Введение к работе
Современная тенденция развития техники в направлении увеличения удельных нагрузок,снижения габаритных и весовых характеристик,повышения безопасности и ресурсов работы разрабатываемых машин и агрегатов,требует поиска новых подходов к решению актуальных проблем создания новой техники,в том числе спасательных оболочечных конструкций и силового пневмоинструмен-та для проведения поисково-спасательных,аварийно-восстановительных и других неотложных работ при авариях на транспорте,в зонах чрезвычайных ситуаций.
диссертация посвящена решению одной из важнейших научно-технических проблем - разработке конструкции и технологии производства высоконапорных оболочечных конструкций из вдастомерно-армированных композитных материалов - резино-армированных пнев-модомкратов (ПД) повышенной грузоподъемности.
Актуальность проблемы
Ежегодно в мире гибнет сотни крупных и тысячи мелких судов. Одной из причин их гибели является недостаточная эффективность средств борьбы за живучесть судов,аварийные ситуации на которых часто перерастают в катастрофы.Такими авариями являются,например,посадка на мель,требующая форсированных спасательных работ.
Снятие судна с мели является одними из наиболее сложных видов спасательных операций, так как включает в себя элементы борьбы за живучесть,судоподъема,буксировки в условиях потери плавучести и малых глубин.
Появление новых типов судов,увеличение их водоизмещения, размеров, скоростей - не позволяют применять традиционные методы для ускорения спасательных и аварийно- восстановительных работ.
Решение этой проблемы предлагается с помощью силовых оболочек Общие технические требования к пневмоконструкциям позволяют создавать комплексные методы борьбы за живучесть аварийного транспорта,а единый подход к проектированию и технологи! изготовления - создавать новые типы спасательных напорных обе лочечных конструкций (НОК),низко- и высоконапряженных,позводя кцих в чрезвычайных ситуациях обеспечивать спасение и ввакуап людей;повышение плавучести и остойчивости аварийных плавсредс подъем, и перемещение аварийных транспортных объектов и т.п.
Актуальность проблемы определяется необходимостью создав эластичных подъемников (ЗП).как аффективных средств ликвидащ последствий чрезвычайных ситуаций и проведения исследований л повышению их рабочих характеристик.
Цель работы
Целью настоящей работы явилось:создание резино-армировав ных пневмодомкратов повышенной грузоподъемности; определение е рабочих характеристик в условиях эксплуатации;разработка новк подходов к конструированию и технологии изготовления ПД на ба серийного производства;изучение влияния технологических свойс армирующего материала,защитного резинового покрытия,адгезионного подслоя,соединительных швов,раскроя геометрических форм оболочек на эксплуатационные свойства ПД.
Научная новизна
Применен новый подход к конструированию и разработке тех нологии промышленного производства Бысоконапорных оболочек,ос новакный на отходе от равнонапрякенных форм оболочек вращения с криволинейными швами в пользу неравнонапряженных прямоуголь
ных б плане ЫОК с прямолинейными швами.Такой подход направлен на:обобщение расчетных схем различных форм оболочек;упрощение расчета натяжения составных, сложных и деформированных форм; повышение степени использования прочностных свойств материала и стыка конструктивными способами,что равносильно созданию нового материала;снижение, отходов материала при раскрое сокращение протяженности швов и повышение возможности механизации технологического процесса,что не менее чем вдвое позволяет снизить трудозатраты при изготовлении ПД.
На уровне, изобретения (а.с. 1758297) разработаны конструкция и способ применения пневматических домкратов из вулканизованного резино-армированного материала клеепрошивннм способом изготовления с использованием силовых разгружающих элементов (См. рис. I),грузоподъемностью до 200 тс.
Для количественной оценки уровня эксплуатационных свойств предложен новый показатель полезного использования работы давления и объема ПД в зависимости от соотношения геометрических размеров.
На базе уравнения энергетического равновесия системы "оболочка - рабочая среда- масса груза" установлена зависимость рабочих характеристик ПД от номинальной прочности материала,размеров оболочки и величины избыточного давления рабочего газа.
Установлено при построении круговой диаграммы податливости материала,что при традиционном лекальном раскрое за счет перерезания нитей основы под различными углами при сборке теряются свыше 85$ (для высокомодульных материалов) и более 70? (для низкомодульных) от номинальной прочности армирующей ткани.
Определена методом математического планирования эксперимента зависимость прочности клеевого ива от площади нахлеста
Рис.I Конструкция пневмодомкрата МДО-50. а) общий вид; б) продольный разрез
а)
(1-3 - камеры,4- штуцер,5- заглушка,6- пробка,7- защитная лвнта,8- шов,9- силовой пояс,10- фланец,II- шнур)
и податливости материалов,устанавливающая пути создания равнопрочных соединительных швов.
Для установления эпюр натяжения поверхности оболочки впервые применены метода физического моделирования механизма формообразования НОК с использованием закономерностей напря-кенности силового поля давления сжатого газа и свойств овалов Кассини.По аналогии с формированием ветвей гипоциклоиды впервые установлена геометрическая закономерность образования складок и предложено условие складкообразования деформированной (линзообразной) оболочки.
Новизна разработки конструкции и методов использования Ш в эксплуатации подтверждена 8 авторскими свидетельствами.
Научные результаты работы составили основу проектирования властомерно-армнровавных пневмодомкратов.
Практическая ценность
На основании проведенных исследований разработаны и серийно изготовлены оригинальные морские мягкие домкраты для снятия судов с мели трех типоразмеров: 50,150 и 200тс.
Разработана промышленная технология изготовления высоко-напорных оболочечных конструкций из вулканизованных материалов, на основе- серийных: полиамидной армирующей ткани с одно-и двухсторонним резиновым покрытием;изопреновых и хлоропренових каучуков;резиновых клеев и швейных капроновых нитей.
Повышена степень использования прочностных свойств конструкционных резино-армированных материалов (РАМ) до (70-85)$ и прочность соединительных швов;более, чем на ЗС$ снижены отхода материала при прямолинейном раскрое деталей;не менее чем на 5Q& снижены трудозатраты за счет снижения протяженности швов и возможности механизировать промежуточные операции сборки ПД.
На основании Решения межведомственной комиссии от 09.12. в 1992 году на Лисичанском завода резино-технических изделий серийное производство внедрены технология и рабочая документа ция на опытно-промышленную партию мягких домкратов МДМ. 00 в комплекте из трех типоразмеров в количестве 10 изделий. Решеш государственной комиссии мягкие, домкраты ІЩМ.00 приняты на вс оружение в поисково-спасательную службу ВМФ.Зластомерно-армщ ванные спасательные ПД (типа ЭСД-500) разработаны для формирс ний в зонах чрезвычайных ситуаций по заданию ШИН ГОЧС.
Апробация работы
Основные результаты работы были доложены на научных конференциях:
НУ научной конференции молодых научных, работников инсті тута водного транспорта (г.С-Петербург,1980г.);
УП.УШДІ Дальневосточных конференциях по мягким оболочка (ДШ.МА,г.Бладивосток,І983,І987,І99Ігг.);
Всесоюзных научно-технических конференциях (ШТО им. А.Н .Крылова, г. Феодосия, 1990г., г. С-Петербург, 1992г. ,ДГН,г.Днеі ропетровск,І99Іг.);
Международной конференции по каучуку и резине (г.Москва, 1994г.).
По материалам диссертации прочитаны доклады:
на заседаниях кафедр (ШГМ в СШ*ГУ,г.С-Петербург,1984, 1985гг. ,НПЭ в ;ffATiZr,r.MocKBa,I995,I996rr.);
на секциях УС и НТС (АО НЖЗЛИ,г.Москва,IS83,1969,1996п АО НИИРП,г.Сергиев Посад,1983,1986,1991,1995,1996гг.,в/ч 209Ї Г.Ломоносов,Іек.обл. ,1987г. ,ЩШ1 ТС,г.С-Петербург,1991г.);
на заводах РТИ (г.Ангрен,Узбекистан,1983г., г. Барнаул Д9Е г.Лисичанск,Украина,1988г.).
Структура и объем работы