Методичні вказівки до виконання контрольної (самостійної) роботи за темою “Оцінка ударостійкості суднового обладнання при дії підводної ударної хвилі”, страница 2

                                       ,                                                (6)

де  - довжина судна поміж перпендикулярами (м),

       Н – осадка на миделі (або ж середня) (м).

Приведена або сумарна маса складається з двох компонентів:

                             ,                                               (7)

де m_c  - маса судна, яка відповідає осадці Н, зветься водотоннажністю D_w (тони) і знаходяться у специфікації судна;

      m_пр    - приєднана маса води;

m_пр=(0,5 ... 1,0)m_c за рекомендаціями [1,2] і залежить від конструктивних особливостей корпусу, а також типу судна. Для підводних човнів і апаратів слід брати більше значення (0,9 .. 1,0), для надводних менше (0,5 ... 0,65),

тобто                             

m_S=(1,5 ... 2,0)m_c                                         (8)

Слід пам’ятати, що для підводних човнів і апаратів критичний тиск у фронті УХ значно відрізняється від статичного рівня тиску для надводних суден, бо він залежить  від глибини занурення апарату: найбільший допустимий  тиск, якщо апарат знаходиться у надводному положенні; найменший - якщо апарат знаходиться на максимальній глибині і тому в нього майже вичерпаний запас міцності. Відомо, що, наприклад, американські атомні підводні човни  (АПЧ) мають запас міцності міцного корпусу біля 20%, тобто р_max = 1,2р_раб,  де р_раб – тиск, що відповідає робочій глибині занурення. Наприклад, якщо робоча глибина АПЧ становить Н=600 м, то це означає, що р_раб=6МПа, а р_max=1,2 х 6 =7,2 МПа. Виходячи з вищенаведеного можна стверджувати, що для підводних апаратів існує досить широкий діапазон критичного тиску.  р_фmax , який залежить від запасу міцності корпусу і фактичної глибини занурення. Так для АПЧ з робочою глибиною Н = 600 м і запасом міцності у 20% він буде р_фmax = (1,2...0,2)р_раб = (7,2 ...1,2) МПа. Після  цих пояснень обчислення   не викличе ніяких ускладнень.

ІІІ. Визначення запасу  міцності вузлів кріплення

суднового обладнання до фундаменту

          Виходячи з умов використання неконтактної підводної зброї (глибина підриву значно менша віддаленості від об’єкту) можна припустити, що струс (кидок) судна буде відбуватись в горизонтальній площині (див. рис.2).

R

R

Рис. 2 Схема дії підводної ударної хвилі від вибуху неконтактної зброї на корпус: а) – надводного судна; б) – підводного човна

Тому розрахункова схема кінематичного впливу на досліджуване устаткування досить проста (рис.3).

Очевидно, що під впливом дії прискорення кидка  виникне інерційне зусилля F_ін.

тут - фактична маса устаткування, кг.

Рис.3 Схема навантаження на устаткування від кінематичного струсу корпусу

1-устаткування; 2-болтове кріплення; 3-лапа; 4-прокладка-клин; 5-судновий фундамент

          В свою чергу зусилля  F_ін буде викликати два можливі рухи устаткування відносно фундаменту:

-  перекидання навколо подовжньої осі (точка А на рис.3);

-  переміщення паралельно площині фундаменту.

Розглянемо перший рух – перекидання. Слід скласти рівняння балансу моментів пар сил відносно точки (осі) А.

Моментів три:

-  перший М_ін – момент пари сил інерції 

М_ін=F_інh

-  другий M_об – момент опору болтів кріплення устаткування

                                         (9)

де n- кількість болтів у ряду, котрий протилежний точці А.

Р_б – зусилля, котре сприймає один болт;

b – ширина опорного фланця устаткування;

b₁  – розмір між осями болтів по ширині фланця;

-  третій М_тяж –  момент від сили тяжіння    

М_тяж = mgb/2

В розгорнутому вигляді “баланс” моментів виглядає так:

                              (10)

звідки

.                                           (11)

З іншого боку  ,

де s -  шукане нормальне напруження в матеріалі болта при розтягуванні,

S_min  - площа “живого” перетину стержня болта (по різьбі)