УТВЕРЖДАЮ
Начальник военной кафедры №3
капитан 1 ранга
В.Гуляков
«____» __________ 2015 года.
Л Е К Ц И Я
|
ВУС |
072302, 211000, 122100 |
|
Дисциплина |
Тактика ВМФ и общая военно-морская подготовка |
|
Раздел № 2 |
Устройство и живучесть корабля |
|
Тема № 4 |
Устройство надводного корабля |
|
Занятие № 4.9 |
Требования предъявляемые к корпусу корабля |
|
Форма проведения |
Лекция |
Учебные цели:
1. Дать понятие о силах, действующих на корпус корабля, назначение местной и общей прочности.
2. Дать понятие об основных материалах, применяемых в судостроении.
3. Изучить основные положения по эксплуатации корпуса корабля.
4. Прививать командные и методические навыки командиру учебного взвода, дежурному по учебному взводу.
Воспитательные цели:
1. Воспитывать ответственность за поддержание корпуса корабля в постоянной готовности.
2. Воспитывать сознательное отношение к изучению устройства корабля.
Вопросы:
1. Понятие о прочности корпуса корабля.
2. Материалы, применяемые в судостроении.
3. Основные положения по эксплуатации стального корпуса корабля.
4. Системы набора корпуса корабля.
Литература:
1. А.И. Самолетов, И.И.Украинцев. Учебное пособие: «Устройство и живучесть надводного корабля». Военное издательство, г. Москва, 1987 г.
2. Л.А. Новиков, М.И. Житницкий, Л.Л. Асмус, А.А. Елхин, «Теория, устройство и живучесть корабля», г. Ленинград, 1987 г.
3. С.М. Вилков, Н.Ф. Гришин, Л.А. Новиков, Учебное пособие: «Устройство надводного корабля», ВВМУ им. Ф.Э.Дзержинского, г. Ленинград, 1979 г.
Задание на самоподготовку:
1. Изучить силы, действующие на корпус корабля.
2. Изучить основные материалы, применяемые в судостроении.
3. Изучить правила эксплуатации стального корпуса корабля.
Введение.
Корабль - плавающее инженерное сооружение, оснащенное оружием и техническими средствами для решения боевых и обеспечивающих задач, имеющее военный экипаж, входящее в состав ВМФ и несущее Военно - морской флаг.
Как мы с вами уже знаем, в зависимости от содержания задач, поставленных перед кораблем, конструкторы наделяют его боевыми и мореходными свойствами. К основным боевым свойствам относят боеспособность, живучесть, боевую защиту, скорость хода, дальность плавания, маневренность, автономность, обитаемость. К мореходным свойствам относят плавучесть, остойчивость, непотопляемость, ходкость, управляемость, качка.
К числу важных свойств корабля как инженерного сооружения относят так же его прочность - способность корабля в целом и отдельных конструкций противостоять разрушающему воздействию внешних сил, сохраняя свою форму и водонепроницаемость.
Проблема обеспечения прочности корабля возникла вместе с возникновением кораблестроения, которое с самого начала развивалось в России самобытным путем, пройдя за длительную историю много этапов. К важнейшим из них можно отнести периоды создания гребных и парусных судов, начала применения дерева и металла в качестве строительного материала, внедрение тепловых двигателей как источников энергии и средств движения.
Славянские мореплаватели уже в 15 - 16 веках создавали оригинальные гребные и парусные суда, конструкция которых позволяла плавать в северных морях, в ледовых условиях, совершать дальние походы. По призванию зарубежных специалистов, своими эксплуатационными свойствами они превосходили каравеллы Колумба и Магеллана.
В 17-18 веках судостроение в России переживало период бурного развития. Петр 1 и его последователи сумели творчески переосмыслить и обобщить зарубежный и отечественный опыт постройки судов, основать русскую школу кораблестроителей и мореплавателей, создать регулярный военно-морской флот. На судах, созданных русскими корабельных дел мастерами, адмиралы Ф.Ф. Ушаков, А.Н. Синявин, П.С. Нахимов одерживали блестящие победы в морских сражениях, а мореплаватели И.Ф. Крузенштерн, М.П. Лазарев и другие совершили выдающиеся географические открытия.
Промышленная революция конца 18 - начала 19 веков привела к революции в кораблестроении, проявившейся прежде всего в использовании при постройке судов металла, паровых машин, гребных винтов, брони, нарезной артиллерии. Важнейшим этапом этой революции было изобретение в 1765 году И.И. Ползуновым поровой машины. Первый в мире морской пароход "Елизавета", созданный в России в 1815 году, имел деревянный корпус, котел и паровую машину мощностью 16 л.с. В 1824 году русский изобретатель Чистяков впервые высказал идею постройки железных кораблей, защищенных броней. А уже в 1834 году в Петербурге по проекту А.А. Шильдера был построен первый боевой металлический корабль - подводная лодка с корпусом из стальных листов толщиной 8 мм.
В период перехода к железному паровому и броненосному флоту Россия утверждает в мире свой приоритет в создании новых типов кораблей. Спроектированный и построенный под руководством адмирала А.А. Попова броненосец "Петр Великий" (1869 г.) явился в свое время первым и сильнейшим броненосцем в мире.
1870 год ознаменовался началом постройки в Петербурге броненосных крейсеров "Генерал - адмирал" и "Александр Невский". Они получили высокую оценку специалистов во всем мире.
Боевой опыт русско - японской войны наиболее полно учли русские специалисты. Они впервые разработали проект нового типа броненосного корабля - линкора. В 1909 году состоялась закладка четырех линейных кораблей типа "Севастополь". На них было впервые введено линейное расположение трехорудийных башен, а система набора корпуса, разработанная И.Г. Бубновым, была признана самой совершенной. Мощная броня покрыла почти весь надводный борт "Севастополя". Эти принципиально новые решения предвосхитили дальнейшее развитие тактико-технических элементов линейных кораблей. В 1913 году был построен лучший в мире эскадренный миноносец "Новик". Впервые на нем установили сильное артиллерийское вооружение, многотрубные торпедные аппараты, минные рельсы на верхней палубе, корпус изготовили из никелевой стали, применили систему набора, представляющую практический интерес до настоящего времени.
В 1920 году Советское правительство приняло экстренные меры к возрождению и укреплению Красного Военного Флота, сильно пострадавшего во время гражданской войны и иностранной военной интервенции. Под руководством выдающихся советских ученых и кораблестроителей А.Н. Крылова, Ю.А. Шиманского, П.Ф. Папковича и других были разработаны и построены новые проекты боевых надводных кораблей и подводных лодок, которые по многим показателям превосходили корабли зарубежных флотов и сыграли большую роль в деле разгрома немецкого фашизма.
Появление ядерного и ракетного оружия способствовало разработки новой боевой техники, потребовало создания конструктивных средств защиты от оружия массового поражения и решения целого ряда других сложных научных и технических проблем.
В настоящее время советские корабли представляют собой сложнейшие инженерные сооружения с современными боевыми комплексами, воплощающими в себе последние достижения ракетостроения, радиоэлектроники, атомной энергетики, металлургии, машиностроения и других отраслей отечественной промышленности. В настоящее время Военно - Морской Флот нашей страны является ракетно - ядерным, океанским. Его создание - выдающееся историческое событие для нашей Родины. На просторах Мирового океана наши корабли с честью выполняют возложенные на них задачи, демонстрируя всему миру успехи отечественной науки и техники.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что развитие кораблестроения в нашей стране породило проблему обеспечения прочности кораблей, как важнейшего их боевого качества, без которого невозможно создание современного военно-морского флота.
Вопрос № 1: «Понятие о прочности корпуса корабля».
«Запас прочности корабля».
Прочность корпуса корабля - это его способность воспринимать действие внешних усилий, не разрушаясь и не получая остаточных деформаций. Прочность - одно из важнейших свойств корпуса как сложного инженерного сооружения.
Корпус и все его элементы наделяют определенным запасом эксплуатационной прочности, компенсирующим возможное превышение воздействующих внешних сил над расчетными.
Военные корабли обладают еще и запасом боевой прочности на случай разрушения некоторых связей корпуса при воздействии оружия противника. Необходимая прочность корпуса корабля обеспечивается рациональным конструированием палуб, днища, бортов, переборок и др., а также корпуса в целом. Очень важно, чтобы конструкция была оптимальной - при необходимой прочности имела бы минимальную массу, так как боевая мощь корабля в конечном итоге зависит от той доли его водоизмещения, которая приходится на вооружение, механизмы и запасы. Действующие на корабль различные усилия вызывают напряжения и деформации как корпуса в целом, так и отдельных его конструкций. В первом случае весь корпус может быть представлен единым сооружением - пустотелой балкой переменного сечения.
«Общая прочность корабля».
Прочность корпуса как единого сооружения называется его общей прочностью, общую прочность корпуса разделяют на:
- общую продольную прочность, проявляющуюся при продольном изгибе корабля;
- общую поперечную прочность, проявляющуюся при деформациях корпуса в поперечной плоскости.
Нарушения общей прочности ведет к серьезным авариям, а иногда и к гибели корабля.
Во втором случае, при рассмотрении нагрузок на отдельные конструкции, говорят о местной прочности корпуса. Потеря местной прочности не создает непосредственной угрозы гибели корабля.
Важность придания кораблю достаточной прочности для его непотопляемости убедительно подтверждается рядом примеров, в том числе и таких, в которых сами повреждения кораблей явились следствием их малой прочности. Примерами такого рода могут служить многочисленные аварии серийных транспортных судов американской постройки типа "Либерти" (водоизмещением около 15000 т). Низкое качество стали, склонной к разрушению при низких температурах и ударных нагрузках, а также конструктивные и технологические ошибки, приведшие к концентрации напряжений в отдельных связях палубы, вызвали появление трещин и полные переломы корпусов ряда судов этого типа в различных условиях их эксплуатации.
Так, из числа судов типа "Херсон", "Войков", "Витебск" и "Брянск" переломились при посадках на мель и камни; у парохода "Сучан" образовались трещины по верхней палубе и ширстреку при зимней стоянки в порту; пароход "В. Чкалов" переломился пополам при шторме на переходе в балласте.
Изучением сил, действующих на корабль, разработкой методов расчетной прочности конструкций корпуса занимается специальная наука - строительная механика корабля. Она базируется в основном на математике и теоретической механике.
«Характеристика внешних сил действующих на корабль».
В расчетах прочности корпуса внешние силы, действующие на корабль, различают по характеру действия и по характеру изменения во времени.
По характеру действия внешние силы разделяют на:
- постоянные силы, действующие все время или значительный промежуток времени (сила тяжести конструкций, механизмов, оружия, давления воды на подводную часть корпуса и т.д.);
- случайные силы, действующие на корабль или отдельные его части ограниченное число раз (при постановке корабля в док, спуске его на воду и др.).
По характеру изменения во времени внешние силы или нагрузки разделяют на следующие группы:
- неизменные силы - силы, не изменяющие своей величины за все время действия (сила тяжести конструкций, постоянных грузов и пр.);
- статически переменные силы - силы, величина которых в течении определенного времени изменяются между некоторыми пределами, например, гидростатическое давление воды на борт и днище корабля от воздействия волн;
- динамически переменные силы с периодом изменения, близким периоду собственных колебаний конструкций ( удары волн, нагрузка от вибрации, при стрельбе из орудий) или меньшим его.
На тихой воде для корабля в целом его сила тяжести Р = m · g уравновешивается силой
поддержания D = j · V. Однако в каждом поперечном сечении элементарная сила тяжести Р= m · g не равна элементарной силе поддержания d = j · V, действующей в i - том сечении, то есть Pi ≠ j · Vj. Из - за этого корпус корабля испытывает изгиб, а в поперечных сечениях корпуса появляются перерезывающие силы, стремящиеся сместить одно сечение по отношению к другому. Характер изменения изгибающих моментов Мтв и перерезывающих сил Nтв по длине корабля показан на рис. 1.
Рис. 1 Кривые перерезывающих сил и изгибающих