ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
СУДОСТРОЕНИЕ 1'2014
хода регистрируется датчиком перемещения. Домкрат-динамометр имеет компактные габариты и монтируется по аналогии с тарельчатыми динамометрами в отверстия в лапах механизма. Алгоритм процесса центровки находится в стадии разработки. При этом система сможет работать не только в режиме центровки валопро-вода, но и предусмотрен режим стендовой сборки агрегата и монтажа на судне по параметрам стендовой сборки. Применение системы автоматизированной центровки должно способствовать снижению трудоемкости работ по центровке валопровода на 20—25% и сокращению продолжительности монтажных работ.
4. Разработка методики определения состояния ва-лопровода при эксплуатации и ремонте на основе мониторинга упругой линии валопровода. В процессе эксплуатации в различных режимах работы судна происходит изменение упругой линии корпуса корабля. Особенно это актуально для так называемых «нежестких» корпусов. Упругие деформации корпуса, рассчитанные проектантом судна, учитываются при расчетах технологических параметров центровки, однако реальные деформации могут значительно отличаться от теоретических. Это связано с целым рядом эксплуатационных факторов. Реальная упругая линия корпуса судна в районе расположения валопрово-да может быть измерена косвенным
Рис. 6. Домкрат-динамометр
способом — с помощью тензодат-чиков на валах и обратного расчета [4]. При монтаже вооружения на военных кораблях используются данные по изменению упругой линии, полученные расчетом изменения углов наклона специальных контрольных площадках относительно центральной контрольной площадки. При монтаже валопровода мероприятия по контролю положения упругой линии в настоящее время на отечественных судостроительных и судоремонтных заводах не проводятся.
Разработка методики мониторинга упругой линии валопровода и технологии восстановления параметров центровки на ее основе поз-
волит существенно упростить процесс дефектации валопровода при ремонте, а также предотвратить опасные ситуации, связанные с разрушением элементов валопровода при эксплуатации. Для создания системы мониторинга предполагается разработать устройства со встроенными датчиками положения, с возможностью их монтажа на фундаментах опор валопровода. Данные от всех датчиков должны обрабатываться компьютером системы управления, который, в свою очередь, формируетданные для расчета технологических параметров центровки в программном комплексе «Ва-лопровод».
Заключение. Решение поставленных задач и дальнейшее развитие методов центровки судовых валопро-водов позволят осуществлять высокоэффективную центровку как жестких, так и нежестких валопроводов при значительном сокращении трудозатрат и продолжительности работ.
Литература
1. ОСТ5.4368-81. Валопроводы судовых дви-жительных установок. Монтаж. Технические требования, правила приемки и методы контроля, 1981.
2. Мацкевич В. Д., Дормидонтов В. К., Гарма-шев Д. Л. и др. Технология судостроения. Л.: Судостроение, 1971.
3. Лубенко В. Н., Вязовой Ю. А. Монтаж судовых валопроводов. М.: Судостроение, 2007.
4. Guidance notes on Propulsion shafting alignment. American bureau of shipping, 2006.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СТЫКОВКИ БЛОКОВ ПРОЧНЫХ КОРПУСОВ ПОДВОДНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ АМПЛИТУД НЕСОВПАДЕНИЯ ИХ СРЕДИННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
А. М. Колесник, e-mail: Alex.Kolesnik.Spb@gmail.com,
Л. М. Рябенький, канд. техн. наук (ФГУП «Крыловский ГНЦ»)
УДК 658.512.001.57:629.5.024(204.1)
Наиболее важный период строительства любого современного морского подводного технического сред-
ства связан со стапельным периодом, который в значительной мере определяет трудоемкость, продол-
жительность и технико-экономические показатели постройки корабля в целом. Трудоемкость работ, выполняемых в стапельный период, может составлять более 50% от общей трудоемкости постройки корабля, поэтому особое внимание следует уделять вопросам ее снижения путем совершенствования технологии и организации строительства подводного технического средства. [1].
С другой стороны, в подводном судостроении используемые технологии изготовления прочных корпусов, как конструкций повышенной надежности, должны удовлетворять необходимым требованиям, обес-
СУДОСТРОЕНИЕ 1'2014
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
печивая в полной мере показатели прочности, устойчивости и в целом надежности конструкции, которые прописаны в нормативных документах и правилах.
Строительство осуществляется секционным, секционно-блочным и модульно-агрегатным методами.
В процессе формирования прочного корпуса секций (блоков) на построечном месте возможны значительные отклонения разностен-ности их стыкуемых кромок. (рис. 1). За счет эллиптичности данные отклонения могут быть как с плюсом, так и с минусом, при этом они могут не совпадать по амплитуде, в том числе из-за смещения приведенных центров узловых окружностей (окружностей идеальной формы, наиболее близких к обмеряемым как по радиусу кривизны, так и по расположению в пространстве) от теоретического центра.
На свободных кромках секций/блоков эллиптичность, как правило, превышает регламентные значения, и при несовпадении амплитуд разностенность имеет значительную величину.
Ранее на заводах-строителях для устранения разностенности использовались клиновые соединения. Такой технологический процесс сопровождался большим объемом приварных временных креплений и сопутствующих работ по их удалению и был источником местных концентраций напряжений.
В последнее время на производстве применяют силовые гидравлические устройства (СГУ) для устранения разностенности стыкуемых соединений, что значительно сокращает трудоемкость технологического процесса и сводит к минимуму объем сварочных работ. Однако вопрос рационального размещения силовых устройств, необходимого усилия для устранения разностенности и допустимой амплитуды разностенности остается открытым.
Целью настоящего комплексного исследования было определение допустимых несовершенств формы на основе анализа напряженно-деформированного состояния формируемых элементов конструкций прочного корпуса морского подводного технического средства. Следует отметить, что на данном этапе работы рассматривались секции с равными
Рис. 1. Секции с совпадающими центрами
узловых окружностей с
эллиптичностью разного знака
в увеличенном масштабе
периметрами стыкуемых кромок относительно теоретического центра.
При помощи расчетного конечно-элементного (КЭ) комплекса ANSYS был смоделирован технологический процесс совмещения кромок секций (блоков) прочного корпуса. Процесс совмещения кромок оболочечных конструкций осуществлялся от периферии отклонений к центру (наибольшей разностенности) с помощью гидравлических домкратов.
Для определения допустимых амплитуд несовершенств формы решена многопараметризованная задача в зависимости от следующих технологических и конструктивных особенностей:
• типа используемых на заводах-строителях силовых устройств (максимальное усилие);
• габаритных параметров стыкуемых блоков прочного корпуса; вида граничных условий;
• основных геометрических характеристик (жесткостных) прочного корпуса;
• частоты установки силовых устройств;
• взаимного расположения эллиптичности стыкуемых блоков относительно друг друга.
В качестве анализируемой конструкции блоков прочного корпуса на первом этапе исследования принята подкрепленная цилиндрическая оболочка с относительным радиусом R/t = 142, где R — внутренний радиус цилиндрической оболочки, t — ее толщина.
Для описания закона деформирования материала использована модифицированная диаграмма деформирования металлических материалов, получившая широкое рас-
пространение в расчетах корпусов подводной техники [2].
Диаграмма имеет два линейных участка с переходной кривой: для напряжений в диапазоне от нуля до предела пропорциональности и для напряжений больше предела текучести.
Моделирование технологического процесса совмещения кромок в своей последовательности соответствует процессу, выполняемому на заводе-строителе. На месте действия СГУ, где значение амплитуды разностенности укладывается в задаваемый допуск, устройство ставится на стопор — усилие фиксируется. Нагружение же на последующих силовых устройствах постепенно увеличивается до момента сходимости кромок. Процесс продолжается до тех пор, пока вся разностенность не будет укладываться в задаваемые допуски.
Для построения КЭ-сетки моделируемой конструкции используется метод «прямой генерации» узлов, без предварительного построения геометрических примитивов. КЭ-мо-дель представляет собой два блока подкрепленных цилиндрических оболочек равной длины, с линейным уменьшением амплитуды эллиптичности каждого блока до нулевого значения от района устранения разностенности до места расположения поперечной межотсечной переборки. Так как жесткость переборки много больше жесткости основного набора, в районе соединения обшивки с переборкой радиальные перемещения зафиксированы. На рис. 2 представлена КЭ-сетка района стыка двух подкрепленных оболочек в начальном и деформированном состоянии с распределением локальных усилий от действия СГУ, где разностенность сведена к требуемому допуску.
Нагружение осуществляется постоянным шагом по нагрузке. После каждого шага сравнивается значение амплитуды разностенности с допускаемым значением. Если значение разностенности кромок не удовлетворяет заданным условиям, усилие увеличивается до следующего шага по нагрузке, в ином случае нагрузка остается неизменной. В силу того, что нагружение на последующих СГУ продолжается и далее, можно оценить их влияние на те районы расположения СГУ, где разностен-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
СУДОСТРОЕНИЕ 1'2014
Рис. 2. Район стыка в начальном и деформированном состояниях (перемещения в увеличенном масштабе)
Рис. 3. Расположение СГУ: 1—3 — контрольные точки
ность сведена к допуску и усилие остается неизменным. Как будет показано ниже, это влияние несущественно даже при достаточно больших значениях эллиптичности. Соответственно зафиксированные усилия (реакции)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.