Введение к работе
Актуальность темы. На Арктическом шельфе сосредоточены большие запасы полезных ископаемых. Необходимое для добычи технологическое оборудование, строительные материалы и другие грузы доставляются морским транспортом с последующей перегрузкой на вспомогательные плавсредства небольшого тоннажа. Перегрузка осуществляется штатными судовыми грузоподъемными устройствами в условиях открытых и мало защищенных рейдов. Традиционное технологическое обеспечение операций не в полной мере соответствует современным требованиям. Необходима модернизация и внедрение новых элементов оснастки и технологии, отвечающих требованиям безопасной и эффективной эксплуатации.
Через порт Архангельск в 2011 году перевалено более 700 тыс. тонн арктических каботажных грузов. В 2012-2015 годах планируется увеличение годового грузопотока до полутора миллионов тонн.
Анализ состава флота Северного бассейна и технологического оборудования судов позволяет определить следующие цели и задачи диссертационной работы. Цели исследования.
1. Разработка новых конструкционных элементов грузоподъемных
органов и технологии использования грузозахватных приспособлений
судовых кранов.
2. Совершенствование технологических процессов грузовых операций
в условиях открытых рейдов и портов с ограниченной доступностью.
Задачи диссертационной работы.
Разработка новой конструкции и математической модели пространственной грузовой подвески судового крана.
Разработка математической модели контактной пары (контактный элемент - груз) для фрикционных грузозахватных устройств.
Разработка математической модели расчета перемещений тяжеловесных грузов в судовых трюмах при плотной загрузке.
Экспериментальное исследование эксплуатационных характеристик крюковых и фрикционных грузозахватных приспособлений.
Совершенствование способов грузообработки крупногабаритных металлических конструкций.
Объектами исследования являются грузоподъемные органы и такелажное вооружение судовых грузоподъемных устройств, а предметом исследования совершенствование технологии грузообработки судовыми кранами перспективных видов груза в портах и на открытых рейдах.
Базовыми методологическими научными работами в области
математического моделирования и исследования динамики береговых и
судовых кранов являются труды А.Л.Алейнера, В.И.Брауде, А.Василёва,
Д.П.Волкова, Н.П.Гаранина, М.М.Гохберга, Н.И.Григорьева,
А.И.Дукельского, Н.И.Ерофеева, В.П.Ерофеева, С.А.Казака,
Б.С.Ковальского, М.С.Комарова, В.А.Подобеда, H.Dresig, H.Hamiover, F.Sedlmayer, M.Scheffler, K.Raraakrishna, M.A.Parameswaran и других ученых.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работы
использовались положения теоретической механики, динамики машин и
крановых установок, методы математического моделирования, численные и
аналитические методы решения дифференциальных уравнений, а также
натурные экспериментальные исследования эксплуатационных
характеристик грузозахватных приспособлений.
Достоверность и обоснованность результатов и выводов, полученных в диссертационной работе, обеспечивается корректным использованием перечисленных выше методов исследования, совпадением результатов численного моделирования с модельными, натурными и технологическими экспериментами.
Научная значимость результатов работы.
Разработана методика расчета нагрузок в элементах пространственных грузовых подвесках судового крана со стрелой рамного типа.
Разработана математическая модель контактной пары (контактный элемент - груз) для фрикционных грузозахватных приспособлений.
Предложена методика расчета эксплуатационных нагрузок при применении грузозахватных приспособлений для металлоконструкций.
Разработана математическая модель расчета перемещений тяжеловесных грузов на технологических платформах в судовых трюмах в условиях плотной загрузки.
Практическая ценность работы.
Разработаны новые конструкции пространственных грузовых подвесок стрелового судового крана с одно- и двухходовыми грузовыми канатами, на которые получен патент на полезную модель № 102356 «Подвеска грузовой стрелы» и положительное заключение экспертизы заявки по существу на выдачу патента на изобретение.
Разработанные математические модели пространственной грузовой подвески и грузозахватных приспособлений позволяют на стадии проектирования определять нагрузочные и геометрические характеристики работы стрелового судового крана.
Представленные математические модели могут быть использованы при разработке технологических карт на выполнение грузовых операций с крупногабаритными металлоконструкциями.
Предложенные пространственные грузовые подвески и грузозахватные приспособления позволяют совершенствовать технологические процессы перегрузки крупногабаритных металлоконструкций, а также повысить безопасность погрузочно-разгрузочных работ.
Личный вклад автора состоит в получении научных результатов, отраженных в опубликованных работах (в том числе в соавторстве), включая разработку математических моделей грузовых подвесок и грузозахватных приспособлений судового крана. Определены нагрузочные и позиционные показатели технологического процесса перегрузки крупногабаритных металлоконструкций и железобетонных изделий. Осуществлено научное планирование и проведение экспериментальных исследований.
Реализация работы. Результаты диссертационной работы внедрены в технологических документах ОАО «Архангельский речной порт» на грузообработку плавкранами металлоконструкций с использованием фрикционных грузозахватных приспособлений (Акт внедрения № 331/1 от 22 декабря 2009 года).
Апробация работы. Основные положения и результаты научных исследований докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и курсантов Арктического морского института имени В.И. Воронина «Региональная наука как основа развития морской деятельности Архангельской области» в 2009-2011 гг.; научно-практической конференции 18-19 ноября 2010 года филиала «Севмашвтуз» ГОУ ВПО «СПбГМТУ»; международной научно-практической конференции «Системный анализ и логистика на транспорте» факультета Международного транспортного менеджмента ФГОУ ВПО «Государственная морская академия имени адмирала С. О. Макарова» и кафедры Системного анализа и логистики ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения» 21-22 апреля 2011 года.
Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в десяти печатных работах, шесть из которых размещены в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для опубликования основных результатов диссертаций на
соискание ученой степени кандидата и доктора технических наук, двух
сборниках докладов вышеназванных конференций и патента на полезную модель №102356 «Подвеска грузовой стрелы».
Основные положения и результаты, выносимые на защиту.
Математическая модель пространственной грузовой подвески стрелового судового крана.
Математическая модель контактной пары (контактный элемент -груз) для фрикционных грузозахватных приспособлений.
Методика расчета эксплуатационных нагрузок при применении грузозахватных приспособлений для крупногабаритных металлоконструкций.
Математическая модель расчета перемещений тяжеловесных грузов в судовых трюмах при плотной загрузке.
Усовершенствованная технология процесса грузообработки металлоконструкций судовыми кранами на открытых рейдах и в портопунктах с ограниченной доступностью.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников и приложений. Общий объем диссертации 176 с, основной текст - 142 с, рис. - 45, табл. - 6, перечень использованной отечественной и иностранной научно-технической литературы из 107 наименований на 12 с, включая работы автора, 8 приложений на 22 с, включая 21 рис., 2 табл.
