Нормирование прочности обшивки и шпангоутов ПК.



МИНистерство ОБРазования и науки РОССИйсской федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова»

 

филиал в г. Северодвинске Архангельской области

Институт судостроения и морской арктической техники

 

 

Кафедра № 5

«Кораблестроение и сварка»

 

 

Даценко В.Г.

 

 

Дисциплина  Конструкция корпуса спецсудов

 

Направление подготовки –Кораблестроение, океанотехника и системо-техника объектов морской инфраструктуры

 

Методические указания к практическим занятиям

 

 

Проектирование корпусных конструкций подводной лодки

 

 

2016

 

В рамках изучения дисциплины «Конструкция корпуса спецсудов» предусматривается проведение практических занятий.

Общая тематика практических занятий: «Проектирование корпусных конструкций подводной лодки».

Пособие состоит из двух частей:

- проектирование цилиндрической оболочки-основного корпуса;

- расчеты местной прочности.

На основании расчетов разрабатываются чертежи:

- секции основного корпуса;

- конструктивного поперечного разреза.

 

 

К методическому пособию привлагаются необходимые для расчетов графики, таблицы и т.д.в

 

В пособии последовательно представлены следующие темы практических занятий:

 

1. нагрузки на основной корпус (ОК);

2. нормы допускаемых напряжений и предел текучести материала ОК;

3. расчет элементов основного корпуса;

4. проектирование шпангоута основногокорпуса;

5. проверка прочности спроектированной конструкции;

6. проверка устойчивости спроектированной конструкции

7. расчет элементов плоской межотсечной переборки

8. расчёт элементов платформы

9.расчёт элементов междубортной прочной цистерны

 

Для проектируемых конструкций представлены рекомендации по рациональному подбору составных и катаных профилей с учетом их работы в составе корпусных конструкций

 

 

Определение основных элементов прочного корпуса.

Определение расчетной нагрузки ПК.

Нагрузкой для прочного корпуса ГА является внешнее равномерное гидростатическое давление, которое зависит от глубины погружения. Расчетную нагрузку, т. е. расчетную глубину погружения для всего ПК определяют, как правило, исходя из заданной предельной глубины погружения ГА.

С учетом наличия дифферента и возможности аварийного провала за предельную глубину, расчетную глубину погружения определяют следующим образом:

,                 (1.1)

где    Нр и Нпр - соответственно расчетная и предельная глубины погружения;

ψ - возможный угол дифферента;

Х - отстояние рассматриваемого сечения от миделя;

L - длина ГА.

Иногда расчетную глубину погружения определяют по упрощенной формуле, считая

                                        (1.2)

Cooтветствующее расчетной глубине погружения, расчетное равномерно распределенное гидростатическое давление, выраженное в МПа, будет равно (Нр берется в м):

                                     (1.3)

В тех случаях, когда известной является рабочая глубина погружения Нраб, то при определении расчетной нагрузки следует учитывать следующее соотношение между предельной и рабочей глубинами погружения:

 

1.2 Критерии прочности и устойчивости при оценке напряженного состояния оболочки ПК.

Нормирование прочности обшивки и шпангоутов ПК.

Анализ напряженного состояния обшивки и шпангоутов прочного корпуса показывает:

1. Основными напряжениями, определяющими прочность обшивки при действии на нее расчетного давления, являются цепные напряжения, имеющие общий характер распространения по длине и толщине обшивки.

2. Цепные напряжения в поперечных сечениях обшивки () меньше цепных напряжений в ее продольных сечениях () и составляют примерно половину от наибольших значений . Поэтому нормированию подлежат цепные напряжения только в продольных сечениях обшивки, т. е. кольцевые сжимающие напряжения .

3. Учитывая, что наибольшие цепные напряжения в продольных сечениях обшивки  имеют место посредине длины шпации, при проверке прочности по напряжениям достаточно проверить соблюдение условий прочности только посредине длины шпации.

4. Ввиду малости изгибных напряжений по всей длине обшивки, за исключением сечений у шпангоутов и переборок, изгибными напряжениями при оценке прочности обшивки можно пренебречь.

5. В сечениях у шпангоутов, и особенно у переборок, изгибные напряжения достаточно велики и могут оказать существенное влияние на прочность обшивки, несмотря на явно выраженный местный характер. Поэтому при проверке прочности по напряжениям, учет изгибных напряжений в поперечных сечениях у шпангоутов и переборок обязателен.

6. Проверка прочности обшивки в ее сечениях у шпангоутов и переборок; должна производится по приведенным напряжениям, например, по третьей теории прочности (максимальных касательных напряжений). Так как напряжение  и в обшивке оболочки равно нулю, то  будет равняться максимальному из напряжений  и . Расчеты показывают, что в большинстве случаев наибольшим из указанных напряжений является напряжение в поперечном сечении  (за исключением тех случаев, когда шпангоуты имеют весьма малую относительную площадь).

7. При действии на оболочку ПК расчетного гидростатического давления шпангоуты ПК загружаются реактивными усилиями взаимодействия с обшивкой, которые вызывают появление в поперечных сечениях шпангоутов окружных сжимающих напряжений, , носящих общий характер.

Кроме того, при оценке прочности шпангоутов должны учитываться важная роль шпангоутов в обеспечении местной прочности от действия на оболочку различного рода случайных нагрузок (удары о грунт, постановка в док и т.п.), при потере устойчивости обшивкой между шпангоутами, а также практически неизбежные отступления от правильной круговой формы при изготовлении шпангоутов.

Все эти обстоятельства заставляют ограничить величину напряжений в шпангоутах, вычисляемых при действии расчетного давления, некоторым пределом, чтобы устранить этим возможность появления в сечениях шпангоутов во время эксплуатации и постройке чрезмерных напряжений, которые могли бы вызвать разрушения шпангоутов.

Критерии прочности для ПК, с учетом изложенного имеют вид:

а) для цепных напряжений в продольных сечениях обшивки посредине шпации:

                                      (1.4)

где а2 - коэффициент, показывающий, какую долю предела текучести должны составлять допускаемые цепные напряжения в продольных сечениях;

б) для приведенных напряжений в сечениях у шпангоутов или переборок

                        (1.5)

где а1 коэффициент, показывающий, какую долю предела текучести должны составлять допускаемые цепные напряжения в продольных сечениях у шпангоутов или переборок;

в) для напряжений в шпангоутах

                                (1.6)

где а3 – коэффициент, показывающий, какую долю предела текучести должны составлять напряжения в шпангоутах.

Следует отметить, что несмотря на то, что предел текучести ПК расчетной нагрузки напряжение  всегда, а часто и значительно, больше , коэффициент а3, в силу отмеченных в п.7 причин, должен быть меньше коэффициента а2.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 479;