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

В.Є.Микитюк

Методичні вказівки

 до виконання контрольної (самостійної) роботи за темою

“Оцінка  ударостійкості суднового обладнання  при дії підводної ударної хвилі”

Миколаїв – 2004

З М І С Т

          Дані методичні вказівки призначені для виконання прогнозу щодо ударостійкості суднового (корабельного) обладнання, механізмів, апаратів, пристроїв, стосовно дії підводної ударної хвилі від вибуху  неконтактної зброї (міни, торпеди).

Напрям хвилі – траверзний (тобто удар в борт), як найбільш небезпечний з точки зору кінематичних параметрів.

Об’єкт впливу  підводної  ударної хвилі –надводне або підводне судно чи апарат.

Вказівки містять спрощені  теоретичні пояснення процесу впливу підводної ударної хвилі на корпус судна і далі на його обладнання. Наведений приклад виконання розрахунків і висновків.

Теоретичне підґрунтя питань ударостійкості суднового обладнання при дії підводної хвилі

Це питання можна поділити  на три підпункти:

1.  Визначення мінімальної віддаленості  центру вибуху R(м) неконтактної підводної зброї з умовним зарядом толуолу G (кг), для котрої ще зберігається  герметичність корпуса судна і донно-забортної  арматури по надлишковому тиску  у фронті ударної хвилі (УХ).

2.  Визначити кінематичні параметри “кидка” судна при дії на його підводну частину цього критичного надлишкового тиску  .

3.  Визначити запас міцності вузлів кріплення заданого обладнання до суднового фундаменту при дії підводної ударної хвилі.

Після виконання розрахунків за цими пунктами слід скласти перелік технічних заходів щодо підвищення міцності елементів кріплень, якщо це знадобиться.

І. Визначення мінімального віддалення R центру підводного вибуху заданого заряду G від борта судна

Використовуємо залежність тиску у фронті підводної хвилі від маси заряду G і віддалення центру вибуху  R [1].

,                                                (1)

де   - тиск у МПа; G – умовний заряд неконтактної підводної зброї – (кг) тринітротолуолу; R – відстань від центру вибуху до борта  судна (м).

Після нескладних перетворювань  одержимо

, м                                                   (2)

Наприклад, якщо задані заряд G = 1000 кг та допустимий  тиск у фронті ударної хвилі біля борту =1 МПа, то одержимо з (2)

 м.

Орієнтовно його можна визначити за рис.1

Залишається тільки задатися допустимим тиском у фронті УХ, виходячи з найслабкіших підводних елементів корпусу судна і його забортної арматури. Критерій абсолютно простий: тиск   не повинен руйнувати корпусні конструкції, бо це призведе до затоплення судна, а значить не буде потреби визначати рівень ударостійкості його обладнання.

Перегляд елементів підводної частини корпусу судна включаючи донно-заборту арматуру показує, що найбільш слабкими є клинкетні засувки (або ж клапани), що встановлені на кінгстонних ящиках. Згідно з “Правилами ... Регістру....” кінгстонні ящики цивільних суден слід продувати стиснутим повітрям з робочим тиском   £0,49 МПа.

Рис.1.Залежність критичної відстані R_кр від маси заряду G

Одночасно “Правила...” встановлюють рівень тиску при випробуваннях кінгстон них ящиків 

= 1,5   ,                                            (3)

таким чином за орієнтир для визначення величини тиску в УХ можна брати  випробувальний тиск забортної арматури. Якщо цей тиск у судновій документації на заданий, то слід задатися самостійно в діапазоні =(0,75...1,0) МПа.

ІІ. Визначення кінематичних параметрів так званого “кидка” корпусу судна під впливом фронту підводної УХ, яка обтікає корпус

Відомо, що таких параметрів три. Це переміщення ,  швидкість  та прискорення  корпусу як абсолютно твердого тіла, яке обтікає УХ. Такий підхід дуже  приблизний, тому що не враховуються пружні коливання корпусу, котрі можуть вносити значні доповнення до основних кінематичних параметрів. Для подальших розрахунків ударостійкості обладнання знадобиться один з трьох параметрів – прискорення корпусу (мс^-2). Для визначення цього прискорення слід використати спрощену фізичну залежність

                                                                                                             (4)

тут Р_ух - сила тиску УХ у підводну частину борту судна.

    m_S - маса судна з урахуванням приєднаної маси води, як це розглянуто в [1].

В свою чергу

,                                                          (5)

де - визначена величина тиску УХ (МПа)

- площа проекції підводної частини корпуса судна на діаметральну площину (м²).

      слід брати з теоретичного креслення корпусу, а в разі відсутності таких даних можна визначити  спрощено таким чином: