Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Длинномерные гидротранспоргные трубопроводы используются во многих, областях техники. В частности, они применяются при разработке подводных месторождений твердых полезных ископаемых. Объектом исследования в данной работе является гибкая связь — пространственный гибкий гидротранспортный трубопровод, входящий в состав установки для добычи железо-марганцевых конкреций (ЖМК) со дна океана, принципиальная схема которой, приведена на рис. 1. Данная схема характеризуется параллельным с одинаковой постоянной скоростью движением самоходного агрегата сбора конкреций 1 и судна обеспечения 5. Технология сбора ЖМК — заходка-ми. Длина заходки — несколько километров. Гибкая связь 2 предназначена для подачи ЖМК гидротранспортным способом от агрегата сбора в бункер несущей платформы 3, расположенной на нижнем конце трубного става 4. Для обеспечения положительной плавучести гибкая связь содержит поплавки.
Рис. 1 Принципиальная схема добычной установки
В связи с неравномерным залеганием ЖМК на дне плотность транспортируемой пульпы изменяется случайным образом. Возникающие при этом колебания исследуемого трубопровода могут существенно влиять на надежность и долговечность конструкции. Кроме того, на гибкую связь действует внешний поток воды, так как работа добычной установки связана с движением.
Анализ публикаций показал, что в настоящее время отсутствуют методики, позволяющие исследовать динамику трубопровода, находящегося в указанных условиях.
СВЯЗЬ РАБОТЫ С НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ, ПЛАНАМИ, ТЕМАМИ. Диссертационная работа выполнялась автором в 1986 — 1991 гг. в рамках НИР, проводимой отделом гидротранспортных систем НИПИокеанмаш (г. Днепропетровск) по теме: "Разработка судового комплекса технических средств добычи железо-марганцевых конкреций производительностью 28 т/ч для судна "Валентин Шашин" (Постановление Совета Министров СССР от 11.12.82 г. № 1075/306).
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Диссертация посвящена разработке методов, позволяющих определять характеристики динамического напряженно-деформированного состояния (НДС) гибкой связи при колебаниях в потоке воды, вызванных детерминистскими или случайными изменениями плотности транспортируемой пульпы. В работе поставлены и решены следующие задачи:
- вынужденных параметрических малых колебаний гибкой связи
относительно положения равновесия, вызванных детерминистскими из
менениями плотности транспортируемой пульпы (учитываются сосредо
точенные силы и массы, связанные с наличием поплавков, действие
внешнего потока воды и силы инерции, обусловленные присоединен
ными массами воды);
- вынужденных параметрических случайных колебаний гибкой свя
зи при стохастических изменениях плотности транспортируемой пульпы
(используется метод статистических испытаний).
НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных лично автором результатов работы определяется :
линейными уравнениями пространственных вынужденных параметрических колебаний (относительно положения равновесия) закрепленного за оба конца абсолютно гибкого, нерастяжимого трубопровода, расположенного в потоке воды и транспортирующего пульпу с изменяющейся по детерминистскому закону плотностью;
методом численного решения указанных уравнений;
результатами исследования характеристик динамических составляющих НДС гибкой связи при малых колебаниях, обусловленных детерминистскими и случайными изменениями плотности транспортируемой пульпы.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Разработанное программно-методическое обеспечение использовалось на этапе технического проектирования добычной установки
- для определения характеристик динамического НДС гибкой связи
при установившихся вынужденных параметрических малых колебаниях,
вызванных периодическим изменением плотности транспортируемой
пульпы;
- для исследования гибкой связи на возможность флаттера;
- для определения параметров возмущающих воздействий со стороны гибкой связи на примыкающие к ней элементы добычного комплекса (необходимы для решения задач управления установкой).
Кроме того, оно может быть использовано при проведении расчетов гибкой связи на сопротивление усталости, а также для решения задач динамики других подводных и надземных гидротранспортных трубопроводов.
АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-техническом совете отдела гидротранспортных систем НИПИокеанмаш (1989г.); отраслевой научно-технической конференции "Технические средства и организация добычи полезных ископаемых подводным, подземным и открытым способами" (Днепропетровск, 1990 г.); научных семинарах кафедр динамики и прочности машин ХГПУ (1996г., 1997г.) и ДГУ (1998г.).
ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертации изложено в трех статьях и в тезисах одного доклада на научно-технической конференции.
ОБЪЕМ РАБОТЫ . Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников (109 наименований) н приложения. Общий объем работы — 101 страница. Кроме того, диссертация содержит 37 рисунков на 54 страницах, 5 таблиц (1 страница), приложение на 1 странице. Список использованных источников занимает 11 страниц.
