Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Современное развитие народной, хозяйства в эпоху перехода к рыночной экономике стаяи? задачу обеспечения дальнейшего роста н устойчивого, ассту нательного развития производства, повышения темпов и аф фективности развития экономики на базе ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии ре сурсов и повышения качества работы. Во всех отраслях на родного хозяйства предусматривается последовательно арово дить линию на более быстрое техническое перевооружение производства, создание и выпуск машин и оборудования, по зволяющих улучшать условия труда и повышать его произво днтельность, экономить материальные ресурсы, а также внед рение высокоэффективной технологии, комплексной механизации и автоматизации производства.
В области лесной, целлюлозно-бумажной и деревообраба тывающей промышленности стоит задача обеспечения разви тия лесозаготовительной промышленности, увеличения объема выпуска продукции без ущерба окружающей среде, повы шения производительности труда на базе внедрения высоко-' производительных машин и передовой высокоэффективной технологии.
Эффективность работы промышленного лесотранспорта является одной из важных составляющих в экономике предприятий лесного комплекса, где в последние десятилетия автомобильным, железнодорожным и водным транспортом осуществляется перевозка лесоматериалов.
При этом важно подчеркнуть, что, в связи с огромными затратами на строительство и эксплуатацию автомобильных и железнодорожных дорог, лесосплав является самым экономичным видом лесотранспорта.
Строительство гидротехнических сооружений на водных магистралях страны вызвало существенные изменения гидрологических условий водных путей. Образование каскада водохранилищ на крупных реках и зоны подпора на их притоках привело к полной или частичной потере естественных скоростей течений, что исключило использование энергии естественного водного потока для продвижения лесоматериалов. Почти каждое второе лесопромышленное объединение отрасли расположено в зоне водохранилищ.
Изменившиеся гидрологические условия заставили искать новые технические средства я технологические решения.
обеспечивающие перемещение лесоматериалов на воде. В практике лесосплава в качестве транспортного средства стали использоваться стационарные искусственные водные потоки, 'оздаваемые гидроускорителями (потокообразоватедями). А гакже разного типа механические ускорители.
Использование искусственных водных потоков как транспортного средства не привело к ожидаемым высоко эффективным результатам вследствие несовершенства потокообразо-ьателей, выпуск которых вскоре прекратился. Использование же механических ускорителей иногда технически невозможно, а подчас экономически нецелесообразно.
Сортировка и сплотка круглых лесоматериалов, нх выгрузка на берег и погрузка в суда, формировка плотов и другие лесосплавные операции - важнейшие звенья технологических процессов лесосплавных рейдов, рейдов приплава потребителей, водных бассейнов деревообрабатывающих предприятий. Эти процессы трудоемки, однообразны, опасны и требуют применения тяжелого ручного труда с низкой производительностью. В диссертации решается проблема поиска новых гидравлических средств для принудительного продвижения лесоматериалов на акваториях лесосплавных рейдов на основе использования для отих целей искусственных пульсирующих потоков, возбужденных импульсными гидравлическими струями, разработка высокоэффективной технологии лесосплава. Импульсная гидравлическая етруя - прерывный поток масс жидкости, вытекающих из струеобразующего насадка в виде единичных идентичных импульсов через равные промежутки времени.
Пульсирующий поток - поток жидкости, возбужденный затопленной импульсной струей, в ограниченном пространстве жидкости тех же физических евойств.
Цель работы - повышение эффективности лесосплава путем разработки и внедрения прогрессивной высокоэффективной технологии в лесосплавные операции ва основе использования пульсирующих .искусственных водных потоков, возбужденных визконапорными и низкочастотными импульсными гидравлическими струями.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в результате выполненных диссертантом научных исследований впервые: теоретически и экспериментально обоснованы н разработаны экспериментально-аналитические методы использования импульсных гидравлических струй и пульсирующих потоков в решении крупной'проблемы продвижения лесоматериалов по акваториям лесосплавных предприятий
при отсутствии естественных течений, имеющей важное на роднохозяйственное значение;
разработаны способы создания низконапорных и низко частотных импульсных струй с помощью импульсных гидро ускорителей (погокообразователен), разработана методика проектирования импульсных гидроускорителей (в том числе на базе электрогидравлики);
установлена динамика развития импульсной струи э не ограниченном водном пространстве, формы и размеры единичных импульсов, кинематические и динамические характеристики, закономерности. распространения пульсирующего потока при различном его ограничении, его плановая картина, закономерности изменения осевых скоростей и скоростей по поперечным сечениям, линии тока зжектируемой жидкости и вторичные течения, скоростные поля суммарных пульсирующих потоков; поставлены математические модели рассматриваемых физических явлений;
установлен колебательный характер движения лесомате риалов в пульсирующем потоке (молью и грузоединицами). резко снижающий силы трения между лесоматериалами, обеспечивающий эффективное их движение з сфере воздействия пульсирующего потока;
разработаны новые конструкции импульсных гидроускорителей, защищенных авторскими свидетельствами на изобретение, выполнены в металле экспериментальные образцы в натуральную величину и проведены их испытания в производственных условиях.
Основные научные положения, выносимые на зашиту:
1. Методы решения гидродинамических задач неустановившегося (струйного) течения жидкости. ' 2. Принципы создания импульсных гидравлических струй в струеобразующем насадке, работающем в импульсном режиме.
-
Закономерности распространения импульсных струй а , неограниченном водном пространстве.
-
Закономерности распространения пульсирующих потоков при различных ограничениях водного пространства.
-
Технологические схемы продвижения лесоматериалов а пульсирующем потоке как различными видами щети, так и одиночных пучков и партии пучков.
-
Методические указания для проектирования импульсных гидравлических ускорителей центробежно-эжекторного типа.
-
Перспективная технология лесосплавных процессов на основе использования пульсирующих потоков.
Практическая значимость. Разработаны основы теории и практики, представленные в виде новых научных положений, >екохендацнй и выводов, неустановившегося движения жид-:ости как транспортного средства продвижения лесоматериалов по акваториям сортировочно-сплогочных и формировоч-и'х рейдов, рейдов приплава н в бассейнах лесоперерабатывающих предприятий. Найдены новые технические решения в ехнологических процессах лесосплава на базе использования мпульскых гидравлических струй и возбужденных ими ллкируюших потоков. Полученные результаты эксперимен-йльных и теоретических исследований геометрических и кдродинимичееких характеристик импульсных гидравличс-ких струй и пульсирующих потоков, распространяющихся в «^ограниченных водных пространствах и при различных "Шіничеииях-могут служить научной основой для конструк-огккнх и технологических расчетов, внедрение которых по-колит повысить технический уровень и экономическую эф-'активность лесосплаве.
Разработаны "Методические указания" проектирования ^иульсных гидроускорителей, утвержденных Министерством сной промышленности СССР.
Дани рекомендации по использованию результатов иссле->ыа:шй в других областях техники.
Установлено, что при полной реализации всех установленні б диссертации научных результатов по совершенствованию технологии лесосплава по Миилеспрому СССР гарантиро-заннык годовой экономический эффект будет равен 1,8 млн. >vf). т иенах 1990 г.).
Место проведения экспериментальных исследований. Экс->«риментальные исследования способов создания и закономерностей распространения импульсных гидравлических труй и возбужденных ими пульсирующих потоков, а также движение модельных лесоматериалов в сфере их действия проводились в научно-исследовательской лаборатории и лаборатории лесосплава кафедры водного транспорта леса и гидравлики Марийского политехнического института им. A.M. Горького (ныне МарГТУ).
Экспериментальные исследования в производственных
условиях по исследованию характеристик пульсирующих по
токов и движению лесоматериалов в сфере их действия прове
дены в сплавном рейде Кировской лесобазы, в ПО
"Вятлесосплав* производственного * объединения
"Кировлеспром" н сплавных рейдах Козьмодемьянской сплавной конторы производственного лесозаготовительного объединения Торьклес" Миялеспрома СССР,
Апробация работы. Материалы диссертационной работа докладывались и обсуждались:
-
На техническом совещании при глазном инженере тр<:г та "Камдесоспляв", г. Пермь, 1967 г.
-
На секции лесоэксплуатации Научного Совета Комитета по проблеме "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья" Государственного Комитета Совета Минн стров СССР по науке я технике, г. Москва, 1967 г.
3. На техническом совещании Управления лесосплава
Миндссбумпрома СССР, г. Москва, 1967 г.
-
На заседании кафедры водного транспорта леса и гид равлики ЛОЛЛТА им. СМ. Кирова, г. Ленинград, 1968 г. ,
-
На технической совещании отдела НИИ озерного и реч пого рыбохозяйства, г. Ленинград, 1969 г.
-
На заседании совета лесошокенерного и лесомеханиче-ского факультетов Ленинградской ордена Ленина лесотехнической академии им. СМ. Кирова по присуждению ученых степеней, г. Ленинград, 1969 г.
-
На научно-технических конференциях Марийского политехнического института им. A.M. Горького по итогам научно-исследовательских работ аа 1966, 1978, 1979, 1981, 1982, 1983, 1984, 1985, 1986 годы.
-
На Координационном Совете по лесосплаву Минлесбум-прома СССР, г. Ленинград, ЦШШЛесосплава, 1979 г., 1934 г.
-
На всесоюзной межкафедральном совещании заведующих кафедр водного транспорта леса, г. Москва, Московский лесотехнический институт, 1984 г.
10. На заседании кафедры транспорта леса Белорусского
ордена трудового Красного Знамени технологического инсти
тута им. СМ. Кирова, г. Минск, 1984 г.
Реализация работы. Экспериментальные образцы импульсных гидравлических ускорителей, изготовленных а Марийском политехническом институте им. A.M. Горького, прошли производственные испытания:
в 1973 году испытана модель импульсного гидроускорителя на сплавном рейде Кировской лесобазы объединения "Кирозлеспром";
в 1980 году прошли производственные испытания импульсные гидроускорителн ИГУ-10 и ЙГУ-17 на Козиковском сплавоучастке Козьмодемьянской сплавной конторы Минлес-бумпрома СССР;
в 1981 году на Нововятском сортировочно-сплоточяо-формировочном: рейде объединения "Вятлесосплав" Миндес-бумпрома СССР прошли испытания импульсные гидроускорителн ИГУ-2 *: ИГУ-5,
в 1984 году на Юркивском сплавоучастке Козьмодемьян-кой сплавной' конторы Минлесбумпрома СССР прошел йены-ания и передан для дальнейшей эксплуатации на сплаво-частке импульсный гидроускоригель ИГУ-3.
Импульсные гидроускорители внедрены в учебный процесс Марийском политехническом институте им. A.M. Горького.
Публикация. По теме диссертации опубликовано 38 научных работ, включая 2 монографии, 12 отчетов по НИР, получено 5 авторских свидетельств на изобретение.
Объем работы. Диссертация общим объемом 495 стр. ма-лшнопненого текста состоит из введения, десяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной материал изложен ва 369 (272) стр., включая 30 стр. с таблицами и 89 *тр, с рисунками и фотографиями, список литературы содержит 175 наименований.