CC BY
29
Кроме отмеченных преимуществ имеются и определенные недостатки:
1. Некот орое повышение сопротивления движению судна на открытой воде и во льдах.
2. Увеличенная скорость износа самих полос и их сварных швов.
3. Трудности установки полос в случае наличия значительной гофрировки наружной обшивки.
В заключение следует отметить, что выбор того или иного способа подкрепления корпуса для
получения ледовой кате! ории зависит от цело! о ряда факторов, к которым в первую очередь можно отнести строительную прочность наружной обшивки и бортового набора, техническое состояние корпуса, производственные мощности судоремонтного предприятия, финансовые возможности судовладельца.
Е.В.Линник, С.В.Антоненко
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОСТАНОВКИ СУДНА В СТАЛЬНОЙ ТРЕХСЕКЦИОННЫЙ ПЛАВУЧИЙ ДОК
Большие стальные плавучие доки обладают значительной гибкостью. Традиционные методики расчетов предполагают использование простейших расчетных схем, преимущественно с использованием стержневой идеализации. Наиболее известна схема из двух горизонтальных стержней, моделирующих судно и док и соединенных вертикальными связями - кильблоками. Намного реже применяется схема из трех балок, средняя из которых состоит из нескольких не соединенных друг с другом отрезков по числу понтонов и моделирует продольные связи понтонов дока [1].
Такие схемы не позволяют учесть пространственную работу конструкций плавучего дока, не дают возможности правильно учесть вовлечение в работу при общем продольном изгибе понтонов, не позволяют оценить концентрацию напряжений в районе крепления понтонов к башням В результате иногда возникают повреждения конструкций доков в этих районах.
В работе рассмотрен случай постановки судна в стальной трехсекционный док. Расчет производился по методу конечных элементов (МКЭ) с использованием пластинчатых элементов. Рассчитывалась система, состоящая из дока Славянского судоремонтного завода грузоподъемностью 35600 т и поставленного в него судна - лихтеровоза «Алексей Косыгин».
Док представлен в виде совокупности пластинчатых конечных элементов, расположенных в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях: горизонтальной (днище, стапель-палуба, топ-палуба, палуба безопасности и др.), поперечной (поперечные переборки внутри, понтонов и башен) и продольной (стенки башен, продольные переборки понтонов). Для исключения концентрации напряжений, судно моделировалось призматической балкой. Реальное положение переборок точно не моделировалось. Не учитывалась седловатостъ судна, а также надпалубные конструкции. Боковые опоры условно перемещались в диаметральную плоскость. Нагрузка и изгибная жесткость судна принимались по данным проектанта, расположение доковых опор - по реальному чертежу. Эта нагрузка уравновешивалась силами поддержания, приложенными к. днищу дока. Учитывая симметрию конструкции и нагрузки, расчетная модель представляла ХА дока. Расчет производился с использованием программного обеспечения АК8У5
При подготовке расчетной модели заслуживает внимания вопрос выбора граничных условий. Необходимо устранить вертикальное перемещение модели как абсолютно жесткого тела, но при этом обеспечить возможность изгиба системы док-судно в продольном и поперечном направлениях. Выполнение указанных требований достигалось путем закрепления вертикальных линий на концевых понтонах дока в мицелевом сечении.
Процесс формирования расчетной модели включает несколько этапов. Вначале с помощью конструктивных чертежей дока устанавливаются положение и все необходимые размеры связей дока, включаемых в расчет. Затем вводятся координаты узловых точек модели. По узловым точкам формируются линии, а линии образуют участки поверхности. В исходных данных указывается, какие линии служат границами участков поверхности (пластин) и каковы их толщины.
Необходимые исходные данные по судну принимались по расчету постановки в сухой док, выполненному проектантом [2]. Данные по размерам и конструкции дока приняты по его проектной документации, а по расположению и конструкции доковых опор взяты по чертежу постановки судна в док, разработанному Славянским СРЗ [3].
Судно представлено в виде коробчатой балки, длина которой приблизительно соответствует длине судна (с учетом района, под которым устанавливаются кильблоки и клетки), ширина -рас стоянию до продольной переборки дока, высота - высоте борта № миделе до верхней лалубы.
При построении модели судна учитывались два условия: жесткость модели при общем продольном изгибе должна быть равна жесткости судна, а конструкция модели без уступов и других концентраторов напряжений, которые искажали бы напряженно-деформированное состояние. Поэтому было решено формировать судно в виде призматической коробчатой балки постоянной толщины, а требуемый момент инерции поперечных сечений получать, задавая модуль упругости материала элемента. Нужно отметить, что границы конечных элементов соответствовали шпангоутам дока, поэтому было необходимо выполнить пересчет моментов инерции. В проектном расчете нагрузка судна задана по теоретическим шпациям судна. Она также была пересчитана на шпангоуты дока, где располагались границы элементов, в виде узловых усилий, "г., г^ Н',
Реальные кильблоки и клетки моделировались стержневыми элементами, работающими только на сжатие и расположенными в узлах модели. Коэффициент жесткости каждого такого элемента определялся как сумма коэффициентов жесткости всех опор, относящихся к соответствующему узлу. Высота (длина) элемента принималась равной реальной высоте килевой дорожки, площадь — 1 м2, модуль упругости подсчитывался ^ерез коэффициент жесткости в зависимости от количества кильблоков и клеток, относящихся к элементу.
Для расчета необходимо задавать материал корпуса дока и судна и его основные механические характеристики. Также указывается тип конечных элементов, из которых сформирован док и судно. В модели использованы мембранные элементы, воспринимающие нагрузки в своей плоскости и не работающие на изгиб. При этом учтено, что реальные пластины, из которых формируется док к судно, работают шле и на игтаб, та «х. р&гмери мэдылъ, чем % р&счетжж модели, в которую не включаются балки набора.
Некоторые результаты выполненного расчета приведены на рисунке. ;
а)' ' ' б) /
а) — Вертикальные перемещения дока и судна, м б) - Давление, т/м2
По рисунку можно судить, что судно и док изгибаются в разные стороны: док испытывает прогиб, а судно - перегиб. Поэтому на концах килевой дорожки возникают повышенные давления. Характерно, что в многочисленных классических работах рассматривается задача о распределении общего изгибающего момента в системе док - судно между судном и доком. Считается, что каждый из этих двух объектов берет на себя часть момента. В рассмотренной задаче, наоборот, моменты имеют разные знаки. Причины этого состоят, во-первых, в том, что характер распределения доковых опор не вполне соответствует распределению сил веса судна и сил поддержания: опоры отсутствуют в оконечностях (имеются носовой и особенно кормовой свесы), тогда как силы веса оконечностей судна и силы поддержания широких концевых понтонов дока сравнительно велики. Во-вторых, понтоны обладают значительной гибкостью, поэтому упругая линия судна (в диаметральной переборке) может заметно отличаться от упругой линии.башен дока.
В заключение можно отметить, что использование современной компьютерной техники и специализированных программ позволяет рассматривать такие сложные модели, как док с поставленным в него судном. В дальнейшем планируется более подробно исследовать данную задачу: учитывать особенности распределения балласта по длине и ширине дока, наличие, наряду с кильблоками, боковых клеток и другие эффекты. т " i -
' ЛИТЕРАТУРА
1. Курдюмов A.A. Прочность корабля. Л.: Судпромгиз, 1956.-384с;
2. Расчет прочности дихтеровоза «Алексей Косыгин» при постановке в сухой док. - 17502-101-004.
3. Технический чертеж постановки лихтеровоза «"Алексей Косыгин»"в плавучий док (№ 194-913-298.120).
* „ V Е.В. Глушко, К.А. Чуйко, Д.К. Егоров
БЫТОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛОБЗИК
Бытовой электрический лобзик - один из самых необходимых, после электродрели или перфоратора, инструментов для работ по дому (и не только). Его, как и любой другой вид электропилы, можно с успехом применять дня ровного отпиливанш досок требуемой длины. При небольших объемах работ использовать его далее предпочтительнее. Лобзик удобен для выполнения прямых резов, однако в основном предназначен для фигурного выпиливания изделий практически из любого материала. Может вырезать круги различного диаметра, отверстия с радиусом не менее 15 мм. Без него сложно представить работу установщика встраиваемой техники и сантехники в быту.
На основе анализа электролобзиков различных иностранных фирм были поставлены следующие задачи:
1. Разработать электрический лобзик бытового класса для распила листового материала толщиной до 65 мм, конкурентоспособный зарубежным аналогам. ^ ,
2. Повысить эргономичность электрического лобзика, оснастить подсветкой на поверхность резания и электронным блоком регулирования частоты хода (скорости резания).
3. Оснастить прибор жидкокристаллическим дисплеем для отображения рекомендуемых материалов для распила при заданной скорости резания и датчиком температуры, с выводом показаний на дисплей.
Электролобзик имеет опорную подошву, опирающуюся о распиливаемую деталь и обеспечивющую высокую точность работы, вполне сравнимую с точностью дисковой пилы. Опорная подошва может поворачиваться в пределах ¿45° для выполнения косых пропилов. Максимальная глубина пропила в дереве составляет 65 мм, в алюминии - 10 мм, в стали - 3 мм). Для достижения большей точности распила необходимо снижать обороты двигателя, особенно при фигурном выпиливании. Универсальная конструкция державки полотна позволяет закрепить все три типа пильных полотен: с крестообразным, с гладким хвостовиком и с гладким хвостовиком, имеющим отверстие.
Функция регулировки скорости позволяет оптимально адаптировать скорость резания к обрабатываемому материалу и его толщине, дает возможность работать с объектами разной
