Justification of the forces required for leveling ends of floating packaged rafting units
Authors: Песков И.А. , Посыпанов С.В. 
Published: June 2021

При реализации концепции, обеспечивающей экономическую доступность удаленных лесных ресурсов, предусматривается сплотка малогабаритных пакетов круглых лесоматериалов в двухъярусные единицы в пунктах выхода с мелководных участков рек на глубоководные. Указанная сплотка предполагается в специальных устройствах, где предусматривается, в частности, торцевание сплоточных единиц с целью повышения экономических показателей дальнейшей транспортировки и надежности сохранения их целостности. Для обоснования параметров устройства нужна информация о требуемых усилиях для торцевания плавающих пакетов и двухярусных единиц из них. Установлено, что для ее получения нужны дополнительные исследования. Очевидна целесообразность общей методологии для двухъярусных единиц и составляющих их пакетов, с которых и следует начать исследования. С целью получения зависимости для расчета усилия, необходимого для торцевания плавающих пакетов, использовали теоретический метод, базирующийся на эластиковой теории. При этом плавающий пакет рассматривали как гибкую оболочку, заполненную двумя видами сыпучей среды с разным объемным весом. Граница сред проходит по поверхности воды. Линия обвязки, то есть гибкой оболочки представляет собой комбинацию фрагментов двух эластик с разными характеристиками. Используя параметрические уравнения, описывающие форму эластик, и зависимости для определения давлений в сыпучих средах, получили искомую аналитическую зависимость и ее упрощенный вариант для практических расчетов. Результаты расчетов по предложенной формуле превышают результаты, вычисленные по формуле, полученной ранее по другому алгоритму действий без учета давления обвязок, на 70% при коэффициенте формы пакета 1,5, то есть при сильном давлении обвязок и примерно на 10% – при коэффициенте 2,5, то есть слабом их давлении. Это позволяет считать результаты исследования достоверными, применение использованной методики для соответствующего исследования двухъярусным единиц – целесообразным. Установили, что при фиксированной плотности лесоматериалов наиболее существенно влияют на усилие торцевания изменения отношения высоты пакета к среднему диаметру лесоматериалов, его коэффициента формы и объема. Влияние первых двух факторов в аналитической формуле учитывается множителем, величину которого в практических расчетах можно определить по предложенным графикам или аппроксимирующим зависимостям.

When implementing the concept that ensures the economic accessibility of remote forest resources, it is envisaged to raft small-sized packages of round timber into bilevel units at the points of exit from shallow-water sections of rivers to deep-water ones. The specified raft is assumed in special devices, which provide the leveling ends of rafting units to increase the economic indicators of further transportation and the reliability of maintaining integrity. To substantiate the parameters of the device, information is needed on the required forces for leveling ends of floating packages and bilevel units of them. It was found that to obtain it requires additional research. The expediency of a common methodology for bilevel units and their constituent packages is obvious, from which research should be started. To obtain the dependence for calculating the force required for leveling ends of the floating packages, a theoretical method based on the elastic theory was used. In this case, the floating package was considered as a flexible shell filled with two types of granular media with different bulk density. The boundary of the media runs along the surface of the water. The strapping line, that is, the flexible casing, is a combination of fragments of two elastics with different characteristics. Using parametric equations describing the shape of elastic and dependences for determining pressures in bulk media, we obtained the required analytical dependence and its simplified version for practical calculations. The calculation results according to the proposed formula exceed the results calculated according to the formula obtained earlier using another algorithm of actions without considering the pressure of the straps by 70% with a package shape factor of 1.5, that is, with a strong pressure of the straps and by about 10% – with a coefficient of 2.5, that is, their weak pressure. This allows us to consider the results of the study reliable, the use of the methodology used for the corresponding study of bilevel units is expedient. It was found that at a fixed density of timber, the most significant effect on the force of leveling ends is changes in the ratio of the height of the package to the average diameter of timber, its shape factor and volume. The influence of the first two factors in the analytical formula is considered by a factor, the value of which in practical calculations can be determined from the proposed graphs or approximating dependences.