Проектирование корпусных конструкций подводной лодки

Обеспечение прочности и устойчивости корпусных конструкций глубоководного аппарата под действием внешних гидростатических нагрузок на заданной глубине погружения. Проект корпуса подводной лодки, определение нагрузок и основных конструктивных элементов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Курсовой проект

Тема:

Проектирование корпусных конструкций подводной лодки



Содержание

1. Исходные данные

2. Определение основных элементов прочного корпуса

2.1 Нагрузки на основной корпус

2.2 Критерии прочности и устойчивости при оценке напряженного состояния оболочки ПК

2.2.1 Нормирование прочности обшивки и шпангоутов ПК

2.2.2 Оценка устойчивости оболочки ПК

2.3 Определение элементов прочного корпуса в первом и втором приближении

2.4 Определение геометрических характеристик профиля шпангоута

2.5 Определение элементов корпуса в третьем приближении

2.6 Выбор размеров профиля шпангоутов

2.7 Проверочный расчет прочности и устойчивости ПК

2.7.1 Расчет прочности обшивки и шпангоутов ПК

2.7.2 Расчет устойчивости обшивки и шпангоута ПК

3. Проектировочный расчет элементов плоской межотсечной переборки

3.1 Горизонтальная и вертикальная шпации

3.2 Полотнище переборки

3.3 Вертикальные стойки

3.4 Горизонтальные ребра жесткости

3.5 Проверочный расчет прочности

4. Проектировочный расчёт элементов платформы

4.1 Определение толщины листов настила платформы

4.2 Определение шпации и размеров продольных ребер жесткости

4.3 Определение шпации и размеров бимсов

4.4 Проверочный расчет прочности и устойчивости

5. Проектировочный расчёт элементов междубортной прочной цистерны с продольной системой набора

5.1 Наружная обшивка

5.2 Продольные рёбра жёсткости

5.3 Поперечные рёбра жёсткости на бракетах

5.4 Проверочный расчет

Заключение

Список литературы



1. Исходные данные

№ варианта	r,м	глубина погружения	L/D
6	4	400	2



2. Определение основных элементов прочного корпуса

2.1 Нагрузки на основной корпус (ОК)

H_раб - глубина, на которую ГА может опускаться неограниченное количество раз, маневрировать, выполняя различные задачи.

H_пред. - глубина, на которую ГА погружается ограниченное число раз, после чего необходимо обеспечить осмотр и ремонт конструкции при необходимости.

H_расч. - расчетная глубина погружения ГА, с учетом возможности аварийного провала.

1)

Принимаем

м.

2) Рассчитываем нагрузку на корпус на расчетной глубине погружения:

МПа.



2.2 Критерии прочности и устойчивости при оценке напряженного состояния оболочки ПК

2.2.1 Нормирование прочности обшивки и шпангоутов ПК

Основными напряжениями, определяющими прочность обшивки при действии на нее расчетного давления, являются цепные напряжения, имеющие общий характер распространения по длине и толщине обшивки. Нормированию подлежат цепные напряжения только в продольных сечениях обшивки, т. е. кольцевые сжимающие напряжения . Учитывая, что наибольшие цепные напряжения в продольных сечениях обшивки имеют место посредине длины шпации, при проверке прочности по напряжениям достаточно проверить соблюдение условий прочности только посредине длины шпации.

При действии на оболочку ПК расчетного гидростатического давления шпангоуты ПК загружаются реактивными усилиями взаимодействия с обшивкой, которые вызывают появление в поперечных сечениях шпангоутов окружных сжимающих напряжений, , носящих общий характер.

Кроме того, при оценке прочности шпангоутов должны учитываться важная роль шпангоутов в обеспечении местной прочности от действия на оболочку различного рода случайных нагрузок (удары о грунт, постановка в док и т.п.), при потере устойчивости обшивкой между шпангоутами, а также практически неизбежные отступления от правильной круговой формы при изготовлении шпангоутов.

Все эти обстоятельства заставляют ограничить величину напряжений в шпангоутах, вычисляемых при действии расчетного давления, некоторым пределом, чтобы устранить этим возможность появления в сечениях шпангоутов во время эксплуатации и постройке чрезмерных напряжений, которые могли бы вызвать разрушения шпангоутов.

Критерии прочности для ПК, с учетом изложенного имеют вид:

а) для цепных напряжений в продольных сечениях обшивки посредине шпации:

;

где а₂ - коэффициент, показывающий, какую долю предела текучести должны составлять допускаемые цепные напряжения в продольных сечениях;

б) для приведенных напряжений в сечениях у шпангоутов или переборок:

;

где а1 - коэффициент, показывающий, какую долю предела текучести должны составлять допускаемые цепные напряжения в продольных сечениях у шпангоутов или переборок;

в) для напряжений в шпангоутах:

;

где а3 - коэффициент, показывающий, какую долю предела текучести должны составлять напряжения в шпангоутах.

Значения коэффициентов в предельных величинах:

;

;

.



Выбираем следующие значения коэффициентов:

;

.

Предел текучести материала:

Сталь - 600 МПа.

2.2.2 Оценка устойчивости оболочки ПК

Удовлетворение критериям прочности по напряжениям не гарантирует ПК от разрушения, так как при проверке условий прочности исходят из того, что обшивка и шпангоуты ПК при действии расчетной нагрузки сохраняют после деформации свою исходную круговую форму. В действительности оболочка может сохранять свою первоначальную равновесную форму лишь до некоторой, определенной для каждой оболочки, величины внешнего давления и при её превышении теряет устойчивость.

Вследствие потери устойчивости и появления вмятин и выпучин в обшивке и шпангоутах возникают дополнительные напряжения от изгиба, сильно снижающие несущую способность оболочки. Поэтому критерии прочности, являясь необходимыми и обязательными условиями расчета прочности корпуса. ГА, не являются в то же время достаточными условиями, гарантирующими его безопасную работу. В связи с этим появляется необходимость нормировать величину нагрузки, которая может вызвать потерю устойчивости обшивки и шпангоутов ПК.

Устойчивость обшивки ПК должна быть обеспечена в пределах каждого отсека между двумя соседними поперечными переборками. Так как в рассматриваемом случае могут иметь место две формы потери устойчивости обшивки ПК: между ребрами, которые сохраняют круговую форму, и потерю устойчивости вместе с подкрепляющими ребрами, то для обеспечения устойчивости оболочки необходимо, чтобы

- обшивка между шпангоутами при действии расчетного давления сохраняла свою первоначальную круговую равновесную форму;

- круговые шпангоуты, являющиеся опорами для обшивки ПК, сохраняли устойчивость при нагрузке на корпус, отвечающей моменту потери устойчивости обшивки в пролетах между шпангоутами.

При проверке условий прочности действительную критическую нагрузку определяем по формуле:

.

Критерии устойчивости для оболочки ПК имеют вид:

а) для обшивки между шпангоутами

;

б) для отсека в целом

.

2.3 Определение элементов прочного корпуса в первом и втором приближении

Расчет производим тремя приближениями:

1) используется формула для идеальной оболочки без шпангоутов;

2) учитывается наличие шпангоутов на оболочке;

3) учитываются поперечные переборки, т.е. конечность оболочки.

Расчет приближениями позволяет сбалансировать параметры ОК, и полученные в проверочных расчетах напряже...