К.т.н. Ловська А. О., к.т.н. Равлюк В. Г.

Український державний університет залізничного транспорту

ВИЗНАЧЕННЯ ДИНАМІЧНОЇ НАВАНТАЖЕНОСТІ НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦІЙ КОНТЕЙНЕРІВ У СКЛАДІ КОМБІНОВАНИХ ПОЇЗДІВ ПРИ ПЕРЕВЕЗЕННІ НА ЗАЛІЗНИЧНОМУ ПОРОМІ

Географічне розміщення України на перехресті міжнародних транспортних коридорів зумовлює її участь у перевезеннях між країнами Європи та Азії. Для підвищення ефективності перевізного процесу набули розвитку комбіновані транспортні системи, одними з найбільш успішних серед таких симбіозів є залізнично-поромні перевезення. На сьогоднішній день залізнично-поромні маршрути сполучають Україну з Болгарією, Грузією, Туреччиною.

Підвищення об’ємів вантажоперевезень між євроазіатськими країнами зумовлюють впровадження в експлуатацію нових транспортних маршрутів. Один з останніх серед таких є ланцюгом міжнародного транспортного коридору, який пов’язав між собою країни Європи та Азії, коли перший поїзд комбінованого транспорту перетнув акваторію Чорного моря на залізничному поромі і прослідував у Китай.

Для забезпечення безпеки перевезень поїздів комбінованого транспорту на залізничних поромах морем необхідним є проведення досліджень щодо динамічної навантаженості і стійкості контейнерів відносно рам вагонів-платформ.

З метою визначення динамічних навантажень, які діють на несучу конструкцію контейнера у складі комбінованого поїзда при перевезенні на залізничному поромі проведено математичне моделювання за допомогою метода Лагранжа ІІ роду.

До уваги прийняті кутові переміщення залізничного порому відносно повздовжньої осі (крен), як випадку найбільшої навантаженості несучої конструкції, а також впливу на стійкість контейнерів відносно рами вагона-платформи. При складанні рівнянь руху розглянуті три схеми взаємодії контейнера з вагоном-платформою, розміщеного на палубі залізничного порому:

1) відсутність переміщень вагона-платформи та контейнерів відносно початкового положення при коливаннях залізничного порому;

2) наявність переміщень вагона-платформи при коливаннях залізничного порому з урахуванням нерухомості контейнерів відносно рами вагона-платформи;

3) наявність переміщень вагона-платформи відносно палуби та контейнерів відносно рами вагона-платформи.

Розрахунки проведені стосовно залізничного порому «Герои Шипки», що рухається акваторією Чорного моря. В якості базової моделі вагона-платформи обрана модель 13-4012, а контейнера – модель 1СС, масою брутто 24 т.

Ударна дія морських хвиль на корпус залізничного порому з вагонами, розміщеними на його борту до уваги не приймалася. При складанні моделі враховано трохоідальний закон руху збурюючої дії (морської хвилі) на залізничний пором з вагонами, розміщеними на його палубах та дисипативну складову, яка виникає при коливаннях залізничного порому в умовах морської хитавиці, а також курсові кути морської хвилі по відношенню до корпусу залізничного порому та вітрове навантаження, що діє на надводну проекцію залізничного порому, вагона-платформи, розміщеного на верхній палубі та контейнерів.

Для розв’язання диференціальних рівнянь складено програму розрахунку в середовищі пакету Mathcad, для чого воно зводилося до нормальної форми Коші, після чого інтегрувалися за методом Рунге – Кутти.

Встановлено, що при відсутності переміщень вагона-платформи та контейнерів відносно початкового положення загальна величина прискорення, яке діє на крайній від фальшборта вагон-платформу з контейнерами склала близько 0,25g.

Для випадку наявності переміщень вагона-платформи при коливаннях залізничного порому та нерухомості контейнерів відносно рами встановлено, що загальна величина прискорення, яке діє на крайній від фальшборта вагон-платформу з контейнерами, склала близько 0,3g.

При наявності переміщень вагона-платформи відносно палуби та контейнерів відносно рами вагона-платформи загальна величина прискорення, яке діє на крайній від фальшборта вагон-платформу, склала близько 0,4g, а на контейнера, розміщені на ньому, близько 0,47g.

Для оцінки стійкості контейнерів відносно рами вагона-платформи проведені дослідження коефіцієнту стійкості рівноваги при кутових переміщеннях залізничного порому відносно повздовжньої осі.

Проведені дослідження дозволили зробити висновок, що коефіцієнт стійкості контейнера відносно рами вагона-платформи має значення менше 1 при наявності переміщень фітингів контейнерів відносно фітингових упорів вагона-платформи. При цьому стійкість контейнера забезпечується при кутах крену залізничного порому до 25 .

На підставі проведених досліджень можна зробити наступні висновки:

- проведено дослідження динамічної навантаженості несучих конструкцій контейнерів, розміщених на вагоні-платформі при перевезенні залізничним поромом. Отримано уточнені значення прискорень, які діють на несучі конструкції контейнерів;

- визначено максимальні кути крену залізничного порому при яких забезпечується стійкість контейнерів відносно рами вагона-платформи;

- проведені дослідження сприятимуть підвищенню ефективності комбінованого транспорту в напрямку міжнародних транспортних коридорів.