Введение к работе
Актуальность работы. Приемо-сдаточные испытания являются ответственным этапом технологического цикла строительства судна, на котором проверяется качество выполнения работ в предшествующий период. Эти испытания, как правило, включают в себя: регули-ровочно-наладочные работы, швартовные и ходовые испытания, ревизию судового оборудования, контрольные испытания ( контрольный выход ). При этом трудоемкость проведения ходовых испытаний составляет 20 - 30$ от общей трудоемкости приемо-сдаточных испытаний , отличаясь значительной продолжительностью и высокой стоимостью. Это особенно характерно для судостроительных и судоремонтных предприятий, расположенных на внутренних водоемах и в северных районах Российской Федерации, что обусловленно удаленностью их от районов проведения испытаний и длительным периодом ледостава.
Эффективным способом сокращения материальных и трудовых затрат, обеспечения ритмичности строительства и сдачи судов являются имитационные испытания судового оборудования непосредственно в условиях завода-строителя. Они позволяют за счет моделиро--вания ходовых режимов при помощи средств имитации не только исключить переходы в районы испытании, но и совместить проведение испытаний с достроечными и другими видами работ. Значительный эффект могут обеспечить имитационные испытания полного комплекса судового оборудования, позволяющие заменить ходовые испытания кратковременным контрольным выходом судна в море.
В настоящее время, как в зарубежных странах, так и в России, совершенствование организации судостроительного производства характеризуется переносом максимального объема строительных работ_ в цеховые условия. При этом обшнонасыщенные конструкции и круп-
ные блоки до их соединения между собой при формировании судна предварительно должны быть испытаны. Испытание судового оборудо вания в цеховых условиях, возможно лишь о применением средств им талди. Дальнейшее развитие судостроения на модульных принципах должно основываться на унификации и типизации как элементов суд на, так и технологических процессов. Унификация, приводящая к созданию блок-модулей судна, дает возможность для развития типо вых процессов испытания судового оборудования в цеховых условия завода-строителя с применением типоразмерных рядов средств имитации. Поэтому разработка имитационных методов испытания судово' го оборудования в целом, и рулевого устройства в частности, кале его неотъемлемой части, является актуальной проблемой развития судостроения.
Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключаете: в снижении трудоемкости, материальных затрат и продолжительності проведения приемо-сдаточных испытании за счет совершенствования способов и расширения области применения имитационных методов испытаний рулевых устройств.
Для достижения поставленной цели в процессе исследований решался ряд взаимосвязанных задач, включающих:
разработку методики определения нагрузок в опорах рулевого устройства путем измерения давления масла в гвдроцклиндрах рулевой машины в периоды вращения и остановки баллера;
проведение экспериментальных работ, обосновывающих правильності методики определения нагрузок в опорах рулевого устройсгвг
проведение опытных работ на судне по определению нагрузок, возникающих в узлах рулевого устройства при его испытании в натурных условиях;
разработку средств имитации и обоснование конструктивно-технологических решений при имитационном испытании рулевого устрой
ства в условиях завода-строителя;
разработку методики проведения сравнительных испытаний рулевых устройств судов; - -
проведение сравнительных испытаний рулевых устройств имитационным методом и в натурных условиях;
разработку методики проведения приемо-сдаточных испытаний рулевых устройств имитационным методом.
Методы исследований. Научную базу исследований составляют положения строительной механики корабля; методы сравнительного анализа, планирования эксперимента, построения математических моделей, статистической обработки данных.
Научная новизна. Определены дополнительные требования к средствам имитации для моделирования натурных испытаний рулевых устройств с пером руля и поворотными насадками.
Проведен анализ существующих методов и средств обеспечивающих имитационные испытания рулевых устройстз.
Выявлены закономерности изменения результирующего момента на баллере в зависимости от релимов работы рулевого устройства при его испытании в натурных условиях и с применением средств имитации.
Разработаны методы измерений давления масла в гидроцилиндрах рулевой машины; зависимости для определения нагрузок в опорах рулевого устройства по результатам этих измерений; методики и средства, обеспечивающие проведение имитационных испытаний рулевых устройств судов в заводских условиях, а также алгоритмы и программы, позволяющие определить основные характеристики средств моделирования.
Практическая ценность. 'Разработанная методика измерения давления ьисла в гидроцилиндрах рулевой машины предусматривает проведение измерений в периода вращения и остановки .баллера. По ре-
зультатам измерений рассчитываются нагрузки в опорах рулевого устройства. Полученные значения нагрузки позволят определить дополнительнее, требования к моделированию,процесса испытания рулевого устройства при помощи средств имитации, а также могут быть использованы для сравнения их действительных и расчетных величин при испытании головных судов.
Разработанные методы имитационных испытаний рулевых устройств судов позволят расширить их область применения за счет переноса в условия стапеля и цеха. Эти разработки использованы в отраслевых руководящих документах.
Полученные графические и аналитические зависимости, характеризующие изменение нагрузок на руле в зависимости от местоположения нагружателя, позволяют по результатам ходовых испытаний рулевых устройств судов определить геометрические размеры в кинематическо схеме нагружателя.
Разработанные ряды силовых элементов нагружателя позволяют создать унифицированные средства имитации для испытания в условиях завода-строителя рулевых устройств с поворотными насадками и пером руля, снабженных рулевыми машинами P0I - Р22.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований по проведению приемо-сдаточных испытаний рулевых устройств, в частности "Программа опытных работ по определению нагрузок на рулевом устройстве судна" № 74-0206-17-88 внедрены на Астраханской судостроительной верфи им. СМ. Кирова, на Тюменском судостроительном заводе и заводе"Ленинская кузница"(г.Киев). На их основе для испытания рулевых устройств судов пр. 01340 (Астраханская судоверфь), пр. І74Г А (Тюменский ССЗ), пр. 503 и 502 ЭМ (ССЗ "Ленинская кузница") спроектированы средства имитации ходовых рехимов. Для Астраханской судоверфи разработаны "Методические указания проведения приемо-сдаточных испытаний рулевых устройств серийных судов
проекта OI340 на акватории Лстрахаяской судоверфи" № 74-0206-10-89. Для Тюменского ССЗ разработаны "Методические указания на сравнительные испытания рулевых устройств серийных судов пр. 174I А на Тюменском ССЗ" И 74-0206-17-88. Годовой экономический эффект от внедрения имитационных испытаний рулевого устройства судна пр. 01340 на Астраханской судоверфи в ценах 1989 года был равен 46,6 тысяч рублей, что на Г кв. 1995 года составляло НЕ,5 млн. рублей.
Разработанные имитационные методы испытания рулевых устройств применены при разработке руководящего документа РД5Р.ГКЛИ.0201-325-94 "Суда транспортные. Основные положения по модульной технологии формирования типовых строительных районов и судна в целом на основе применения модульных сборочных единиц".
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и получили одобрение на :
семинаре инженеро-технических и руководящих работников Тюменского судостроительного завода по имитационным методам испытаний в условиях стапеля комплекса судового оборудования (главный двигатель, рулевые и якорные устройства, эхолот, лаг) буксира толкача пр. Г74І Л, г. Тюмень, 1988 г.;
научно-специализированном семинаре по имитационным методам испытания рулевых устройств судов в Главном управлении Регистра СССР, Ленинград, 1990 г.;
заседании специализированного научно-технического Совета ЦНИИ ТС по совершенствованию имитационных методов испытания рулевых устройств судов и создшшю универсальных нагружателей, Санкт--Петербург, Г995 г.;
заседании кафедры конструкции судов ГМТУ по совершенствованию имитационных методов испытания рулевых устройств судов и созданию универсальных нагружателей, Санкт-Петербург, 1995 г.;
- научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава ІУВК по совершенствованию имитационных методов испытания рулевых устройств судов, Санкт-Петербург, 1996 г.
Публикации. Результаты выполненных исследований опубликованы в трех статьях, восьми авторских свидетельствах, пяти методических указаниях и одном руководящем документе.
4 Структура и объем работы. Диссертация состоит из ввєдєішя, пяти глав, выводов, списка литературы и двух приложений. Общий объем работы составляет 223 страницы машинописного текста, в том числе 42 рисунка и II таблиц в диссертации я 85 страницы двух приложений.