Методичні вказівки до виконання контрольної (самостійної) роботи за темою “Оцінка ударостійкості суднового обладнання при дії підводної ударної хвилі”, страница 4

Сумарна маса, на яку діє сила тиску Р_ух складається з двох компонентів (7)

                                      

 m_c  - маса судна, яка відповідає осадці Н=4,0 м: m_c =740 т =740 000 кг.

m_пр- приєднана до корпусу маса води; m_пр=(0,5...1,0)m_c , назначимо m_пр=0,6m_c, тоді кг. Обчислюємо прискорення кидка корпусу:

                        мс^-2,

або , приймаємо  мс^-2.

ІІІ. Визначення запасу міцності вузлів кріплення головного двигуна до суднового фундаменту

Розрахункова схема повністю співпадає з рис.2 і її слід навести у роботі з усіма подробицями,  поясненнями і особливостями.

Розглянемо два можливі рухи дизеля у перетинній площині під впливом сили інерції F_ін:

а  - перекидання навколо осі, що проходить вздовж  лапи (слід осі - точка “А”);

б – переміщення паралельно площині фундаменту.

Для аналізу можливості цих рухів слід знати величину сили інерції

,

тут - фактична маса устаткування, тобто дизеля = 6200 кг

F_ін= 70 х 6200 = 434000 Н

Рух “а” – перекидання на борт. Складаємо рівняння балансу моментів відносно точки “А”.

В розгорнутому вигляді: - М_ін +M_об+М_тяж=0

Тут  М_ін – момент пари сил інерції 

М_ін=F_інh

M_об – момент опору болтів кріплення

                                        

де n- кількість болтів в 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

М_тяж –  момент від сили тяжіння    

М_тяж = mgb/2

Після підстановки у рівняння моментів їх виразів одержимо:

                             

звідки

Н                                             

з іншого боку  ,

де s -  шукане напруження в матеріалі болтів.

S_min  - площа  перетину  болта по різьбі

                     мм² 

                              МПа

Для того, щоб болти не обірвались слід перевірити  виконання умови міцності

                                          

У нашому випадку  МПа. Очевидно , що 157,3<<400, а значить перекидання дизеля неможливе. Запас міцності болтів на розрив:

                             .

Тепер рух “б” – переміщення по фундаменту.

Активне зусилля - F_ін, а сили опору: тертя F_т і зрізу болтів  F_зр. Сила тертя обумовлена затяжкою болтів та силою тяжіння

                                      

де F_{зат -} сила затяжки болтів

можна прийняти =(0,7...0,75)  , сила тяжіння      (дивись вище).

Можливі два варіанти: перший - F_ін < F_т  і тоді дизель зостанеться на своєму місці;

другий -  F_ін > F_т і тоді болти будуть зрізані. Сила зрізу  F_зр =  F_ін  - F_т. З другого боку

,  , умова міцності болтів при зрізі має вигляд

                                  

Тут - допустиме напруження зрізу, = (0,5…0,6)                                                

Н

Порівняння F_ін та F_т показує, що  F_ін > F_т, оскільки 434 кН>>364 кН. Таким чином в болтах виникають напруження зрізу

 МПа

          = 0,5=0,5 ´400 = 200 МПа

Порівняння  і  показує, що  << , а це означає що болти витримають інерційне навантаження і не зріжуться. Запас міцності на зріз

                                      

Висновки

1.  Тиск у фронті підводної ударної хвиля біля борту Р_ф= 0,67 МПа , що менше ніж тиск випробування забортної арматури Р_випр= 0,75МПа, який гарантує герметичність.

2.   Визначене прискорення “кидку” корпуса буксиру =70мс^-2, яке передається через фундамент на вузли кріплення дизеля.

3.  Визначили міцність  вузлів кріплення для варіанту перекидання () та для варіанту переміщення  по фундаменту ()

4.  На основі результатів п.3 робимо висновок, що вузли кріплення дизеля до фундаменту у випадку гіпотетичного траверзного удару ПУХ (G_з=1500 кг, R= 550 м) витримають інерційні навантаження. Додаткові заходи зайві.

Література

1.  Крючков Ю.С. Гусаров И.И. и др. Ударостойкость судового энергетического оборудования. -Л. Судостроение, 1969 – 253 с.

2.  Коуя Р. Подводные взрывы. -М: ИЛ, 1960- 494 с.