Организация лесотранспорта по р. Ангаре

1. Общие сведения о водном пути и конструкции плотов

1.1 Условия буксировки плотов

1.2 Описание принятой конструкции плота

2. Расчеты, связанные с организацией плотового сплава

2.1 Общие сведения

2.2 Расчет сопротивления движению плота

2.3 Подбор типа буксировщика

2.4 Определение длины буксировочного троса

2.5 Подбор сечения буксирного каната и «вожжевых»

2.6 Расчет сечений лежней плота

2.7 Расчет сечения поперечных счалов плота

2.8 Расчет борткомплектов

2.9 Расчет комплекта формировочного такелажа на секцию

2.10 Расчет коэффициента оборачиваемости такелажа

2.11 Расход такелажа при организации плотового лесосплава

2.12 Расчет потребности буксирного флота

3. Технология приемки, сдачи и транспортировки плотов

3.1 Управление плотом и его обслуживание

3.2 Основные требования безопасности при отправлении, буксировке и остановке плота

3.3 Предъявление плота к буксировке и сдаче его потребителю

4. Технико-экономические показатели организации плотового лесотранспорта

4.1 Общие сведения

4.2 Исходные данные для расчета ТЭП плотового лесосплава

4.3 Расчеты ТЭП Заключение Библиографический список

лесотранспорт буксировщик плот сопротивление Лес в плота транспортируют по рекам, озерам, искусственным водохранилищам и морям. Условия плавания на различных водных путях неодинаковы. Для рек характерны течения, сравнительно малые глубины на перекатах, ограниченная ширина сплавного или судового хода и его извилистость. На озерах и морях отсутствуют течения, но наблюдаются волнения, возникающие под действием ветра.

Сплав леса в озерных плотах применяется по озерам: Онежскому, Ладожскому, Байкалу и другим, а также по водохранилищам, входящие в состав единой глубоководной транспортной системы европейской части России, и на водных магистралях Сибири, появившихся в результате постройки гидроузлов.

Формирование плотов производится на плотбищах в межнавигационный период или на рейдах отправления в навигационный период. Плоты изготавливают в соответствии с «Правилами (техническими условиями) сплотки, формирования и оснастки плотов». Правила (ТУ) на плоты разрабатывают для буксировки в конкретном бассейне или на конкретной трассе по результатам межведомственных приемочных испытаний и согласовываются с лесосплавными объединениями, судоходными инспекциями, пароходствами и утверждаются вышестоящими организациями.

При транспортировании плотов взаимоотношения между пароходствами и лесосплавными организациями регламентируются уставом внутреннего водного транспорта и «Правилами буксировки плотов». Буксировка же плотов производится в соответствии с «Правилами плавания по внутренним водным путям и местным правилам плавания».

Технологические схемы буксировки плотов определяются путевыми, гидрологическими и климатическими условиями плотовой трассы. В технологии плотового лесосплава рассматриваются условия буксировки плотов: участки трассы движения плотов, конструкции, габариты и объемы плотов, скорости движения плотоканалов по отдельным участкам трассы, затруднительные участки реки и условия их прохождения, средства управления плотами, рекомендуемые места остановки отстоя плотов в штормовую погоду, пункты переформирования, порядок прохождения плотов через гидросооружения и т. д.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВОДНОМ ПУТИ И КОНСТРУКЦИИ ПЛОТОВ

1.1 Условия буксировки плотов

Буксировка плотов осуществляется по озеру или водохранилищу при воздействии ветровых волн, параметры которых зависят от силы (скорости) ветра и длины разгона волны.

1.2 Описание принятой конструкции плота

При выборе озерного плота, следует обратить особое внимание на конструкцию и оснастку плота (обвязки, борткомплекты, лежни, поперечные счалы, сжимы и др.), так как в дальнейшем необходимо будет объективно учесть потребность сплоточно-формировочного такелажа на плот и на весь объем плотового лесосплава в навигацию.

Плот формируют из секций размером 118Ч22метра. Плот — V 600Ч66 м.

2. РАСЧЕТЫ, СВЯЗАННЫЕ С ОРГАНИЗАЦИЕЙ ПЛОТОВОГО СПЛАВА

2.1 Общие сведения

Расчеты, связанные с организацией плотового сплава в озерных условиях проводятся на основе разработок, включают оценку следующих параметров:

· сопротивление движению плота в ветровых условиях

· минимально допустимую длину буксирного троса

· сечение бортовых и средних лежней

· усилие в сечении поперечных счалов

· число бревен и их диаметры бруствера плота

· сечение борткомплектов пучков

· потребности сплоточно-формировочного такелажа и буксирного флота

2.2 Расчет сопротивления движению плота

Полное сопротивление плота при буксировке в озерных условиях определяется для диапазона скоростей движения при 0,5; 1; 1,5 и 2 м/с и складывается

(2.1)

где — сопротивление движению плота на глубокой спокойной воде при оптимальной длине буксирного троса, Н;

— дополнительное сопротивление плота при волнении, Н;

— ветровое сопротивление, Н.

Отдельные составляющие полного сопротивления движению плота, на глубокой воде

(2.2)

где — расчетный коэффициент сопротивления трения, равный 0,009;

— смоченная поверхность плота, м²;

(2.3)

где — соответственно длина, ширина и осадка плота, м²;

F=7*(7+2*1.8)=74,2 м,² (2.4)

— расчетный коэффициент вихревого сопротивления плота (таб. 1 [1]);

— сечение плота на миделе, м²;

(2.5)

м².

— плотность воды равная 1000 кг/м³;

— скорость движения плота, м/с.

Сопротивление движению плота на глубокой спокойной воде при разных скоростях равна:

При =0,5 м/с.

Н,

При =1,0 м/с.

Н,

При =1,5 м/с.

Н,

При =2,0 м/с.

Н.

Дополнительное сопротивление плота на волнах

(2.6)

где — соответственно высота и длина ветровой волны зависящая от скорости ветра (таблица 2).

При скорости ветра равной 6 м/с,=0,83 м, 8.3 м.

— коэффициент передачи волновой мощности на плот определяется в зависимости от отношения Т/h_В и /h_B по графику в соответствии с рисунком 1;

— фиктивная длина волны, учитывающая искажение действительной длинны волны за счет скорости движения плота, м;

(2.7)

где — скорость движения плота, м/с.

Рисунок 1 — Зависимость коэффициента передачи волновой мощности Фиктивная длина волны.

При =0,5 м/с.

При =1,0 м/с.

При =1,5 м/с.

При =2,0 м/с.

Определяем коэффициент передачи волновой мощности на плот, :

При ;

0,45.

При ;

0,48.

При ;

0,51.

При ;

0,54.

Дополнительное сопротивление плота при волнении в движении с разными скоростями равно:

При =0,5 м/с.

При =1,0 м/с.

При =1,5 м/с.

При =2,0 м/с

Дополнительное сопротивления плота от ветра

(2.7)

где — коэффициент воздушного сопротивления трения, равный 0,02;

— площадь трения, м²;

(2.8)

м²,

— коэффициент воздушного сопротивления давления, равный 0,13;

— площадь ветрового надводного миделя, м²;

(2.9)

м².

где — высота плота, принимаемой равной высоте пучка, м;

— плотность воздуха, равная 1,225 кг/м³;

— скорость ветра, м/с.

Высоту плота выражаем через осадку — Т

(2.10)

где — удельная плотность древесины, равная 0,8;

— коэффициент, учитывающий непропорциональность осадки удельной плотности древесины в силу эллиптической формы поперечного сечения пучка. Рекомендуется принимать равным 0,935.

м.

Полученные значения подставляем в формулу (2.7)

Н,

Полное сопротивление равно

При =0,5 м/с

R=++=2760,74 Н,

При =1,0 м/с.

R=++=7788,19 Н,

При =1,5 м/с.

R=++=16 225,49 Н,

При =2,0 м/с.

R=+3393,9+45,79=28 925,29 Н.

2.3 Подбор типа буксировщика

По графику R = f (х) оптимальная скорость буксировщика (мощность 800 л.с.) равна 1,1 м/с, R= 12,5 т = 125 000 Н = 125 кН.

2.4 Определение длины буксирного троса

Выбор минимально допустимой длины буксирного троса при транспортировке плотов на волнении производится в зависимости от принятой мощности N =800 л.с. и высоты волны h_B = 0,66 м

Принимаем: диаметр буксирного каната 36.0 мм;

длина буксирного каната равна 100 м;

2.5 Подбор сечения буксирного каната и «вожжевых»

На плотах, формируемых по ширине из одной секции, устанавливаются две «вожжевые» равной длины (l₁ = l₂), а на плотах, формируемых из двух и более секций по ширине, устанавливают три «вожжевые»

Рабочее усилие в буксирном канате на волнении определяется по формуле:

. (2.11)

где P_р — сопротивление плота соответствующее оптимальной скорости буксирования, Н;

К_д — коэффициент динамичности, определяемый в зависимости от длины буксирного каната и высоты волны (рисунок 2)

Рисунок 2 — Зависимость коэффициента динамичности от длины буксирного каната

Н.

Сечение буксирного троса и «вожжевых» подбираем на основе

ГОСТ 3079 — 80; ГОСТ 2688– — 80 на стальные канаты по разрывному усилию в этих связях.

и (2.12)

гдеm = 3 — коэффициент запаса прочности

R_кв=R_вж=3*250 000=750000 Н.

По ГОСТ 3079– — 80 на стальные канаты выбираем канат двойной свивки типа ТУК — 0 конструкции 6Ч37 (1+6+15+15)+1 о. с диаметром d_К = 39 мм.

Усилие в средней «вожжевой»

(2.13)

Н.

Длина «вожжевых» определяется по формуле:

(2.14)

м,

(2.15)

м.

2.6 Расчет сечений лежней плота

Натяжение в бортовом лежне на волнении определяется по формуле:

(2.16)

Н,

(2.17)

Н.

Сечение бортовых лежней подбираем по ГОСТ 3079– — 80 на стальные канаты с учетом разрывного усилия в этих элементах плотового такелажа и коэффициента запаса m = 3.

(2.18)

Н,

(2.19)

Н.

По ГОСТ 3079– — 80 на стальные канаты выбираем канат двойной свивки типа ТУК — 0 конструкции 6Ч37 (1+6+15+15)+1 о.с. диаметром d_К = 35 мм.

2.7 Расчет сечения поперечных счалов плота

Рабочее усилие в поперечном счале плота любого типа на волнении определяется по формуле:

(2.20)

где Р_Лmax — натяжение в бортовом лежне, подставляется в формулу в тоннах

Н.

Разрывное усилие поперечного счала с учетом коэффициента запаса прочности m = 3:

(2.21)

Н.

По ГОСТ 2088– — 80 на стальные канаты выбираем канат двойной свивки типа ЛК — Р конструкции 6Ч19 (1+6+6/6)+1 о. с диаметром d_К =21,5 мм.

2.8 Расчет борткомплектов

Максимальное усилие в борткомплекте:

(2.22)

где k — коэффициент, учитывающий усилие возникающее в борткомплекте на спокойной воде;

k₁ — коэффициент, учитывающий усилие возникающее в борткомплекте при качке на волнении;

G — масса пучка;

(2.23)

гдес_д = 800 кг/м³ — плотность древесины;

V_П — объем леса в пучке;

(2.24)

где Н, В_П — высота и ширина пучка, м;

l_П — длина пучка, м;

с_П =(0,6−0,65) — коэффициент полнодревесности пучка;

Ширина пучка определяется через его высоту и коэффициент формы б:

(2.25)

При расчете рекомендуется принимать: б = 1,5−1,75, l_П = 6,5 м — для сортиментного пучка;

м,

м³.

Длина борткомплекта или обвязки:

(2.26)

где 1,2 — коэффициент, учитывающий запас длины обвязки по сравнению с периметром эллипса

м,

G=800*26.45=21 160 кг,

кг.

Сечение бортового комплекта подбираем по его разрывному усилию с учетом коэффициента запаса m = 3.

(2.27)

Н.

По ГОСТ 2088– — 80 на стальные канаты выбираем канат двойной свивки типа ЛК — Р конструкции 6Ч19 (1+6+6/6)+1 о.с. диаметром d_К =13 мм.

2.9 Расчет комплекта формировочного такелажа на секцию (плот)

На основе установленных габаритов сплоточных единиц производится расчет их количества на секцию и на плот в целом.

Объем древесины в секции (плоту):

(2.28)

где К_ПЛ — коэффициент полнодревесности плота;

(2.29)

где в_Ш = 0,95−0,98, в_Д = 0,9−0,95, в_и = 0,786 — соответственно коэффициенты заполнения пучками по ширине, длине и полноты площади миделевого сечения плота.

м³.

Число сплоточных единиц по ширине и длине плота определяется по формуле:

n_ш=В*в_ш/В_п, (2.30)

n_д=L*в_д/l_п, (2.31)

n_ш=22*0.95/3.6=6 шт,

n_д=118*0,9/6,5=17 шт.

Общее число пучков в секции (плоту):

n_п=n_ш* n_д, (2.32)

n_п=17*6=102 шт.

Объем древесины в секции :

(2.33)

м³.

Таблица 1. Таблица спецификации сплоточно-формировочного такелажа на секцию

2.10 Расчет коэффициента оборачиваемости такелажа

Коэффициент оборачиваемости такелажа определяется как отношение продолжительности транспортировки плота в навигацию Т_НАВ(суток), по времени оборота такелажа t_ОБОР (суток).

(2.34)

Время оборота такелажа равно:

(2.35)

гдеt₁ — время транспортировки плота

(2.36)

сут,

t₂ = 10−15 суток — время на съем, сдачу, накопление и отгрузку такелажа;

t₃ — время на обратную перевозку буксиром такелажа в баржах;

(2.37)

гдех_хх — скорость буксировки баржи, м/с;

(2.38)

где х_Л— скорость хода буксировщика легкачем;

м/с,

сут,

t₄ = 2−3 суток — время на разгрузку, разборку, выбраковку и комплектование такелажа;

t₅ — расчетное время на изготовление одного плота.

(2.39)

сут,

сут,

2.11 Расход такелажа при организации плотового лесосплава

Расчет расхода такелажа для обеспечения буксировки плотов в заданных объемах иллюстрируется в таблице 2.

Таблица 2 Расчет расхода такелажа для обеспечения буксировки плотов в заданных условиях

2.12 Расчет потребности буксирного флота

Транспортная работа буксирного флота в тонно-километрах за навигацию:

(2.40)

т-км.

Время, затраченное буксировщиком на один рейс, состоит из времени движения с плотом, обратного хода с баржей, загруженной такелажем и времени простоев.

Время простоя буксира определяется по формуле:

(2.41)

сут.

По результатам расчетов строится график движения плотов и барж.

(2.42)

(2.43)

где — время на осмотр и приемку плота в пункте отправления;

— время на осмотр и приемку плота в пункте прибытия.

сут,

сут.

Количество рейсов и транспортная работа одного буксира за навигацию:

(2.44)

(2.45)

рейсов,

т-км.

Потребное число буксиров-плотоводов:

(2.46)

шт.

Количество плотов, отбуксированных за навигацию:

(2.47)

шт.

Время оборачиваемости буксира — Т_ОБОР и число его оборотов за

Навигацию — n_ОБОР :

(2.48)

сут,

(2.49)

об.

Потребное количество буксиров на навигацию:

(2.50)

буксира.

Потребное количество сило-суток за навигацию:

(2.51)

где N_i = 800 л.с. — индикаторная мощность буксировщика;

t₁ — время движения с плотом;

t₆ — время возвращения буксира-плотовода на рейд формирования.

t₆=S/V_л, (2.52)

t₆=445 000/5,3=1сут,

с.с.

3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРИЕМКИ, СДАЧИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ПЛОТОВ

3.1 Управление плотом и его обслуживание в пути следования

Транспортировка озерного плота осуществляется при скорости ветра, допустимыми техническими условиями на его конструкцию.

При необходимости к плоту направляется дополнительное судно или аварийно-спасательное средство с ремонтной бригадой. При буксировке плота необходимо учитывать, что наиболее разрушительное воздействие на плот оказывает встречнобортовые волны

Курс транспортировки плота избирается ближе к наветренному берегу или наветренной части судового хода. Полезно также в штормовых условиях, по возможности, ограждать борт движущегося плота или плота на стоянке гружеными самоходными или не самоходными судами.

При аварии плота экипаж буксировщика и плотокоманда выполняет все работы, связанные с ликвидацией аварии, принимают все возможные меры к спасению людей, леса, такелажа. Капитан буксировщика сообщает об аварии пароходству.

3.2 Основные требования безопасности при отправлении, буксировки и остановки плота

Отправление плота в места формирования разрешается после его техосмотра на предмет оснащения в соответствие с техническим условием.

При густом тумане и штормовом ветре отправка плота строго запрещена. Каждый рабочий плотокоманды должен пройти надлежащий инструктаж, научиться пользоваться спасательным средством.

Для причальных снастей должны применятся канаты годностью не менее 75%.

Пункты для остановки плотов оборудуются береговыми или русловыми опорами.

Движение буксировщика с плотом должно проводиться с соответствиями с «Правилами плавания по внутренним судоходным путям России», с местными правилами плавания.

Не разрешается находиться на плывущем плоту во время волнения, стоять на поврежденных пучках, освобождать затонувший буксирный канат, подъезжать на катере или лодке к натянутому буксирному тросу, прыгать с буксировщика или катера на плот.

3.3 Предъявление плота к буксировке и сдача его потребителю

Готовый плот рейд отправитель предъявляет пароходству к осмотру. Осмотр проводится совместно с представителем отправителя (рейда) и оформляется актом, в заключении которого указывается пригодность плота к буксировке.

Капитан буксировщика до приема плота на чал проверяет пригодность плота к буксировке. Обнаруженные дефекты устраняются отправителем

Пароходство извещает получателя за 6 часов до прибытия плота в пункт назначения.

Потребитель обеспечивает встречу плота не ближе чем за 5 км до места его постановки. Окончание буксировки оформляется специальным актом. Неповрежденные плоты, прибывшие в пункт назначения, принимаются без проверки объемов леса. В аварийных плотах учитывается число целых, полностью или частично сплоточных единиц.

Недостача леса и такелажа в аварийных плотах указывается в акте окончание буксировки.

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОРГАНИЗАЦИИ ПЛОТОВОГО ЛЕСОТРАНСПОРТА

4.1 Общие сведения

Расчет годовых затрат на такелаж и его эксплуатацию ведется, исходя из потребности его на предлагаемую конструкцию плота с учетом коэффициента оборачиваемости.

Буксировка плотов осуществляется флотом пароходства. Тарифы на буксировку плотов установлены 1 м³ плотной древесной массы и предназначены для возмещения затрат пароходств по транспортировке лесных грузов в плотах.

4.2 Исходные данные для расчета ТЭП плотового лесосплава

Таблица 3- Исходные данные для расчета ТЭП

4.3 Расчет ТЭП

Таблица 4— Расчет стоимости такелажа.

Таблица 5 -Эксплуатационные затрата на транспортировку плотов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнив курсовой проект мы рассчитали основные параметры организации плотового сплава, т. е. рассчитали сопротивление движению плота, подобрали сечения «вожжевых», лежня, борткомплектов, счалов, рассчитали длину каната, рассчитали комплект формировочного такелажа и коэффициент оборачиваемости такелажа, провели расчеты по потребности буксирного флота. В процессе проектирования построен график движения плотов.

Рассчитаны эксплуатационные затраты на транспортировку плотов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Водный транспорт леса. Организация плотового лесосплава: Учебное пособие к выполнению курсовой работы для студентов специальности 260 100 всех форм обучения. — Красноярск: СибГТУ, 2002.

2. Плоты. Конструкция, эксплуатация, технология. — М.:Лесная промышленность, 1978.

3. Водный транспорт леса: Учебник для вузов / А. А. Камусин, Ю. Я. Дмитриев, А. Н. Минаев, М. М. Овчинников, В. И. Патякин, А. Н. Пименов, В. П. Полищук; Под ред. В. И. Патякина. 2-е изд., стереотипное, М.:МГУЛ, 2002.

4. Водный транспорт леса: Справочник. — М.: Лесная промышленность, 1973.

5. Рябоконь Ю. И. Транспорт леса. Перевозки леса в судах: Учебное пособие для вузов специальности 260 100 / Под.ред. В. П. Корпачева. — Красноярск: СибГТУ, 2003.