Литература -->  Водородные ионы в производстве 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159

обводам миноносцев внешняя часть обнимает балластные цистерны и резервуары для горючего. Центральная часть, содержащая главные машины (дизеля), аккумуляторы для подводного хода, минные аппараты, главные цистерны и помещения для команды, требует для прочности круглой формы шпангоутов. Наружная часть делается из тонких листов, т. к. балластные цистерны при подводном плавании наполнены водой, а в резервуары для горючего по мере расходования его снизу впускается вода, и, следовательно, давление с обеих сторон наружной обшивки остается одинаковым.

Характеризуемая миделем конструкция относится к средней части корпуса корабля. У обоих концов конструкция усиливается в поперечном направлении для сопротивления срезывающим силам, что достигается применением поперечной системы набора; сверх того, оказывает влияние форма самих оконечностей (штевней) и их конструкция. Форма форштевня со времени упразднения таранной тактики приближается к конструкции торговых судов, имея клиперное или ледокольное образование. Материалом для форштевня у крупных судов служит стальная поковка, т. к. от него требуется прочность для присоединения поясной брони; у легких крейсеров и эскадр, миноносцев часто, из соображений экономии веса, форштевень делается из стальных листов в соединении с полосовым железом. Форштевень крепится к килю и палубам, что придает жесткость носовому образованию. Конструкция ахтерштев-ня с длинным кормовым свесом (фиг. 10) сложнее, в виду необходимости надежного укрепления гребных валов, винтов и рулей. В целях достижения большей живучести на В. с. применяют двухвальную, а на крупных судах, в виду большой мощности машин,-четырехвальную установку и два рядом лежащих балансирных руля; поэтому единственной конструкцией, обеспечивающей надежную зкесткую опору гребных валов, является система дейдвудных труб. У двухвинтовых легких крейсеров и эскадр, миноносцев гребные валы и винты поддерживаются при помощи ста.1ьных литых кронштейнов, укрепленных своими лапами к килю и переборке и связанных с палубой или соответствующими ей продольными связями. Установка обоих рулей затрудняется необходимостью устройства их приводов возможно нинсе (под броней) для защиты от снарядов; это достигается легким наклоном руля наружу. Такие рули дают устойчивость на курсе, достаточную поворотливость, но сильно увеличивают сопротивление воды. Ахтерштевень делается стальной литой, скрепляет опоры рулей и кронштейна с остальной частью корабля и не доходит до ватерлинии, выше которой корма делается из листовой броневой стали.

Корпус В. с. окрашивают выше ватерлинии защитной или камуфляжной окраской, ниже-специальными патентованными составами, содержащими сильно ядовитые вещества, препятствующие обрастанию подводной части корабля травами и раковинами, к-рые сильно уменьшают скорость хода. Палубы обычно делают гладкими и покры-

вают линолеумом, при чем у больших судов верхние палубы снабжаются деревянным настилом для придания упора ногам.

Расчет прочности. Необходимость облегчить конструкцию корпуса повела к изысканию наилучших архитектурных форм и уточнению методов расчета последних. При этом оказалось, что, помимо прочности в конструкциях, все большее значение приобретает устойчивость деталей и их составных элементов, так как, вследствие необходимости экономить вес, расчетный запас прочности конструкций корпуса В. с. принимают минимальным, доводя напряжение до 60 % от предела упругости для случая постояв, нагрузки; т. о. запас прочности составляет лишь 70% принимаемого в гражданских сооружениях для общих напряжений, местные же напряжения допускаются даже выше предста текучести. Для оправдания такого допущзния расчеты корпуса В. с. производят со значительно большей тщательностью, чем в гражданских сооружениях. С введением паровых турбин и увеличением скорости хода В. с. до 40 узлов, т. е. 70 кл1 в час, появился новый фактор- вибрация корпусов,-явление, еще недостаточно изученное, но требующее для своего устранения установки нек-рых подкреплений, а следовательно, увеличе1гая веса корпуса (см. Вибрации).

Подобного рода задачи, равно как и сложность расчета самих конструкций вследствие их статической неопределимости, повели к созданию целой отрасли строительной механики - строительной механики корабля, основание которой было положено у нас корабельным инженером И. Г. Бубновым. Корпус корабля, с точки зрения строительной механики, представляет собой клепаную балку переменного сечения, уравновешивающую действующие на нее силы веса и давления воды; эта балка должна обладать достаточной общей продольной и поперечной прочностью, а отдельные ее части должны безопасно вьщеряшвать действующие на них местные усилия.

По характеру работы отдельных частей корпуса их можно разбить на следующие категории: 1) части, воспринимающие внешние распределенные усилия (наружная обшивка, настилка палуб) и представляющие, с точки зрения строительной механики, пластины с опорой на жесткие контуры; 2) части, служащие опорным контуром для первых и передающие усилия на более жесткие части корпуса (это набор- балки, загруженные распределенной нагрузкой); связи этих двух категорий представляют собою, с точки зрения строительной механики, перекрытия; 3) части, служащие жестким контуром для перекрытий (переборки, палубы, борт) и представляющие собою подкрепленные пластины; 4) части, обеспечивающие Общую продольную (стрингеры) и поперечную (переборки) крепость; 5) части, воспринимающие местные или временные нагрузки и передающие их на связи 3-й категории, - подкрепления; 6) части, увеличивающие устойчивость листов и балок; 7) части, уменьшающие вибрацию частей корпуса, и, наконец, 8) части, соеди-



няющие листы и профили,-заклепочные соединения. Строительн. механика дает методы расчета каждой из этих категорий связи.

Особенность конструкции В. с. в том, что части работают без стфогого разделения функций; напр. наружная обшивка днища относится к связям первых четырех категорий. Другой особенностью является обилие частей, работающих на продол ь -

методом последовательного приближения, т. е. поверкой размеров выбранных частей и исправлением их согласно расчету.

Порядок конструирования и расчета корпуса следующий. По выборе системы набора вычерчивают практически мидель, намечая отдельные его части-лист, угольник; определяют размеры этих частей, поверяют общую продольную прочность, внося в конструкцию миделя


Фиг. 15.

ный изгиб (поверка устойчивости). Основной метод расчета корабельн. конструкций, т. е.: а) определение действующих на них усилий, б) определение возникающих в них напряжений,в)выбордопускаемых напряжений и г) поверка условий прочности данной конструкции,-встречает затруднения: во-первых, определение внешних усилий может быть сделано приближенно вследствие трудности распределить действующие силы между всеми связями, участвующими в их вос-принятии и работающими совместно, а

соответствующие поправки. Расчет продольной прочности основан на том, что кривая изгибающих моментов в разных сечениях корабля есть интегральная кривая от кривой срезывающих сил, а последняя является интегральной кривой от кривой распределенной нагрузки, что видно из уравнений, связывающих эти величины. Для расчета продольной прочности обычно строят кривую весов корабля и кривую пловучести (фиг. 15 и 15а). В каждом сечении (обычно берут их 10-20) вес или давление воды


Фиг. 15а.

также вследствие перераспределения нагрузок при деформации связи; во-вторых, распределение напряжений при переходе предела текучести недостаточно.изучено, и поэтому получающиеся цифры носят условный характер. Выбор допускаемых напряжений основан на разработанных норма* и затруднений не встречает. Т.к. все части работают совместно, то расчет их может вестись лишь

(сила поддержания) преобладают, давая внешние усилия, изгибающие В. с. Суммарная кривая есть кривая нагрузки, действующей на В. с. Интегрируя эту кривую графически или таблично два раза, получаем кривую срезывающих сил и изгибающих моментов в любом сечении. Выбрав максимальные значения, надлежит проверить напряжения, получающиеся в корпусе корабля.



Обычно наибольшие напряжения получаются, когда корабль находится своей средней частью на вершине или подошве волны; поэтому расчет производят для этих случаев. Для определения напряжений вычисляют момент сопротивления бруса, эквивалентного сечению корабля. Форма этого бруса получается, если площади сечений всех продольных связей, идущих непрерывно по всей длине корабля и, следовательно, принимающих участие в сопротивлении, сосредоточить у диаметральной плоскости, не изменяя их положения по высоте. Чертеж эквивалентного бруса (фиг. 16) наглядно иллюстрирует распределение материала по


Фиг. 16.

сечению кораб.1я с точки зрения его участия в сопротивлении изгибу. На этом чертеже слева изображено поперечное сечение корпуса корабля; посредине-связи этого сечения, достаточно устойчивые для воспрй-нятия продольных напряжений от изгиба на волне; справа-сечение этих связей, эквивалентное по моменту сопротивления сечению корабля (эквивалентный брус).

Дальнейшую поверку производят, как обычно при работе на изгиб, но допускают следующие особенности: 1) может случиться, что напряжение некоторых связей от изгиба получится ббльшим, чем это допускает их устойчивость,-тогда они прогну гея и на изгиб работать не будут, что и следует учесть в расчете следующего приближения; 2) все связи несут сверх общей нагрузки еще и местные, которые следует учесть т. о., чтобы общее наибольшее напряжение невыгодного случая распределения нагрузок было меньше допускаемого. Расчеты местной прочности производят, как обычно, учитывая, однако, особенности конструкции корпуса В. с. Общие нормы допускаемых напряжений зависят: 1) от характера напряжений: общих или местных; 2) от рода нагрузки: постоянной, случайной, статически переменной или динамически переменной (ударной). В зависимости от характера напряжений и рода нагрузки допускаемое напряжение принимают в процентах от критич. напряжения материала (предела упругости), а не временного его сопротивления, как это обычно делают в гражданских сооружениях, что является логически более правильным. Кроме нормального случая, изгиб В. с. испытывает большие напряжения при спуске на воду и при качке от действия сил инерции; поэтому производят расчет напряжений и для этих случаев. Для расчета поперечной прочности корабля, требуемой в особенности для постановки его в док (для В. с. большого водоизмещения), необходимо иметь в виду, что вес корабля

передается через поперечный набор и переборки только килевой балке, к-рая и воспринимает реакции кильблоков.

Особенность всех расчетов при проектировании В. с. как по теории корабля, так и по строительной механике-сложность их теоретического обоснования, а по достижении его-простота выполнения, так как все расчеты вьшолняются табличными или графич. методами. Следует напомнить, что у торговых судов расчета прочности обычно не производят, подбирая мидель по правилам одного из классификационных обществ; поэтому такого рода расчеты составляют спе-цифич. особенность военного судостроения. Наконец, следует указать, что точный расчет корабельных конструкций составляет особенность русского, немецкого и итальянского судостроения, но постепенно получает распространение и в других странах. Громоздкость корабельных расчетов вынуждает производить их лишь с ограничен, точностью; обычно достаточно трех значащих цифр.

Применяемые материалы. Значительное напряжение корабельных конструкций требует особого внимания к применяемым материалам. Обычно употребляются листы и катаные профили, из которых равнобркий и неравнобокий угольники и швеллер являются наиболее применимыми; тавровый, двутавровый и Z-образный профили употребляются в исключительных случаях. Широко распространенные за границей в торговом судостроении бульбовый, тавробуль-бовый и углобульбовый профили в постройке военных судов даже за границей применяются редко. Постройка корпуса В. с. теоретически требует большого количества разнообразных профилей. Однако необходимость использования стандартизованных массовых профилей, употребляемых для гражданских сооружений с целью упрощения прокатки требуемого количества стали, заставила уменьшить до минимума сортимент стали и для военного судостроения. В виду необходимости избегать перегрузки вес корпуса должен соответствовать подсчитанному теоретически; поэтому при приемке стали требуют от нее не только хороших качеств, но и определенного веса с небольшими допусками, иногда лишь в одну сторону. Стремление уменьшить сечения отдельных частей судового корпуса с целью его облегчения привело не только к повышению сопротивления судостроительной стали на разрыв, но одновременно и к увеличению предела упругости или текучести, т. к. последний при определении допустимой нагрузки важнее, чем сопротивление на разрыв; поэтому с 1908 г. во всех государствах, обладавших значительными военно-морскими си.чами, была введена высокоуглеродистая сталь со значительной примесью марганца, а в последнее время появилась новая строительная сталь с высоким содержанием углерода: немецкая строительная сталь St-48 и английская High Elastic Steel, равно как и кремнистая сталь; впрочем, мнения о свойствах последней еще не установились окончательно. В табл. 5 собраны важнейшие свсйзтва этих специальных и обыкновенных сортов стали.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159