Дмитрий Александрович Романюта – главный конструктор конструкторского бюро Научно-исследовательского центра судостроения, аспирант кафедры судостроения, судоремонта и морской техники
Калининград
Dmitriy A. Romanyuta – chief designer of the design bureau of the shipbuilding research center, graduate student of the department of “Shipbuilding, ship repair and marine technology”
Kaliningrad
Алексей Сергеевич Ариенчук – студент
Калининград
Aleksey S. Arienchuk – student
Kaliningrad
В статье рассматривается проблема выполнения расчета прогиба гребного вала в соответствии с требованиями Правил Российского морского регистра судоходства (РМРС). На примере гребного вала отдельного судна составлена расчетная схема и выполнен расчет методом конечных элементов с использованием программного обеспечения (ПО) «Femap with NX Nastran». Показано, что такой расчет не может быть признан РМРС. Выделены два основных метода, которые могут быть использованы для получения одобренного РМРС расчета – с помощью программного обеспечения или аналитического решения с учетом требований соответствующих нормативных документов. Изучены ПО, имеющие типовое свидетельство об одобрении РМРС для выполнения подобных расчетов, и установлено, что в настоящее время таких ПО не существует. Рассмотрена схема расчета прогиба гребного вала с помощью аналитического решения. Получены выражения для определения нагрузок, осевых моментов инерции поперечных сечений и изгибающих моментов на каждом участке. Отмечено, что составление выражения изгибающих моментов и его двойное интегрирование для участка с переменным по длине сечением трудоемко и требует использования вычислительной техники. Предложена упрощенная методика расчета (в двух вариантах), заключающаяся в замене участка вала с переменным сечением на участок с постоянным сечением, что существенно упрощает выполнение расчетов аналитическим методом. Согласно полученным результатам соответствующая замена участка вала приводит к незначительным погрешностям (не более 0,1 % в расчетах прогибов и угла поворота), что является допустимым в соответствии с нормативными документами. Подчеркнуто, что предлагаемое допущение может иметь ограничения применения, это будет исследовано авторами в последующих работах.
The article discusses the problem of calculating the deflection of the propeller shaft, in accordance with the requirements of the Rules of the Russian Mari-time Register of Shipping (hereinafter referred to as RMRS). Using the example of a propeller shaft of a separate vessel, a calculation diagram has been drawn up, and a calculation has been performed using the finite element method using the software (hereinafter referred to as the software) “Femap with NX Nastran”. It is shown that the calculation by the finite element method cannot be recognized as RMRS. Two main methods have been identified that can be used to obtain an approved RMRS calculation: using approved software or direct analytical methods, taking into account the requirements of the relevant regulatory documents. Software that has a standard certificate of approval by RMRS for performing such calculations has been studied, and it has been found that currently such software does not exist. A scheme is considered for calculating the deflection of the propeller shaft using the direct analytical method. Expressions are obtained for determining loads, axial moments of inertia of cross sections and bending moments at each section. It is noted that compiling an expression for bending moments and its double integration for a section with a variable cross-section that varies along its length is labor-intensive and requires the use of computer technology. A simplified calculation method (in two versions) has been proposed, which consists in replacing a section of a shaft with a variable cross-section with a section with a constant cross-section, which significantly simplifies the calculations by the direct analytical method. According to the results obtained, the corresponding replacement of the shaft section leads to some insignificant errors: no more than 0.1% in the calculations of deflections and angle of rotation, which is acceptable, according to regulatory documents. It is emphasized that the proposed assumption may have limitations in application, which will be investigated by the authors in subsequent works.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.