ВЛИЯНИЕ УГЛА СКОСА И ВЫСОТЫ СЪЕМНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА НАПРЯЖЕНИЯ В ГИБКИХ ОГРАЖДЕНИЯХ СУДОВ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

К.т.н. Зайцев Вал.В., Ван Л.К., Зайцев Д.В.

Национальный университет кораблестроения, г. Николаев

Съемные элементы (СЭ) играют важную роль в конструкции гибких ограждений (ГО) судов на воздушной подушке (СВП). Они улучшают мореходные качества СВП, увеличивают срок службы гибких ресиверов и уменьшают эксплуатационные расходы СВП. Следовательно, от того насколько рационально спроектирован съемный элемент ГО, зависят многие эксплуатационные характеристики СВП.

Конструкция СЭ влияет на параметры струйной завесы воздушной подушки, что в свою очередь влияет на подъемную силу создаваемую воздушной подушкой. Одним из параметров съемных элементов, который позволяет изменить подъемную силу, является угол скоса носовой части съемного элемента (рис. 1).

Целью этого доклада является исследование влияния угла скоса носовой части съемного элемента на напряженно-деформированное состояние (НДС) гибкого ограждения.

Расчет пространственной формы и пространственного НДС носового ресивера ГО со съемными элементами и антивибрационной диафрагмой выполнен с использованием МКЭ. Твердотельная модель, граничные условия и внешние нагрузки заданы с помощью программы, написанной на языке APDL.

Рис. 1. К расчету носового гибкого ограждения со съемными элементами:

а – вид сбоку; б – модель НГО с условиями закрепления

Для расчета использовался 8-узловой оболочечный конечный элемент (КЭ) с опциональной возможностью вырождаться в 6-узловой треугольный КЭ. В качестве первоначальной формы ресивера принята форма, рассчитанная по математической модели нерастяжимого ресивера с антивибрационной диафрагмой без учета воздуховодных вырезов.

Расчетная схема и твердотельная модель носового гибкого ограждения (НГО) показана рис. 1. Для создания твердотельной и конечно-элементной моделей рассматривался не весь ресивер, а только его характерная часть. Остальные части ресивера учитывались наложением соответствующих граничных условий.

Влияние угла скоса носовой части съемного элемента показано на численном примере при следующих исходных данных (рис. 1): длина полосы (периметр поперечного сечения ресивера ГО СВПА) м; ширина полосы (длина рассматриваемого в математической модели участка ресивера ГО СВП) м; толщина оболочки мм; ; давление в ресивере Па; давление в подушке Па; модуль Юнга Па; коэффициент Пуассона ; м; м; м; м; м; м; м; м; м; длина отверстия в ресивере м; ширина отверстия в ресивере м; относительная ширина отверстия в диафрагме ; относительная длина отверстия в диафрагме ; кг/м³; материал оболочки считается изотропным; ; м; рекомендуемый размер КЭ – 50 мм.

Из графиков рис. 2, на которых представлены основные результаты расчетов, видно, что увеличение угла скоса позволяет уменьшить максимальные напряжения в ГО СВП примерно на 30 %. Для всех рассмотренных высот съемного элемента максимальные напряжения в конструкции практически не меняются в диапазоне значений от до . В диапазоне значений от до увеличение максимальных напряжений наиболее заметно для м, но сами значения максимальных напряжений на 18…25 % меньше, чем для других высот съемного элемента. При дальнейшем уменьшении угла скоса максимальные напряжения увеличиваются по параболической зависимости.

Рис. 2. Графики зависимости максимальных напряжений по Мизесу от длины и высоты съемного элемента:
1 – м; 2 – м; 3 – м;

4 – м; 5 – м;

Выводы. Варьирование углом скоса носовой части съемного элемента и высотой съемных элементов в процессе проектирования ГО СВП позволяет снизить концентрации напряжений в них, а также выработать рекомендации о допустимых диапазонах этих величин. Приведя полученные результаты к безразмерному виду, их можно распространить на геометрически подобные конструкции ГО с другими размерами.