Obr. 5 Plovoucí otoč - nerovnovážný stav

Transkript

1 Te International Journal of TRANSPORT & LOGISTICS Medzinárodný časopis DOPRAVA A LOGISTIKA STABILITA PLOVOUCÍ PÁSOVÉ DOPRAVNÍ TRASY ISSN 45-07X Leopold Hrabovský Klíčová slova: plovoucí pásový dopravník, stabilita, plovatelnost Abstrakt: V mezníc poloác sestavení dopravníků plovoucí pásové dopravní trasy, již není možno docílit změny poloy dílčíc plovoucíc otočí po ploše těžebnío jezera. Jedna z těcto mezníc polo je definována sestavením dopravní trasy do jedné přímky, kdy vlivem dopřednéo poybu těžebnío zařízení docází k úplnému srovnání jednotlivýc za sebou sériově řazenýc dopravníků. Dosažením této mezní poloy uspořádání dopravní plovoucí pásové trasy (a za předpokladu, že navíjecí vrátky jsou dostatečně dimenzovány) pak, při následném dopředném přesunu bagru, docází k přenosu taové síly konstrukcemi dopravníků až ke koncovému kozlíku instalovanému a kotvenému na břeu těžebnío jezera. Jednotlivé pásové dopravníky jsou tvořeny dostatečně tuou a délkově neměnnou ocelovou nosnou konstrukcí a tak nárůst taové síly v kotvícíc lanec způsobuje následné prodlužování dopravní trasy, které je možno realizovat pouze vycýlením z rovnovážné poloy plovoucíc podpěrnýc členů dopravníků.. Úvod Plovoucí pásová dopravní trasa sestává z danéo počtu pásovýc dopravníků, viz Obr., které jsou ve svýc koncovýc bodec kloubově ucyceny vůči plovákovým tělesům. Převáděcí vratná část pásovéo dopravníku je ucycena prostřednictvím orizontálníc čepů vůči spojovací konstrukci plováků plovoucío členu, viz Obr.,a. Koncová poáněcí část je ucycena orizontálními čepy vůči límci, třením otočné části, násypky umístěné na kozlíku plovákovýc těles, viz Obr.,b. Obr. Plovoucí pásová dopravní trasa s koncovými plováky V následujícím textu bude uvažováno s plovoucí pásovou dopravní trasou, která je sestavena ze dvou dopravníků a jedné plovoucí otoče. Při přesunu těžebnío zařízení (bagru) po ploše těžebnío jezera může za jistýc okolností (zakázaný stav sestavení plovoucíc dopravníků) dojít, vlivem umístění bagru a tau v jeo kotvícíc lanec, k ustavení dílčíc dopravníků do jedné přímky. V tomto uspořádání plovoucí pásové dopravní trasy docází vlivem navíjení kotvícíc lan bagru na lanové bubny k nežádoucímu zatížení plovoucíc členů klopným momentem vyvozeným taovou silou v čelníc lanec. doc. Ing. Leopold Hrabovský, P.D., Fakulta strojní, VŠB-TU Ostrava, Ústav dopravníc a procesníc zařízení, 7. listopadu 5/7, 708 Ostrava-Poruba, Česká republika, Tel.: , Fax: , leopold.rabovsky@vsb.cz 48

2 Obr. Horizontální čepy a) vratnéo konce, b) poáněcí části pásovéo dopravníku. Stabilita plovoucí otoče V řadě za bagrem první pásový dopravník je v místě vratnéo bubnu instalován na plovákovém tělese těžebnío zařízení (bagru) a v místě poáněcí stanice je ucycen prostřednictvím orizontálníc čepů na nástavbě plovoucí otoče, viz Obr.. Následný pásový dopravník je v místě vratnéo bubnu kloubově ucycen pomocí orizontálníc čepů na plováku plovoucí otoče a v místě poáněcí stanice prostřednictvím orizontálníc čepů na nástavbě stabilní nábřežní otoče. V praxi bývá nábřežní otoč pevně kotvena vůči břeu těžebnío jezera. Obr. Plovoucí pásová dopravní trasa Je-li taová síla F [N] rovna nule, viz Obr. 4, pak se plovoucí otoč nacází v rovnovážném stavu (úel naklonění plovoucí otoče φ = 0 deg) a těžiště V výtlačné síly V [N] se nacází na svislé ose symetrie a výtlačná síla V [N] působí kolmo vzůru proti působení tíové síly T = G. g [N] plovoucío tělesa (vyjádřené z tíy plovoucí otoče, tíy částí pásovýc dopravníků a tíy části dopravovanéo materiálu). Obr. 4 Plovoucí otoč - rovnovážný stav Vlivem vyvozené taové síly kotvícíc lan navíjenýc na lanové bubny umístěné na těžebním zařízení, docází k dopřednému (nebo zpětnému) přesunu bagru po ploše těžebnío jezera, jakož i k přenosu této síly přes nosné konstrukce pásovýc dopravníků, jejicž délka je neměnná, do 49

3 úcytnýc koncovýc členů (orizontálníc čepů) pásovýc dopravníků, čímž postupně docází k prodlužování (nebo zkracování) délky dopravní trasy a jejímu ustavení do konečné, mezní poloy. V okamžiku, kdy taová síla F [N] nabude nenulové odnoty, viz Obr. 5, se plovoucí otoč vycyluje z rovnovážnéo stavu o úel φ [deg] a těžiště V výtlačné síly V [N] se přesouvá do poloy označené bodem V. Vycýlením plovoucíc podpěrnýc členů z rovnovážné poloy docází ke vzniku klopnéo momentu M k [Nm] vlivem působení taové síly F [N] na rameni [N]. Proti tomuto klopnému momentu působí reakční stabilizující moment M v [Nm], který má snau vrátit plovoucí člen do své původní rovnovážné poloy, viz Obr. 5. V okamžiku, kdy klopný moment dosáne určité velikosti, docází ke ztrátě stability a plovoucí člen ztrácí scopnost plovatelnosti. Obr. 5 Plovoucí otoč - nerovnovážný stav Vzledem k tomu, že koncová (poáněcí) část druéo pásovéo dopravníku je mecanicky ucycena vůči stabilní (nábřežní) otoči a ta neumožňuje realizovat orizontální posuv této koncové části dopravníku, docází (při dopředném poybu těžebnío zařízení při srovnané plovoucí dopravní pásové trase) k vycýlení plovoucí otoče kolem bodu ucycení (dolní vertikální čepy) přední části druéo pásovéo dopravníku na plovákovém tělese, viz Obr. 5. Dle [] je za dovolený úel příčnéo náklonu možno volit úel náklonu φ [deg], při kterém právě dojde k zanoření orní rany paluby plovoucí otoče, nejvýše však φ = 6 deg (jelikož se jedná o plovoucí strojní zařízení). m pd dm M = 0: F V = 0 Nm () kde = ( pd - pdd). cos φ [m], = ( pd - pdd). sin φ [m], = v + ( G - pdd ). sin φ [m], v [m] - rameno stability (vztlaku), G [m] - výška těžiště otoče odečítána ode dna plováku, = ( - ). sin φ [m], 4 pdd 0 V [kg] - motnostní výtlak plovoucí otoče. Ze vztau () je možno jednoducou úpravou vyjádřit odnotu taové síly F [N], viz vzta (). F = ( ) m pd dm. -. (V. 0. 4). g [N]. () 50

4 Obr. 6 Kotevní šrouby mecanicky spojující pásový dopravník s plovoucícm členem Je-li pásový dopravník mecanicky svázán kotevními šrouby (viz Obr. 6) s plovoucím členem, docází při navíjení kotevníc lan na lanové bubny těžebnío zařízení, k vyvození taové síly F [N] v lanec, a důsledkem přesunu bagru po ploše těžebnío jezera k nárůstu reakční tlakové síly R [N] v kotvícíc šroubec, viz vzta (), který je odvozen dle Obr. 7. F. ( pd - pdd ) M = 0: F. ( pd - pdd) - R. 5 = 0 Nm R = [N] () kde pd [m] - poloa působiště poloviny tíy pásovéo dopravníku v orním uložení, odečítána ode dna plováku, pdd [m] - poloa působiště poloviny tíy pásovéo dopravníku v dolním uložení, odečítána ode dna plováku, 5 [m] - kolmá vzdálenost kotvícíc šroubů od svislé osy (osy plování) plovoucí otoče nacázející se v rovnovážném stavu (při úlu naklonění φ = 0 deg). Na Obr. 7 je znázorněna šikmá vzdálenost úcytnéo bodu kotvícíc šroubů od orizontálníc čepů spojujícíc pásový dopravník s plovoucí otočí l [m]. Dle vztau (6) lze určit při známé odnotě úlu sklonu pásovéo dopravníku α = 0 deg odnotu kolmé vzdálenosti 5 [m]. 5 Obr. 7 Rozměrové odnoty plovoucí otoče a pásovéo dopravníku Zvyšováním takové síly F [N] v kotvícíc lanec docází k nárůstu reakční tlakové síly R [N]. Dle Obr. 7 lze odvodit maximální reakční tlakovou sílu R max [N], viz vzta (4), při které právě docází k vycýlení plovoucí otoče z rovnovážnéo stavu. l G pd. l. cosα G pd. l. cosα G pd. l R max. 5 = G pd.. cos α R max = = = [N].. l. cosα. l 5 (4) kde G pd = (m pd dm ). g [N] - tía pásovéo dopravníku a dopravovanéo materiálu, l [m] - délka pásovéo dopravníku, viz Obr. 7, l [m] - šikmá vzdálenost úcytnéo bodu kotvícíc šroubů od orizontálníc čepů spojujícíc pásový dopravník s plovoucí otočí, m pd [kg] - celková motnost pásovéo dopravníku, m dm [kg] - maximální motnost dopravovanéo materiálu. Pokud taová síla v kotvícíc lanec těžebnío zařízení dosáne odnoty F krit [N], viz vzta 5

5 (5), začíná docázet k vycýlení plovoucí otoče z rovnovážné poloy a platí momentová rovnice (7). 5 F krit = R max. [N] - pd pdd (5) 5 = l. cos α [m] (6) m pd dm M = 0: F. +. g. - V. g. - m 0. g. 4 - R. 5 = 0 Nm (7) kde 5 [m] - vzdálenost kotvícíc šroubů od osy plovoucí otoče při jejím vycýlení z rovnovážnéo stavu o úel φ [deg]. Dle vztau (8) lze určit při známé odnotě úlu sklonu pásovéo dopravníku α = 0 deg a úlu vycýlení plovoucí otoče z rovnovážnéo stavu φ [deg] odnotu 5 [m]. 5 = l. cos( α + φ ) [m] (8) R =. F. - (m. + V. 0. ). g + (m ). g pd dm 5 [N] (9). Závěr Ze vztau (7) je možno jednoducou úpravou vyjádřit (pro odnotu taové síly F [N] převyšující kritickou velikost taové síly F krit [N], viz vzta (5), v závislosti na úlu φ [deg] vycýlení plovoucí otoče z rovnovážnéo stavu) velikost reakce R [N], viz vzta (9). Literatura: [] Pravidla pro klasifikaci a stavbu plavidel vnitrozemské plavby, část IV. Stabilita, volný bok. Český lodní a průmyslový registr. Praa 995. [] Hrabovský, L.: Závěrečná zpráva projektu VaV ČBÚ P.č za. čtvrtletí 009 etapy č. 4 pod názvem Dynamická stabilita, ověření stability v provozníc podmínkác. Ostrava, září 009. Recenzia/Review: doc. Ing. Gabriel Fedorko, PD. 5