Обоснование гидродинамических нагрузок, воспринимаемых устройством для сплотки четырёхпакетных пучков в процессе эксплуатации
Authors: Посыпанов С. В. , Зарипов Ш. Г. , Песков И. А. 
Published: February 2025

Доставка древесного сырья потребителям из наиболее удалённых лесных массивов, где сосредоточены его основные запасы, зачастую экономически оправдывается только при осуществлении её по водным путям. При эффективном использовании разветвлённых речных сетей обычно начальная относительно короткая часть маршрута доставки проходит по мелководным участкам. После их преодоления экономически целесообразно укрупнение лесотранспортных единиц. Рассматриваемое в статье устройство в совокупности с техникой лесозаготовителей позволяет эффективно и экологично выполнять укрупнение сплоточных единиц. С его помощью из малогабаритных пакетов без нарушения их целостности сплачивают двухъярусные четырёхпакетные пучки. Эксплуатация устройства предполагает его перестановки с места на место. Описываемое исследование направлено на получение достоверных сведений о гидродинамических усилиях, воспринимаемых устройством в процессе эксплуатации. Такие сведения позволят минимизировать затраты на крепление устройств при соблюдении условия его надёжности. Установлены факторы, которые теоретически влияют на величину указанных усилий. Зависимость между означенными усилием и факторами в результате преобразований представлена как функция коэффициента гидродинамического сопротивления от сократившегося ряда безразмерных величин. Приведена аргументация допустимости игнорирования в данном случае числаРейнольдса как определяющего фактора и критерия подобия. В результате доказано, что коэффициент гидродинамического сопротивления устройства с определёнными геометрическими пропорциями можно рассматривать как функцию числа Фруда и относительной глубины потока. Установлена содержащая упомянутый коэффициент аналитическая формула, предназначенная для определения исследуемой нагрузки. По результатам опытов на физической модели устройства, выполненных по полному факторному плану с обеспечением подобия, получены уравнения регрессии, позволяющие вычислять значения указанного коэффициента. Знание этой величины позволяет определять по упомянутой аналитической формуле гидродинамическую нагрузку на устройство с расположенной в нём сплоточной единицей. С помощью полученного уравнения регрессии выполнена оценка характера и степени влияния числа Фруда, относительной глубины на величину коэффициента гидродинамического сопротивления.

Delivery of wood raw materials to consumers from the most remote forest areas, where its main reserves are concentrated, is often economically justified only when carried out by waterways. When branched river networks are used effectively, the initial relatively short part of the delivery route usually passes through shallow water areas. After overcoming them, it is economically feasible to enlarge timber transport units. The device discussed in the article, together with logging equipment, allows for the enlarge of timber transport units in an efficient and environmentally friendly manner. With its help, smallsized packages without compromising their integrity are assembled into two-tier, fourpacket bundles. Operating the device involves moving it from place to place. The described study is aimed at obtaining reliable information about the hydrodynamic loads acting on the device in operating condition. Their presence will ensure its reliable fastening, while avoiding excessive costs. Factors have been identified that theoretically influence the magnitude of these loads. The relationship between the hydrodynamic load and the determining factors is reduced to dimensionless form. The admissibility of excluding the Reynolds number from the number of determining factors is substantiated. Dimensionless geometric factors characterizing the shape of the underwater part of the device and the base timber transport unit are fixed. As a result of theoretical studies, an analytical formula was established by which the hydrodynamic load perceived by the device should be determined, and the dependence of the hydrodynamic resistance coefficient on the Froude number and the relative depth at the place of work was obtained, presented in symbolic form. Using this dependence, experimental studies were carried out on a physical model in compliance with similarity using a full factorial design. Based on the results of the experiments, regression models were obtained to calculate the values of the hydrodynamic resistance coefficient in the case under consideration. Knowing this value allows one to determine, using the mentioned analytical formula, the hydrodynamic load on the device with the timber transport unit located in it. An analysis of the influence of the main determining factors on the value of the coefficient under study was carried out.