ПРИМЕНЕНИЕ 3D ГРАФИКОВ при РАСЧЁТАх ВАЛОПРОВОДОВ

Пиль Э.А.

Академик РАЕ, профессор, доктор технических наук,

г. Санкт-Петербург

Морозов К.Н.

аспирант

В этой статье рассмотрены варианты применение 3D графиков при проектировании валопроводов различных судов.

Высококачественная центровка главных механизмов судовых энергетических установок и валопроводов обеспечивает длительную безотказную работу движительного комплекса, а быстрый и качественный монтаж механизмов и валопроводов на судне снижает общую трудоёмкость строительства.

Расчёт технологических параметров центровки является неотъемлемой частью документации, разрабатываемой при строительстве судна. Определённые в ходе расчёта значения нагрузок на подшипники, напряжения в валах и параметры упругой линии напрямую влияют на надёжность движительного комплекса в период эксплуатации судна. Для проведения таких расчётов в основном используются специализированные программы. Такие программы используются в ряде классификационных обществ, а также в организациях, занимающихся проектированием и изготовлением движительных комплексов [1]. В соответствии с требованиям, при расчёте НДС валопровода в условиях максимального износа подшипников и в случае необходимости учёта деформаций корпуса судна используются коэффициенты влияния k_i,j, которые представлены в табл. 1.

Использование для расчёта параметров напряжённо-деформированного состояния валопровода метода конечных элементов в трёхмерной реализации с учётом контакта в протяжённых подшипниках позволяет повысить точность расчётов валопровода в условиях эксплуатации (действие гидродинамических сил и моментов со стороны гребного винта, деформации корпуса, износ подшипников и т.д.).

Расчёт технологических параметров центровки валопровода начинается с составления расчётной схемы (по чертежам валопровода), которая учитывает:

· геометрические параметры элементов валопровода;

· свойства материала валов, гребного винта и антифрикционных вкладышей подшипников;

· внешние нагрузки и моменты, действующие на валопровод;

· положение подшипников относительно теоретической оси валопровода;

· параметры подшипников валопровода;

· погружение части валопровода в воду.

Таблица 1. Результаты расчётов коэффициентов влияния при смещении 3, 4 и 7 опор

	Величина коэффициента влияния перемещения опор
	ki,1	ki,2	ki,3	ki,4	ki,5	ki,6	ki,7	ki,8	ki,9
Смещение опоры №3 на 1 мм	3811,4	-13951	23136	-15609	3197	-738	195,1	-56,4	14,4
Смещение опоры №3 на 2 мм	4429,2	-14284	22702	-15444	3177,4	-733,5	193,9	-56,1	14,3
Смещение опоры №3 на 3 мм	4759,1	-14340	22324	-15329	3163,9	-730,4	193,1	-55,8	14,2
Смещение опоры №4 на 1 мм	-940,7	5258,2	-15201	15037	-5662,6	1903,6	-503,25	145,5	-37,1
Смещение опоры №4 на 2 мм	-967,9	5577,3	-14432	13841	-5497,4	1865,5	-493,2	142,6	-36,3
Смещение опоры №4 на 3 мм	-972,8	5712,3	-13921	13115	-394	1841,6	-486,9	140,7	-5,9
Смещение опоры №7 на 1 мм	6,907	-38	195,6	-509,4	145,6	-30,8	439,9	-533,2	134,9
Смещение опоры №7 на 2 мм	6,904	38	195,6	-509,4	145,6	-330,8	439,9	-533,2	134,9
Смещение опоры №7 на 3 мм	6,893	-37,966	195,54	-509,3	145,6	-330,8	439,9	-533,2	134,9

На основе табл. 1 были построены двухмерные и трехмерные графики, которые представлены ниже.

Так на рис. 1 показаны три 2D графика при смещении опоры 3 на 1, 2 и 3 мм. Из графиков видно, что основные смещения опор происходят между опорами 1 и 5. после чего величины смещения уменьшаются до значений 14,4, 14,3 и 14,2 мм соответственно.

На рис. 2 изображены три 3D графика при разных значениях осей. Как видно 3D графики дают более полную и наглядную информационную картину отклонений при расчетах валопроводов судов.

а	б
в
Рис. 1. 2D графики при смещении опоры 3 на 1, 2 и 3 мм

а	б
в
Рис. 2. 3D графики при смещении опоры 3 на 1, 2 и 3 мм

На следующем рис. 3 представлены три двухмерных графика для 4 опоры, которые также смещаются на 1, 2 и 3 мм. На рис. 4 представлены эти же графики, но уже с использованием 3D графики.

а		б
в
Рис. 3. 2D графики при смещении опоры 4 на 1, 2 и 3 мм
а	б
в
Рис. 4. 3D график при смещении опоры 4 на 1, 2 и 3 мм

На последних двух рисунках 5 и 6 представлены аналогичные графики для опоры 7. Эти рисунки отличаются от предыдущих рисунков для опор 2 и 4 тем, что здесь они представляют не затухающие значения отклонений.

Рис. 5. 2D графики при смещении опоры 7 на 1, 2 и 3 мм

а	б
в
Рис. 6. 3D графики при смещении опоры 7 на 1, 2 и 3 мм

ЛИТЕРАТУРА

1. Морозов К.Н., Усманов Д.В. Современный программный комплекс для расчёта технологических параметров центровки валопроводов // Судостроение, №3 2013 г., с. 61-68