Анотація до роботи:

Зайцев Вал. В. Визначення форми і напружено-деформованого стану гнучких огороджень суден на повітряній подушці. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.03 – механіка та конструювання суден. – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2005.

Дисертація присвячена розробці важливої прикладної задачі у вітчизняній суднобудівній науці – визначенню форми і напружено-деформованого стану (НДС) носових і кормових гнучких огороджень (ГО) амфібійних (СППА) і скегових суден на повітряній подушці (СППС), а також проектуванню носового і кормового ГО у складі підйомного комплексу СППС. При проектуванні враховується взаємний вплив всіх елементів системи, які беруть участь у забезпеченні підйому над водною поверхнею СППС, а також особливості конструкції та експлуатації судна.

Об’єктом дослідження є носові і кормові ГО у складі підйомного комплексу судна на повітряній подушці (СПП). Предметом дослідження є форма і НДС носових і кормових ГО СППА і СППС. Методи дослідження прийняти аналітичні і чисельні.

Досліджені питання визначення плоскої та просторової форми і НДС носових і кормових ГО СПП з врахуванням впливу на них антивібраційних діафрагм, повітряпроводних вирізів у ресивері та антивібраційній діафрагмі, вагомості та властивостей матеріалу ГО.

1. У теперішній час у вітчизняній науці відсутні достатній досвід проектування ГО у складі підйомного комплексу СПП і методи розрахунку ГО з урахуванням багатьох їхніх конструктивних особливостей.

2. На основі аналізу вітчизняних і закордонних публікацій установлено актуальність роботи, зазначено зв'язок з загальними планами наукових досліджень і темами НУК (УДМТУ), розроблені мета і задачі досліджень. Методи дослідження прийняті аналітичні і чисельні з використанням ряду наукових теорій в області розрахунків міцності м'яких оболонок і проектування суден.

3. Складено розрахункові моделі і отримані чисельні результати розрахунків для антивібраційних діафрагм гнучкого ресиверу з отвором з урахуванням і без урахування смуги стовщення матеріалу по периметру отвору діафрагми.

4. Удосконалені і проаналізовані математичні моделі визначення форми і НДС кормових багатоярусних (триярусних) ГО СПП у режимі висіння і руху на тихій воді з урахуванням впливу на їх форму і НДС двох діафрагм, у яких може бути різна довжина. Створені математичні моделі дозволили одержати залежності для визначення форми кормових ГО без використання додаткових графоаналітичних операцій, а також досліджувати вплив параметрів ГО на його НДС і форму, виробити рекомендації з проектування такого типу ГО.

5. Удосконалені і проаналізовані математичні моделі визначення просторової форми і просторового НДС носових одноярусних ГО СПП без урахування і з урахуванням впливу на них повітряпроводних вирізів в оболонці ресиверів, а також трьох стрибків тисків повітря в районі цих вирізів. Побудовані моделі дозволили для знаходження і дослідження просторових форми і НДС використовувати ітераційний метод разом з МКЕ, що неможливо було зробити раніше, так як неможливо було, використовуючи програми МКЕ, задати початкову форму оболонки ресиверу НГО без додаткових графічних побудов.

6. Удосконалені і проаналізовані математичні моделі визначення форми і НДС носових одноярусних ГО СПП з урахуванням вирізів в антивібраційних діафрагмах і з урахуванням впливу повітряпроводних вирізів в оболонці ресиверів, а також трьох стрибків тисків повітря в районі цих вирізів; моделі дозволяють точніше обмежити припустиму область довжин антивібраційної діафрагми гнучкого ресиверу.

7. Розроблені математичні моделі визначення форми і НДС гнучких ресиверів з антивібраційною діафрагмою (без урахування і з урахуванням розтяжності матеріалу гнучких ресиверів і діафрагм), які дозволили одержати залежності для визначення їхньої форми без виконання додаткових графічних побудов, досліджувати умови, при яких діафрагма працює на розтягнення або втрачає стійкість, а перехід до безрозмірних характеристик дозволив узагальнити отримані результати.

8. Вперше чисельно вирішена задача визначення просторової форми і НДС носового ГО, що враховує одночасно вагомість матеріалу і наявність у нього знімних елементів, антивібраційної діафрагми, повітряпроводних вирізів у ресивері і в антивібраційній діафрагмі. Доведено, що врахування у розрахункових схемах вагомості матеріалу ГО дозволяє уточнити зону оптимальних довжин знімного елемента ГО і виробити рекомендації з проектування знімних елементів ГО. Урахування у математичних моделях вагомості матеріалу ГО мало впливає на точність визначення форми ресивера, але дозволяє уточнити напруження в місцях концентрації напружень (вирізи і вузол кріплення діафрагми до ресиверу). Порівняння результатів розрахунків ГО без урахування і з урахуванням знімного елемента показує, що врахування знімного елемента значно впливає на картину напруженого стану ГО, але для приблизної оцінки форми ГО і кліренсу СПП можна користуватися розрахунковою схемою, що не враховує вагомість ГО і наявність знімного елемента.

9. Вперше визначено діапазон значень оптимальної довжини знімного елемента НГО, при якому напруження в зонах концентрації будуть найменшими, і при цьому значення максимальних напружень будуть знаходиться не в зоні кріплення знімного елементу до ресиверу.

10. Вперше розроблено і реалізовано методику, алгоритм проектування і розрахунку носового і кормового ГО у складі підйомного комплексу СППС з урахуванням взаємного впливу всіх елементів системи, які беруть участь у забезпеченні підйому над водною поверхнею СППС, з одночасним визначенням параметрів вентиляторної установки СППС, а також з урахуванням впливу на них повітряпроводних вирізів в оболонці ресиверу носового ГО, трьох стрибків тиску повітря в районі повітряпроводних вирізів у ресивері, з урахуванням втрат напорів у повітряпроводах вентиляторної системи судна, визначенням тисків у ресиверах носового і кормового ГО залежно від параметрів повітряної подушки і осадки судна на тихій воді. Відзначено, що використовуючи різні математичні моделі визначення форми і НДС НГО і КГО, які були побудовані у розділах 2 – 5 дисертації, можлива розробка різних варіантів методик проектування і розрахунків ГО у складі підйомного комплексу СППС. Наведені рекомендації до проектування і розрахунків НГО і КГО.

11. Практичне значення дисертаційної роботи полягає в розроблених математичних моделях визначення форми і НДС ГО СПП, методиці, алгоритмі проектування і розрахунку носового і кормового ГО у складі підйомного комплексу СППС, їхньому аналізі і рекомендаціях до проектування, які можуть бути використані в проектних і конструкторських організаціях, на суднобудівних заводах, у комерційних фірмах і студентами вищих навчальних закладів у навчальному процесі. Застосування розроблених програм аналітичного розрахунку форми і НДС ГО СПП і програм для аналізу НДС ГО СПП за МКЕ відкриває можливість для проектування ГО СПП на основі більш достовірних і сучасних методів. Результати досліджень, які отримані в роботі, надають можливість інженерам, конструкторам, проектувальникам і студентам проводити аналіз НДС ГО СПП, досліджувати вплив розмірів і форми повітряпроводних вирізів в оболонці гнучких ресиверів СПП на продуктивність нагнітачів, на підтримку тиску в оболонці ГО і на створення піднімальної сили СПП, а також виявляти і використати їхні резерви міцності.

12. Практичне застосування результатів дисертаційної роботи відображено в актах впровадження таких підприємств і організацій: ВАТ "Феодосійська суднобудівна компанія "Море" у вигляді розрахункових методик "Урахування параметрів повітряпроводних вирізів при визначенні форми і напружено-деформованого стану гнучкого огородження", "Проектування гнучких огороджень з урахуванням впливу на їх параметри вентиляторної установки", а також програмних продуктів, що забезпечують їх реалізацію. Крім того, результати досліджень впроваджені у навчальний процес кафедри морських технологій, використані при виконанні дипломних проектів, при написанні навчального посібника з грифом "Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів" у Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова за спеціальністю 8.100.201 "Кораблі і океанотехника"; у навчальний процес кафедри "Океанотехники і кораблебудування" Севастопольського Національного технічного університету за спеціальністю 8.100.201 "Кораблі і океанотехника", у держбюджетну НДР № 9/1404 "Нові підходи до розрахунку міцності гнучких огороджень суден на повітряній подушці амфібійного типу" (№ держ. реєстрації 0100U001909).

13. Достовірність результатів дисертаційної роботи підтверджена збігом результатів розрахунків проведених за допомогою аналітичних залежностей з результатами, отриманими за МКЕ. Підтверджено за допомогою розроблених розрахункових моделей і МКЕ, що зношування і руйнування ГО починається в районі кріплення знімних елементів до ресиверу ГО, на що вказує практика експлуатації СППА. Це говорить про достовірність отриманих автором результатів.

Публікації автора:

1. Проектирование общесудовых устройств: Учебное пособие с грифом "Рекомендовано Министерством образования и науки Украины в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений / В.В. Зайцев, А.Е. Еганов, Ю.Н. Коробанов, Э.В. Толышев, Вал. В. Зайцев. – Николаев: Изд. "ИЛИОН"; изд. УГМТУ, 2004. – 300 с.

2. Зайцев Вал. В. Расчет круглой диафрагмы гибкого ограждения судна на воздушной подушке амфибийного типа // Зб. наук. праць УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2003. – № 3 (389). – С. 3–11.

3. Зайцев Вал. В. Исследование напряженно-деформированного состояния бортовой секции гибкого ограждения судна на воздушной подушке с учетом съемного элемента. // Зб. наук. праць УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2003. – № 4 (390). – С. 3–9.

4. Зайцев Вал. В. Расчет одноярусного ресивера гибкого ограждения судна на воздушной подушке амфибийного типа. // Зб. наук. праць УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2003. – № 6 (392). – С. 3–10.

5. Зайцев Вал. В. Механика ресивера с диафрагмой гибкого ограждения СВПА // Судовождение: Сб. науч. тр. ОНМА. – Одесса: Феникс, 2003. – Вып. 6. – С. 46–52.

6. Зайцев Вал. В. Механика ресивера гибкого ограждения амфибийного судна на воздушной подушке с учетом растяжимости материала // Вестник ОНМУ. –Одесса: ОНМУ, 2003. – № 12. – С. 57–64.

7. Зайцев Вал. В. Исследование влияния параметров воздуховодных вырезов на форму и НДС гибкого ограждения СВПА // Зб. наук. праць УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2004. – № 2 (395). – С. 38–45.

8. Зайцев Вал. В. Механика плоской прямоугольной диафрагмы ресивера гибкого ограждения СВП // Судовождение: Сб. науч. тр. ОНМА. – Одесса: Феникс, 2004. – Вып. 7. – С. 23–30.

9. Зайцев Вал. В. Исследование напряженно-деформированного состояния гибкого ограждения СВПА с учетом съемного элемента // Матеріали міжнародної конференції, присвяченій 100-річчю кораблебудівній освіти в Україні "Кораблебудування: освіта, наука, виробництво" (Україна, Миколаїв, 24 – 25 вересня 2002 р.): В 2 т, Т.ІІ – Миколаїв: УДМТУ, 2002. – С. 21–22.

10. Зайцев Вал. В. Информационные технологии при преподавании дисциплины "Суда с динамическими принципами поддержания" // Матеріали Всеукраїнської науково-методичної конференції "Проблеми наскрізної комп'ютерної підготовки у вищій школі": Миколаїв, 14 – 15 жовтня 2003 р. – Миколаїв: УДМТУ, 2003. – С. 109–110.

11. Зайцев Вал. В., Зайцев Д.В., Пономаренко О.В. Обеспечение безопасности мореплавания при проектировании комплекса технических средств создания и поддержания воздушной подушки СВП. // Безопасность мореплавания и ее обеспечение при проектировании и постройке судов (БМС-2004): Материалы международной научно-технической конференции: – Николаев: НУК, 2004. – С. 48 – 49.

12. Зайцев В.В., Зайцев Вал. В., Зайцев Д.В. Концепция проектирования подъемного комплекса СВПС. // Безопасность мореплавания и ее обеспечение при проектировании и постройке судов (БМС-2004): Материалы международной научно-технической конференции: – Николаев: НУК, 2004. – С. 47 – 48.

13. Зайцев Вал.В., Зайцев Д.В., Лукашова В.В. Проектирование подъемного комплекса судна на воздушной подушке // Вестник ОНМУ. – Одесса: ОНМУ, 2004. – № 14. – С. 102–110.

Особистий внесок здобувача в працях, опублікованих у співавторстві.

В [1] написана глава 8, в якій наведені загальні відомості про СВПС і СВПА, розроблено класифікацію ГО, проведено систематизацію конструкцій і схем ГО СПП, розроблена математична модель і методика проектування одноярусного ресиверу ГО з урахуванням повітряпроводних вирізів у оболонці ресиверу і трьох стрибків тиску повітря в їх районі. В [11, 13] розроблені методики, алгоритми проектування і розрахунків підйомного комплексу СППС з урахування хвильового поршня. В [12] побудовано концепцію проектування підйомного комплексу СВПС.