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 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.

Известна бульбовая наделка корпуса судна (Патент RU №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 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 высоты 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.

В качестве ближайшего аналога принята конструкция бульба, содержащая наружную обшивку, кольцевые шпангоуты, подкрепленная горизонтальными и вертикальными диафрагмами (Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов. Л.: Судостроение, 1981. - 552 с., с. 537-538, рис. 338).

Существенным 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.

Изобретение решает задачу повышения безопасности мореплавания за счет увеличения продольной податливости бульба путем выполнения его в виде отдельных секций, скрепленных соединительными элементами, разрушающимися при достижении заданной величины осевой нагрузки на бульб.

Для решения поставленной задачи известную конструкцию бульба, содержащую наружную обшивку и кольцевые шпангоуты, предлагается выполнить в виде отдельных секций, диаметр которых увеличивается по направлению к корме, причем скрепить секции бульбовой наделки между собой и прикрепить кольцевые шпангоуты к наружной обшивке соединительными элементами, прочность которых определяется заданной осевой нагрузкой на бульбовую наделку, а число соединительных элементов для каждого из стыков секций и соответствующих соединений кольцевых шпангоутов определять по формуле

,

где P_0i - предельная нагрузка i-го соединения секций бульбовой наделки, обеспечивающая требуемую податливость бульба, Н;

N_i - количество соединительных элементов в i-м соединении;

S - площадь соединительного элемента, м²;

τ - предел прочности материала соединительного элемента на сдвиг, Па.

В предлагаемом техническом решении при столкновении судов деформирование бульба осуществляется за счет среза соединительных элементов и движения секции бульбовой наделки с минимальной предельной нагрузкой соединения внутрь соседней секции бульбовой наделки, при этом требуемая податливость бульбовой наделки в продольном направлении может быть обеспечена надлежащим выбором количества соединительных элементов, их поперечного сечения и материала.

На прилагаемых графических материалах изображено:

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

на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

На графических материалах приняты следующие обозначения:

1 - обшивка наружная;

2 - шпангоут кольцевой;

3 - секция бульбовой наделки;

4 - элемент соединительный;

5 - оболочка эластичная.

Конструкция бульбовой наделки корпуса судна состоит из наружной обшивки 1 и кольцевых шпангоутов 2, скрепленных между собой соединительными элементами 4 и формирующих секции 3 бульбовой наделки, которые скрепляются между собой соединительными элементами 4. С внешней стороны бульбовой наделки корпуса судна находится эластичная оболочка 5.

Бульбовая наделка корпуса судна работает следующим образом. При столкновении судов в контакт с подводной частью бортового 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 за счет среза соединительных элементов 4 и перемещения секций 3 бульбовой наделки с меньшим диаметром внутрь секций с большим диаметром, при этом предельная нагрузка предлагаемой конструкции может регулироваться за счет изменения характеристик соединительных элементов 4

P _{0 i} =N_i⋅S⋅τ,

где Р_0i - предельная нагрузка i-го соединения секций бульбовой наделки, обеспечивающая требуемую податливость бульба, Н;

N_i - количество соединительных элементов в i-м соединении;

S - площадь соединительного элемента, м²;

τ - предел прочности материала соединительного элемента на сдвиг, Па.

Следует заметить, что по мере движения секции 3 бульбовой наделки внутрь соседней секции она может упереться в кольцевой шпангоут 2, прикрепленный в наружной обшивке 1 с помощью соединительных элементов 4. Поэтому для обеспечения требуемой податливости бульбовой наделки указанные соединительные элементы 4 должны срезаться под действием на кольцевой шпангоут 2 перемещающейся внутрь конструкции секции 3 бульбовой наделки при приложении к ней нагрузки, не превышающей той, что вызвала срез соединительных элементов 4 указанной секции. В качестве соединительных элементов 4 могут быть использованы болты, заклепки или сварные соединения, при этом их параметры должны определяться с использованием приведенной формулы. Расположенная с внешней стороны конструкции эластичная оболочка 5 улучшает гидродинамические характеристики бульбовой наделки и не препятствует ее деформированию в случае столкновения, так как может изготавливаться из материалов с соответствующими механическими характеристиками, например из резины.

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, содержащая наружную обшивку и кольцевые шпангоуты, отличающаяся тем, что выполнена из отдельных секций, диаметр которых увеличивается по направлению к корме, а для крепления кольцевых шпангоутов к наружной обшивке и секций между собой использованы соединительные элементы, прочность которых определяется величиной заданной осевой нагрузки на бульбовую наделку, причем число соединительных элементов для каждого из стыков секций и соответствующих соединений кольцевых шпангоутов определяется по формуле

,

где P_0i - предельная нагрузка i-го соединения секций бульбовой наделки, обеспечивающая требуемую податливость бульба, Н;

N_i - количество соединительных элементов в i-м соединении;

S - площадь соединительного элемента, м²;

τ - предел прочности материала соединительного элемента на сдвиг, Па.