Определение толщины основного полотна переборки и необходимых значений толщин пояса обшивки корпуса у переборки и пояса сферической переборки, примыкающего к корпусу

Исходные данные:

, диаметр прочного корпуса, м	8,0
, предельная глубина погружения, м	700
L , длина отсека прочного корпуса, м	11,5
, предел текучести материала прочного корпуса,	9000
, спецификационное давление на переборку,	10,0
, предел текучести материала переборки,	8000

Расчет

1 Определение толщины основного полотна переборки и необходимых значений толщин пояса обшивки корпуса у переборки и пояса сферической переборки, примыкающего к корпусу

1.1  Толщина обшивки прочного корпуса определяется из условия равенства напряжений в меридиональном сечении обшивки посередине шпации допускаемым напряжением, при действии на корпус расчетного давления.

На основании формулы для определения расчетных напряжений посередине шпации необходимая толщина обшивки прочного корпуса должна быть определена по следующей формуле:

 см где: - толщина обшивки прочного корпуса;

r – радиус прочного корпуса ();

 - расчетное давление ();

 - параметр, характеризующий влияние шпангоутов на расчетные напряжения ();

 - допускаемые напряжения, назначаемые в долях от предела текучести материала прочного корпуса ().

1.2  Толщина полотна сферической переборки в ее средней части при допускаемых напряжениях (в аварийных случаях)  рассчитывается по формуле:

 см.

где: R – радиус сферической переборки ().

1.3  Площадь поперечного сечения распорного кольца рассчитывается по формуле:

Исходя из условия, что наибольшие расчетные суммарные напряжения не превышают допускаемых, равных , принимаем

Принимая протяженность утолщения по сферической переборке см, увеличение толщины обшивки корпуса и переборки должны быть приняты равными:

 см.

Откуда толщина утолщенного пояска переборки:

 см.

Толщина обечайки прочного корпуса у переборки:

 см.

Принимаем:

 см и  см.

2 Определение усилий взаимодействия переборки с корпусом и напряжений в узловых сечениях переборки и корпуса

2.1  Определение усилий взаимодействия переборки и прочного корпуса производится в предположении, что толщина обшивки прочного корпуса и переборки равны толщине их утолщенных участков.

Определение коэффициентов:

Вспомогательные величины:

; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Коэффициенты:

Усилия взаимодействия:

 кгс/см

 кгс.

2.2  Расчетные напряжения в оболочках.

            Край сферической переборки

Напряжения в кольцевом сечении:

Радиальные перемещения контура переборки:

Контроль.

Радиальные перемещения утолщенной вставки обшивки корпуса в месте присоединения к ней переборки:

Напряжения в продольном сечении:

     Утолщенная вставка обшивки корпуса в месте присоединения к ней переборки

Изгибающий момент в поперечном сечении от действия усилий:

Расчетные изгибающие моменты для поперечных сечений утолщенной вставки:

а) со стороны выпуклой сферической переборки

б) со стороны вогнутости сферической переборки

Напряжения в поперечных сечениях утолщенной вставки прочного корпуса:

- со стороны вогнутости переборки

     - то же со стороны выпуклости переборки

Наибольшие напряжения в продольных сечениях:

Наибольшие расчетные суммарные напряжения не превышают допускаемых, равных .

В местах соединения утолщенных листов с листами обычной толщины утолщенные листы имеют фаски протяженностью, равной пятикратной разности толщин соединяемых листов. Принятая выше протяженность утолщенных листов l₁ измеряется от середины фаски. Следовательно, ширина утолщенного пояса переборки до его стыка с листом обычной толщины должна быть принята равной:

Соответственно протяженность утолщенной обечайки прочного корпуса:

.

3 Анализ и оптимизация полученных значений

В связи с тем, что допускаемые напряжения в материалах обшивки прочного корпуса и сферической междуотсечной переборки существенно отличаются друг от друга, следует оптимизировать полученные значения толщин.

Примем:  см и  см;

По причине того, что значение толщины обшивки ПК участвует в формулах расчета напряжений в кольцевом сечении края переборки (в условиях взаимодействия), причем в большинстве вспомогательных величин – в знаменателе. Это, естественно, наряду с ростом напряжений в обшивке ПК, способствует росту напряжений также и в материале переборки. Поэтому диапазон рассматриваемых значений явился малым. К тому же ограничением является также выбор величин толщин, соответствующих нормальным значениям листов металла, исходя из соображений здравого смысла.

Таким образом, оптимальным явилось соотношение:

 см и  см;, при котором

 кгс/см

 кгс.

1)  Край сферической переборки

- напряжения в кольцевом сечении:

- радиальные перемещения контура переборки:

- напряжения в продольном сечении:

2)  Утолщенная вставка обшивки корпуса в месте присоединения к ней переборки

- напряжения в поперечных сечениях утолщенной вставки прочного корпуса:

- со стороны вогнутости переборки

- то же со стороны выпуклости переборки

- наибольшие напряжения в продольных сечениях:

Ширина утолщенного пояса переборки до его стыка с листом обычной толщины должна быть принята равной:

Утолщение обечайки прочного корпуса не производится.

.