Определение геометрических характеристик двухъярусной пакетной сплоточной единицы, расположенной на твердом основании
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2019-5-135Ключевые слова:
лесосплав, лесоматериалы, пакет, сплоточная единица, геометрические параметры лесотранспортных единиц, обвязка, эластика, алгоритм решения, физическая модельАннотация
Двухъярусные пакетные сплоточные единицы играют ключевую роль в реализации концепции экологически щадящей лесотранспортной эксплуатации сети средних и малых рек, обеспечивающей экономическую доступность древесного сырья удаленных лесных массивов России и рациональное использование ресурсов. Применение двухъярусных пакетных сплоточных единиц предполагает необходимость проведения инженерных расчетов, в частности по обоснованию их геометрических характеристик в случае формирования этих сплоточных единиц на твердом основании – на плотбищах. Набор геометрических параметров должен быть достаточным и для корректной оценки их прочностных характеристик. В результате анализа литературных данных
предложено провести дополнительное исследование, цель которого – получение зависимостей для определения геометрических характеристик двухъярусных пакетных сплоточных единиц, расположенных на твердом основании. Метод исследования – теоретический. Пакеты рассматривали как невесомые гибкие оболочки, наполненные сыпучей средой одного вида. Обосновали возможность применения для описания поперечного сечения пакетов параметрических уравнений бесперегибных эластик второго рода. Выведена система уравнений, связывающих между собой искомые геометрические характеристики. Аналитическое решение полученной системы оказалось неосуществимым. Разработали и реализовали на компьютере алгоритм решения численным методом. Задачу представили в безразмерном виде. Расчеты выполняли, оперируя удельными характеристиками, соответствующими единичной площади отдельного пакета. Аппроксимируя результаты расчетов, получили зависимости удельных геометрических характеристик двухъярусных пакетных сплоточных единиц, расположенных на твердом основании, от коэффициента формы отдельно лежащего пакета. Переход к абсолютным значениям высоты, ширины сплоточных единиц и длины рабочей части внешней обвязки предусмотрен посредством умножения удельных характеристик на квадратный корень из площади поперечного сечения пакета. Также получено аппроксимирующее выражение для расчета абсолютного значения длины рабочей части внешней обвязки по коэффициенту формы и высоте отдельно лежащего пакета. Для решения вопросов, связанных с прочностными характеристиками сплоточной единицы в рассматриваемых условиях, предложены аппроксимирующие зависимости, позволяющие определять по коэффициенту формы отдельно лежащего пакета положение плоскостей нулевого давления сыпучей среды для нижних и верхних пакетов и соотношение высот этих пакетов. Коэффициенты детерминации предложенных аппроксимирующих зависимостей имеют значения не менее 0,99. Достоверность полученной информации подтверждена экспериментально с помощью физических моделей.
Для цитирования: Посыпанов С.В. Определение геометрических характеристик двухъярусной пакетной сплоточной единицы, расположенной на твердом основании // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 135–147. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.135
Скачивания
Библиографические ссылки
Вахрушев М.М. Расчет пакета лесоматериалов в гибкой обвязке, лежащего на плоскости // Лесн. журн. 1965. № 5. С. 50–59. (Изв. высш. учеб. заведений). [Vakhrushev M.M. Calculation of a Bundle of Logs in Elastic Strapping Lying on a Flat Surface. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 1965, no. 5, pp. 50–59].
Воробьев А.Г. О расчете по эластиковой теории пучков пучковых плотов для случая нахождения их на суше // Лесн. журн. 1958. № 4. С. 93–98. (Изв. высш. учеб. заведений). [Vorob’yev A.G. On the Calculation of Bundle Rafts’ Bundles Placed Ashore According to the Elasticity Theory. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 1958, no. 4. pp. 93–98].
Журавский А.М. Справочник по эллиптическим функциям. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1941. 235 с. [Zhuravskiy A.M. Handbook on Elliptic Functions. Moscow, AN SSSR Publ., 1941. 235 p.]
Меркин Д.Р. К вопросу об определении натяжения в обвязке и формы пучка // Тр. ЛТА им. С.М. Кирова. 1961. № 96. С. 67–70. [Merkin D.R. To the Issue of Determining the Tension in a Bundle and the Bundle Form. Trudy LTA imeni S.M. Kirova. 1961, no. 96, pp. 67–70].
Посыпанов С.В. Исследование геометрических характеристик плавающей двухъярусной пакетной сплоточной единицы // Изв. СПбЛТА. 2016. Вып. 215. С. 176–191. [Posypanov S.V. Investgation of the Geometric Characteristics of a Floating Two-Storied Bundle Rafting Unit. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii [News of the Saint Petersburg State Forest Technical Academy], 2016, no. 215, pp. 176–191].
Посыпанов С.В. Определение геометрических параметров плавающего транспортного пакета круглых лесоматериалов численным методом // Лесн. журн. 2017. № 1. С. 141–153. (Изв. высш. учеб. заведений). [Posypanov S.V. Numerical Determination of the Geometric Parameters of a Transport Floating Roundwood Bundle. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2017, no. 1, pp. 141–153]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.1.141; URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/817/posypanov.pdf
Реутов Ю.М. Расчеты пучков (пакетов) круглых лесоматериалов. М.: Лесн. пром-сть, 1975. 152 с. [Reutov Yu.M. Roundwood Bundles Calculations. Moscow, Lesnaya Promyshlennost’ Publ., 1975. 152 p.].
Харитонов В.Я., Посыпанов С.В. Опыт внедрения единого транспортного пакета вместо молевого лесосплава // Лесн. журн. 2007. № 1. С. 45–52. (Изв. высш. учеб. заведений). [Kharitonov V.Ya., Posypanov S.V. Experience of Introducing Transport Package instead of Drift Floating. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2007, no. 1, pp. 45–52]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/3c6/3c66c8d06d36d7b633ef4eb67892e4d6.pdf
Byrd P.F., Friedman M.D. Handbook of Elliptic Integrals for Engineers and Scientist. Berlin, Springer, 1971. 360 p. DOI: 10.1007/978-3-642-65138-0
Craig R.F. Soil Mechanics. London, Spon Press, 1997. 485 р.
Gradshteyn I.S., Ryzhik I.M. Tables of Integrals, Series and Products. San Diego, CA, Academic Press, 2000. 1163 p.
Rankine W.J.M. A Manual of Applied Mechanics. London, Charles Griffin and Company, 1872. 648 p.
Tölke F. Parameterfunktionen. Praktische Funktionenlehre, Band 2: Theta-Funktionen und spezielle Weierstraßsche Funktionen. Berlin, Springer, 1966, pp. 83–115. DOI: 10.1007/978-3-642-51616-0
Whittaker E.T., Watson G.N. A Course in Modern Analysis. US, Book Jungle, 2009. 620 p.
Zwillinger D. Handbook of Differential Equations. Boston, Academic Press, 1997. 801 p.
