Hydrodynamic resistance of rafting units of new design
- Authors: Manukovski A.Y.1, Shadrina Y.1
-
Affiliations:
- Voronezh State Forestry University
- Issue: Vol 21, No 4 (2024)
- Pages: 150-164
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/2307-0048/article/view/293656
- DOI: https://doi.org/10.15393/j2.art.2024.8203
- ID: 293656
Cite item
Full Text
Abstract
The article presents the results of experimental data analysis of the logs rafting units’ unsteady motion under the shallow waters effect. A float unit composed of four small volume bundles (up to 5 cubic meters) linked by the means of the fastening logs and flexible couplings has been proposed for rafting in shallow rivers. As the result of experimental research the mathematical model of hydrodynamic resistance was obtained. The timber transport units (TTU) included from 1 to 6 raft sections. The study was performed with a 1 : 20-scaled model. The length-to-width ratio of the TTU varied from 1 to 6. Froude scaling was performed over the range from 0.16 to 0.46 in case of uniform motion of the TTU. The experiments in unsteady motion conditions were performed using Froude scaling and Ho-criterion. The experiments were performed within the Reynolds number range of 3.1∙104…5.5∙105. The models were towed at speeds of 0.1…0.3 m/sec. Quadratic dependences of the water resistance force to the velocity of the uniform motion of the TTU models have been derived. The water resistance in the case of the TTU non-stationary motion is represented as the latter one for the uniform motion plus additional resistance arising during non-stationary motion. The values taken into account as the aggregated nonstationarity coefficient included: entrained water, body of water in the TTU cavities and additional water resistance. Dependences of the nonstationarity coefficient to the relative motion speed for all TTU models at the depth / draft ratios of 7.0; 5.0; 4.0; 2.7; 1.6 have been derived. The results obtained allow the researchers to determine the TTU acceleration time and starting course. Some additional tasks become solvable. For instance, necessary acceleration force for attainment of a TTU predetermined motion speed can be found.
About the authors
Andre Yur'evich Manukovski
Voronezh State Forestry University
Author for correspondence.
Email: mayu1964@mail.ru
Yana Shadrina
Voronezh State Forestry University
Email: ya.shadrina@narfu.ru
References
- Афоничев Д. Н., Папонов Н. Н., Васильев В. В. Сплоточная единица стабилизированной плавучести // ИВУЗ «Лесной журнал». 2010. № 6. С. 114—120.
- Афоничев Д. Н., Васильев В. В., Папонов Н. Н. Совершенствование конструкции плота для сплава древесины по рекам с малыми глубинами // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). 2012. № 76 (2). С. 1—10. Текст: электронный.
- Барабанов В. А. Исследование разворота лесотранспортной единицы при неуста-новившемся режиме движения // Материалы Всерос. конф. «Химико-лесной комплекс / Проблемы и решения». Красноярск, 2002. С. 71—76.
- Корпачев В. П. Общий вид дифференциальных уравнений движения лесотранспортных единиц в водном потоке // Технология, комплексная механизация лесозаготовительных работ и транспорт леса. Л.: ЛТА, 1972. С. 112—117.
- Мануковский А. Ю., Подойницын К. С., Завершинская О. В. Исследование гидродинами-ческого сопротивления движению сортиментных плотов // Лесотехнический журнал. 2011. № 3. С. 83—87.
- Мануковский А. Ю., Макаров Д. А. К вопросу о сплаве леса по рекам с малыми глубинами // Леса России в XII веке: Материалы Девятой междунар. научно-техн. интернет-конф. Сент., 2012 г. СПб., 2012. С. 90—93.
- Митрофанов А. А. Лесосплав. Новые технологии, научное и техническое обеспечение. Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2007. 492 с.
- Мурашова О. В., Митрофанов А. А. Исследования гидродинамических характеристик плоских сплоточных единиц на моделях и в натурных условиях // Известия вузов. Лесной журнал. Архангельск: САФУ, 2007. № 1. С. 58—66.
- Овчинников М. М., Родионов П. М. Сопротивление движению хлыстовых плотов // Лесная промышленность. 1979. № 6. С. 28—29.
- Патент 115769, Р Ф, МПК В 65 G 69/20. Сплоточная единица / Г. Я. Суров, Я. В. Ватлина, Т. М. Шарова. Опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13.
- Патент 2475408 Р Ф, МПК В 63 В 35/62. Плот / Д. Н. Афоничев, В. В. Васильев, Н. Н. Папонов. Опубл. 20.02.2013. Бюл. № 5.
- Перфильев П. Н., Митрофанов А. А. Исследования гидродинамических характеристик линеек из плоских сплоточных единиц // Известия вузов. Лесной журнал. Архангельск: САФУ, 2009. № 1. С. 44—51.
- Суров Г. Я. О влиянии массы воды в пустотах пучка брёвен на величину силы удара // Водный транспорт леса: Межвуз. сб. науч. тр. Красноярск: СибТИ, 1977. Вып. 5. С. 15—21.
- Харитонов В. Я. Сборник избранных трудов. Архангельск: САФУ, 2010. 480 с.
- Щербаков В. А. Исследование некоторых вопросов управления плотами при буксеровке в речных условиях: Дис. … канд. техн. наук. Л., 1961. 120 с.
- Shadrina Ya .V., Surov G. Ya. Research on models of the hydrodynamics resistance of timber transport units // International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM. Austria, 2018. Vol. 18, issue 3.2. P. 425—432.
Supplementary files
