CC BY
39
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)
УДК 629.4.021.24-027.45:656.211.7
А. О. ЛОВСЬКА1*
1 Каф. «Вагони», Украшська державна академш зал1зничного транспорту, майдан Фейербаха, 7, Харкгв, Укра!на, 61500, тел. +38 (057) 730 10 35, ел. пошта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-8604-1764
ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФ1Ц1еНТА ЗАПАСУ ЗА ВТОМНОЮ М1ЦН1СТЮ НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦ1Й КУЗОВ1В ВАГОН1В ПРИ ПЕРЕВЕЗЕНН1 ЗАЛ1ЗНИЧНИМИ ПОРОМАМИ
Мета. У робот! необидно здшснити визначення коефщенту запасу за втомною тцшстю несучих констру-кцш кузов1в вагошв при перевезенш зал1зничними поромами. Методика. Для досягнення зазначено! мети до-слвджено умови експлуатаци вагошв у мгжнародному зал1знично-водному сполученш. Проведеш дослвдження динамчних особливостей кузов1в вагошв при перевезенш зал1зничними поромами в умовах хвилювання моря. Складено математичну модель перемщень кузов1в вагошв та визначено прискорення, як1 дшть на них ввднос-но штатних м1сць розмщення на палубах. При визначенш прискорень враховано дшсш пдрометеоролопчш характеристики акватори Чорного моря тд час шторму. Визначено коефщент запасу за втомною мщтстю несучих конструкцш кузов1в вагошв при перевезенш залзничними поромами та встановлено, що при регулярному навантаженш кузова вагона п и 2,0 , що вище допустимого значення. Результати. Пор1вняння отрима-них величин прискорень 1з прискореннями, як1 дшть на кузова вагошв при експлуатаци на мапстральних коль ях, показало, що вони перевищують зазначеш у нормативних документах прискорення майже на 40 %. Це доводить необхвдшсть урахування навантажень, як1 дшть на кузова вагошв в умовах перевезень на зал1зничних поромах, при проектуванш вагошв нового поколшня. Наукова новизна. Запропоновано математичну модель перемщень кузова вагона при перевезенш зал1зничним поромом в умовах хвилювання моря, яка надае можли-вють визначення прискорень кузов1в вагошв, розмщених на багатопалубних зал1зничних поромах, з урахуванням пдрометеоролопчних характеристик акватори. Практична значимкть. Результати проведених дослвджень можуть використовуватися при проектуванш вагошв нового поколшня з метою забезпечення !х мщносп при комбшованих зал1знично-водних перевезеннях. Це дасть можливють розробити заходи щодо адаптаци кузов1в вагошв до взаемоди з засобами закршлення зал1зничних пором1в шляхом оснащення !х несучих конструкцш спещальними вузлами для закршлення. Таке техшчне ршення дозволить зменшити витрати на позапланов1 види ремонту вагошв при перевезенш !х на зал1зничних поромах, а також забезпечити безпеку руху комбшованого транспорту.
Ключовi слова: вагон; динамжа вагона; навантаження конструкци; зал1знично-водний транспорт; зал1з-нично-поромш перевезення
Вступ
Прискореш темпи штеграцп Укра1ни в систему м1жнародних транспортних коридор1в зу-мовлюють створення систем комбшованого транспорту. У зв'язку з цим набули розвитку затзнично-поромш перевезення. Процес перевезення вагошв морем на затзничних поромах (ЗП) супроводжуеться виникненням та д1ею на несучу конструкщю кузов1в р1зних тишв зусиль, визначальними серед яких е динам1чш. Тому, з метою забезпечення безпеки руху вагошв ЗП необхвдним е дослщження динам1чних зусиль, яю д1ють на несучу конструкщю кузов1в при перевезенш морем в умовах його хвилювання.
Особливосп визначення динам1чних зусиль, яю дшть на кузова вагошв при перевезенш ЗП
в умовах хвилювання моря наведено в [7]. Не-долшами ще! методики е неможливють урахування курсового кута хвил1 по вщношенню до корпуса ЗП, а також в1трового зусилля, яке д1е на надводну проекщю ЗП з кузовами вагошв, розмщеними на його верхнш палубь Кр1м того, ця методика може враховуватися тшьки для плоских морських хвиль.
Питанням удосконалення комбшованих перевезень, зокрема контейнерних, присвячеш пращ вчених ДНУЗТ [11], де розглянут особ-ливост кршлення контейнер1в на вагонах-платформах. З метою шдвищення техшко-економ1ч-них показниюв вагошв при перевезенш кон-тейнер1в р1зного типорозм1ру виконано обгрун-тування удосконалення конструкцш довгобаз-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)
них вагонв-платформ та вагонв-платформ зе-ленованого типу для цих перевезень.
Важливо зазначити, що в цих працях досл> дженню умов експлуатаци вагонв та удоскона-ленню !х несучих конструкцш при перевезенн ЗП увага не придшяеться.
Визначення динам1чних особливостей затз-ничного рухомого складу при взаемоди його з кол1ею наведено в [1, 6, 15, 18]. Необхщно зазначити, що питання дослщження динамши кузов1в вагонв при перевезены !х ЗП в умовах морського хвилювання в зазначених наукових працях не розглядаються.
Дослщження динамши вантажного вагона на в1зках, удосконалено! конструкций наводиться в [17]. При цьому моделювання динамши виконувалося для вантажних вагонв Shimmns, обладнаних в1зками Y25. В ход1 дослщжень визначалися динам1чн1 зусилля в зон взаемоди колеса з рейками.
Математична модель коливань кузова вантажного вагона при взаемоди з рейковою кол1ею наведена в [16]. Дослщження виконувалися в середовищ1 програмного забезпечення GENSYS.
Необхщно зауважити, що модел^ наведен в [16, 17], можуть застосовуватися тшьки при дослщжент коливань кузова вагона вщносно рейково! коли.
На цей час парк вантажних ваготв попов-нюеться новими конструкщями вагонв, ям ма-ють тдвищен динам1чн1 показники та технко-економ1чн1 параметри [4, 8, 10, 13, 19].
Необхщно зазначити, що шд час проекту-вання цих титв вагонв до уваги не взят вели-чини навантажень, як можуть д1яти на них при перевезенн ЗП в умовах хвилювання моря.
Мета
Визначення коефщента запасу за втомною мщнютю несучих конструкцш кузов1в вагонв при перевезенн ЗП.
Методика
Для визначення шерцшно! складово! наван-таження, яке д1е на несучу конструкцш кузов1в вагонв при перевезенн ЗП в умовах хвилю-вання моря, складено математичну модель пе-ремщень вагона ЗП при кутових перемщеннях навколо повздовжньо! ос (крен), оскшьки цей вид коливального процесу здшснюе найбшь-doi 10.15802/stp2014/33400
ший вплив на ст1йк1сть кузов1в вагон1в вщнос-но палуб:
^(В + 4Zg2)j* + (Ле fl =
= p 2 +Ле В2 F(t), (1)
де qx =е - узагальнена координата, що вщпо-вщае кутовому перемщенню навколо повздовжньо! вю1 е. Початок системи координат роз-мщений в центр! мас ЗП; D - вагове водовитю-нення ЗП, кН; В - ширина ЗП, м; h - висота борта ЗП, м; Ле - коефщент опору коливан-
ням ЗП, кН • с • м-1; zg - координата центру ваги ЗП, м; p' - впрове навантаження, кН; F(t) - закон ди зусилля, яке збурюе рух ЗП з кузовами вагон в, розм щеними на його палубах.
Коефщент опору кутовим перемщенням ЗП в дносно повздовжньо! ос визначений за формулою:
L/2
Ле = j Грю T2dL,
(2)
- L/2
де /' - безрозм1рний коефщ ент демпф1руван-ня, який приходиться на одиницю довжини ЗП та визначаеться за довщковою лгтературою за-лежно вщ технчних характеристик ЗП; р -щ1 льнють морсько! води, кН/м3; ю - частота
збурюючо! дп, с -1; Т - осадка ЗП, м.
П д час складання р вняння (1) враховано, що кузов вагона жорстко закр1 плений вщносно палуби i зд1 йснюе перем1 щення разом з нею. Ударна дiя морських хвиль на корпус ЗП з вагонами, розм щеними на його борту, не врахо-вувалася. П д час розробки модел враховано трохощальний закон руху збурюючо! дп (морсько! xвилi) на ЗП з кузовами вагонв, розмiще-ними на його палубах та дисипативну складову, яка виникае при коливаннях ЗП в умовах мор-ського хвилювання, що викликае оп р його ру-ху, курсовi кути морсько! xвилi по вiдношенню до корпуса ЗП та в трове навантаження, що д е на надводну проекц ю ЗП з кузовами вагон в, розм щеними на верхн й палуб .
Вxiдними параметрами моделi е тех^чн характеристики ЗП, а також г дрометеоролог ч-н характеристики акватори плавання. Пдроме-
© А. О. Ловська, 2014
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з^зничного транспорту, 2014, № 6 (54)
теоролопчш параметры акватори плавания ЗП визначеш за даними довщково1 л1тератури. За розробленою моделлю розраховаш прискорення, яю ддать вщносно штатних мюць вагошв на палубах ЗП.
При визначенш параметр1в збурюючо1 дп враховаш дшсш пдрометеоролопчш характеристики хвилювання моря, яю зафшсоваш шд час шторму в Чорному мор1 [2, 9]. Оскшьки шторм вщбувався у II райош Чорного моря, то в розрахунках врахована довжина поромних маршруив, яю проходять через цей район -«!лл1ч1вськ-Пот1», «Iллiчiвськ-Батумi» (рис. 1). В статп наведенi результати розрахунюв для поромного маршруту «Iллiчiвськ-Потi», для якого час руху через штормовий район Чорного моря складае близько 4 год, при рус з констру-кцшною швидкiстю 18,6 вузлiв (9,6 м/с).
Рис. 1. Схема зал1знично-поромних маршрутов Украши
Fig. 1. Diagram of train-ferry routes of Ukraine
Виршення диференщального рiвняння здш-снювалося в середовищi програмного забезпечення MATHCAD. Для врахування змiнних па-раметрiв збурюючо1 дiï використано теорiю рядiв Фур'е, тобто
F (t )=~2°"+ Z C cosK-tt+ßi ) = ~2r+ Z a cos(® t )+Z b sin(®i t);
i=1
i =1
i=1
aL = 1 2 T
f F (t )dt;
a- = T2 f F (t)cos(ra,t )dt;
b = T f F (t )sin(—/ )dt.
(3)
(4)
(5)
(6)
Пюля виконання вiдповiдних розрахунюв, отримано: F (t) = a - 2R e— (cos (k a + — t ) -1) + 2b - 2 R e— sin (k a + — t ) +
— t
— t
-Z
i=1
f
2a . R e
-sin rat +--
t — t
kb
t sin(k a)- 2—(cos(k a + 2ю t)- cos(k a))
—— sin (— t)-Re— V t cos (k a ) + "2—(sin (k a + 2— t)-sin (k a)
hZ -~~(cos (—i t)) + Re— i t cos (k a)——(sin (k a + 2— t))]-
i=1 v t — t V 2— )
(cos (—i t)) + Re— V t sin (k a) - 2— (cos (k a + 2— t))
Л
(7)
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)
де R - рад1ус траектори, за якою здшснюеться оберт кузова вагона у заданий штервал часу, м; k - частота траектори збурюючого зусилля; a та b - горизонтальна та вертикальна коорди-нати центру траектор! i', за якою обертаеться кузов вагона, закршлений вщносно палуби ЗП, що мае на даний час координати x та z; ю - частота збурюючого зусилля у заданий нтервал часу, с .
На шдстав1 виконаних розрахунк в отриман прискорення, як д ють на кузова вагон в при перевезенн! ЗП в умовах хвилювання моря. Ре-зультати розрахунк в наведен на рис. 2.
З рис. 2 видно, що максимальне значення
прискорення складае близько 0,1 м/с2 (з ураху-ванням горизонтально' складово' прискорення
в1 льного падшня - 2,17 м/с2 (0,22 g)).
З метою забезпечення мщносп несучих конструкцш кузов1в вагонв при ди циктчних навантажень в умовах морсько' хитавищ вико-нано розрахунок коефщ ента запасу за втомною мщн стю.
с
n =-
Секв Кд
(8)
де с_ - межа витривалост, МПа; секв - екв1 -валентн напруження, МПа; Кд - коефщ ент, який враховуе характеристики матер! алу.
Кд =
1 _ R
1
1 _в
Л
1
а„
1 1 +
R
2а,
"Vc
(9)
Рис. 2. Прискорення, яш дшть на крайнш в1д фальшборта кузов вагона, розмщений на верхнш палуб! ЗП
Fig. 2. Acceleration acting on the extreme from the hull skirting of the car body, placed on the upper deck of a rail-ferry
При цьому використано методику розрахун-ку, запропоновану МДТУ ¡м. Н. €. Баумана [14], згщно з якою коефщ1 ент запасу за втом-ною м цн стю при багатов сному напруженому стан1 визначаеться:
де R - коефщ ент асиметри циклу напружень; n_j - коефщ ент, який характеризуе чутливють матер1алу до концентрацп напружень; вс - ма-сштабний коефщ1 ент; р - коефщ1 ент якост поверхн; ву - коефщ ент змщнення поверхн; ас - теоретичний коефщ ент концентрацп напружень; ус - коефщ ент, який враховуе вплив асиметр! i циклу.
Коеф1 центи R та n_1 розраховуються, а i нш1 складов! формули (9) знаходяться за довщко-вою л!тературою.
П!д час виконання розрахунив для металокон-струкцй кузова вагона прийнято: с_ = 245 МПа [12]; секв = 280 МПа [3] (при св = 490 МПа; сТ = 345 МПа для бази 107 цикл! в) [5].
На тдстав! виконаних розрахункв отрима-но значення коеф ц ента запасу за втомною м -цн стю при регулярному навантаженн кузова вагона n « 2,0 , що вище допустимого значения.
У ход! дослщжень прийнято припущення про вщсутнють накопичень напружень вщ вто-ми в несучш конструкцп кузов!в вагонв при накочуванн! на ЗП та сладуваны морем. Тому на практиц значення коефщ ента запасу за втомною м! цнютю буде меншим.
Результати
Пор вняння отриманих величин прискорень з прискореннями, як д ють на кузова вагон в при експлуатаци на мапстральних кол!ях, ви-явило, що вони перевищують зазначен у норма-тивних документах прискорення майже на 40 %. Це доводить необхщнють урахування навантажень, як дшть на кузова вагонв в умовах пе-ревезень на ЗП, при проектуванн! вагонв нового покол! ння.
2
Наука та прогрес транспорту. В сник Дн пропетровського нац онального ун верситету зал зничного транспорту, 2014, № 6 (54)
Наукова новизна та практична значимкть
Запропоновано математичну модель перем -щень кузова вагона при перевезенн ЗП в умовах хвилювання моря, яка надае можлив сть визна-чення прискорень кузов в вагон в, розм щених на багатопалубних ЗП, з урахуванням г дроме-теоролоНчних характеристик акватор!
Результати виконаних дослщжень можуть використовуватися п д час проектування ваго-нв нового поколшня з метою забезпечення 'х м цност при комб нованих зал знично-водних перевезеннях.
Висновки
Виконан! дослщження дозволяють зробити так висновки:
1. На сучасному етап розвитку комб! нова-них перевезень доц льною е систематизац я характеристик динам чних процес в, яким п дда-ються вагони при перевезенн конкретним типом ЗП ! вщповщно' морсько' акватори пла-вання, кр м того доц льним е удосконалення кузов в вагон в спец альними конструкц йними вузлами для закршлення вщносно палуб ЗП.
2. Виконан досл дження сприятимуть п д-вищенню безпеки руху вагон в на ЗП морем, а також розширенню п. 2.18 «Норм...» [12], з урахуванням внесення уточнених величин прискорень, як д ють на кузова вагон в при перевезенн р зними типами ЗП та в дпов дних характеристик акватор! й 'х плавання.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Бубнов, В. М. Динамические показатели грузовых вагонов на тележках модели 18-1711 /
B. М. Бубнов, С. В. Мямлин, Н. В. Манкевич // Наука та прогрес трансп. Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту зал!зн. трансп. - 2013. - № 4 (46). -
C. 118-126.
2. Ветер и волны в океанах и морях : справоч. данные / [под. ред. И. Н. Давидана]. - Ленинград : Транспорт, 1974. - 360 с.
3. Визняк, Р. И. Уточнение величин усилий, которые действуют на кузова вагонов при их перевозке железнодорожными паромами / Р. И. Виз-няк, А. А. Ловская // Вестн. ВНИИЖТа. - 2013. - № 2. - С. 20-27.
4. Восьмиосные вагоны / В. И. Филиппов, М. П. Козлов, В. А. Котуранов, А. Г. Маслов // Ж.-д. трансп. - 2007. - № 11. - С. 64-66.
5. ГОСТ 25.504-82. Методы расчета характеристик сопротивления усталости. - Введ. 198307-01. - Москва : ИПК стандартов, 1983. - 55 с.
6. Дьомш, Ю. В. Основи динамки вагонв : навч. посбник / Ю. В. Дьомш, Г. Ю. Черняк. - Ки'в : КУЕТТ, 2003. - 270 с.
7. Землезин, И. Н. Методика расчета и исследования сил, действующих на вагон при транспортировке на морских паромах / И. Н. Земле-зин. - Москва : Транспорт, 1970. - 104 с.
8. Инновационный грузовой подвижной состав: технико-экономические параметры / А. А. Романова, Е. А. Жарова, В. А. Решетов, С. В. Хохлов // Трансп. Рос. Федерации. - 2011. - № 3. -С. 16-20.
9. Кабатченко, И. М. Моделирование ветрового волнения. Численные расчеты для исследования климата и проектирования гидротехнических сооружений : автореф. дис. ... д-ра географ. наук : 25.00.28 / Кабатченко Илья Михайлович ; Государств. океанограф. ин-т. -Москва, 2006. - 41 с.
10. Корникова, Т. И. Конкуренция подстегивает производителей / Т. И. Корникова, А. Е. Афанасьев // Вагоны и вагон. хоз-во. - 2009. - № 1.
- С. 6-9.
11. Мямлин, С. В. Подвижной состав для перевозки контейнеров железнодорожным транспортом / С. В. Мямлин, А. В. Шатунов, А. В. Со-роколет // Сб. науч. тр. ДонИЖТ. - Донецк, 2010. - Вып. 22. - С. 125 - 132.
12. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - Москва : ГосНИИВ - ВНИИЖТ, 1996. - 319 с.
13. Определение по результатам ходовых испытаний усталостной прочности несущих конструкций железнодорожных вагонов / Е. П. Бло-хин, Ю. М. Черкашин, Л. А. Манашкин [и др.] // В сн. Дн пропетр. нац. ун-ту зал зн. трансп. м. акад. В. Лазаряна. - Дн пропетровськ, 2005.
- Вип. 8. - С. 23-26.
14. Ширшов, А. А. Об определении коэффициента запаса по усталостной прочности при регулярном нагружении / А. А. Ширшов // Машиностроение. - 2013. - № 8. - С. 35-39.
15. Andersson, E. Rail Vehicle Dynamics, KTH Railway Technology / E. Andersson, M. Berg, S. Stichel. - Stockholm : Royal Institute of Technology, 2007. - 378 p.
16. Berghuvud, Ansel. Dynamic modelling of freight wagons : Master's Degree Thesis / Ansel Berghu-vud. - Karlskrona : Blekinge Institute of Technology, 2011. - 80 p.
17. Buonsanti, М. Dynamic modelling of freight wagon with modified bogies / M. Buonsanti //
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзиичиого транспорту, 2014, № 6 (54)
European J. of Scientific Research. - 2012. -Vol. 86, № 2. - P. 274-282. 18. Wickens, A. H. The dynamics of railway vehicle -From Stephenson to Carter / A. H. Wickens // Proc. of the Institution of Mechanical Engineers. -1999. - № 212 (Part F). - P. 209-217.
A. A. HOBCKAS1*
19. New livery for tarmac wagons [Електронний ресурс]. - 2011. - Iss. 17. - Р. 2. - Режим доступу: http://www.vtg-rail.co.Uk/v/s/download/pdf. - На-зва з екрана. - nepeBipeHo: 29.06.2011.
1 Каф. «Вагоны», Украинская государственная академия железнодорожного транспорта, пл. Фейербаха, 7, Харьков, Украина, 61500, тел. +38 (057) 730 10 35, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-8604-1764
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА ПО УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КУЗОВОВ ВАГОНОВ ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМИ ПАРОМАМИ
Цель. В работе необходимо осуществить определение коэффициента запаса по усталостной прочности несущих конструкций кузовов вагонов при перевозке железнодорожными паромами. Методика. Для достижения поставленной цели исследованы условия эксплуатации вагонов в международном железнодорож-но-водном сообщении. Проведены исследования динамических особенностей кузовов вагонов при перевозке железнодорожными паромами в условиях волнения моря. Составлена математическая модель перемещений кузовов вагонов и определены ускорения, которые действуют на них относительно штатных мест размещения на палубах. При определении ускорений учтены действительные гидрометеорологические характеристики акватории Черного моря во время шторма. Определен коэффициент запаса по усталостной прочности несущих конструкций кузовов вагонов при перевозке железнодорожными паромами и установлено, что при регулярном нагружении кузова вагона n » 2,0, что выше допустимого значения. Результаты. Сравнение полученных величин ускорений с ускорениями, которые действуют на кузова вагонов при эксплуатации на магистральных путях, показало, что они превышают указанные в нормативных документах ускорения почти на 40 %. Это доказывает необходимость учета нагрузок, которые действуют на кузова вагонов в условиях перевозки на железнодорожных паромах, при проектировании вагонов нового поколения. Научная новизна. Предложена математическая модель перемещений кузова вагона при перевозке железнодорожным паромом в условиях волнения моря, которая предоставляет возможность определения ускорений кузовов вагонов, размещенных на многопалубных железнодорожных паромах, с учетом гидрометеорологических характеристик. Практическая значимость. Результаты проведенных исследований могут использоваться при проектировании вагонов нового поколения с целью обеспечения их прочности при комбинированных железнодорожно-водных перевозках. Это даст возможность разработать мероприятия по адаптации кузовов вагонов к взаимодействию со средствами закрепления железнодорожных паромов путем оснащения их несущих конструкций специальными узлами для закрепления. Такое техническое решение позволит уменьшить расходы на внеплановые виды ремонта вагонов при перевозке их на железнодорожных паромах, а также обеспечить безопасность движения комбинированного транспорта.
Ключевые слова: вагон; динамика вагона; нагружение конструкции; железнодорожно-водный транспорт; железнодорожно-паромные перевозки
A. A. LOVSKAYA1*
1 Dep. «Cars», Ukrainian State Academy of Railway Transport, Feuerbach Sq., 7, Kharkiv, Ukraine, 61500, tel. +38 (057) 730 10 35, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-8604-1764
DETERMINATION OF ASSURANCE œEFFICIENT BY SUPPORTING STRUCTURES FATIGUE OF CAR BODIES DURING TRANSPORTATION BY THE RAILWAY FERRIES
Purpose. To determine assurance coefficient by supporting structures fatigue of car bodies during transportation by the railway ferries. Methodology. The operating conditions of cars in international railway-water communication
HayKa Ta nporpec TpaHcnopTy. BicHHK ^mnponeTpoBctKoro Ha^oH&ntHoro ymBepcureTy 3&ni3HHHHoro TpaHcnopTy, 2014, № 6 (54)
have been investigated in previous works for the solution of this problem. To solve the problem there were conducted researches of dynamic features of car bodies transporting by the railway ferries in conditions of the sea storm. A mathematical model of car bodies movement was made up and accelerations acting on them in placements on the decks were determined. During determination of accelerations the actual meteorological characteristics of the Black Sea during a storm were taken into account. The assurance coefficient fatigue by supporting structures of car bodies by the railway ferries was determined and it was found that under regular loading of the car body n « 2,0. It is higher than the admissible value. Findings. Comparison of obtained acceleration values with the accelerations acting on car bodies when operating on main-line routes showed that they have exceeded the acceleration specified in the regulations approximately on 40%. It proves the need of accounting the loads acting on car bodies during transportations by the railway ferries when designing new generation cars. Originality. There was proposed a mathematical model of car bodies movement by the railway ferries in the conditions of sea storm. It gives the possibility of determining the accelerations of car bodies placed on the decker rail ferries taking into account the hydro-meteorology characteristics. Practical value. The results of researches can be used when designing new generation cars to provide their strength during the combination of railway and water transportation. It gives an opportunity to develop measures as to the adaptation of cars bodies to the interaction with the fastenings of railway ferries by means of equipping their bearing constructions with special fastening assembly units. Such technical solution will allow decreasing expenses for unscheduled repair of cars while transporting them by railway ferries and providing safety of combined transport traffic.
Keywords: car; car dynamics; construction loading; railway-ferry transport; railway ferry-boat transportation
REFERENCES
1. Bubnov V.M., Myamlyn S.V., Mankevich N.V. Dinamicheskiye pokazateli gruzovykh vagonov na telezhkakh modeli 18-1711 [Dynamic indicators of freight cars with bogies model 18-1711]. Nauka ta Prohres Trans-portu. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu - Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 2013, no. 4 (46), pp. 118-126.
2. Davidan I.N. Veter i volny v okeanakh i moryakh [Wind and waves in the oceans and seas]. Leningrad, Transport Publ., 1974. 360 p.
3. Viznyak R.I., Lovskaya A. A. Utochneniye velichin usiliy, kotoryye deystvuyut na kuzova vagonov pri ikh perevozke zheleznodorozhnymi paromami [Clarification of the values of efforts, acting on the body of the cars during their transportation with train ferries]. Vestnik nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta - Bulletin of All-Russian Research Institute of Railway Transport, 2013, no. 2, pp. 20-27.
4. Filippov V.I., Kozlov M.P., Koturanov V.A., Maslov A.G. Vosmiosnyye vagony [Eight-axle cars]. Zheleznodorozhnyy transport - Railway transport, 2007, no. 11, pp. 64-66.
5. GOST 25.504-82. Metody rascheta kharakteristik soprotivleniya ustalosti [State Standard 25.504-82. The calculation methods of fatigue resistance characteristics]. Moscow, Standartinform Publ., 1983. 55 p.
6. Domin Yu.V., Cherniak H.Yu. Osnovy dynamiky vahoniv [The bases of car dynamics]. Kyiv, KUETT Publ., 2003. 270 p.
7. Zemlezyn I.N. Metodika rascheta i issledovaniya sil, deystvuyushchikh na vagon pri transportirovke na mor-skikh paromakh [Calculation methods and the study of forces acting on the car during transportation by sea ferries]. Moscow, Transport Publ., 1970. 104 p.
8. Romanova A.A., Zharova Ye.A., Reshetov V.A., Khokhlov S.V. Innovatsionnyy gruzovoy podvizhnoy sostav: tekhniko-ekonomicheskie parametry [Innovative freight rolling stock: techno-economic parameters]. Transport Rossiyskoy Federatsii - Transport of Russian Federation, 2011, no. 3, pp. 16-20.
9. Kabatchenko I.M. Modelirovaniye vetrovogo volneniya. Chislennyye raschety dlya issledovaniya klimata i proyektirovaniya gidrotekhnicheskikh sooruzheniy. Avtoreferat Diss. [Modeling of wind waves. Numerical calculations for climate research and design of hydraulic structures. Author's abstracts]. Moscow, 2006. 41 p.
10. Kornykova, T.Y., Afanasev A.E Konkurentsiya podstegivayet proizvoditeley [Competition boosts the manufacturers]. Vagony i vagonnoe khozyaystvo - Cars asnd car facilities, 2009, no.1, pp. 6-9.
11. Myamlin S.V., Shatunov A.V., Sorokolet A.V. Podvizhnoy sostav dlya perevozki konteynerov zheleznodorozhnym transportom [Rolling stock for transportation of containers by railway transport]. Sbornik nauchnykh trudov DonYZhTa [Proc. of Donetsk Institute of Railway Transport], 2010, issue 22, pp. 125-132.
12. Normy dlya rascheta i proyektirovaniya vagonov zheleznykh dorog MPS kolei 1520 mm (nesamokhodnykh) [Rules for calculation and design of railways cars of 1520 mm (unpowered)]. Moscow, GosNIIV - VNIIZhT Publ., 1996. 319 p.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 6 (54)
13. Blokhin Ye.P., Cherkashin Yu.M., Manashkin L.A, Korotenko M.L., Myamlin S.V., Granovskiy R.B., Gorobets V.L., Garkavi N.Ya., Fedorov Ye.F. Opredeleniye po rezultatam khodovykh ispytaniy ustalostnoy prochnosti nesushchikh konstruktsiy zheleznodorozhnykh vagonov [The definition according to the results of the sea trials of the fatigue strength of bearing constructions of railway cars]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2005, no. 8, pp. 23-26.
14. Shyrshov A.A. Ob opredelenii koeffitsienta zapasa po ustalostnoy prochnosti pri regulyarnom nagruzhenii [Determination of the safety factor for fatigue strength with regular loading]. Mashinostroyeniye - Mechanical Engineering, 2013, no. 8, pp. 35-39.
15. Andersson E., Berg M., Stichel S. Rail Vehicle Dynamics, KTH Railway Technology. Stockholm, Royal Institute of Technology Publ., 2007. 378 p.
16. Berghuvud Ansel. Dynamic modelling of freight wagons. Master's Degree Thesis. Karlskrona, Blekinge Institute of Technology Publ., 2011. 80 p.
17. Buonsanti М. Dynamic modelling of freight wagon with modified bogies. European Journal of Scientific Research, 2012, vol. 86, no. 2, pp. 274-282.
18. Wickens A.H. The dynamics of railway vehicle - From Stephenson to Carter. Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, 1999, no. 212 (Part F), pp. 209-217.
19. New livery for tarmac wagons, 2011, issue 17, P. 2. Available at: www.vtg-rail.co.uk/v/s/download/pdf (Accessed 29 July 201).
Стаття рекомендована до публикацп д.т.н., проф. I. Е. Мартиновим (Украгна); д.т.н.,
проф. С. В. Мямл1ним (Украгна)
Надшшла до редколегп: 20.08.2014
Прийнята до друку: 14.10.2014
