нщ = 0,6 м Ьщ = 0,8 м (см. таблица 3.12).

Ввиду того, что габариты гидравлического лотка по глубине составляют 1 м, а по ширине 2 м, возможно проведение исследований в масштабе 1:1 с габаритными размерами модели НМ = 0,6 м, ЬМ = 0,8 м. Это позволит избежать влияния масштабного фактора, пусть и незначительного, что существенно увеличит точность измерений.

4.2 Планирование экспериментов

4.2.1 Теоретические материалы. При проведении экспериментов наблюдения имеют распределение, близкое к нормальному, исходя из этого, при обработке полученных результатов наблюдений первая гипотеза - нормальное распределение полученных результатов наблюдения [47, 49, 73, 74].

Показатель точности среднего значения наблюдаемых измерений при этом должен составлять величину не более 5% для получения достоверных данных по изучаемой проблематике. Метод определяется из условия постоянства дисперсии измеряемой величины, ее известности при нормальном распределении.

В настоящей работе определяются следующие параметры: скорость движения воды, гидродинамическое давление на плоскость щита тормоза-стабилизатора при изменяющихся углах атаки, геометрические параметры турбулентных зон. Для определения необходимого числа испытаний определялись следующие статистические показатели:

1. Среднее значение наблюдаемых величин

]7П

1

(4.6)

где yi - значения наблюдаемых величин;

]ш - число наблюдений в серии проводимых опытов. 2. Дисперсия наблюдаемых величин определится как

]т

'2=7-ЦУ(У<-У)2- (4-7)

т — 1 ¿—I

о

]ТП

;=1

3 . При этом среднеквадратичное отклонение выборки будет равно

а = л/о"2- (4.8)

4. Коэффициент вариации в процентном отношении

V = —100%. (4.9)

У;

5. Среднеквадратичная ошибка среднего значения определится по формуле

(4.10)

6. Показатель точности

5 = ^100%. (4.11)

У

7. Ошибка среднеквадратичного отклонения определится как

= -т|=. (4.12)

д/2^771

Уровень достоверности принимаем равным 95%, тогда распределение Стьюдента ? = 2,26 для данного уровня достоверности с учетом числа проведенных опытов т = 10.

Истинный результат проводимых измерений V с заданной вероятностью р = 95% будет при этом находиться в пределах интервала

Р £ (у-1ег,у + 1&). (4.13)

Так как число опытов мало, то по рекомендациям [104, 106, 107] необходимое число измерений определится как

V2 о2 \ш

п = ~Г--тттз-(4.14)

(уш — 1)Л2 + Ь2а2 к '

где А - допустимое отклонение значений, которое определяется как

Л = Юу. (4.15)

4.2.2 Расчет потребного количества наблюдений. Среднее значение наблюдаемых величин давления Р(Н) по площади щита модели при скорости потока V = 0,8 м/с:

]7П

IV 1

у — — > у, = — * (230,1 + 230,4 + 230,4 + 229,8 + 231,1 + 228,7 + 1771 10 4

+230,2 + 231,1 + 230,2 + 230,3) = 230,23. Дисперсия наблюдаемых величин при этом составила

]т

= (То^ТГ(230Д - 230-23)2 +

+(230,4 - 230,23)2+(230,4 - 230,23)2+(229,8 - 230,23)2 +(231,1 - 230,23)2+(228,7 - 230,23)2+(230,2 - 230,23)2 +(231,1 - 230,23)4(230,2 - 230,23)4(230,3 - 230,23)2 =

= - * (0,0169 + 0,0289 + 0,0289 + 0,1849 + 0,7569 + 2,3409 + 0,0009 + +0,7569 + 0,0009 + 0,0049) = 0,4578.

Среднеквадратичное отклонение выборки будет равно

а = д/^2 = ^0,4578 = 0,6766. Коэффициент вариации в процентном отношении

а 0,6766

V = —100% = ——— ■ 100% = 0,29%. Ух 230,4

Среднеквадратичная ошибка среднего значения определится по формуле

о 0,6766 (Ту = , = , = 0,0751. у л/п=1 -1

Показатель точности среднего значения

(Ту 0,0751

% = -=г 100% = —— ■ 100% = 0,03%. у 230,23

Ошибка среднеквадратичного отклонения

67 0,6766 67СТ = —= = = 0,151.

у 2^771 л/2 * 10

Число опытов определяется как

г2о2\ш 2,262 ■ 0,67662 ■ 10

п =---=-----= 9 021

0'т - 1)Л2 + 12а2 (10 - 1)(2,26 ■ 0,0751)2 + 2,262 ■ 0,67662 ' '

После проведенной обработки данных можно сделать вывод, что проведенных 10 опытов в каждой серии испытаний достаточно для получения достоверной оценки определяемых в ходе эксперимента параметров, так как необходимое число наблюдений, вычисленных нами, имеет числовое значение, близкое к 9.

4.3 Описание модели и лабораторного оборудования

Модель тормоза-стабилизатора является приближенным подобием натурного объекта, для которого выполняется тождество критерия Фруда.

Модель выполнена в масштабе 1:1 с габаритами по высоте Hм = 0,6 м и длине = 0,8 м (рисунок 49). На рисунке 49 представлены: 1 - штатив; 2 - тормоз-стабилизатор; 3 - трубка Пито.

Экспериментальные исследования проводились в гидравлическом лотке кафедры водного транспорта леса и гидравлики Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С.М. Кирова (рисунок 50).

Рисунок 50 - Гидравлический лоток

Лабораторная установка состоит из основного и вспомогательного оборудования. В ее состав входят следующие узлы (рисунок 51): 1 - бассейн-накопитель; 2 - насосная установка; 3 - всасывающая линия; 4 - регулирующий резервуар; 5 -гидравлический лоток; 6 - регулирующий бассейн с треугольным мерным водосливом; 7 - труба верхнего регулирующего резервуара.

В целях придания движению воды прямолинейного и равномерного характера на участке лотка шириной 1,95 м установили погруженные в воду трубки для предотвращения возникновения волн.

Измерение скоростей течения и первичное измерение давления потока жидкости производились посредством трубки Пито и пьезометра, совмещенных в одном металлическом корпусе (рисунок 52).

Параметр расхода воды в гидравлическом лотке определялся по показаниям мерного водослива с помощью графика расхода водослива Q = Л(Н).

Измерение давления потока воды по поверхности щита тормоза-стабилизатора производилось посредством пьезодатчика давления 3, подключенного через преобразователь мА - Н 2 к миллиамперметру 1 (рисунок 53).

1

И

5

6

7

4

Рисунок 51

- Схема лабораторной установки для испытаний тормоза-стабилизатора

Рисунок 52 - Трубка Пито, совмещенная с пьезометром

Рисунок 53 - Пьезодатчик давления совместно с преобразователем

и миллиамперметром

Абсолютная погрешность измерения скоростных характеристик в зависимости от величин скоростей колеблется в интервале от 0,005 до 0,009 м/с. Абсолютная погрешность измерения тормозного усилия в зависимости от величин скоростей течения воды, волнения колеблется в диапазоне от 0,004 до 0,01 Н.

Измерение уровней и глубин воды производилось шпитценмасштабом с точностью измерения 0,1 мм, что удовлетворяет потребной точности измерения.

Измерение параметров турбулентных зон при вариации углом атаки тормоза-стабилизатора и скоростью потока воды производилось по результатам снимков, полученных при помощи скоростной камеры Fastvideo-500M (рисунок 54), подсветка турбулентных зон производилась посредством люминесцентного пигмента Люминофор ТАТ-33.

Рисунок 54 - Скоростная камера Fastvideo-500M

На рисунке 55 представлены снимки турбулентных зон, подсвеченных люминесцентным пигментом Люминофор ТАТ-33 при углах атаки тормоза-стабилизатора 0° и 30°.

Рисунок 55 - Зоны турбулентности, подсвеченные люминесцентным пигментом

В качестве дополнительного контрольно-измерительного оборудования для контроля измерений параметров напряжения и силы тока на выходе пьезодатчика давления нами были использованы универсальные измерительные приборы: миллиамперметр, вольтметр аналоговый (рисунок 56) и цифровой (рисунок 57).

Рисунок 56 - Аналоговый измерительный прибор

Рисунок 57 - Цифровой измерительный прибор

Измерительное оборудование располагалось на переносном помосте. Для обеспечения заданной скорости и напора регулирующий резервуар гидравлического лотка полностью заполнялся водой (рисунок 58).

Рисунок 58 - Регулирующий резервуар

Экспериментальные исследования тормоза-стабилизатора проводились в два этапа. На первом этапе определялось силовое воздействие масс воды на щит тормоза-стабилизатора. Для достижения этих целей к бортам лотка монтировался штатив 4, на котором крепился пьезодатчик давления 6, к которому посредством фиксирующегося шарнира 5 крепился щит тормоза-стабилизатора 1, тормоз-стабилизатор при этом в верхней части снабжался поплавком 2 и на гибких связях 3 крепился к штативу (рисунок 59). В каждой серии экспериментов измерялся угол атаки в горизонтальной плоскости посредством шарнира 5. Значения углов атаки составляли 0, 20, 30, 45, 60 и 70 градусов относительно поверхности воды.

6

Рисунок 59 - Схема крепления датчика к щиту тормоза-стабилизатора

По результатам эксперимента (приложение 1) построены графики зависимости тормозного усилия от угла атаки при разных скоростях потока, измеряемых трубкой Пито (рисунок 60).

Рисунок 60 - График зависимости тормозного усилия при различных скоростях течения воды от углов атаки щита тормоза-стабилизатора

При исследовании турбулентных зон, способствующих проседанию конструкции в целом, данные, полученные посредством скоростной камеры Бав^ёео-500М, поступали на портативный компьютер (ПК), после чего в заданном масштабе измерялись параметры турбулентной зоны (рисунок 61). Степень концентрации микропузырьков воздуха определялась визуально по фотографии с использованием градиента (рисунок 62).

Рисунок 61 - Определение параметров турбулентной зоны

Рисунок 62 - Градиент концентрации пузырьков воздуха в турбулентной зоне, %

При проведении исследований турбулентности в качестве основного габарита принимался габарит по высоте зоны с концентрацией микропузырьков 70.100%. Результаты второй фазы эксперимента представлены в таблице П 2.2, П 2.3, П 2.4, П 2.5, П 2.6, П 2.7, П 2.8, П 2.9, П 2.10; согласно полученным результатам построен график зависимости параметров турбулентной зоны от угла атаки тормоза-стабилизатора при различных скоростях течения (рисунок 63).

Рисунок 63 - Зависимость параметров проседания от угла атаки тормоза-стабилизатора при различных скоростях потока

Экспериментальные исследования показали, что при изменении угла атаки тормоза-стабилизатора эффективность торможения снижается, однако уменьшаются турбулентные возмущения, что снижает показатель проседания конструкции.

4.5 Обработка экспериментальных данных

Обработка экспериментальных данных производилась при помощи пакета анализа данных Statistica в Microsoft Excel 2007.

Помимо этого для построения графиков и промежуточных расчетов применялся программный пакет MathCad 14.0.

Проверка экспериментальных данных на достоверность, то есть на соответствие теоретических данных экспериментальным, необходима для всех случаев на стадии анализа теоретических и экспериментальных научных исследований.

Основа методов оценки - доверительные интервалы, позволяющие с заданной достоверной вероятностью определить искомые значения параметров. Оценка данных в этом случае производится сопоставлением полученных экспериментальных данных и данных теоретических, описанных некой функцией процесса. Проверка однородности при этом основана на использовании критерия Фишера и критерия Стьюдента [104, 106, 107].

Для проверки критерия Фишера остаточную дисперсию, рассчитанную по данным аналитического уравнения S2ya, сравнивают с дисперсией, рассчитанной по экспериментальным данным S2^

ЖУа-УаУ

S2 =

уа 71-1

Е(Уэ-Уэ)2

S2 =

уэ 71-1

(4.16)

(4.17)

уэ - среднее значение исследуемого параметра, полученное экспериментально;

уа - аналитическое значение исследуемого параметра; уэ - экспериментальное значение исследуемого параметра. Критерий Фишера при этом определится как

Б2 52

Оуэ Оуа

Табличный критерий Фишера при этом должен быть равен Ртабл. = 5,05, так же обязательно выполнение условия Ьхабл. > Ьрасч.. Результаты расчета критерия Фишера представлены в таблице 4.1.

Оценка однородности ряда полученных данных производится критерием Стьюдента, определяемым зависимостью:

1 = Уа-Уэ

^ща^ + щсТ2Л

Щ+п2

Результаты расчета критерия Стьюдента представлены в таблице 4.1. Расчетный критерий Фишера при доверительной вероятности в 95% не превышает табличного значения, что позволяет судить об адекватности полученных данных. Таблица 4.1 - Результаты расчета критериев

Скорость Число Критерий Фишера Критерий Стьюдента

потока опытов Расчетный Табличный Расчетный Табличный

1 2 3 4 5 6

Тормозное усилие

0,2 10 1,276 5,05 0,211 2,26

1 2 3 4 5 6

0,3 10 1,312 0,320

0,4 10 2,128 0,131

0,5 10 2,346 0,227

0,6 10 1,889 5,05 0,179 2,26

0,7 10 3,181 0,248

0,8 10 2,651 0,218

0,9 10 2,180 0,224

1,0 10 2,542 0,314

Зоны турбулентности

0,2 5 2,167 0,401

0,3 5 2,532 0,211

0,4 5 2,316 0,332

0,5 5 1,782 5,05 0,288 2,26

0,6 5 1,849 0,211

0,7 5 2,102 0,343

0,8 5 3,171 0,228

0,9 5 1,322 0,214

1,0 5 2,138 0,214

Обработка экспериментальных данных показала, что сравнения дисперсий, полученных по экспериментальным данным, и дисперсий данных, полученных аналитически, по критерию Фишера при коэффициенте значимости а = 0,05 были менее табличных во всех сериях экспериментальных исследований.

Однородность рядов полученных данных, оцененная критерием Стьюдента, находится в допустимых пределах.

Сравнение результатов математического моделирования и результатов эксперимента позволяет сказать, что полученные данные являются адекватными теории (приложение 3).

4.6 Выводы по главе

1. Была изучена модель щита тормоза-стабилизатора в масштабе 1: 1 для минимальных габаритов конструкции в 0,8 х 1 м, установленных нами на основании предварительных теоретических исследований.

2. По результатам планирования эксперимента потребное количество наблюдений не превышает 10.

3. В процессе проведенных экспериментальных исследований было подтверждено наличие турбулентных зон способствующих проседанию конструкции при различных углах атаки тормоза-стабилизатора, при этом параметр проседания находился в пределах 1,8.15 см и уменьшался с увеличением угла атаки в интервале скоростей потока от 0,2 до 1,2 м/с.

4. Создаваемое тормозом-стабилизатором тормозное усилие по результатам проведенного эксперимента при различных углах атаки и скоростях потока 0,2. 1,2 м/с находилось в интервале 4,16.453,4 Н.

5. Статистическая обработка экспериментальных данных показала, что расчетное значение критерия Фишера при доверительной вероятности 95% не превышает табличных значений (5,05), что позволяет судить о достоверности проведенных исследований.

6. Проверка результатов посредством критерия Стьюдента также говорит об адекватности результатов, т.к. полученные значения не превышают табличных (2,26).

5.1 Общий анализ.

Экономическая эффективность в своем общем виде означает получение лучших результатов при тех же затратах материалов и финансовых средств или же не изменяющихся эффектов при меньших затратах на реализацию предлагаемой идеи.

Экономическая эффективность предлагаемых мероприятий характеризуется величиной полезного экономического эффекта от осуществления предлагаемых нами технологических операций по осуществлению лесосплава по рекам с малыми глубинами.

Для проведения сравнительного анализа и расчета экономической эффективности применения разработанной нами методики и технологии были использованы средние данные по сплаву леса в плотах по р. Северная Двина, с привязкой к лесоперерабатывающему предприятию со следующими параметрами:

-5

1) Объем леса, поступающего в плотах - 140000 м (данные за 2012 год, ООО «Востсиблесосплав», Иркутская обл., Братский р-н, г. Вихоревка);

2) Расстояние перевозки - 564 км;

3) Скорость течения реки в весеннее половодье - 5,8 км/ч;

4) Период навигации - в среднем 169 дней;

5) Объем пучка (см. таблица 5.1)

Таблица 5.1 - Объемы пучков (2012 год, ООО «Востсиблесосплав», Иркутская обл., Братский р-н, г. Вихоревка)

№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V, м3 10,2 11 12,8 10,4 11,3 12,1 13 10,1 10,6 11,5

6) Габарит линейки 10 х 40 м, осадка 1 м.

Проводимые нами расчеты экономической эффективности не могут быть представлены в полном объеме в данной работе, так как сбор и обработка всех данных является отдельной научной работой в области экономики [20, 29].

Необходимость технико-экономического обоснования обуславливается экономической целесообразностью внедрения предлагаемого тормозного устройства и технологии лесосплава по рекам с малыми глубинами. Экономическая эффективность предлагаемых мероприятий характеризуется величиной полезного экономического эффекта от внедрения тормозного устройства для обеспечения хорошей управляемости плотом на реках с малыми глубинами. Таким образом, первоочередная задача выбора оптимального варианта сводится к сравнению затрат базового и предлагаемого вариантов системы управления.

Перечень затрат на создание одного тормозного устройства, а также затраты на его эксплуатацию сведены в таблице 5.2:

Таблица 5.2 - Затраты на изготовление устройства

Вид затрат Стоимость, руб. Стоимость, в % от общей стоимости тормозного устройства

Трудовые затраты 26000 32,5

Материалы 54000 67,5

Итого 80000 100

Оценка степени воздействия лесосплава в плотах на экологическую обстановку в водоеме сводится к определению площадей поврежденного грунта дна водоема в результате навигационной аварии, а также к определению затрат на обеспечение экологической безопасности и устранение возможных последствий экологической катастрофы в регионе.

Вероятность повреждения такелажных связей в результате столкновения с подводными объектами и дном водоема, согласно проведенным до нас Митрофановым А.А. исследованиям, составляет 3.8% в зависимости от условий лесосплава: типа грунта, наличия подводных объектов, допустимого донного запаса и т.д. [1].

В случае нарушения целостности конструкции плота, согласно правилам судовождения, капитаны ведущего и вспомогательного буксиров вынуждены принять решение об остановке плота, а иногда и о преднамеренной посадке плота на мель для предотвращения его стихийного расформирования в случае значительных повреждений такелажа [14, 120, 134]. Возникновение подобных ситуаций вызвано преимущественно воздействием явления силового проседания при использовании в качестве основных управляющих элементов цепей-волокуш.

На малых и средних реках применение в качестве средств управления цепей-волокуш является на сегодняшний день единственно возможным способом управления из-за невозможности задействования дополнительного буксирного катера, ввиду ограниченности фарватера. Однако и в данной ситуации существенным ограничением является ограничение по донному запасу, который не должен быть меньше 0.5 м при силовой просадке кормовой части плота цепями -волокушами до 0.3.0.4 м для обеспечения донного запаса не менее 0.1 м.

В результате столкновений с дном водоема происходит перенос масс грунта, уничтожение водорослей, замутнение воды, что непосредственно влияет на фауну. На лесосплавных реках более 80% естественных русел подверглись антропогенному воздействию, что в ряде регионов привело к частичному обмелению, значительному сокращению популяций рыб [1, 14, 106, 113, 135, 136, 140].

Экологическая опасность применения цепей-волокуш также обусловлена и тем фактором, что в результате случайного или намеренного обрыва цепи необходимо проведение работ по поднятию цепей-волокуш со дна водоема.

Согласно этому сравним средства управления плотом на примере цепей-волокуш, буксирного катера и предлагаемого нами тормоза-стабилизатора:

Таблица 5.3 - Сравнительная таблица средств управления по воздействующим факторам

Показатель Буксирный катер Цепи-волокуши Тормоз-стабилизатор

Силовое проседание — + —

Потребность в дополнительных топливно-энергетических ресурсах +

Возможность работы на критически малых глубинах +

Воздействие на дно водоема + + —

По всем параметрам наиболее перспективным с точки зрения эколого-экономических показателей [6, 110, 129, 131, 137, 138] средством управления плотом является разработанный нами тормоз-стабилизатор.

Исходя из вышеописанного, составим общий перечень затрат на обеспечение экологической безопасности при лесосплаве (таблица 5.4).

Таблица 5.4 - Перечень затрат на обеспечение экологической безопасности

Показатель Ед. изм. Средства управления

Буксирный Цепи- Тормоз-

катер волокуши стабилизатор

1 2 3 4 5

Дноуглубительные работы, участок 50 м с углублением на 1 м, ширина хода 5 м тыс. руб. 50 — —

Топливно-энергетические тыс. 3,1 1,6 1,5

затраты за час работы руб.

Количество обслуживаю- ед. 9 6 5

щего персонала

1 2 3 4 5

Сменная заработная плата тыс.

6,5 4,2 3,5

всех рабочих руб.

В случае возникновения аварии для ее устранения необходимо задействовать дополнительные буксирные катера, а при возникновении ситуации, когда авария затрудняет осуществление лесосплава в целом по конкретному участку, заказчик несет значительные потери денежных средств.

В общей сложности в навигационный период в 169 дней осуществляется сплав до 25 плотов, при этом расходы на обслуживание техники, зарплату персонала составляют в среднем 2199156,2 руб. При аварии на узком фарватере потери от суточного простоя плотов из-за невозможности дальнейшего движения составят в среднем 311427,3 руб. Затраты на устранение возникшей ситуации, при условии, что в распоряжении перевозчика имеются в наличии необходимые машинные и человеческие ресурсы, составят 185149,1 руб. В случае загрязнения большого участка водоема топляком в результате аварии перевозчик или заказчик обязаны уплатить штраф до 250000 руб., затраты на подъем топляка составят в среднем от 1200000 до 3500000 руб. Наглядно перечень затрат при возникновении навигационных аварий представлен на гистограмме (рисунок 64).

Ущерб экологии от навигационной аварии на лесосплаве заложен в штрафные санкции, которые могут быть наложены на юридическое лицо, допустившее экологическую катастрофу. Таким образом, целесообразно повышение эффективности управления плотами и линейками из плоских сплоточных единиц для снижения вероятности навигационных аварий.

Годовая экономическая эффективность от внедрения предлагаемой нами технологии управления плотом в производство составляет 4259022,7 руб. (см. таблица 5.5), что позволяет судить о перспективности предлагаемой технологии.

простой аварии

Рисунок 64 — Затраты при аварии на лесосплаве в плотах

Таблица 5.5 — Экономическая эффективность

Показатель Ед. Базовый Исследуемый

изм. вариант вариант

Себестоимость работ в 1 месяц руб. 3073181,5 2610367,7

Годовой экономический эффект руб. 4259022,7

Срок окупаемости дн. — 24

Годовые затраты по каждому направлению наглядно представлены на гис-

тограмме (рисунок 65).

■ Базовый вариант ■ Предлагаемый вариант

Рисунок 65 — Гистограмма сравнения экономических показателей

Согласно произведенным расчетам вариант организации лесосплава с использованием самотормозящихся плотов экономически и технологически выгоден. При сравнительно большой стоимости тормозного устройства наблюдается значительный экономический эффект, полученный в результате применения предлагаемой технологии.

5.2 Выводы по главе

1. Согласно произведенным экономическим расчетам, применение описанной технологии выгодней базовой по ряду причин, описанных выше; сюда относятся сокращение задействованных буксирных судов, как следствие, сокращение затрат на обслуживание и ремонт, уменьшение количества работников, что позволит уменьшить суточные затраты при буксировке одного плота или линейки из плоских сплоточных единиц минимум на 9 тыс. руб.

2. Существенным преимуществом перед традиционными средствами управления является уменьшенное влияние на экологию среды за счет уменьшения выбросов нефтепродуктов и снижения кавитационного воздействия при сокращении количества судов.

3. Внедрение технологии позволит увеличить управляемость плотом или линейкой из плоских сплоточных единиц, что снизит вероятность аварий и, как следствие, многомиллионных штрафов, убытков из-за простоя.

4. Отказ от необходимости использования специальных средств для создания самотормозящихся плотов и конструктивных частей к ним позволяет без больших затрат перейти на технологию сплотки с помощью самотормозящихся плотов с тормозом-стабилизатором, что немаловажно при внедрении новых технологий, при этом годовой экономический эффект от внедрения составит 4259000 руб.

В процессе исследований сделаны следующие основные выводы и рекомендации:

1. При осуществлении сплава линеек из плоских сплоточных единиц в стесненных условиях плавания со скоростями буксировки 0,5 м/с и более применение средств управления в виде цепей-волокуш и якорей нежелательно по причине опасности контакта с дном водоема и обрыва такелажных связей.

2. Изменение угла атаки тормозом-стабилизатором в двух плоскостях позволяет манипулировать не только параметрами тормозного усилия, но и обеспечить допустимый донный запас в 0,1.0,2 м между тормозом-стабилизатором и дном водоема.

3. Параметр скорости бокового сноса хвостовой части линейки из плоских сплоточных единиц на радиусах поворота 100. 1000 м не превышает 0,3 м/с при скоростях буксировки 0,8.1,2 м/с и при должном контроле скорости буксировки не окажет значительного влияния на возможность столкновения с прибрежным дном водоема.

4. При изменении скорости буксировки от 0,2 до 1,2 м/с, а также изменении углов атаки в вертикальной и горизонтальной плоскостях в интервалах 0.70 и 0.120 градусов соответственно параметр тормозного усилия, создаваемого моделью тормоза-стабилизатора, принимает значения в интервале 0.500 Н. Для обеспечения управления моделью достаточным является тормозное усилие в 100.200 Н, что обеспечивается при скоростях буксировки более 0,4 м/с.

5. Параметр проседания лежит в пределах 0,02.0,25 м при скоростях буксировки 0,2.1,2 м и угле атаки в вертикальной плоскости 0.70 градусов, что значительно меньше проседания, создаваемого цепями-волокушами при этих же скоростях (0,15.0,40 м).

6. Выполненные экспериментальные исследования подтверждают основные положения при реализации математического моделирования процесса проседа-

ния. Расхождение опытных и расчетных данных не превышает 10% при скоростях буксировки более 0,5 м/с.

7. Годовой экономический эффект от внедрения тормоза-стабилизатора составит 426000 руб., что связано с отказом от эксплуатации цепей-волокуш, якорей и дополнительных буксирных катеров.

1. Митрофанов, А.А Лесосплав. Новые технологии, научное и техническое обеспечение [Текст]: монография. - Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2007. - 492 с.

2. Плоты (конструкция, эксплуатация, технология) [Текст] : учебник для вузов / под ред. М.Н Фоминцева. - Москва, 1978. - 115 с.

3. Харитонов, В.Я. Основы проектирования лесосплавных рейдов приплава [Текст]: Учебное пособие / В.Я. Харитонов, Г.Я. Суров. - Архангельск: РИО АГ-ТУ, 1996. - 96 с.

4. Чубов, Н.И. Самотормозящиеся и деформирующиеся плоты (Монография) [Текст] : [деп. рукопись] / Н.И. Чубов, Д.Н. Афоничев, А.Ю. Ананьев, А.В. Гончаров. - Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 1998. -113 с. Деп. ВИНИТИ 6.04.98 №1011-В98

5. Чубов, Н.И. Кинематика и динамика самотормозящегося плота с бортовыми тормозными щитами [Текст] : [деп. рукопись] / Н.И. Чубов, Т.Б. Раскопова, Э.Н. Халеев, О.С. Попиков, А.В. Требунских. - Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 1996. -51 с. Деп. ВИНИТИ 30.05.96 №1796-В96

6. Чубов, Н.И. Самотормозящиеся плоты с бортовыми и донными тормозными щитами. [Текст] : [деп. рукопись] / Н.И. Чубов, В.А. Кашлев, Ю.А. Колесников, С.Н. Плехов. - Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 1990. -41 с. Деп. ВНИПИЛесоспром 23.07.90 №2684-Л90

7. Чубов, Н.И. Кинематико-динамические и транспортно-эксплуатационные параметры самотормозящегося плота с кормовыми тормозными секциями (Монография) [Текст] : [деп. рукопись] / Н.И. Чубов. - Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 1999. -110 с. Деп. ВИНИТИ 14.04.99 №1159-В99

8. Чубов, Н.И. Кинематика и динамика деформирующегося плота повышенной остойчивости [Текст] : [деп. рукопись] / Н.И. Чубов. - Воронеж: Воро-

неж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 1998. -35 с. Деп. ВИНИТИ 29.05.98 №1677-В98

9. Справочник по водному транспорту леса [Текст]/ Щербаков В.А., Бори-совец Ю.П., Александров В.Д. и др. Под ред. канд. техн. наук В.А. Щербакова.-М.: «Лесн. пром-ть», 1986. - 384 с.

10. Снопков, В.И. Управление судном /В.И. Снопков. - СПб: Профессионал, 2004. - 536 с.

11. Мануковский, А.Ю. Исследование процессов гидродинамики «тормоза-стабилизатора» / А.Ю. Мануковский, Д.А. Макаров // Вестник поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. - 2014. - №3. - с. 57 - 66

12. Макаров, Д.А. Моделирование процессов гидродинамики «Тормоза-стабилизатора»/Д.А. Макаров, А.Ю. Мануковский // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции (18-19 ноября 2014г., Воронеж): в 10 ч.; ч.2. - Воронеж: ВГЛТА, 2014. - с.195-203

13. Макаров, Д.А. К расчету кинематических параметров системы управления плотом / Д.А. Макаров, Ю.А. Макарова, Д.А. Мануковский // XIV Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех 2013»: материалы конференции (20-22 марта 2013 г., Ухта): в 5 ч.; ч.4. - Ухта: УГТУ, 2013.- с. 74-77

14. Макаров, Д.А. К вопросу предотвращения посадки плотов на мель / Д.А. Макаров, Ю.А. Макарова, Д.А. Мануковская // XIV Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех 2013»: материалы конференции (20-22 марта 2013 г., Ухта): в 5 ч.; ч.4. - Ухта: УГТУ, 2013.- с. 78-81

15. Эксплуатационные характеристики системы управления типа «тормоз-стабилизатор» для плотового лесосплава (Монография) / Мануковский А.Ю., Макаров Д.А.; ФГБОУ ВПО «ВГЛТА».- Воронеж, 2013.- 70 с. - Библиогр. 8 назв.-Ил. 24. Рус. Деп. в ВИНИТИ 16.09.2013, № 256-В2013

16. Мануковский, А.Ю. Методы снижения гидродинамического сопротивления движению сортиментных плотов при их буксировке / А.Ю. Мануковский, Д.А. Макаров, К.С. Подойницын // Системы. Методы. Технологии. — 2011.— №12.

— с. 125 — 127

17. Мануковский, А.Ю. Судно для осуществления плотового сплава леса / А.Ю. Мануковский, Д.А. Макаров, К.С. Подойницын // Системы. Методы. Технологии. — 2012.—№1.— с. 120 — 122

18. Мануковский, А.Ю. Головной гидродинамический обтекатель для сор-тиментных плотов / А.Ю. Мануковский, К.С. Подойницын, Д.А. Макаров // Системы. Методы. Технологии. — 2012.—№2.— с. 98 — 101

19. Мануковский, А.Ю. Определение площади воздействия на дно водоема при посадке и снятии плота с мели /А.Ю. Мануковский, Д.А. Макаров // Лесотехнический журнал. — 2012.— №4.— с. 89 — 96

20. Мануковский А.Ю. К вопросу о сплаве леса по рекам с малыми глубинами / А.Ю. Мануковский, Д.А. Макаров // Леса России в XII веке: Материалы девятой международной научно-технической интернет-конференции. Сентябрь 2012 г. — СПб., 2012. — с. 90-93

21. Альтернативные самотормозящиеся плоты с кормовыми гидродинамическими тормозами / Мануковский А.Ю., Макаров Д.А.; ГОУ ВПО «ВГЛТА».

— Воронеж, 2010.— 11 с. — Библиогр. 8 назв. — Ил. 4. Рус. Деп. ВИНИТИ 29.12.2010 №731-В2010

22. Самотормозящийся плот с мобильными тормозными щитами стойкими гидродинамическим перегрузкам / Мануковский А.Ю., Макаров Д.А.; ГОУ ВПО «ВГЛТА». — Воронеж, 2010.— 17 с. — Библиогр. 8 назв. — Ил. 4. Рус. Деп. ВИНИТИ 29.12.2010 №732-В2010

23. Макаров, Д.А. К расчету снятия плотов с мели путем создания гидродинамической подушки в донной части плота / Д.А. Макаров, Д.А. Мануковский // XIII Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех 2012»:

материалы конференции (21-23 марта 2012 г., Ухта): в 6 ч.; ч.2. - Ухта: УГТУ, 2013.- с. 198-202

24. Макаров, Д.А. Проблема снятия с мели плотов / Д.А. Макаров, О.В. Завершинская, П.С. Брагин // XIII Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех 2012»: материалы конференции (21-23 марта 2012 г., Ухта): в 6 ч.; ч.2. - Ухта: УГТУ, 2013.- с. 202-207

25. Система управления типа «тормоз-стабилизатор» для плотового лесосплава / Мануковский А.Ю., Макаров Д.А., Макарова Ю.А.; ГОУ ВПО «ВГЛТА».- Воронеж, 2013. - 27 с. - Библиогр. 5 назв. - Ил. 9. Рус. Деп. в ВИНИТИ 29.05.2013, №155-В2013

26. Проблема посадки плотов на мель в процессе сплотки и их последующего снятия с мели / Мануковский А.Ю., Макаров Д.А., Макарова Ю.А.; ГОУ ВПО «ВГЛТА».- Воронеж, 2013. - 30 с. - Библиогр. 5 назв. - Ил. 16. Рус. Деп. в ВИНИТИ 29.05.2013, №154-В2013

27. Перфильев, П.Н. Обоснование гидродинамических характеристик и технологических параметров линеек из плоских сплоточных единиц : автореф. дис. ... канн. техн. наук : 05.21.01 / Павел Николаевич Перфильев ; Арханг. гос. ун-т. -Архангельск, 2009. - 20 с.

28. Митрофанов А.А. Научное обоснование и разработка экологически безопасного плотового лесосплава. - Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. унта, 1999. - 268 с.

29. Басин А.М., Анфимов В.Н. Гидродинамика судна. Сопротивление воды, движители, управляемость и качка. - Л.: Ленинградское отделение, 1961г. -684с.

30. Полимерные композиционные материалы. Свойства. Структура. Технологии / под ред. А.А. Берлина. - СПб.: Профессия, 2009. - 560 с.

31. Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г.. Полимерные композиционные материалы. Прочность и технологии. - М.: Изд-во Интеллект, 2009. - 352 с.

32. Афоничев Д.Н. Совершенствование конструкции плота для сплава древесины по рекам с малыми глубинами [Электронный ресурс] / Д.Н. Афоничев, В.В. Васильев, Н.Н. Папонов // Научный журнал КубГАУ. - 2012.- №76(02). -Куб. : Научный журнал КубГАУ, 2012. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2012/02/pdf/22.pdf свободный.

33. Пименов, А.Н. Механизация лесосплавных работ и флот [Текст]: учеб. для вызов / А.Н. Пименов, Г.А. Манухин. - М.: «ГОСБУМИЗДАТ», 1959. - 412 с.

34. Безрукова, Т.Л. Методы расчета экономической эффективности инвестиций на предприятиях лесного комплекса [Текст]: Учебное пособие / Т.Л. Безрукова, Л.Н. Косиченко. - Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2003. - 88 с.

35. Скворцов А.В. Триангуляция Делоне и её применение. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. - 128 с.

36. А. с. 1123973 СССР, МКИ № B 65 G 69 / 2 . Плот [Текст] / Н. И. Чубов,

A. В. Фирюлен, В. Л. Корыстин, Ю. И. Чубов (СССР). - № 3572521/27-11; заявл. 4.4.83; опубл. 15.11.84, Бюл. № 42. - 4 с.

37. А. с. 1685845 СССР, МКИ № B 65 G 69 / 2 . Плот [Текст] / Н. И. Чубов,

B. Т. Паринов, Ю. И. Чубов, В. И. Кашлев, Ю. А. Колесников (СССР). - № 4418443/27-11; заявл. 23.3.88; опубл. 23.1.91, Бюл. № 39. - 3 с.

38. А. с. 844483 СССР, МКИ № B 63 H 25/44. Гидродинамический тормоз для остановки плота [Текст] / Н. И. Чубов, Ю. Ф. Дорожкин, В. А. Корякин (СССР). - № 28661/27-11; заявл. 2.8.79; опубл. 7.7.81, Бюл. № 25. - 2 с.