Удосконалення методу розрахунку міцності корпусу підводного апарату тороїдальної форми, виготовленого намотуванням

Анотація

В статті досліджується задача напружено-деформованого стану і оцінки міцності порожнистої замкненої тороїдальної оболонки, яка виконана з полімерного композиційного матеріалу способом намотування. Удосконалено метод розрахунку напружено-деформованого стану і оцінки міцності при гідростатичному стисканні міцного корпусу підводного апарату тороїдальної форми з урахуванням конструктивно-технологічних факторів виготовлення способом намотування волокном (стрічкою) із полімерних композиційних матеріалі та рекомендацій класифікаційного товариства Bureau Veritas, щодо оцінки пружних характеристик композиційного матеріалу по властивостям його компонентів.  Отримано закономірності впливу на напружено-деформований стан намотаного тороїдального міцного корпусу схем армування, геометричних параметрів корпусу, перспективних типів армуючих наповнювачів та сполучників, змінної товщини та її осереднення. Встановлено, що не врахування конструктивно-технологічних факторів виготовлення способом намотування та особливостей розрахунку композиційних матеріалів і використання спрощених методів розрахунку призводить до зменшення напружень в два рази та виникненню помилки в небезпечну сторону. Обмеження по міцності прийняті у вигляді комбінованого критерія Цая-Ву-Гофмана. Проведено оцінку техніко-економічної ефективності використання високоміцних волокнистих матеріалів для тороїдальних міцних корпусів при обмеженні по міцності з метою створення раціональних в ваговому та технологічному відношенні корпусів в залежності від глибини експлуатації на початковій стадії проектування апаратів. Встановлено, що для міцних кор-пусів підводних апаратів тороїдальної форми найбільше підходять епоксипластики на основі середніх по модулю та високоміцних вуглецевих волокон.