Получены экспериментальные зависимости основных технологических параметров процесса ультразвуковой очистки от ряда факторов: влияние амплитуды смещения и высоты расположения излучателя на площадь очищенной поверхности; влияние толщины резиновых отложений на производительность и продолжительность процесса очистки, значение коэффициента сцепления; влияние степени загрязнения и концентрации влаги на покрытии на производительность, продолжительность процесса;

Разработана методика определения рациональных параметров оборудования аэродромной машины для ультразвуковой очистки покрытия взлетно-посадочной полосы от резиновых отложений.

Защищаемые положения:

Разработана классификация методов борьбы с резиновыми отложениями, основным преимуществом которой является ее системность. Использование данной классификации обеспечивает учет всех известных методов и оборудования для очистки твердых покрытий. Анализ данной классификации позволит определить направление дальнейших исследований, поиск новых способов и методов очистки покрытий от резиновых отложений;

Получены экспериментальные зависимости и результаты определения основных параметров процесса ультразвуковой очистки покрытия, при которых процесс удаления резиновых отложений с твердых покрытий является рациональным и позволяет рекомендовать метод ультразвуковой очистки для удаления резиновых отложений;

Разработана методика расчета рабочего оборудования, которая позволит произвести основной расчет рабочего оборудования машины для очистки твердых покрытий методом ультразвуковой очистки.

Практическое значение работы. Обоснован принципиально новый метод удаления резиновых отложений с твердых покрытий. Разработанная методика определения рациональных параметров оборудования для ультразвуковой очистки покрытия взлетно-посадочных полос от резиновых отложений предполагает в дальнейшем создание новой аэродромной машины с рабочим оборудованием для очистки покрытия с высокой производительностью и качеством очистки.

Апробация работы.

Результаты исследований докладывались в 2009 г. на XIII международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Москва), на 67 научно-методической и научно-исследовательской конференции Московского автомобильно-дорожного института (Москва).

Личное участие автора. Весь объем работ по сбору первичного материала, проведению теоретических и экспериментальных исследований и анализу результатов измерений по очистке покрытия с помощью ультразвукового метода и определению износа шины в зависимости от пробега выполнены лично автором.

Результаты исследования приняты Ассоциацией «Аэропорт» ГА стран СНГ для дальнейшего внедрения в рабочий процесс аэродромных служб аэропортов. Результаты квалификационной работы использованы на кафедре «Дорожно-строительные машины» МАДИ (ГТУ) в учебном процессе при изложении курса лекций «Дорожные и строительные машины» и «Машины для обслуживания аэродромов»

Публикации. По профилю диссертации опубликован один тезис и 2 статьи в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК.

Объем и структура работы.

Работа излагается на 150 листах, состоит из введения, 5 глав и основных выводов по работе, содержит 27 таблиц, 51 рисунок и список использованной литературы из 126 наименований.

Автор выражает благодарность член. корр. РАН, доктору технических наук, профессору Приходько Вячеславу Михайловичу за предоставленную возможность проведения экспериментов в лаборатории кафедры «Технология конструкционных материалов», Заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Растегаеву Игорю Константиновичу за методическую помощь при оформлении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования; показана его научная новизна и практическая ценность.

В первой главе выполнен обзор исследований и литературных материалов, отражающих вопросы, связанные с удалением резиновых отложений с твердых покрытий. Формулируются цели и задачи исследования. Проведен анализ работ по существующим методам очистки с выявлением необходимых типов оборудования.

Состояние взлетно-посадочной полосы оценивают условиями торможения на ее покрытии. Для обеспечения безопасности взлетов и посадок коэффициент сцепления должен быть в пределах от 0,3 до 1, закрепленных в Руководстве по эксплуатации гражданских аэродромов.

В первой главе подробно рассмотрено оборудование для измерения коэффициента сцепления, зависимость коэффициента сцепления от шероховатости. Исследованиями деформационных и тепловых процессов, происходящих в шинах и оболочках из композиционного материала, занимались многие ученые: В.Н. Алфутов, Л.Г. Белозеров, В.В. Болотин, А.С. Вольмир, А.В. Кармишин, В.И. Кнороз, В.Н. Князьков, А.Н. Кудинов, В. Флюгге, В. Новацкий, К.Ф. Черных, А.А. Шершнев, А.Ф. Шишков, К.А. Grosh, D.F. Moore, L.A. Holla и др.

В главе также изложены представления автора о поведение шины в процессе приземления воздушного судна. Представлен характер изменения скорости, нагрузки, силы трения, температуры, толщины резиновых отложений, износа шины, коэффициента сцепления при пробеге воздушного судна. Исследовано представление о форме зоны контакта шины с покрытием и формы пятна контакта при пробеге. Данные зависимости параметров, полученных в ходе проведенных наблюдений, позволяют оценить влияние каждого параметра на толщину образования наката.

Как показал анализ данных научно-технической литературы, работ Л.И. Горецкого, А.Ф. Шишкова и др., и других источников информации могут быть выделены четыре основных способа борьбы с резиновыми отложениями на твердых покрытиях (рис.1):

– технический;

– технологический;

– организационный;

– физический.

Технический способ – принудительное удаление резиновых отложений с твердых покрытий взлетно-посадочной полосы с помощью различных методов очистки.

Технологический способ – выбор материала покрытия взлетно-посадочной полосы и выбор оптимальных параметров протектора материала шины.

Организационный способ – организация процесса приземления воздушного судна, представляющее собой относительно перемещение по ширине или длине взлетно-посадочной полосы точки первичного касания шиной твердого покрытия. Иногда возможно изменения стороны захода воздушного судна на посадку в зависимости от направления ветра.

Физический способ – использование физических явлений для поиска и разработки инновационных методов очистки твердых покрытий.

Так же в первой главе осуществлен обзор технических и технологических решений, методов и средств при использовании метода ультразвуковой очистки. Теоретическим и экспериментальным исследованиям в области ультразвуковой очистки посвящены работы российских и зарубежных ученых: Б.А. Аграната, Л.Д. Розенберга, В.И. Башкирова, А.С. Бебчука, Г. Биркгофа,оЮ.И. Китайгородского, Е. Непайраса, В. Ниборга, Б. Нолтинга, А.П. Панова, Р. Полмана, В.М. Приходько, М.Г Сиротюка и др.

В конце главы сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе осуществлено сопоставление водоструйного метода с использованием оборудования «ВОМА» (Германия) и «Хаммельман» (Германия), гранулоструйного метода очистки сухим людом с использованием оборудования «RDS 250 FP» и механического метода с использованием металлической щетки аэродромной уборочной машины «Джет Брум». К основным эксплуатационным параметрам процесса очистки отнесены: производительность и качество очистки. От этих параметров зависит обеспечение безопасности полетов. Поскольку очистка поверхности должна производиться между взлетами и посадками, необходимо обеспечить высокопроизводительный процесс очистки с высоким качеством очистки.

Производительность процесса очистки определяется по формуле:

где T – продолжительность очистки покрытия одним излучателем; S – очищаемая площадь поверхности от наката;

Для количественной оценки сцепления вводим коэффициент снижения сцепных качеств твердых покрытий, который представляет собой отношение коэффициента сцепления, измеренного на поверхности с резиновыми отложениями, к коэффициенту сцепления, измеренного на поверхности без

резиновых отложений, взятый по модулю:

где Кср – коэффициент сцепления измеренный на влажном/сухом покрытии с резиновыми отложениями; Кбр - коэффициент сцепления измеренный на влажном/сухом покрытии без резиновых отложений.

Результаты проведенных исследований представлены на рис. 3. Приведенные результаты расчета коэффициента снижения сцепных качеств твердых покрытий до удаления резиновых отложений при различных методах очистки в графическом виде представлены на рис. 4. Из данного графика (рис. 4.) видно, что уровень коэффициента снижения сцепных качеств сухого покрытия в среднем составляет 24 %, влажного – 65%. Коэффициент снижения растет при появлении на покрытии влаги. Следовательно, при наличии влаги на поверхности твердого покрытия коэффициент сцепления снижается в среднем в два-три раза, а на твердом покрытии образуется опасная зона, при посадке на которую может произойти авария. Для того чтобы избежать снижения сцепления необходимо убирать с покрытия лишнюю влагу и поддерживать его сухим.

Для обеспечения безопасности полетов необходимо убирать резиновые отложения с покрытия взлетно-посадочной полосы. На основе расчетов нами установлено, что наличие влаги на покрытии с резиновыми отложениями увеличивает вероятность образования опасной посадочной площадки