Прогнозирование ударных волновых нагрузок на конструкции корпуса судна

• Автор: Хо Куанг Туан
• Шифр специальности: 05.08.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ПРЕДИСЛОВИНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ, ИМЕЮЩИЕСЯ ПОДХОДЫ И МЕТОДИКИ УЧЕТА НАГРУЗОК, ОБУСЛОВЛЕННЫХ СЛЕМИНГОМ СУДНА, В ЗАДАЧЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ КОРПУСА СУДНА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Общие положения
1.2. Обзор исследований по оценке дополнительных максимальных изгибающих моментов и гидродинамических давлений при слеминге судов на регулярном и нерегулярном волнении
1.3. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ДАВЛЕНИЙ И ПОГОННЫХ НАГРУЗОК НА КОРПУС, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ДНИЩЕВЫМ И БОРТОВЫМ СЛЕМИНГОМ СУДНА, НА РЕГУЛЯРНОМ ВОЛНЕНИИ
2.1. Общие положения
2.2. Краевая гидродинамическая задача об определении сил, действующих на жесткое двумерное тело, погружающееся в покоящуюся жидкость
2.3. Определение гидродинамической силы сопротивления погружению непрямостенных сечений корпуса судна в жидкость на основе уравнения Лагранжа
2.4 Уравнения продольной качки судна
2.5 Определение кинематических параметров сечений корпуса
при качке
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ ПРИ СЛЕМИНГЕ И УЧЕТА ИХ ВЛИЯНИЯ НА ОБЩУЮ ПРОЧНОСТЬ КОРПУСА СУДНА
3.1. Общий характер динамических перемещений корпуса, обусловленных слемингом на волнении
3.2. Динамические перемещения и ускорения корпуса судна, вызываемые слемингом
3.3. Динамические изгибающие моменты в сечениях корпуса судна
на регулярном волнении, обусловленные воздействием нагрузки при слеминге
3.4. Определение стандартов Динамических изгибающих и суммарных изгибающих моментов на нерегулярном волнении

ГЛАВА 4. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА И РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТОВЫХ РАСЧЕТОВ
4.1. Алгоритм математической модели задачи определения ударных волновых нагрузок на корпус судна
4.2. Описание программного комплекса, реализующего расчет
4.3. Результаты типового расчета качки и волновых нагрузок в линейной постановке
4.4. Результаты расчета пространственно-временного распределения погонных нагрузок при слеминге на регулярном волнении
4.5. Динамические и суммарные изгибающие моменты на регулярном волнении
4.6. Динамические и суммарные изгибающие моменты на нерегулярном волнении. Стандарты изгибающих моментов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРЕДИСЛОВИЕ
Достаточно полный и правильный учет силовых факторов, влияющих на характеристики прочности конструкций корпуса - одна из важных задач, которую решают при проектировании конструкций корпуса морских судов.
Большое место при этом имеет решение задач, связанных с определением расчетных внешних гидродинамических нагрузок, действующих на корпус в условиях реального нерегулярного волнения.
Уточнение способов расчета эксплуатационных нагрузок, действующих на корпусные конструкции в условиях волнении, в значительной мере определяют перспективы совершенствования конструкций корпусов судов.
Для современного судостроения всех стран и, в частности Вьетнама, важной и практически необходимой является задача создания быстроходных транспортных судов, которые могут эксплуатироваться в условиях интенсивного волнения.
Опыт эксплуатации современных судов свидетельствует о том, что основными факторами, ограничивающими их использование на интенсивном волнении, являются такие явления, как днищевой и бортовой слеминг, а также накат волны на верхнюю открытую палубу.
В балластном плавании на волнении ограничения по условиям мореходности и прочности возникают, как правило, из-за ударов корпуса днищем о воду (днищевой слеминг); при движении в грузу - из-за ударов волн в развал борта корпуса (бортовой слеминг) и заливания палубы судна.
В связи со сказанным являются актуальными исследования, которые позволяют дать количественную оценку явления слеминга и ответной реакции корпуса на этот гидродинамический удар.
Корпус судна в общем случае представляет собой безопорную удлиненную тонкостенную оболочку, подкрепленную набором. Общие деформации корпуса как оболочки и местные деформации конструкций, образующих корпус, при изгибе корпуса связаны.
В современной практике проектирования конструкций корпуса судов определение расчетных волновых нагрузок базируется на методе расчета интегральных характеристик воздействия волнения на корпус - волновых перерезывающих сил и изгибающих моментов. Корпус судна в связи со значительным его удлинением, при изучении общего продольного изгиба на волнении, традиционно идеализируют плавающей непризматической балкой. Считается справедливой гипотеза плоских сечений, то есть предполагается, что сечения балки в процессе общего изгиба являются

Перемещения и у/(0, обусловленные нагрузкой д(х,0, являются дополнительными перемещениями корпуса, как твердого тела при слеминге. Они являются дополнительными составляющими к значениям перемещений, определенным при решении линейной гидродинамической задачи. Эти дополнительные перемещения принято называть динамическими.
Решение уравнения (1.3.3) для правой части, которая содержит нелинейную нагрузку, обусловленную слемингом корпуса, рассмотрено в гл. 3.
Далее можно записать зависимости для определения перерезывающей силы и изгибающего момента. Перерезывающая сила в сечениях корпуса определяется дифференцированием по х функции упругого прогиба либо интегрированием по длине корпуса погонной нагрузки. Изгибающий момент в сечениях корпуса как балки М(х,0 определяется с одной стороны двукратным дифференцированием по х функции прогиба И/(х,(), с другой двукратным интегрированием по координате х погонной нагрузки:
X X
М{х^) = Е1{х)Ш (х,1)= | | |^<у(х,Г) — т(х)1Ё(х,1)~^х2 +А^0х + М0 (1.3.11)
-0,5/. -0,5 £
где У0 и М0 представляют собой перерезывающую силу и изгибающий момент соответственно в начале координат при х = 0. Если считать начало системы координат Оху г, совпадающим не с миделевым сечением, а с сечением на носовом или кормовом перпендикуляре, то У0 = М0 = О (вследствие уравновешенности корпуса).
Учитывая (1.3.3) выражение для изгибающего момента (1.3.11) можно переписать в виде:
М(х,0 = Е1(хУГ”упрМ
Угг ■■ •• 12 (1-3.12)
= J уЯтв.т (-'-, О + Яуцр (у 0 — л/(х) [/Г + (д: — 0,5Е)|//]— /я(х)1Еу№(х,Г)^Д:
о о
Далее учтем, что упругие перемещения вследствие значительной жесткости корпуса судов имеют величину на порядок или два порядка меньшую, чем перемещения как твердого тела.
Переходя к условию 1(х) —»со, 1¥тр -» 0 имеем:
М(х, 0 = Е1(х)Е"УПР(х) = да •