автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Проектирование судовых эластичных кранцев стационарного исполнения

РГ6 ол

КОРАБЛЕСТРОИТЕЛЬНЫМ Ш1СПП М

На «ранах рукописи

Ю.НЫШЕВ Эдуард Вчлдиммровмч

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУДОВЫХ ЭЛАСТИЧНЫХ КРАНЦЕВ СТАЦИОНАРНОГО ИСПОЛНЕНИЯ

Специальное 1 ь 0г>.0Х.()Л — Проем ироялкие н конструкция еудоп

Автореферат

диссертации на соискание ученой стспонн кандидата технических наук

Николаев — 1993

Работа вкподнзйо в Кшеояаевском кораблестроительной институте имена адапрадв С.о.ыакарова.

Научный руководитель - кандидат технически* наук, доцент

ПОРОШКОВ D.H.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

КОЗЛЯКОВ в.в. - кандидат технических наук, доцент МАРТЫНЩ Б.Н.

Ведущая организация - ПКБ "Прогресс"

Защита состоится ^^' @ & 1ЭЭЗ г. в часов на

заседании специализированного совета Д.053.04-01 Николаевского кораблестроительного института шени адмирала С.О.Макарова ш адресу:

327025, г.Николаев, яр. Героев Сталинграда, 9 С диссертацией ыогно ознакомиться в библиотека института«

Автореферат разослан года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

СШЫШЛШЙРОВАННОГО СОВЕТА

доктор технически наук, - .,//

ГЛ ' I

профессор -\У[(и В.Ф.Квасншжиг

0БЩ4Я ХАРЛКГГОЮТШа РАБОТЫ .

/ктуальность проблем н. Судовне эластичные кранца, стационарного исполнения представляет собой широко распространенный вид кранцэвой защита судов в объектов океаиотехники, регулярно совершающих при эксплуатации швартовные операции.

Кранш. йштолненнне из резины в резиноаодобных материалов обладай высокой надежность» я долговечностью. Однако повреждения Крайневой защиты зачастую влекут за собой разрувение корпусных конструкций защищаемых судов и объектов океанотехники, что приводит к значительны?-« затратам на их ремонт.

Это свидетельствует о том. что судовые »ластичные кранцу стационарного исполнения хах защитная конструкция изучены недостаточно, практически отсутствуют теоретические исследования и рекомендации по их проектированию охватывающие рассмотрение коьяшжса защищаемый обьект-крзпсц в взаимное влияние его элементов.

В связи с излсжэнеи задача создания катодаси расчета параметров эластичных кравдав в рзкокавдвцай по ж промягарсшанн» представляется вэскга шстуалняЗ.

Ц о л ь о р о б о т и s з л a s т с я:

1. Созданно снйгзпнчзссЕ ьз^одов оарелплокая юшшш. нагрузок на хрЕнцовую защиту в рзз.'пггзх с>5учгях аясвдуатаява.

2. Анализ а рааработва катодов раската ашстачанх кршщэв с учете» йвсххх>орааая яг форм в тсаоаай шемдуатащв.

3. Резр :Сотка штояоз учма "psaSbSx угяоявЯ крепления в проектных расчэ'ж стакзазора® йлгстатат крззшй».

4* Paapsdorxa «втожа ywsa шмцювм -аови кагггета в sepe-* распределения контгитэс дяшяна «я щщцццмчмашх аластачннх крзяцов.

Б. Разработке йрзхтЕтгяезгя; роаокзадйщгй tro проадпгировашз) судовнх аякяагазза арашюв сг.тдащгртого пспоячэвзя.

Метода з с с j es о в а я а я. Дм достиюшя пос-таавэхшых солэй всеожьзовозы езаеатэтвеяпе мэгохн в сочетают с и ni тип ni ni обираю -.acempsm&sasa^sa дакдаагя. Дзаютичесхяе

яа .^азааыюаввиж эерояяюгтвих методов расчета; ооставлеян в рюшш диффереишталмш уравнений Яаюэ; шшвлоаявш взрвацвавввх методов роовнн мжач о

деформировании эластичных конструкция, одним из которых является метод конечных элементов. Результаты аналитического ратания сравнивались с имеющимися экспериментальными данными.

Научная, новизна. Предложена в обоснована методика численного моделирования швартовки судна с . вероятностных позиций.

На основе анализа взаимодействия судов и проводящих их ледоколов создана математическая модель системы ледокольное судно - кранец - транспорное судно при прохождении ледового поля.

Разработана математическая модель расчета эластичных конструкций переменного по длине сечения, построенная на энергетических соотношениях теории упругости. ,

Реализован и подвергнут всестороннему.анализу метод конечных элементов применительно к расчетам судовых эластичных конструкций.

Выбраны типовые схемы и конструкции креплений, разработаны расчетные процедуры по оценке деформативных качеств эластичных кранцев с учетом их крепления.

Составлена схема учета пространственных деформаций судовых эластичных кранцев шнурового исполнения, разработана методика корректировки упругих характеристик.

Практическая ценность состоит в создании рекомендаций по проектированию судовых эластичных кранцев стационарного исполнения с учетом их реальных условий эксплуатации.

Результаты работы использованы в хоздоговорной работе И 2.1.Пр.173 выполненной совместно с прооктно-конструкторским бюро "Прогресс", в госбюджетных НИР й 2Л.Пр.518, выполненной в 1991г. и X 2.1.Пр.783 выполненной в IS92 г.

Апробацияработы. Основные положения е результаты работы доложены на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава НКИ (г.Николаев, 1990г.), Всесоюзной конференции "Безопасность на море" (г.Николаев, 1991г. 2 доклада) и Девятой Дальневосточной конференции по мягким< оболочкам (г.Владивосток, 1991г.).

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, четырех разделов,перечня литературы и двух приложений. 00|Щ!й объем диссертации 198 страниц машинописного текста, в том числе 56 шишстраций, I таблица.

О с а о в н н в н а у ч в н в результаты, шно-сзше на защиту:

X. Численный метод моделирования ввартовхн судна с вероятностных позиций.

2. Математическая модель системы ледокольное судно-кранец-трапспорное судно при прохождении ледового поля.

3. Математическая модель эластичной конструкции, построенная па гтвр^етических соотношениях теории упругости.

4. Реализация метода конечных элементов применительно к расчетам судовых эластичных конструкций.

Б. Схеш расчетов ©ластичных кранцев с учетом их кропления а деформирования.

6. Схема учета пространственных деформаций судовых эластичных кранца в а определения их откорректированных упругих харак-• теристпк.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обог->юэааие актуальности темы, формулировки цели и задач ксследОБанй.ч, а тазсге основные положения диссертации, виносимне на пагспу.

В первой главе означение и области лрикеиэния эластичных судовнх кранцев стационарного исполнения.

Объектом исследования в диссертационной работе служат эластичные судовые кранцы ствшюнарного исполнения. Эластичные конструкции, выполненные из рэзакы а резиноттодосных материалов, способны Е,:сшша?в знерги» удара, поглодать • ее за счет значительного (фсрж^тж^неная» воспришшать пысо:шэ контактные давления в восстанавливать первоначальную форму конструкции поояэ снятия нагрузки. Весомым пр^куезством является неприхотливость к обслуживанию и рэконту, а тога® способность работать в различные ШШМаТИЧЭСКйХ УСЛОВИЯХ п под ьзогояствием морской воды.

ОсЕогкоЗ зпдаутй, выподадаж! эластичными судовыки кранцами стационарного кех'олзэния, ищется предохранение судна от повреасдокиа при соярзкссновеггет с другкки объектшш в процессе

вкеадусгаии.

аетсняные судовые кр£ай^ стационарного исполнения находя» примени??:« в качестве привальных брусьев, кранцев предохранявших подвод?'*? аппарата, контейнеры с научней аппаратурой, кранцев

судов вспомогательного флота (ледоколов, буксиров), кранцев судов соввраагакх регулярно грузовые операции на ройдах

(ляхтероьозов).

Эластичные средства амортизации устанавливаются на судовых конструкциях стационарно. Оки имеют однотипные средства крепления резиновых деформативных элементов 'к стальным корпусным конструкциям, испытывают однотипные нагрузки (сжатия и сдвига), а следовательно и однотипные деформации. . Все эти особенности позволяют объединить перечисленные средства амортизации в одну группу с общими методами расчета и проектирования. .

.Доказательством общности вопросов проектирования в различных стационарных средствах судовой амортизации является произведенный сравнительный анализ конструкций эластичных, кранцев. Наряду с этим был выполнен анализ технологических особенностей контазш, условий эксплуатации и крепления эластичных деформативных . элементов к судовым конструкциям.

Определено, что эластичные кранца выполняют следующие функции: ограждение корпусных конструкций от контакта с внешним объектом; распределение усилий, возникающих при контакте, на корпусные конструкции; поглощение энергии контакта за счет собственных деформаций; восприятие значительных контактных давлений.

Эластичные кранцы стационарного исполнения дол;сны обладать высокой изгибной жесткостью и высокой энергоемкостью. Контактные давления, неизбежно передаваемые на корпусные конструкции, не должны превышать допустимых пределов.

. Все перечисленные трэбованяя очерчивают круг задач возникающих при проектировании эдасткчнгас кранцев.

Во второй главе дается вероятностиая оценка внешгос воздействий на эластичные кранцы.

5 процессе олСилу£1«цпи судойыи »ластичные кроЕца стационарного исполнения подвергаются многочисленным' контактам с внешними объектами (судами, причальными сооружениями, лихтеравд, подводной техникой и т.п.). Так как контактные, операции производятся в различных погодных условиях и разными судоводителями,, то очевидна их вероятностей природа. Для оценки внешних воздействий с вероятностных позиций возникает необходимость применения моделирования процесса контакта.

Для задач моделирования весьма суиественно уюнае гэнери-

розата качествевсвув послвдовательносгь псевдослучайных чисел с заданным законом распределения. Как правило в качестве моде-лирувм-й величины выступает скорость контакта. Принято считать, что сно распределена по нормальному закону, однако могут быть использованы и другие законы распределения.

Процесс швартовки судна зависит от множества случайных факторов как объективных, таких как погодные условия, защищенность акватория, так и субъективных, связанных с навыками судоводителя. Отсяда при проектировании кранцевоЗ защиты судна возникает задаче рассмотрения процесса швартовки с вероятностных позиций. Случайными величинами при таком подходе мокно считать скорости и угол подхода судна к причальному сооружению.

Большую роль в подобных задачах играет достоверность описания, процесса в детерминированной части. Для решения детерминированной задачи предложен метод определения положения точки контакта судна с причалом.

Доля анергии, воспринимаемая в момент первого контакта кракцевой защитой характеризуется козф^гциэлто;« аксцентрмситета, определенного с учетом линейной н угловой скоростей швартовки судна.

В качества ярякэрэ рассштр&аа задача о швартовке сдаа к пргааду.

В качества слуггЛщя здлзчяа рассмотрена яшэгная и углоаая скорости юшртоис: п угол подхода судна к сричалыюну сооруззЕнэ. Модэдарованяэ . случайная взлвчня производилось в сяздувзгх пределах: яда лтйойнеа скорости о? О до 0?2б м/с, для угловой скорости от -0,01 до 0,011/с, дая угла подхода от О до 16 градусов. Bes вваичккц сагах&кь кордалъно расарэдэ.ЕОЕныкк в указааюи-щ^деякзах ssi^mssn.. ■ >

Анализ распре долйнчя тщггл звартовки показывает, что в Я) % случаев швартовка анергия ездаа состсват ввдйчану меньше 103,4 nJfe. В 10 % случЁЭЗ 5®артови5 кмотячв«асая ввергая судна состава? величину от 103,4 ло 240 кДа. Íyeíorpsítaa распредогэния радяуса точки ксатекуг. покззэдавт, .чтз ардаязку^ок от 7 катров до 21 мэтра по длана судш лопадаат S0 % случаев пвбртотзет судна.

В эгеа se главе произведи ец@®и> взаккодейс^шя кранцэв ' Eg'Sii^fo устройства г ■ - букс»грузной • снетеин.

Кг--; лязгало буксируема® txtgjm имеет различную массу, а ссэдевей '^аио и кннаягеэсхуо шэрги». в момент контакта о приемным

устройством. Так как смена амортизационной защиты в процессе работы не предусматривается, возникает потребность в оценке вероятности отказа средств амортизации, обеспечивающих ' приемку буксируемых модулей.

Отказом средств амортизации приемки многомодульных систем считается не только событие, в результате которого энергия принимаемого модуля превышает допустимую энергоемкость, но в если в процессе приемки будет превышено допускаемое значение ускорения для данного модуля, в результате которого может происходить отказ аппаратуры, распологаемой в модуле.

Приводятся результаты расчета средств амортизации многомодульной системы с проверкой по допускаемой энергоемкости и ускорениям. ,

Эластичные кранш ледоколов и ледокольно-транспортных судов используются при проводке методом "тандем".

Изменение сопротивления . льда движении ледокола вызывает необходимость гашещя кинетической энергии проводимого судна. Кинетическая энергия судна расходуется на деформацию кранцевого устройства ледокола и на образование дифферентов судна и ледокола на корду. Частично энергия . судна передается ледоколу, что способствует дальнейшей ломке льда. Дифферент судна вызывает повышенный износ кормовых кранцев ледокола в случае, если их сдвиговые деформации не соответствует перемещениям носовой оконечности судна относительно кранцев.

Систему дифференциальных уравнений-движения ледокола и судна можно представить в следующем виде:

И,- х = К + 0 - Г з1п1 , (I)

*» ь Э

\ \ 'А + (— * Ч, + (— - К - К \ Фь = 0; (2)

Ьс

+ (— - - Ас Нс Фс = О; (3)

где К - усилив предварительного обаатия кранца, имещое место при совместном движении судна и ледокола; СЗа - горизонтальная реакция кранца; Р - приращение силы сопротивления ледового покрова движению ледокола во времени - ускорение,

испытываемое ледоколом, вызванное приращением силы сопротивления ?; ^ - виртуальный иомэкт инерции относительно горизонтальной

оса вращения ледокола у; - длина ледокола; хГь - отстояние оси вращения ледокола от миделя при возникновении угла дифферента Дь и П.- соответственно водоизмещение и продольная метацент-рическая высота ледокола; 0В - вертикальная составляющая реакции кранцевого устройства;^ - момент инерция судна относительно горизонтальной поперечной оси; 1с - длина судна; х,с - отстояние оси вращения судна от миделя при возникновении угла дифферента фс; Дс и Нс~ соответственно водоизмещение и продольная ыетацентрическая высота судна.

Результата расчета взаимных перемещений и деформаций кранцевого устройства представлены на рис.1.

Анализ деформаций претерпеваемых кранцевой защитой ледокола показал, что она долкна подбираться не только по характеристикам саатия.но и по характеристикам сдвига, поскольку оба вида деформаций соизмерима иезду собой.

Т р е тъяг л а в в посвящена расчету деформативных элементов эластичных кранцев судового стационарного исполнения.

0прэд8ЛяхЕцнми при расчете судовых эластичных конструкций являются такие свойства разик м разиноподобных материалов, как однородность, изотропность, иесазслаешсть, я упругость. Ползучесть, релаксация напряжений, сгслорззогрев и др. несущественно влияет на работоспособность судовых изделий из властачшх материалов ади согнем отсутстЕувт, поэтому в расчетах не учитываются. Эксплуатация судовых эластичных конструкций происходят в зяачит&аьвой ¡врвазнноа прододигтвльности моаио ПрэдяояаГать квазиетатачвакую постановку вадач о их дэфор-кироваЕиа. Р;а ¡задач об обзагаз ада сотах ковсгрукцгй мое»? быть - рчсавярвн о гаайдай етзшз. .■

Анализ методов расчета -хаетечных 1фаяцэв стационарного' исполпевяя, пряшдекнна в .шгёвдз третьей глот показал, что только и <кть простая ¡дааоууукция! »тут быть пр&яявян вваяетв-ческае гштода, расскозрвЕшю а ч^зтах Алкянса Лз., Грзна А., йпваш Гсаюеа А., Лвжаапа С.И.. Лавэндэло Э.Э.. Базшр-езса В.А. п гр.

. Сзоянмть форки а испгФйгЯкгзпя ©гзстячнах срздств судовой шортжезд»'' с : рамишмт ' гфЩдяЩит. предопределили широкое

: 'Вйкгй!®, • осдовакшх »а - внрмационша . прзящсш , - поста»**» ввдвчв вводагтся к оценке

■ стаШ|СЩ1.:;?*Ж5СЯ1 «^¿йовййэ, в , кзчвстяв которого часто

fee*)

Prie. I Деформации кранцс-вого устройства

используется функционал потенциальной энергии. Наиболее ушвапсальным среди численных методов является метод конечных алекептов для несжимаемых материалов.

Таким образом в результате рассмотрения применяемых методов расчета эластичных конструкций в характерных для судовых условий диапазонах можно сделать вывод о соответствии метода конечных элементов и метода, предложенного Ю.Н.Коробановым проектным расчетам судовых эластичных кранцев стационарного исполнения.

Анализ эластичных судовых кранцев стационарного исполнения показал, что широкий класс из них принадлежит пустотелым конструкциям. На призера пустотелого деформативного привального бруса рассмотрена задаче о сжатии его меаду жесткими параллельными плитеки. Задача решается в рамках обобщенного закона Гука, материал считается изотропным.

Потенциальная анергия деформации срединной поверхности деформативного элемента на каждом из аппроксимированных дугами окружностей радиуса г.. участках мовет быть представлена в виде:

1 \ , ч[4 2а,Аз 4сши .

ц. = — п . + --— ♦ - г йф; (4)

% в Л 1 гг . £ *

гдо в бэзразйэраш язда прэдайгавлаш: и^ - изгнбаидий моиэнт;

г! - сгййагзев а пэререзываке©» усшия; Г - площадь сечения, а - коеффздкзпт рйспределэяза касательных усилий в сечения»

Дефоркьлшйоэ состояние црззаяькрго бруса бщзо представлено в виде дауз рэсздуагх схем: е учетов пэрэгаба срединной поверхности а без него. ; V

Нашивавши функционала потвнцваяыюа снергнн деформации проведенас. нбаользовезквн процэдурн Рнтца.

Опрздояек»} пврекшаэнг®, етзвашга воздействием укшш, иовво внзошш», Боспояьзова- ~;оь ¥еореноЗ Кастаяьяяо:

V»* ' ••

б У и,

и

» =4». ..

» в.

(б)

Примен&гх'г тоорвин Кастальяш привода* К лижцфаавщт задач», так как тшэнииалыюя аюртзя деформации является вунхциав

независимых внешних сил в в конечном счете - однородное функцией второй степени от координат. Учесть иелинейниость мозшо. применив итерационную схему расчета.

Предложенный метод расчета пустотелых эластичных конструкций применим для сравнительно простой - конфигурации деформативного элемента, позволяющей производить аппроксимацию срединной поверхности. Наличие трех и более перегибных участков резко усложняет расчетную процедуру. Проектные расчеты эластичных конструкция указанным методом должны строго соотносить количество . участков, перегибных зон и шагов поэтапного нагрукения эластичной конструкции.

Метод конечных элементов (МКЭ) является прямым вариационным методом. .

Зависимости линейной теории упругости используемые в основе метода конечных элементов для несжимаемого материала имеют некоторые отличительные особенности. Катерад считается статически деформируемым, однородным, изотропным, неснимаемым, линейноупругим. Используется обобщенный закон Гука.

Несжимаемость материла учитывается введением функции гидростатического давления:

1

д = — (о + о + о ). (б)

■ Е ' у *

Вариационная формулировка задачи имеет вид:

5П = 0.

Сункционал П принимает стационарное значение только тогда, когда искомые функции имеют истинные значения. Наиболее часто применяется функционал потенциальной энергии:

п = ^[-^(члХЧ.лУ^ - {ра^- (7)

V о

Минимизация функционала потенциальной энергии по возможным перемещениям узловых точек приводит к условиям равновесия, а по* возможным значениям функции гидростатического давления - к условию несжимаемости, таким образом получается разрэоахщая система алгебраических уравнений:

вп ап

— »О, —».О, 1 = 1,2,...,!*:

аи. р

(8)

от

— =■ О, 3 = 1,2,...,К ;

да.

>

где - число узловых точен конструкции; Ив - число конечных элементов..

Метод был реализован при разработке блока программ на алгоритмическом языка "Фортран" для распета эластичных судовых конструкций из несжимаемого материала.

Результаты решения задачи о деформировании монолитной конструкции были сравнены с аналогичными расчетами выполненными Э.Э.Лавенделом по МКЭ с использованием прямоугольных конечных элементов и расчетами по методу Ритца.

Значение сагагавщай силы определялось как:

к

р Г

- = - о <3х = 0,3494.

О Л у

в -X

Сравнение результата с данным! полученными при реившш задачи по методу Ритца (где Р/С = 0,353) и по МКЭ с использованием прямоугольного конечного элемента (Р/С = 0,329) показывает, что рассмотренной вариант МКЭ с использованием составного четырехугольного элемента позволяет описывать сложные эластичные конструкции и получать достаточно точные результаты численных расчетов.

Оценке э^фектзвносг« расчета судсзнх элвста«Ж5 конструкция МКЭ посвящен последний раздел третьей глава.

Решение нелинейных задач о деформировании эластичных конструкций судовых устройств выполнялись поигготи нагруженавм, где результ!.~и одного шага служат исходными дадохз Л" литого.

Ч а т з « а ? з я г л а в ¡з посзяпена сэ'-уь^авдаивям и общи?,: тояргчогл проектировала» ЭЧ8СТЯЧИНХ кранцев стационарного исполнения. й порвем разделе рчс©.«тредк особенности проектирования привальных брусьег а хсрокцев гшурояого исполнения. Покрываемые адастичнкии средствами амортизации поверхности часто имеют не только болыаую протяженность, но и ярко выразанну» криволинвАкость. При контакте криволинейной поверхности с плоскими конструкциями по мерз' саатая дефэрмвтивного элемента

резко изменяется протяженность зоны контакта. Изменение протяженности зоны контакта изменяет его упругую характеристику и значения контактных давлений. .

•Анализ изменений зоны контакта при взаимодействии привального бруса, расположенного на криволинейной бортовой поверхности с плоским причалом основан на возможности аппроксимировать обвода судна и полоаение причала относительно него уравнениями вида:

»[,-(£)*] =

(9)

. у « -Лев + а - О/соеа ;

Х!ДО

1Т ] :

ф « а,ь/(1-«жК} ;

В - ширина судна,м; 7 - осадка судна,м; ъ - аппликата ВЛ на которой расположены средства амортизации от Ш; р - коэффициент полнот мидель-шпангоута; ажЬ - коэффициент полноты любой БЯ в носовой части судна:

аь, Он - коэффициенты полноты носовой части КШГ и носовой . части корпуса судна; - расстояние от нидвлытоангоута до носового перпендикуляра х рассматриваемойВЯ, для наклонного форштевня:

где ДЬ^ - рвсстояяре от носового перпендикуляра до точки пересечения форитевяя с ОЛ.

Угол подхола судна к причальному сооружению а предопределяет координаты точки их взаимного контакта. Воли задеть величину допускаемых лефориедиЖ привального Оруса в, дадставить в систвиу указанных уравнений, то рмлвим сзмгтвл явдяются каддашаты границ зоны контакта щшчма с авформатшяаш алеиентои

прйвального бруса (х^у,) и <хг,уг). Протяженность зоны контакта определяется выравением:

Ч - /<х1-'х.)" + (у,-'у,)* ; (Г0)

Используя серию значений 0 в приведенной расчетной последовательности мояно получить корректированную (в функции от протяженности зоны контакта) упругую характеристику двформа-тивного элемента привального бруса свойственную конкретному судну, ряс.2. .

Привальные брусья или кранцы эластичного исполнения расположенные на криволинейной поверхности могут вступать в контакт с жесткими криволинейными поверхностями другого судна, дебаркадера и пр. Такие же условия эксплуатации эластичных деформативных элементов могут наблюдаться например в случав когда шнуровые деформативные элементы защищают криволинейные участки судовой поверхности от соударения с криволинейными поверхностями • корпуса глубоководного аппарата. В таких, случаях аппроксимация формн контактирующих тел может быть произведена уравнениями для криволинейных судовых поверхностей, рассмотренными выше.

Пример расчета протяженности зоны контакта для двух однотипных судов показал, что по сравнению с протяженностью зоны контакта.судна с прямолинейной причальной стенкой при одинаковой предельной деформации привального бруса сократилась с 1 = 4,89 м до 3,67 м.

Каждый вид крепления оказывает некоторое влияние на упругие характеристики амортизационной защиты. Результаты расчета различии* вариантов крепления показа!» на ркс.З. Нл нем показаны упругие характеристики эластичного ксфордатазного элемента трапецевидного сечения с габаритными размераш 120 х 120 мм в зависимости от вида крепления: кривая I - д„л крепления с использованием тавра; кривая 2 - для крепления о использованием шпилек; «г^ч:.«* 3 - для свободного деформе?;-. "ного элемента, сжимаемого аежяу ясстхима плитомл; кривая 4 - экспериментальные дашше для свободного деформатиь-юго элемента. Как видно разница в относите льнем усилии, Буанввв5<ем перэ«едэние верхней кромки эластичного деформативнего элемента на 0,04 м, составила соответ-' CTBSHHO 75 % н 50 % для крепления с использованием тавра и шпильки относительно свободно деформируемого деформативного элемента по ечейерншиталышм дашзна. Упругая характеристика

о 0,01 0,02 0,03 0,04 <5(„) Рис.2 Откорректированная упругая характеристика

6,150, Р С

1.073

- • ч « • • «

•

.............

Рис,з Упругие характеристики трапецевидного ^формативного адеыента

свободно деформируемого эластичного элэнэнто» получанная экспериментально отличается от расчетного значения на 8 %, что говорит о достаточной точности расчетов- Результаты расчетов показали, что изменение упругой характеристики при смыкании внутренней полости под воздействием нагрузки кокет составить 25 -30 % з зависимости от используемого вида крепления.

Эластичные деформативные элементы имеющие наружную поверхность (обращенную к объектам швартовки) в виде цилиндрических, эллиптических и др. тел вращения в процессе обжатия резко изменяют форму контактной зоны. Это обстоятельство вызывает перераспределение контактного давления, передаваемого на корпусные конструкции. Расчета МКЭ в предположении плосконапряженного состояния конструкции дают возможность построить диаграмму контактных давлений в зоне контакта, а так же определить ширину зоны контакта, рис.4.

Достоверность результатов расчета МКЗ зон контакта оценивалась таким критерием как ой ширина. Результаты расчета сравнивались с экспериментальными данными.

» Анализ средств креплмкия дойормативинх элементов ккягац'лк. явно зыракенную яриволинейность к плоским ::.орпуп-г;^ конструкциям показал, что нпиЛзло® распростсаиет'нм пл.л.-югия расггалойенич деформативных ^лемчнто» в ло-кементах. Высота локоедпта агчм»кяется от 15 - 20 % вквотн деформатияного элемента до 50 %. В г»«о>> дияпааоне бит расглтанн щишшцггпесклс« аеформатавкнч с.чрм»,;:.:-снимаемые плоской жесткой *яиой. Упругио хзрактяристакг. щули'Злъж 1'я рис.5. Как видно из рисунка расхождение яо • тативдму уел это три -ровгнянх д-->> лдлмкк: -гг«^ поставлять

г00-400 %.

Большое значение в процессе проектирований кмэет оценка сдвиговой податливости деформативных элементов. Произведена адчестэвн>!"й о««нч<» надежности крепления ^..шшдрячвского

яеформят-гвнс.'с ит'иви'ч ио^^аайк'.ого з яогг^ентц радптт!

определяя хаким ¡•риклчдыв'юмыч р. тюпсш^'.о»; нзтоав/^т-'ик,

знзнвйвтся д<-.фг.тимыи вдвстдаглсго шияиярв. Результаты озсчетг показах*, что поп&р*чигя тэстхсс-ь цилиндрического двфориятизного элемента резко возрастает при высоте лок&авагч:, состяязяйвмй зивметра цилиндрической оболочки и внщв.

Заклячитальяый раздел четвертой глава посвящен рекомендациям ю проектирована» судовых эластичных • кранцев стационарного

Рис.4 Диаграмма контактных давлений

Рис.5 Упругие характеристики эластичной трубы расположенной в ложементах

Рис.о Блок - схема проактировакик алас?!ганых кракцев

исполнения.

Проектирование эластичных средств стационарной кранцевой ввщитн подразделяется на прямую и обратную задачи.

В число проектных задач как прямой, так и обратной входит совершенствование конструкций кранцевых устройств стационарного исполнения. Совершенствование судовых эластичных кранцев .возможно по следующим направлениям: сов.. _ -зенствовацие форм и конструкции »ластичных деформатнвных элементов; совершенствование методов и видов крепления эластичных кранцев к корпусным конструкциям; совершенствование схем размещения кранцевой защиты на корпусных конструкциях.

Проектирование властичиых кранцев стационарного исполнения следует в основном процедуре, представленной блок-схемой рис.6.

' ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

, I. На основании анализа отечественных и зарубежных источников установлена актуальность детального исследования судовых »лаотичшх конструкций стационарного исполнения.

2. Выполнен анализ ввдов властичиых кранцев, условий их работы, виды претерпеваемых деформаций и конструкции крепления на судах.

3. Разработан метод численного моделирования процессе швартовки с вероятностных позиций.

4. Разработан метод определения коэффициента эксцентриситета с учетом линейного я вращательного перемещения швартующегося судна.

Б. Разработана математическая: модель системы ледокольное оудно-кранец-транспортное судно при прохождении ледового поля с использованием дифференциальных уравнений движения.

6. Разработав метод вероятностной оценки надежности кран-девой ващиты многомодульных буксируемых систем при приемке из спусколодъекным устройством.

7. Выполнен анализ методов расчета эластичных кранцев с учетом многообразия их форм и условий эксплуатации.

8. Разработана матвметичеекая модель эластичной конструкции, построенная на внергетнчеоких соотношениях теории упругости с учетом парегибных в Оесперегибта участков деформирования.

- 9. Выполнена реализация метода конечных элементов применительно к расчетам судовых эластичных конструкций, произведена оценка его эффективности.

10. Разработаны схемы расчетов эластичных кранцев с учетом их крепления и деформирования, произведена оценка контакта зон и контактных усилий на поверхности кранца.

11. Разработаны схемы учета пространственных деформаций судовых эластичных кранцев и определения их скорректированных упругих характеристик.

12. Разработаны рекомендации по проектированию судовых эластичных кранцев стационарного исполнения с учетом их реальных условий эксплуатации.

13. Достоверность результатов обоснована сравнением полученных теоретических решений с имеющимися экспериментальными данными.

14. Результаты работы использованы в хоздоговорной работе й 2.1.Пр.173 выполненной совместно с проектно-конструкюрским бюро "Прогресс", в госбюджетных НИР Ä 2.1.Пр.БТ8, выполненной в 1991г. и й,2.1.Пр.783 выполненной в 1992 г.

Основные результаты диссертации излояенн в следующих печатных работах:

1. Толышев Э.В., Коробанов D.H. Расчет пустотелого деформа-тивного элемента эластичного привального бруса // Проектирование судов и судовых устройств: Сб.науч.трудов - Николаев: НКИ, IS83 -с.33-47.

2. Толышев Э.В., Коробанов ¡D.H. к расчету судовых амортизационных устройств методом конечных элементов // Автоматизированное проектирование судов и судовых устройств: Сб.науч.трудов -Николаев: НКИ, 1990 - с.29-36.

3. Толышев 3.В., Коробанов Ю.Н, Оценка аф£е?'.тивности расчета судовых амортизационных устройств методом конечные .элементов // •"троигольная ««?WJ(xa корабля: Сб.науч.трудов - Швсолаев: НКЙ, 1990 - с.

4. Kopoöa..is Э.Н., Толышев Э.В. К особенностям численного моделирования процесса пвартовю // Проотстнрованнв судов и судовых устройств: Сб.науч.трудов - Николаев: HI®, 1991 - с.41-44.

5. Толышев З.В. К вопросу расчета швартовки судна г: причалу // Проектирогэниэ судов и судовых устройств: Сб.науч.трудов -Николаев: НКИ. IS9I - C.3S-40.

В. Толышев Э.В.. Коробанов D.H. Особенности проектирования средств амортизации многомодульных буксиру et;систем // Проектирование средств освоения океана: Сб.науч.трудов - Николаев: НКИ, 1991 - с.17-21.

?. Коробанов D.H., Толышев Э.В. Эффективность расчета судовых эластичных амортизационных конструкций стационарного исполнения методом конечных влемеь :в // Девятая Дальневосточная конференция по мягким оболочкам. Тезисы докладов. Приморское краевое правление НТО имени акад. А.Н.Крылова - Владивосток, 1991 - с.67-68.

• 8. Спускоподьемное устройство судна для многомодульных буксируемых систем: A.C. 1736830 СССР / Коробанов D.H., Короленко Ю.А., Толышев З.В., Хлынов D.A.; Научно-производственный центр при Николаевском кораблестроительном институте и Проектно - конструкторское бюро "Прогресс" - * 4800567/11; Заявл. II.03.90; Опубл. 30.05.92, Бюл.* 20. '

Типография НКИ Зак-67 - 100