Введение к работе
Актуальность темы. Водный транспорт леса остается сегодня наиболее экономичным видом транспорта. Только в Ангаро-Енисейском регионе водным транспортом поставляется потребителям около 50% древесного сырья. Поэтому очень важными являются вопросы повышения эффективности всех этапов процесса транспорта леса и, в частности, процесса остановки плота способом прижима к берегу катерами.
Современное развитие производительных сил страны требует быстрого технического перевооружения производства с созданием высокоэффективных технологий, способствующих повышению производительности труда, снижению себестоимости продукции. Особенно в условиях рыночной экономики, когда лесозаготовки ведутся в основном малыми и частными предприятиями. Здесь существенными являются, по крайней мере, два показателя - время остановки и расход ГСМ. Важность, как первого, так и второго показателя в существующей рыночной экономике приобретает важное значение. Все выше перечисленное, несомненно, определяет актуальность данного исследования.
Адекватное решение поставленной проблемы возможно не только на основе использования современных математических методов и средств вычислительной математики в процессе управлением производством, но и требует соответствующего развития существующей теории процесса остановки плотов. Казалось бы, в настоящее время имеются все предпосылки для определения оптимальных параметров данного процесса- наличие высокопроизводительных персональных компьютеров, которые легко устанавливаются на судах, и развитая теория оптимального управления, позволяющая получать эффективные решения различных технологических процессов. Однако, как показали первые же опыты моделирования, что в существующей теории надо верифицировать для случая поперечного движения плота, как классические формулы, определяющие силу сопротивления воды движению плота, полученные для случая продольного движения, так и развивать имеющиеся теоретические результаты, где единый процесс остановки плота разбивался на три этапа.
Верификация классических формул обуславливается теми обстоятельствами, что существенное изменения гидродинамических параметров (длина плота становится его шириной) способно специфические нелинейные гидродинамические эффекты типа «водной подушки» и т.д.
Развитие теории остановки, приведение ее к единой номенклатуре параметров движения способствует не только повышению эффективности привлечения результатов теории оптимального управления, но и построению единой концептуальной схемы движения.
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯj
БИБЛИОТЕКА I
В связи с выше изложенным основной целью настоящей работы является повышение эффективности процесса остановки плота способом прижима его к берегу катерами.
Данная цель достигается за счет решения следующих задач:
-
Анализ результатов теории оптимального управления в области решения технических задач.
-
Исследование производственного процесса остановки плота способом прижима на Лесосибирском ЛДК для регламента его технологической схемы и построения на ее основе концептуальной модели данного процесса;
-
Разработку на базе полученной концептуальной схемы математической модели перемещения объектов с нелинейным сопротивлением среды их движению, где процесс остановки плота способом прижима является частным случаем;
-
Дифференциацию и идентификацию зависимостей, определяющих сопротивление воды движению плотов от скорости движения в процессе натурного эксперимента;
-
Определение оптимальных параметров процесса остановки плота способом прижима на основе разработанной математической модели путем решения соответствующей ей задачи о быстродействии оптимального управления.
-
Разработку технических рекомендаций по повышению эффективности процесса остановки плота.
Научная новизна и теоретическая ценность. В диссертационной работе предложены и получены следующие результаты:
-
Исследован производственный процесс остановки плота способом прижима на Лесосибирском ЛДК для регламента его технологической схемы и построения на ее основе концептуальной модели данного процесса;
-
На базе полученной концептуальной схемы разработана математическая модель перемещения объектов с нелинейным сопротивлением среды их движению, где процесс остановки плота способом прижима является частным случаем;
-
В процессе натурного эксперимента дифференцированы и идентифицированы зависимости, определяющие сопротивление воды движению плотов от скорости движения;
-
Определены оптимальные параметры процесса остановки плота способом прижима на основе разработанной математической модели путем решения соответствующей задачи о быстродействии оптимального управления.
Практическая ценность. В процессе вычислительного эксперимента на основе математической модели процесса остановки плота способом прижима разработаны технические рекомендации, приводящие к 30%
уменьшению продолжительности остановки плота и к 36.5 % сокращению расхода ГСМ. Теоретические решения используются в учебном процессе.
Место проведение экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования процесса сопротивления воды движению плотов проводились в лаборатории кафедры использования водных ресурсов СибГТУ и натурных условиях на р. Енисее, подтверждение результатов исследований осуществили на устьевых участках рек впадающих в Братское водохранилище.
Результаты выносимые на защиту:
-
Технологическую схему и построенную на ее основе концептуальную модель процесса остановки плота способом прижима на Лесосибир-ском ДЦК;
-
Разработанную на базе полученной концептуальной схемы математическую модель перемещения объектов с нелинейным сопротивлением среды их движению;
-
Дифференцированные и идентифицированные зависимости, определяющие сопротивление воды движению плотов от скорости движения в процессе натурного эксперимента;
-
Определенные оптимальные параметры процесса остановки плота способом прижима на основе разработанной математической модели путем решения соответствующей ей задачи о быстродействии оптимального управления.
-
Разработанные технические рекомендации по повышению эффективности процесса остановки плота.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на ежегодных научно-технических конференциях СибГТУ (2001, 2003 гг.), на всероссийской научно-практической конференции "Наука и образование в системе водного транспорта" (2003 г.), "Экология Красноярского края"; на заседаниях кафедры использования водных ресурсов СибГТУ; «Молодежь и наука. Третье тысячелетие» (Красноярск 2003 г.).
Объем работы. Диссертация общим объемом страниц машино
писного текста состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литерату
ры, включающего 96 наименований, и 2 приложений.
Публикации. Основное содержание работы и результаты выполненных исследований опубликованы в 5 научных статьях.
