ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исследования по динамическому расчету судовых конструкций из "Юлиан Александрович Шиманский " Начало деятельности Юлиана Александровича в одном пз главных направлений развития з чеиия о прочности корабля — динамическом расчете судовых конструкций — относится к 1927 г. Возглавляя кораблестроительную секцию Научно-технического комитета РККФ, он много времени уделял установлению единой научно обоснованной методики расчетов подкреплений под артиллерийскими установками вновь проектируемых кораблей. [c.148] Специфика подобных расчетов связана с динамическим воздействием усилий, которые возникают при выстреле из орудия и передаются на палубы, переборки п борта корабля непосредственно или через промежуточные упругие связи соответствующих подкреплений. Если учесть, что в те годы отсутствовали обоснованные нормы и правила расчета, опирающиеся на опыт конструирования и испытания различных типов судовых подкреплений, то станет ясной острая необходимость предпринятой Ю. А. Шиманским совместно с В. И. Першнным работы по созданию первой в научно-технической литературе монографии Расчет подкреплений под палубные артиллерийские установки . Издана она была в 1932 г. Научно-техническим комитетом УВМС РККА. [c.148] Перекрытия, в плоскости которых передаются усилия при выстреле, представляют собой тонкие пластины больших размеров (например, настил палубы), подкрепленные ребрами (бимсами). Силы, действующие при выстреле, передаются на них через несколько болтов или заклепок, связывающих тумбу орудия с палубным настилом, что позволяет считать, что подобные силы сосредоточены в центрах поперечных сечений болтов (заклепок). Такова постановка задачи. Ее решение для случая одной сосредоточенной силы находится методами теории упругости. С их помощью исследуется и действие на пластину сосредоточенного крутящего момента. Затем полученные результаты применяются к расчету прочности палубного настила, воспринимающего в своей плоскости сосредоточенные воздействия от болтов, крепящих штыревое основание (тумбу) орудия к палубе. Параллельно выводятся формулы, которые определяют перемещения палубы в место установки орудий и позволяют судить о степени динамичности нагрузки, действующей при выстреле из орудия. Нет надобности подчеркивать, что все формулы просты в практическом применении. [c.149] Усилие, передающееся на подкрепление при выстреле из орудия, действует в течение короткого промежутка времени 1г, изменяясь по закону, который с достаточной степенью приближения может быть выражен графиком, показанным на рис. 31. Это усилие в течение времени ti быстро нарастает до наибольшего своего значения Ртах, которое сохраняется до истечения времени tt, а затем также быстро убывает до нуля к концу промежутка времени з , временной интервал U—в несколько раз превышает время нарастания (fi) и убывания ti—U) силы. [c.150] Действие усилия на орудийную установку, расположенную на упругом основании (например, на палубном настиле), вызывает его перемещения, наибольшее значение которых в общем с.пучае может превзойти величину, отвечающую статическому прилоя ению усилия Рт . Так как в пределах закона Гука напряжения прямо пропорциональны деформациям (упругим перемещениям), то наибольшие напряжения, вызванные динамическим действием усилия, окажутся соответственно больше статических, которые могли быть вызваны силой Рта-г. Отношение указанных величин и определяет собой коэффициент динамичности нагрузки а. [c.150] Учитывая, что подвижная часть артиллерийской установки вследствие наличия компрессора не может принимать полного jnia THH в движении подкрепления, Юлиан Александрович исследует влияние массы подвижной части установки на период собственных колебаний подкрепления. Практическое приложение полученных решений иллюстрируется расчетными примерами. Знание коэффициента а позволяет просто учесть динамический характер нагрузки либо умножить расчетные напряжения, определяемые статическим действием jPmax па а, либо соответственно уменьшить в а раз допускаемое напряжение. [c.151] Наряду с результатами рассмотренных выше исследований в книгу Расчет подкреплений под палубные артиллерийские установки включены образцовые расчеты наиболее типичных подкреплений и все необходимые справочные материалы вплоть до решения основных задач строительной механики и сопротивления материалов, нормы допускаемых напряжений и т. п. [c.151] Значительной вехой в области динамического расчета судовых конструкций явилось создание академиком Ши-манским одноименного труда, удостоенного в 1941 г. Государственной премии первой степени. [c.151] И далее С точки зрения математической строгости, общности и ясности изложения классическим сочинением в области теории упругих колебаний и незаменимым руководством при глубоком ее изучении является замечательная книга акад. А. Н. Крылова Вибрация судов , но именно поэтому она не может достаточно полно удовлетворить потребности инженера-практика, так как он не найдет в ней конкретизированных решений нужных задач . В ряде трудов, посвященных вибрации упругих систем, используется математическая общность теории и практики расчета различного вида типовых конструкций, устанавливаются некоторые общие механические принципы и вытекающие из них методы и приемы расчета. Это обобщение можно сделать более полным, использовав метод приведения Ю. А. Шиманского, позволяющий значительно сократить, упростить и, главное, представить нагляднее те выводы о щей теории колебаний упругих систем, которыми приходится пользоваться при динамическом расчете судовых конструкций. [c.152] Проблема вибрации и мер борьбы с ней возникла в русском флоте в 1900 г. По этому поводу в книге Вибрация судов , изданной в 1907 г., А. Н. Крылов писал В нашем флоте был крейсер Громобой в 14 ООО тонн, сравнительно легкой постройки с тремя поршневыми машинами когда он вышел осенью в 1900 г. на первые ходовые испытания, то оказалось, что при 105 оборотах машин (в минуту) вибрация достигала наибольшей величины именно полная амплитуда колебаний в оконечностях и посредине судна составляла, как мною было замерено, около 30 миллиметров при такой вибрации наводить орудия было невозможно мина, вложенная в кормовой аппарат, на моих глазах каким-то образом сбила стопора, сама ушла из аппарата и была потеряна . [c.153] Приводит А. П. Крылов и другой пример. При испытании водоотливной турбины на одном из старых крейсеров,— пишет он,— произошло следующее явление сама водоотливная центробежная помпа стояла внизу в трюме па втором дне, а паровая машинка, приводящая ее в движение, стояла на палубе и соединялась с номпою длинным вертикальным приводным валиком. Когда машинке давали ход и число ее оборотов достигало примерно трех четвертей полного, валик начинал сильно бить, так что можно было опасаться, что он сломается или что его вырвет из подшипников но если оставляли регистр (паровой клапан) открытым вовсю, так что число оборотов продолжало возрастать, то валик бить переставал и полным числом оборотов работал вполне спокойно и правильно. Тем не менее пришлось для устранения этого явления поставить добавочный промежуточный подшипник . [c.153] Предвидению и предвычислению вибрации корпуса корабля, его мачт, различных судовых перекрытий и фундаментов и посвящен труд академика Шиманского Динамический расчет судовых тсонструкций , позволяющий относительно простыми средствами исключить возможность проявления вредных последствий вибрации в широко различных условиях повседневной и боевой службы кораблей. [c.154] Учение о вибрации и мерах борьбы с ней основано на представлениях о собственных и вынужденных колебаниях упругих систем. Для наиболее наглядного описания первого типа колебаний напомним исторический пример, с изложения которого начинается курс Вибрации судов А. Н. Крылова Триста пятьдесят лет тому назад Галилей в Флорентийском кафедральном соборе, видимо, с гораздо большим вниманием следил за качаниями паникадила, нежели слугпал мессу и проповедь архиерея. Паникадило, висевшее из высокого кунола собора, совершало размахи медленно, примерно в 7 секунд, справа налево, так что Галилею было легко вести двойной счет числа размахов и биений своего пульса. Месса была длинная размахи паникадила становились все меньше и меньше, а между тем продолжительность каждого размаха оставалась неизменной. [c.154] Это явление, подмеченное Галилеем, было им затем проверено опытами над маятниками и было первым явлением, легшим в основу учения о колебательном движении, получившего за эти 350 лет громадное развитие п самые разнообразные применения . [c.154] Общеизвестно, что раскачать тяжелый язык самого большого колокола может даже малолетний ребенок, если он будет тянуть за веревку пе как попало, а в темпе собственных качаний колокола в этом случае действие отдельных (пусть даже малых) толчков суммируется и вызывает значительные по амплитуде вынужденные колебания. История знает много примеров, наглядно подтверждающих явление резонанса обрыв цепного моста во времена наполеоновских войн в Испании или аналогичное происшествие с Египетским мостом через Фонтанку в Петербурге — все это следствия совпадения периода отбивания шага при церемониальном марше с периодом собственных колебаний мостов. [c.155] Аналитическое исследование колебаний систем с одной степенью свободы, т. е. таких систем, положение или состояние которых определяется лишь одной величиной (координатой), зависящей от времени, выполняется относительно простыми математическими средствами. К числу таких систем относится маятник, положение которого однозначно определяется, например, углом отклонения его от равновесного состояния. При исследовании вертикальной качки корабля, не сопровождаемой боковыми и килевыми колебаниями, можно рассматривать корабль как систему с одной степенью свободы, а в качестве координаты, определяющей произвольное положение корабля, принимать вертикальное перемещение, напримор центра тяжести судна, отсчитываемое от положения его на тихой воде. [c.155] Можно ориентировать оси координат х ж у относительно заданных направлений действия упругих связей таким образом, чтобы каждое из уравнений движения, отражающих изменение с течением времени координат точки Д/, содержало только одну из величин х либо у. Такое разделение координат отвечает физической картине разложения колебания точки М по произвольному направлению на два составных колебательных движения вдоль фиксированных направлений координатных осей х ж у. [c.156] Аналогичное положение имеет место при исследовании движения систем, обладающих тремя и более степенями свободы. Колебание системы, состояние которой вполне определяется числом п независимых величин, являющихся функциями времени, может быть разложено на п главных колебаний, каждое из которых отвечает изменению с течением времени соответствующей одной главной координаты. На этой основе Ю. А. Шиманский построил изложение третьей главы, посвященной динамическому расчету систем, обладающих несколькими степенями свободы. [c.157] Вернуться к основной статье