Бульбовая наделка корпуса судна

Бульбовая наделка корпуса судна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области судостроения, касается бульбообразных носовых оконечностей и может быть использовано при постройке и модернизации судов.

Известна конструкция бульба, содержащая наружную обшивку, кольцевые шпангоуты, подкрепленная горизонтальными и вертикальными диафрагмами, а также бимсами (Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов. - Л.: Судостроение, 1981. - 552 с., с.537-538, рисунок 338).

Недостатком данной конструкции является высокая жесткость в продольном направлении, вследствие чего при столкновении судов тараненное судно получает пробоину ниже ватерлинии, что нередко приводит к его гибели.

Известна бульбовая наделка корпуса судна, содержащая обтекатель, вставку, выполненную в виде гофров и подкрепленную бракетами, при этом пустоты между поверхностями гофров и бракет заформованы эластичным заполнителем (Авторское свидетельство 1197918, МПК В63В 1/06, опубл. 15.12.1985).

Данная конструкция обладает тем недостатком, что регулировка продольной жесткости бульба возможна только за счет изменения высоты гофр, однако это сопряжено с потерей полезного объема внутри бульба.

В качестве ближайшего аналога принята бульбовая наделка корпуса судна (Патент РФ на изобретение №2108940. МПК В63В 1/06, опубл. 20.04.1998), имеющая конусообразную форму и содержащая обтекатель, вставку, выполненную в виде гофров и подкрепленную бракетами, причем гофры вставки в поперечном сечении имеют форму капли, при этом пустоты между поверхностями гофров и бракет заформованы эластичным заполнителем.

Данная конструкция обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что предельная нагрузка для гофров, имеющих большой периметр, оказывается существенно более высокой, чем для гофров с малым периметром, находящихся в носовой части бульба, что приводит к увеличению продольной жесткости бульба. Снижение продольной жесткости бульба возможно за счет увеличения вы соты гофр с увеличением их периметра, однако это ведет к потере полезного объема внутри бульба, а также повышает трудоемкость изготовления бульбовой наделки, т.к. связано с необходимостью изготовления гофров различной высоты. Увеличение податливости бульба за счет уменьшения толщины гофров ограничивается тем обстоятельством, что в процессе эксплуатации носовая оконечность судов подвергается интенсивным гидродинамическим нагрузкам.

Изобретение решает задачу обеспечения продольной податливости с сохранением полезного объема бульба и уменьшением трудоемкости его изготовления за счет регулирования предельной нагрузки гофров одинаковой высоты.

Для решения поставленной задачи в известной бульбовой наделке корпуса судна, содержащей обтекатель, вставку, выполненную в виде гофров и подкрепленную бракетами с эластичным заполнителем в пустотах между поверхностями гофров и бракет, предлагается к верхней и нижней частям стенок гофров разместить выточку, глубину которой определять по формуле:

Δ = i t − 2 ⋅ h ⋅ P 0 i σ T ⋅ ∫ 0 π [ R i ' ( ϕ ) ] + 2 [ R ( ϕ ) i ] 2 d ϕ ,

где Δ_i - глубина выточки i-го гофра;

h - высота гофра;

t - толщина гофра;

Р_0i - предельная нагрузка i-го гофра, обеспечивающая требуемую податливость бульба;

σ_T - предел текучести материала гофра;

R_i(φ) - функция, описывающая форму поперечного сечения i-гo гофра.

В предлагаемом техническом решении при столкновении судов деформирование бульба начинается с гофров, обладающих минимальной предельной нагрузкой, которая может регулироваться изменением глубины выточки, благодаря чему может быть обеспечена требуемая податливость бульба в продольном направлении.

На прилагаемых графических материалах изображено:

на фиг.1 - общий вид бульбовой наделки корпуса судна;

на фиг.2 - разрез A-A на фиг.1:

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - узел I на фиг.1.

На графических материалах приняты следующие обозначения:

1 - обтекатель;

2 - гофрированная пеганка;

3 - бракета;

4 - эластичный заполнитель;

5 - выточка;

Δ_i - глубина выточки i-го гофра:

R_i(φ)- функция, описывающая форму поперечного сечения i-го гофра;

h - высота гофра,

t - толщина гофра.

Конструкция бульбовой наделки корпуса судна состоит из обтекателя 1, гофрированной вставки 2, подкрепленной бракетами 3. Пустоты между бракетами, установленными с внешней стороны, заформованы эластичным заполнителем 4. В верхней и нижней частях стопок гофров имеются выточки 5 определенной глубины.

Бульбовая наделка корпуса судна работает следующим образом. При столкновении судов в контакт с подводной частью бордового перекрытия входит бульбовая наделка, а в надводной части по мере деформирования наделки - верхняя часть форштевня судна. Так как податливость в продольном направлении бульбовой наделки велика, при столкновении судов она деформируется с образованием пластических шарниров в районе выточек на стенках гофров, при этом предельная нагрузка предлагаемой конструкции может регулироваться за счет изменения глубины выточки, которая определяется по формуле:

Δ = i t − 2 ⋅ h ⋅ P 0 i σ T ⋅ ∫ 0 π [ R i ' ( ϕ ) ] + 2 [ R ( ϕ ) i ] 2 d ϕ ,

где

Δ_i - глубина выточки i-го гофра: *

h - высота гофра;

t - толщина гофра;

P_0i, - предельная нагрузка i-гo гофра, обеспечивающая требуемую податливость бульба;

σ_T - предел текучести материала гофра;

R_i(φ) - функция, описывающая форму поперечного сечения i-гo гофра.

Если требуется обеспечить одинаковую предельную нагрузку для гофров с различным периметром, то глубина выточек i-гo гофра и j-гo гофра должна определяться из условия

Δ = j Δ ⋅ i ∫ 0 π [ R i ' ( ϕ ) ] + 2 [ R ( ϕ ) i ] 2 d ϕ ∫ 0 π [ R j ' ( ϕ ) ] + 2 [ R ( ϕ ) j ] 2 d ϕ + t ⋅ ( 1 − ∫ 0 π [ R i ' ( ϕ ) ] + 2 [ R ( ϕ ) i ] 2 d ϕ ∫ 0 π [ R j ' ( ϕ ) ] + 2 [ R ( ϕ ) j ] 2 d ϕ ) ,

где обозначения соответствуют представленным выше.

При обеспечении достаточной податливости бульбовой наделки в продольном направлении в подводной части тараненного судна деформации бортового перекрытия остаются незначительными, что позволяет избежать появления пробоины ниже ватерлинии. Таким образом, предлагаемая конструкция бульбовой наделки корпуса судна позволяет избежать гибели судна и экипажа путем уменьшения повреждения корпуса при столкновении, а также существенно сократить объем ремонтных работ.

Бульбовая наделка корпуса судна, состоящая из обтекателя, вставки, выполненной в виде гофров и подкрепленной бракетами, в которой пустоты между поверхностями гофров и бракет заформованы эластичным заполнителем, отличающаяся тем, что в верхней и нижней частях стенок гофров размещены выточки, глубина которых определена по формуле: ,гдеΔ_i- глубина выточки i-го гофра:h - высота гофра;t - толщина гофра;P_0i - предельная нагрузка i-го гофра, обеспечивающая требуемую податливость бульба;σ_T - предел текучести материала гофра;R_i(φ) - функция, описывающая форму поперечного сечения i-го гофра.