Введение к работе
Актуальность темы
На стадиях проектирования, постройки и ремонта судов и кораблей различного назначения используются технологические процессы, основанные на использовании передового опыта инженерной подготовки строительства и модернизации судов, а также на материалах, из которых изготавливают корпуса судна и судовые системы, оборудование и комплектующие. При этом обязательным условием является выполнение требований обеспечения необходимого уровня их надежности.
Полностью исключить вредное воздействие вибрации на человека, технику и окружающую среду невозможно, но разработать комплекс методов и средств для защиты от вибрации и шума, как людей, так и машин – обязанность проектантов и строителей кораблей.
Одной из важнейших проблем стоящих в настоящее время перед судостроением является разработка новых конструкций для гашения вибрации, технологий их изготовления. Традиционные материалы к настоящему времени практически достигли предела своих эксплуатационных свойств, т.к. относительно быстрое старение резины, невозможность ее использования в условиях высоких температур и в агрессивных средах ограничивают области применения резинометаллических средств борьбы с шумом и вибрацией.
Данная работа посвящена разработке технологий изготовления и испытаний пористого конструкционного материала - упругодемпфирующих элементов (УДЭ) из прессованной проволоки, сочетающих в себе свойства металлов (прочность, коррозионную стойкость и способность надежно работать в условиях ионизирующего излучения и при высоких температурах) и резины (хорошие упругие и диссипативные свойства), а также технологии изготовления на их основе элементов судовых конструкций с более высокими эксплуатационными характеристиками.
Цель работы – создание упругодемпфирующего материала для атомной энергетики, обладающего высокими физико-механическими эксплуатационными и технологическими свойствами, экологической чистотой; установление фундаментальных связей между пористостью, технологией изготовления и свойствами УДЭ, определение физических характеристик УДЭ как конструкционного материала.
Основные задачи исследования:
-
Разработать технологию изготовления пористого материала - УДЭ из прессованной проволоки, отвечающего требованиям, предъявляемым к судовым атомным энергетическим установкам.
-
Определить критерий выбора материала проволоки в зависимости от условий эксплуатации УДЭ.
-
Исследовать влияние режимов технологических воздействий при производстве УДЭ на их структуру. Оптимизировать технологию получения материала с заданной структурой и свойствами.
-
Создать методики и разработать технологии испытаний нелинейных упругих элементов для определения зависимости физико-механических свойств от макроструктуры материала, т.е. его пористости.
-
Разработать программное обеспечение для обработки экспериментальных данных и оптимального подбора аппроксимирующих функций, наиболее точно соответствующих экспериментально полученным зависимостям физических свойств от пористости элементов.
-
Разработать рекомендации по стандартизации УДЭ, контролю качества изготовления.
Методы исследования
Решение поставленных задач осуществлялось расчётно-экспериментальными методами исследования.
Достоверность полученных результатов достигалась путём применения современного прецизионного измерительного оборудования фирмы «Брюль и Къер» (Дания), современных методов цифровой обработки данных с использованием ПЭВМ.
На защиту выносятся:
технологические процессы производства и испытаний УДЭ для судового машиностроения;
результаты теоретических и экспериментальных исследований физико-механических характеристик УДЭ из прессованной проволоки и полученные зависимости свойств УДЭ от пористости материала;
рекомендации по использованию УДЭ в судостроительной отрасли;
методы расчета характеристик и эффективности средств снижения вибрации конструкций с УДЭ.
создание производственного участка по изготовлению упругодемпфирующих элементов из прессованной проволоки для обеспечения потребностей судостроительного предприятия (ОАО «ПО»СЕВМАШ»).
Научная новизна:
Разработан и доведен до промышленного производства способ изготовления конструкционного материала, обладающего одновременно свойствами металла и резины, способного работать в условиях динамических нагрузок, ионизирующего излучения и при высоких температурах.
Впервые установлены связи между объёмным содержанием воздуха в УДЭ (т.е. его пористостью) и физико-механическими свойствами данного материала.
Созданы технологии испытаний металлических аналогов резины с нелинейной зависимостью «сила – деформация»
Практическая ценность:
Даны рекомендации по созданию на базе УДЭ цельнометаллических конструкций, уменьшающих вибрацию оборудования и препятствующих разрушению конструкций, повышающих пожарную безопасность и износостойкость, разработаны технические требования к УДЭ, необходимые для их промышленного производства. Разработан технологический процесс по изготовлению УДЭ для амортизаторов блока паровых задвижек II контура, дейдвудного подшипника судового валопровода. Пневматические молотки, при использовании в качестве демпфера УДЭ, в ходе проведённых испытаний во всем частотном диапазоне от 0 до 1000 Гц не превышали предельно допустимых уровней вибрации, оговоренных ГОСТ 17770-86. Что достигнуто впервые в мировой практике. Приведены результаты испытаний разработанных и изготовленных УДЭ на соответствие требований ТУ на поставку, а также результаты дополнительных испытаний по выявлению факторов, влияющих на статические и динамические характеристики УДЭ. По результатам работ сделаны выводы и предложения для дальнейшего промышленного производства.
Результаты работы используются ОКБМ (Нижний Новгород), СПМБМ «Малахит» и ЦКБ МТ «Рубин»
Личный вклад автора: Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов, обработке и анализе данных [1, 3, 4, 5, 10],а также их интерпретации. В работах [1, 2, 6, 7, 8, 9] автором были сделаны аналитические выводы. Разработаны методики, программное обеспечение для расчёта зависимости коэффициента динамической жёсткости УДЭ от пористости при различных частотах [4].
Апробация работы Основные результаты работы представлены на:
Международной конференции “Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков: экология, экономика, культура”, Архангельск, Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 2000; Ломоносовских чтениях, Северодвинск, 2004; региональной научно-технической конференции с международным участием «Кораблестроительное образование и наука-2005», Санкт-Петербург, 2005; научно-практической конференции “100 лет Российскому подводному флоту”, Северодвинск, 2006.
Публикации.
10 научных статей. 2 статьи выполнены без соавторов, авторское участие в остальных от 30% до 50%.
В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях опубликовано 3 статьи, авторское участие в которых от 30% до 50%.
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы, приложений. Основное содержание изложено на 138 страницах, включает 48 рисунков, 13 таблиц.
