авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Повышение эффективности использования портовых кранов при ветровых нагрузках

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПОДОБЕД ВИТАЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ПОРТОВЫХ КРАНОВ ПРИ ВЕТРОВЫХ НАГРУЗКАХ

Специальность 05.22.19 – Эксплуатация водного транспорта, судовождение

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук

Москва - 2007

Работа выполнена в Морской академии ФГОУ ВПО

"Мурманский государственный технический университет"

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук,

профессор Гаранин Н.П.,

доктор технических наук,

профессор Гагарский Э.А.,

доктор технических наук,

профессор Степанов В.А.

Ведущая организация – ЗАО "Центральный научно-исследовательский институт морского флота".

Защита диссертации состоится "___" _________200__ года в ___ часов ____ мин. на заседании диссертационного совета Д 223.006.01
Московской государственной академии водного транспорта по адресу: 113105, г. Москва, Новоданиловская набережная, дом 2, корп. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАВТ.

Отзывы на автореферат прошу присылать в двух экземплярах,
заверенных печатью организации, в Московскую государственную
академию водного транспорта по адресу: 113105, г. Москва, Новоданиловская набережная, дом 2, корп. 1. Адрес интернет-сайта: http://msawt.ru . E – mail: msawt@msawt.ru.

Автореферат разослан " "____________ 200__ года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Корчагин Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Правилами технической эксплуатации перегрузочных машин морских портов, Правилами безопасности труда в морских портах и Правилами техники безопасности в морских рыбных портах запрещалось использование кранов при скорости ветра 15 м/с и более, из-за чего время простоев флотов и портов в Министерствах морского флота и рыбного хозяйства составляло в среднем свыше 300 часов в год, что приводило к миллионным убыткам. В связи с этим весьма актуальным является использование кранов при скорости ветра свыше 15 м/с, позволяющее значительно сократить простои водного транспорта и судов промыслового флота в морских портах.

До настоящих исследований отсутствовали научные разработки и публикации, посвященные влиянию ветровых нагрузок на работоспособность портовых кранов. В нормах и расчетах портовых кранов ветровая нагрузка рассматривается как статическая нагрузка. При этом не учитываются конструктивные и эксплуатационные особенности кранов, технология перегрузочных работ, парусность грузов, а также векторная природа ветровой нагрузки.

Решение проблемы по сокращению простоев флотов по причине сильного ветра возможно за счет выявления резервов кранов и их использовании при скорости ветра свыше 15 м/с. Это может быть достигнуто разработкой научно обоснованных методов повышения эффективности использования портовых кранов, расширяющих диапазон скоростей ветра для их рабочего состояния. Внедрение в портах данных методов, разработанных на основе усовершенствованных методик исследования работы кранов при ветровых нагрузках, внесет значительный вклад в развитие экономики страны.

Целью исследования является разработка научно обоснованных методов повышения эффективности использования портовых кранов при ветровых нагрузках. В соответствии с указанной целью в работе решаются
следующие основные задачи:

  1. Исследование резервов работоспособности портовых кранов и обоснование методов повышения эффективности их использования при
    ветровых нагрузках.
  2. Исследование основных параметров ветровой нагрузки и разработка методики расчета портальных кранов на ветровую нагрузку.
  3. Разработка математической модели работы портальных кранов при динамическом воздействии ветра.
  4. Теоретические исследования основных показателей работоспособности портальных кранов при динамическом воздействии ветра.
  5. Обоснование допустимых ветровых нагрузок для рабочего состояния кранов зависимости типа крана, технологии работ, геометрических параметров циклов работы и парусности грузов.
  6. Проведение экспериментальных испытаний моделей портальных кранов в аэродинамической трубе.
  7. Проведение натурных испытаний и опытной эксплуатации портовых кранов при скорости ветра свыше 15 м/с.
  8. Разработка методики составления ветровой карты и исследование ветровых режимов портов с помощью анемометрических съемок.
  9. Разработка нормативных актов и документов, регламентирующих использование портовых кранов при ветровых нагрузках.

10. Определение технико-экономической эффективности результатов выполненных исследований.

Объектами исследования являются портовые краны, а предметом исследования – повышение эффективности использования портовых кранов при повышенных ветровых нагрузках.

Базовыми методологическими научными работами являются работы в области математического моделирования и исследования режимов работы кранов Гаранина Н.П., Брауде В.И., Ерофеева Н.И., Комарова М.С.,
Сиротского В.Ф., в области исследования воздействия ветровых нагрузок на инженерные сооружения и башенные краны – Барштейна М.Ф., Давенпорта А.Г., Когана И.Я., Невзорова Л.А, Зарецкого А.А. и других ученых.

Методы исследования. В исследованиях использовались положения теоретической механики, динамики машин и крановых установок, теории электропривода, экспериментальной аэродинамики; методы математического моделирования воздействия ветра на краны; численные методы решения дифференциальных уравнений; метод конечных элементов (МКЭ); методы физического моделирования ветровой нагрузки на краны в аэротрубе и натурных экспериментов; методы математической статистики и теории вероятностей, опытной эксплуатации портовых кранов и анемометрических съемок.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов, полученных в диссертации, обеспечивается использованием перечисленных выше методов исследования; совпадением полученных статистических характеристик порывистости ветра с результатами исследований отечественных и японских ученых; совпадением результатов математического моделирования и натурных экспериментов; совпадением результатов исследования динамических характеристик крановых конструкций, полученных МКЭ, с результатами других авторов; совпадением значений коэффициентов аэродинамического сопротивления крановых конструкций при определенных углах атаки воздушного потока с расчетными по ГОСТ 1451-77; применением точных средств измерения исследуемых величин при проведении модельных аэродинамических испытаний и натурных экспериментов на портальных кранах;
результатами опытной эксплуатации портовых кранов при ветровых нагрузках, а также практической реализацией результатов исследования.

Научная значимость результатов работы. В диссертации получены следующие основные результаты, определяющие ее научную значимость.

1. Теоретически и экспериментально доказана возможность использования кранов в морских и рыбных портах при скорости ветра свыше 15 м/с
в зависимости от типа крана, технологии перегрузочных работ, геометрических параметров циклов работы и парусности грузов.

2. Разработаны методы повышения эффективности использования портовых кранов при ветровых нагрузках: использование кранов при скорости ветра свыше 15 м/с, но в пределах паспортных значений ветровых нагрузок; использование кранов при ветровых нагрузках свыше паспортных значений; использование кранов в зонах ветровых теней.

3. Разработана математическая модель режима работы портальных кранов при динамическом воздействии ветра.

4. Предложена методика комплексного исследования основных показателей работоспособности портальных кранов и обоснования допустимых ветровых нагрузок для их рабочего состояния.

5. Усовершенствована методика расчета портальных кранов на ветровую нагрузку.

6. Численными методами исследованы основные показатели работоспособности наиболее распространенных в портах портальных кранов типа Альбрехт, Альбатрос, Сокол, Кондор, Кировец, Ганц и Форель.

7. Предложен способ расчета динамических характеристик крановых конструкций МКЭ, позволяющий на стадии проектирования определять
динамическое воздействие ветра на грузовую устойчивость крана.

8. Предложен дифференцированный метод определения допустимых ветровых нагрузок для рабочего состояния кранов.

9. Предложена методика и выполнены модельные испытания некоторых типов портальных кранов и анемометров в аэродинамической трубе.

10. Разработана методика составления ветровой карты и с помощью анемометрических съемок составлены ветровые карты некоторых портов.

11. Достоверность математической модели и выполненных теоретических исследований режимов работы портальных кранов при динамическом воздействии ветра подтверждена приведенными методикой и результатами натурных испытаний кранов "Альбрехт" при скорости ветра свыше 15 м/с.

12. Разработанные в диссертации методы повышения эффективности использования портовых кранов при ветровых нагрузках подтверждены результатами опытной эксплуатации портовых кранов при скорости ветра свыше 15 м/с в морских торговых и рыбных портах.

Практическая значимость работы.

1. Разработанные методы повышения эффективности использования портовых кранов позволяют расширить диапазон допустимых скоростей ветра для их рабочего состояния до 22 м/с, а в отдельных случаях до 25 м/с и более, а также использовать краны в зонах ветровых теней.

2. Разработанная математическая модель режима работы портальных кранов при динамическом воздействии ветра и численный метод расчета основных показателей их работоспособности портальных кранов позволяют на стадиях проектирования и эксплуатации кранов определять допустимые ветровые нагрузки для их рабочего состояния.

3. Усовершенствованная методика расчета портальных кранов на ветровую нагрузку позволяет более обоснованно подходить к задачам проектирования портальных кранов и повышает их эксплуатационные возможности.

4. Предложенная методика и выполненные исследования моделей портальных кранов и их отдельных частей в аэродинамической трубе позволили уточнить расчетную ветровую нагрузку на кран в целом.

5. Предложенный дифференцированный метод определения допустимой ветровой нагрузки на портальные краны для их рабочего состояния позво­ляет устанавливать допустимые скорости ветра для каждого типа кранов.

6. Выполненное теоретическое обоснование допустимых ветровых нагрузок для рабочего состояния портовых кранов в зависимости от типа крана, технологии работ, парусности грузов и защищенности причалов от ветра препятствиями, позволило разработать методы повышения эффективности использования портовых кранов при ветровых нагрузках.

7. Методика составления ветровой карты порта позволяет прогнозировать скорости ветра в порту, а при получении штормового предупреждения планировать расстановку судов и бригад портовых рабочих. Она позволяет определять места установки ветроизмерительных приборов и тем самым повышать эффективность использования портовых кранов при сильном ветре.

8. Сформулированы дополнительные требования к техническим условиям на проектирование портальных кранов с учетом их эксплуатации при повышенных ветровых нагрузках.

Разработаны рекомендации по регулировке тормозов механизмов поворота и вылета стрелы кранов при воздействии ветра, а также выбору анемометров, местах их установки на кране и порту, а также их поверке.

9. Результаты выполненных исследований позволили разработать отраслевые нормативные акты, регламентирующие использование портовых кранов при скорости ветра до 22 м/с, а также в зонах ветровых теней.

10. Подтвержденный ЗАО "ЦНИИМФ" экономический эффект от результатов внедрения диссертационной работы в портах Минтранса состав­ляет 25 млн. рублей в год, а ФГУП "ГИПРОРЫБФЛОТ" в рыбных портах Федерального агентства по рыболовству 10 млн. руб. в год.

11. Результаты исследований отражены в учебном пособии "Охрана труда", рекомендованном УМО на водном транспорте для студентов и курсантов ВУЗов водного транспорта и рыбного хозяйства.

Реализация результатов работы. Работа выполнялась в соответствии с планами НИР с морскими пароходствами, торговыми и рыбными портами, а также отраслевой программой, утвержденной Государственным комитетом по рыболовству России от 30.11.2001 г.

Результаты выполненных исследований использовались в нормативных актах Министерств морского флота и рыбного хозяйства.

Для портов Калининград, Мурманск, Одесса и Находка составлены с участием автора ветровые карты, утвержденные руководством портов.

Получено заключение завода Кранбау Эберсвальде (Германия), подтверждающее эксплуатацию кранов данного завода при ветровых нагрузках свыше паспортных значений (при скорости ветра до 22 м/с).

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-препода­ва­тель­ского состава ОИИМФа в 1975-1984 г.г.; региональных научно-техничес­ких конференциях в г. Артеме Приморского края в 1976-1983 г.г.; второй научно-техничес­кой конференции "Электропривод и автоматизация кранов", Одесса, 1981г.; научно-технических конференциях профессорско-преподава-тельского состава МГТУ 1985-2005г.г; научно-технической конференции "Проблемы продления навигации", Нижний Новгород, 1991г.; первом съезде специалистов по безопасности деятельности человека, Санкт-Петербург, 1992; Международном симпозиуме "Предупреждение риска", Москва, 1992. Материалы диссертации обсуждались на заводе Кранбау Эберсвальде, в портах Калининград, Мурманск, Находка, Одесса, Ильичевск, Измаил, Петропавловск-Камчатский и многих других портах; ЛенморНИИпроект, ЧерноморНИИпроект, ГИПРОРЫБФЛОТ, в службах портов Черноморского, Советско-Дунайского и Балтийского пароходств, ЦК профсоюза рабочих морского и речного флота, а также работников рыбного хозяйства;
Черноморском, Ленинградском и Дальневосточном баскомфлотах, Министерствах морского флота и рыбного хозяйства.

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 32 печатных работах и отражены в 13 отчетах о научно-исследователь-ской работе, зарегистрированных в ВНТИЦ.

Результаты, выносимые на защиту.

1. Методы повышения эффективности использования портовых кранов при ветровых нагрузках.

2. Методика расчета портовых кранов на ветровую нагрузку.

3. Математическая модель режима работы портальных кранов при динамическом воздействии ветра.

4. Методика исследования показателей работоспособности кранов и обоснования допустимых ветровых нагрузок для рабочего состояния.

5. Методика и результаты модельных испытаний портальных кранов

и анемометров в аэродинамической трубе.

6. Методика и результаты натурных испытаний и опытной эксплуатации портовых кранов при скорости ветра свыше 15 м/с.

7. Методика составления ветровой карты порта.

8. Результаты реализации выполненных исследований.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 357 с., основной текст 251 с, 49 рис., 38 табл., перечень использованной отечественной и иностранной научно-технической литературы из 213 наименований на 20 с., включая работы автора, приложения на 106 с. включая 6 рис., 5 табл.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследований, изложены научная новизна и практическая значимость работы, основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первой главе дан анализ приказов начальников морских портов о работе кранов при ветровых нагрузках, а также нормативных актов по эксплуатации и расчету кранов на ветровую нагрузку, выполнен анализ научных работ и сформулированы задачи исследований.

До настоящих исследований отраслевыми правилами по технической эксплуатации кранов и правилами по охране труда в торговых и рыбных портах запрещалось использование кранов при скорости ветра 15 м/с и более. При этом не указывалось, является ли допустимая скорость ветра средней или максимальной в порывах; не оговаривалась высота измерения скорости ветра; не учитывались конструктивные и эксплуатационные особенности кранов, а также технологические схемы работ и парусность грузов.

В действующих стандартах расчетная ветровая нагрузка рассматривается как статическая нагрузка, при этом не учитываются собственные скорости движения крановых механизмов, а также векторная природа ветровой нагрузки. При расчете коэффициентов аэродинамического сопротивления не учитывались все конструктивные элементы крана и их аэродинамическое взаимовлияние. Существующие методы расчета не позволяют определять влияние ветровой нагрузки на кран с грузом, включая ее динамическое воздействие, как на материальную систему с пятью степенями свободы с подвижной точкой подвеса и поперечными колебаниями груза.

В научных трудах, относящихся к теме диссертации, видное место занимают труды Сиротского В.Ф., Ерофеева Н.И. и Гаранина Н.П., которые являются основополагающими при исследовании режимов работы портовых портальных и плавучих кранов. Динамике кранов с электроприводом посвящены монографии Комарова М.С., Казака С.А. и других авторов. Исследования, посвященные надежности и долговечности портальных кранов, выполнены Артемьевым П.П., Брауде В.И. и рядом других ученых.

Вопросы проектирования и расчета кранов и установок, изложенные в учебниках Дукельским А.И., Гараниным Н.П., Степановым А.Л., являются базовыми при подготовке портовых инженеров. Теоретическому обоснованию и практической реализации прогрессивных транспортно-технологичес-ких систем посвящены научные труды Гагарского Э.А., на основании которых разработаны руководящие документы Минморфлота и учебные пособия для студентов транспортных специальностей ВУЗов. 

В области исследования воздействия ветровых нагрузок на инженерные сооружения и башенные краны следует отметить работы Барштейна М.Ф., Давенпорта А.Г., Когана И.Я., Невзорова Л.А., Зарецкого А.А.

Применению МКЭ для определения динамических характеристик судовых и других конструкций посвящены работы Постнова В.А.,
Козлякова В.В., Лукаша Э.П., Шишенина Э.А. и других ученых.

Описанию экспериментальных установок, приборов измерений, методике и технике проведения модельных испытаний в аэродинамической трубе посвящено большое количество монографий и трудов, в частности,
Горлина С.М., Костюкова А.А., Повха И.Л., Седова Л.И. и других ученых.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.