Технічні науки/Транспорт

Начальник ЕТЦ  Пірко В.М., к.т.н. Гаврилів Ю.Л.

Карпатський експертно-технічний центр, Україна

Канатні дороги: проблеми, перспективи

 

Гірськолижний сезон у прикарпатсь­ких курортних містечках важко уявити без канатних витягів, яких на території Івано-Франківщини нараховується 25 одиниць, в числі яких 3 підвісні паса­жирські канатні дороги (ППКД), що та­кож експлуатуються в літній сезон як екс­курсійні. Період підготовки гірськолижних підйомників до нового сезону оголює існу­ючі проблеми в цьому виді вантажопід­іймальних споруд.

На сьогоднішній день відношення до канатних доріг регламентують "Правила будови і безпечної експлуатації паса­жирських підвісних канатних доріг" (ДНАОП 0.00-1.01-74), затверджені Держгіртехнаглядом СРСР 28 травня 1974 р. і наявна конструкторська та експлуатаційна доку­ментація. Правила не відображають ви­моги сьогодення: особливості нових кон­струкцій , сучасних технологій , покращення комфортності та безпечності. Розпочатий процес з обстеження ка­натних доріг зв'язаний з великими труд­нощами, як в правовому полі так і техніч­ному . Відсутній нормативний документ, який регламентує термін служби канат­них витягів , періодичність проведення експертного обстеження, методики його проведення. Процес технічного діагнос­тування зв'язаний з матеріальними вит­ратами для власників канатних доріг, тому при відсутності нормодокументів вони неохоче ідуть на зустріч з експертами ЕТЦ, самі ж часто не створюють належного на­гляду. За роки існування (є канатні доро­ги, які експлуатуються в Карпатах більше 30 років) власниками втрачена конструк­торська та експлуатаційна документація. Не обстежені підйомники - потенційно небезпечні, і які таємниці в собі зберігають - залишається загадкою.

За минулий рік Карпатським ЕТЦ обстежено близько 20% за­гального числа канатних доріг , в тому числі підвісної пасажирської канатної дороги довжиною 1920 м з перепадом висоти 252 м у смт Ворохта.

Наявні тріщини (до 100 мм) в одній з опор та резонансні коливання двох опор стали причиною виведення з експлуатації ППКД. Опора, в якій виявлено тріщини основної несучої частини, працює в зоні зміни напрямку руху несучо-тягового канату діаметром 30,5 мм. Маса контрваги натягу ка­нату рівна 18 т. Від дії канату на балансири в колоні виникають зусилля роз­тягу та згину. За умови тривалої експлуатації внаслідок корозії суттєво зменшується товщина стінок несучих конструкцій  канатної дороги. Руйнування колони, і сходження канату з балансирів за рахунок резонансних коливань, приведе до різкого натягу каната між суміжними опорами та виникненні лінійних прискорень крісел в цій зоні. При знаходженні пасажирів в кріслах соціальні наслідки аварії непередбачувані.

          Перспективним завданням для оцінки технічного стану канатної дороги є визначення фактичної несучої здатності її основних вузлів і деталей. Тому під час експертного обстеження канатної дороги особливого значення набувають вимірювання геометричних параметрів технологічного обладнання. Обробку результатів вимірювань доцільно проводити методом скінченних елементів (МСЕ), який являє собою ефективний чисельний метод рішення інженерних та фізичних задач. В основі чисельних методів лежить заміна континуальної (неперервної) моделі дискретною моделлю, яка має скінченну кількість невідомих. У зв'язку з тим, що кількість невідомих може бути дуже великою, що вимагає багаторазового застосування обчислювальних процедур, чисельні методи найчастіше застосовують за допомогою комп’ютерів. Серед сучасних комп’ютерних програм, які реалізують МСЕ можна назвати Ansys®, Nastran®, Cosmos/M®, CosmosWorks®, CosmosFlowWorks®, ICEM CFD®.

          Для задач розрахунку конструкцій особливо ефективне поєднання комп’ютерного тривимірного параметричного моделювання і МСЕ. Комп’ютерні тривимірні параметричні моделі мають здатність змінювати окремі геометричні параметри без необхідності перебудови моделі в цілому, що дозволяє виявляти вплив цих параметрів на характеристики, визначені МСЕ (деформації, напруження, швидкості потоку), і проводити оптимізацію конструкції.

Тривимірним параметричним моделюванням називають моделювання просторової геометрії тіл, яка задається окремими параметрами (наприклад, висота, ширина, діаметр елементу, кількість елементів). При цьому окремі параметри можливо змінювати без необхідності перебудови моделі спочатку.

Дослідження за допомогою комп’ютерної параметричної тривимірної моделі має широкі можливості, зокрема:

- змінювати окремі геометричні параметри моделей без необхідності перебудови моделі в цілому;

- розробляти параметричні ряди деталей;

 - автоматично отримувати креслення по тривимірній моделі;

- оцінювати правильність розташування деталей в зборках;

-  візуалізувати розміщення елементів моделі і деталей зборок;

- оцінювати характеристики і оптимізувати модель при наявності додаткових програмних модулів: перевіряти міцність деталей i  зборок  під  навантаженням, вплив температури, вираховувати власні частоти (програми, що реалізують МСЕ), розраховувати кінематичні i динамічні параметри механізму, проектувати технологічний процес виготовлення і складання.

Відомі також такі програми тривимірного параметричного проектування, як Компас 3D, Autocad, Pro Engineer. Одною з найбільш зручних i інтегрованих з іншими програмами тривимірного моделювання можна назвати Solid Works.

На основі результатів розрахунків можна зробити висновок про фактичний технічний стан канатної дороги, отримати вихідні дані для проведення ремонтів та ре­конструкцій канатних доріг, адже проблеми їхнього проведення виникають по причині відсутності технічних умов на ремонт і ре­конструкцію; відсутності досвіду виконання таких робіт.

Бурхливого розвитку на Прикарпатті на­буває туризм. В проектах будівництво близько 60 ППКД. Тому проблеми вимага­ють негайного вирішення в напрямках підвищення надійності та безпечності при експлуатації канатних доріг.

Література

 

1.     О. Зенкевич. Метод конечных элементов в технике. Пер. с англ. – М.: Мир, 1975. – 543 с., ил.

2.     Л.Сегерлинд. Применение метода конечных элементов. Пер. с англ. 393 – М.: Мир, 1979. – с.,ил.

3.     Потебря Б.Е. Численные методы в теории упругости и пластичности. Учеб. пособие. – 2-е изд. М.: Изд-во. МГУ, 1995. – 366 с.