Підвищення безпеки експлуатації вагонів-цистерн шляхом створення захисних пристроїв підвищеної енергоємності - Автореферат

“Розробка проектно-технологічних рішень та засобів захисту залізничних цистерн, що транспортують екологічно небезпечні вантажі” (реєстраційний № 01.01/02066); згідно з планом науково-дослідних робіт Національної академії наук України на 2000-2004 рр. за темою “Дослідження динамічної навантаженості машинобудівних та транспортних систем з урахуванням особливостей пружно-пластичного деформування їх елементів”, постанова Бюро відділення механіки НАН України від 09.12.99, протокол № 11, шифр теми - 1.3.2.260, державний реєстраційний № 0100U001240. розробити методики для дослідження з використанням ПЕОМ динамічних навантажень і напруг в елементах конструкцій цистерн, у тому числі обладнаних захисними пристроями, при аварійних ударах у днище; При розробці засобів захисту і дослідженні методами математичного моделювання навантаженості та напружено-деформованого стану елементів вагона-цистерни з захисними пристроями використано методи скінченних елементів (МСЕ) і чисельного інтегрування. Наукова новизна отриманих результатів: - розроблено нові скінченно-елементні математичні моделі для нелінійного динамічного аналізу пружно-пластичного деформування днищ котлів вагонів-цистерн з пристроями їх захисту при аварійних ударах в рамках деформаційної теорії пластичності з урахуванням нелінійної залежності між деформаціями і переміщеннями; В публікаціях, що написані у співавторстві та відображають основні результати дисертації, автору належать: у [1,12] - методика математичного моделювання напружено-деформованого стану елементів цистерн, у тому числі з захисними пристроями, при ударі в днище котла; у [2,5,10] - аналіз теоретичних досліджень динамічної навантаженості та НДС елементів конструкцій вагонів-цистерн з захисними пристроями при аварійних ударах; у [3,6,11] - розробка методики та вибір раціональних параметрів пристроїв захисту днищ котлів вагонів-цистерн в аварійній ситуації; у [4] - методика оцінки ефективності застосування захисних пристроїв в аварійних ситуаціях; у [8,9] - методика натурних випробувань захисного пристрою з енерговбираючими елементами на наднормативні та експлуатаційні навантаження, керівництво їх проведенням і аналіз отриманих результатів; у [13,14] - ідея створення перспективної конструкції вагона-цистерни з захисними пристроями підвищеної енергоємності.У першому розділі приведено результати проведеного на основі патентно-бібліографічного пошуку аналізу існуючих технічних рішень по обладнанню залізничних цистерн засобами захисту від наднормативних ударів в аварійних ситуаціях, визначено основні вимоги до захисних пристроїв і умов їх експлуатації. Відзначено, що розробка засобів захисту повинна базуватися на принципі максимального поглинання кінетичної енергії удару захисним пристроєм за рахунок особливостей його пружно-пластичного деформування і руйнування, з огляду при цьому на габарити конструкцій цистерн нового покоління, умови їх експлуатації та можливості технічного обслуговування. З виконаного огляду випливає, що, не зважаючи на досить великий досвід проведення наукових досліджень в області динаміки рухомого складу, що працює в умовах нормального функціонування, практично відсутні методики, що дозволяють шляхом математичного моделювання оцінити напружено-деформований стан елементів залізничних цистерн з пристроями захисту днищ при аварійних ударах з урахуванням не тільки конструктивних особливостей вагона-цистерни і засобів захисту днищ з енерговбираючими елементами, але і специфіки деформування конструкції при наднормативних динамічних навантаженнях. Оскільки аварійні удари в днище котла, як правило, супроводжуються появою залишкових деформацій у вигляді вмятин і навіть можуть призвести до порушення цілісності котла, розвязок задачі оцінки НДС конструкції з урахуванням пружно-пластичного характеру її деформування необхідно проводити в нелінійній постановці в рамках деформаційної теорії пластичності, використовуючи нелінійну залежність деформацій від переміщень. В другому розділі приведено методику для дослідження методами математичного моделювання динамічної навантаженості і напружено-деформованого стану елементів залізничних цистерн, у тому числі з захисними пристроями, при аварійних ударах в днище котла цистерни автозчепом сусіднього вагона або довгомірним вантажем, що у ньому перевозиться.У дисертаційній роботі на основі виконаних теоретичних і експериментальних досліджень вирішено важливу науково-технічну задачу, що забезпечує підвищення безпеки руху вагонів-цистерн для транспортування екологічно небезпечних вантажів, у тому числі газових цистерн нового покоління, шляхом обладнання їх котлів розробленими захисними пристроями підвищеної енергоємності. В результаті проведеного аналізу даних про аварійні ситуації на залізничному транспорті встановлено, що значна частина аварій на залізницях повязана з цистернами, що транспортують екологічно небезпечні вантажі. Підвищення ефективності захисту котлів цистерн в аварійній ситуації може бути досягнуте за рахунок використання в конструкціях зах

2. Основний зміст роботи