Судовая ядерная энергетическая установка ледокола

lD2cpz(8,050,26 lD2cpz) 103

47740

Распределение теплоперепадов по ступеням

Рис.1.9.1 Распределение теплоперепадов по ступеням

1.10 Уточненный расчет 1 ступени

Таблица 1.10

№	Наименование величины	Обозна-чение	Размерность	Формула или источник	Численное значение
1	2	3	4	5	6
1	Коэффициенты потерь в сопловой решетке: профильных потерь концевых потерь	с спр ск		ск спр [3] [3]	0.114 0.024 0.090
2	Коэффициенты потерь в рабочей решетке профильных потерь концевых потерь	л лпр лк		лк лпр [3] [3]	0.163 0.046 0.117
3	К.П.Д. сопловой решетки	с		1с	0.886
4	К.П.Д. рабочей решетки	л		1л	0.837
5	Коэффициент скорости сопловой решетки				0.941
6	Коэффициент скорости рабочей решетки				0.915
7	Располагаемый теплоперепад	Низ1р	кДж/кг	из табл.1.5.	108.373
8	Степень реактивности			из табл.1.4.	0.100
9	Теплоперепад, срабатываемый в сопловом аппарате	hc	кДж/кг	Низ1р (1)	97.536
10	Теплоперепад, срабатываемый в рабочей решетке	hЛ	кДж/кг	. Низ1р	10.837
11	Параметры пара за сопловой решеткой в изоэнтропном процессе (в точке A1t)	i1t	кДж/кг	i hc	2958
		S1t	кДж/кг.град		6.675
		P1t	МПа	по i-S диаграмме	1.900
12	Потери энергии в сопловом аппарате	qc	кДж/кг	(12) hc	11.170
13	Параметры пара в действительном процессе (в точке А1)	P1	МПа	P1t	1.900
		i1	кДж/кг	i1t qc	2969
		1	м3/кг	по i-S диаграмме	0.125
		t1	град.	по i-S диаграмме	275.150
		S1	кДж/кг.град	по i-S диаграмме	6.692
		x1	-	по i-S диаграмме
14	Окружная скорость	Uср	м/с	из табл. 1.4.	210,283
15	Угол выхода потока из соплового аппарата	1	град.	из табл. 1.4.	10,000
16	Угол выхода потока в относительном движении	2	град.	из табл. 1.4.	13
17	Абсолютная скорость выхода из соплового аппарата Скорость звука Число Маха	С1 а1 МС1	м/с м/с		415.610 553.512 0.751
18	Окружная составляющая С1	С1U	м/с	С1 cos1	409.293
19	Осевая составляющая С1	С1Z	м/с	С1 sin1	72.150
20	Окружная составляющая W1	W1U	м/с	С1U Uср	199.010
21	Относительная скорость на входе в рабочую решетку	W1	м/с		211.685
22	Угол натекания потока на рабочую решетку	1	град.		19.950
23	Степень впуска в сопловой решетке	1			0.299
24	Параметры пара в точке А2t		кДж/кг		2947
			кДж/кг.град		6.675
			МПа	по i-S диаграмме	1.800
25	Параметры пара в точке		МПа		1.800
			кДж/кг.град	S1	6.692
			кДж/кг	по i-S диаграмме	2956
26	Потери энергии в рабочей решетке	qл	кДж/кг		2.826
27	Параметры пара в точке А2		кДж/кг		2950
			МПа		1.800
			кДж/кг.град	по i-S диаграмме	6.681
			С	по i-S диаграмме	266
		2	м3/кг	по i-S диаграмме	0.130
28	Относительная скорость на выходе из рабочей решетки Скорость звука Число Маха	W2 а2 МW2	м/с м/с		235.930 549.418 0.429
29	Окружная составляющая скорости W2	W2U	м/с	W2cos2	229.891
30	Осевая составляющая скорости W2	W2Z	м/с	W2sin2	53.084
31	Окружная составляющая скорости C2	C2U	м/с	W2U Uср	19.608
32	Осевая составляющая скорости C2	С2Z	м/с	W2Z	53.084
33	Абсолютная скорость выхода потока из рабочей решетки	С2	м/с		56.589
34	Угол выхода потока из рабочей решетки в абсолютном движении	2	град.		43
35	Степень впуска в рабочей решетке	2			0.367
36	Потери энергии с выходной скоростью потока	q2	кДж/кг		1.601
37	Окружные потери	qu	кДж/кг	qc+qл+q2	15.596
38	Окружной теплоперепад	hu	кДж/кг	Hиз1рqu	92.777
39	Окружная работа	lu	кДж/кг	U(C1uC2u) 10-3	92.777
40	Погрешность расчета				0
41	Окружной К.П.Д.	u			0.856
42	Скорость потока теоретическая	Cф	м/с		465.560
43	Скоростная характеристика				0.452
44	Коэффициент потерь на трение диска и бандажа	тр			0.046
45	Потери энергии на трение диска и бандажа	q тр	кДж/кг	тр Hиз1р	4.958
46	Коэффициент вентиляционных потерь	в			0.049
47	Потери энергии на вентиляцию	qв	кДж/кг	вHиз1р	5.280
48	Диаметр концевого уплотнения		мм	принимаем	0.350
49	Зазор в концевом лабиринтовом уплотнении		мм	принимаем	0.0002
50	Диаметр радиального уплотнения		мм		1.022
51	Радиальный зазор в уплотнении		мм	принимаем	0.0011
52	Утечка пара через концевые уплотнения	Gуд	кг/c		0.018
53	Утечка пара через радиальные уплотнения проточной части	Gr	кг/c		1.673
54	Потери энергии от утечек	qут	кДж/кг		14.677
55	Неучтенные потери	qнеучт.	кДж/кг	принимаем	0.000
56	Потери энергии от влажности пара	qх	кДж/кг	2(1x1)(U/Cф)Низ1р	0
57	Собственно внутренние потери	qi	кДж/кг	qтр+qв+qут+qнеучт.+qх	24.916
58	Внутренний теплоперепад	hi	кДж/кг	huqi	67.861
59	Внутренний К.П.Д.	i			0.626
60	Внутренняя мощность	Ni	МВт		0.726

Рабочий процесс в 1 ступени по диаграмме “i-S” (с указанием всех потерь и перепадов)

Рис.1.10.1 Рабочий процесс в 1 ступени по диаграмме “i-S”

1.11 Уточненный расчет последней ступени

Таблица 1.11

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Формула или источник	Численное значение
1	2	3	4	5	6
1	Геометрические размеры ступени	Dcpz	м	из пункта 1.3	1,361
		lлz	м	из пункта 1.3	0,454
		lc	м	0,9 lлz	0.409
2	Изоэнтропийный теплоперепад в ступени	Hизzp	кДж/кг	табл.5.	111.592
3	Срабатываемый теплоперепад в ступени	Наz	кДж/кг		100.342
4	Степень реактивности на среднем диаметре			из пункта 1.3	0,5
5	Теплоперепад, срабатываемый в рабочей решетке	hл	кДж/кг	Hаz	50.171
6	Теплоперепад, срабатываемый в сопловом аппарате	hc	кДж/кг	Hаz(1)	50.171
7	Теплоперепад заторможенного потока в сопловом аппарате		кДж/кг		61.421
8	Угол выхода потока из соплового аппарата	1	град.	табл.3.	27,322
9	Профиль сопловой лопатки			[2]	С-9022А
10	Коэффициенты потерь профильных концевых в сопловой решетке	cпр		[2]	0.019
		cконц		[2]	0.020
		c		cпр+cконц	0.039
11	К.П.Д. сопловой решетки	c		1 c	0.961
12	Осредненный коэффициент скорости сопловой решетки				0.980
13	Скорость выхода потока из сопловой решетки	C1	м/с		343.478
14	Окружная скорость	U	м/с	табл. 1.3	290
15	Составляющие скорости окружная осевая	C1u	м/с	C1cos1	305.146
		C1z	м/с	C1sin1	157.657
16	Окружная составляющая скорости W1	W1u	м/с	C1uU	15.146
17	Осевая составляющая скорости W1	W1z	м/с	C1z	157.657
18	Скорость и угол натекания потока на рабочую решетку	W1	м/с		158.383
		1	град.		84.268
19	Угол выхода потока из рабочей решетки	2	град.	табл. 1.3	27,322
20	Профиль рабочей лопатки			[2]	С-9022А
21	Коэффициенты потерь концевых профильных в рабочей решетке	л конц		[2]	0.020
		л пр		[2]	0.019
		л		л конц+л пр	0.039
22	К.П.Д. рабочей решетки	л		1л	0.961
23	Осредненный коэффициент скорости рабочей решетки				0.980
24	Потери в рабочей решетке	q л	кДж/кг		2.483
25	Параметры пара за последней ступенью (точка А2z)	P2z	МПа	табл. 1.3	0.0045
		i2z	кДж/кг	табл. 1.3	2252
		S2z	кДж/(кгК)	табл. 1.3	7.427
26	Параметры пара за последней ступенью в теоретическом процессе (точка )		МПа	P2z	0.0045
			кДж/кг	i2z-qл	2254
			кДж/(кгК)	по i-S диаграмме	7.434
27	Параметры пара за сопловым аппаратом в реальном процессе (точка А1)	i1	кДж/кг		2300
		S1	кДж/(кгК)		7.434
		Р1	МПа	по i-S диаграмме	0.0065
		1	м3/кг	по i-S диаграмме	19.552
		x1		по i-S диаграмме	0.901
28	Энтальпия в точке A*1		кДж/кг		2312
29	Потери в сопловой решетке	qc	кДж/кг	(12 hc	1.987
30	Параметры пара за сопловым аппаратом в изоэнтропийном процессе (точка А1t)	i1t	кДж/кг	i1-qc	2298
		P1t	МПа	P1	0.0065
		S1t	кДж/(кгК)	по i-S диаграмме	7.428
31	Параметры пара перед сопловым аппаратом (точка А0)	i0	кДж/кг	i1t+hc	2348
		S0	кДж/(кгК)	S1t	7.428
		Р0	МПа	по i-S диаграмме	0.0096
		0	м3/кг	по i-S диаграмме	13.752
		x0		по i-S диаграмме	0.900
32	Параметры пара перед сопловым аппаратом (точка A*0)	i*0	кДж/кг		2359
		S*0	кДж/(кгК)	S0	7.428
		P*0	МПа	по i-S диаграмме	0.010
		*0	м3/кг	по i-S диаграмме	13.291
		x*0		по i-S диаграмме	0.906
33	Длина сопловой лопатки	lС	м
34	Скорость звука за сопловым аппаратом	a1	м/с		404.899
35	Число Маха	MC1			0.848
36	Скорость выхода потока из рабочей решетки	W2	м/с		347.074
37	Составляющие скорости W2 осевая окружная	W2z	м/с	W2 sin2	159.307
		W2u	м/с	W2cos2	308.201
38	Окружная составляющая скорости С2	C2u	м/с	W2uU	18.201
39	Осевая составляющая скорости С2	C2z	м/с	W2z	159.307
40	Скорость выхода потока из ступени	C2	м/с		160.343
41	Угол выхода потока из ступени	2	град.		83.454
42	Потери с выходной скоростью	q2	кДж/кг		12.855
43	Окружные потери	qu	кДж/кг	qл+qс+q2	17.325
44	Окружной теплоперепад	hu	кДж/кг	Hизzpqu	94.267
45	Окружная работа	lu	кДж/кг	U(C1uC2u)10-3	94.267
46	Погрешность расчета		%		0.000
47	Окружной К.П.Д.	u			0.845
48	Скорость физическая	Cф	м/с		472.424
49	Скоростная характеристика				0.614
50	Потери на трение	qтр	кДж/кг		0.106
51	Потери от утечек	qут	кДж/кг	Hизzрут	0.446
52	Потери от влажности	qx	кДж/кг	Hизzр2(1х1)(U/Cф)	0.013
53	Конструктивные потери	qконстр	кДж/кг	Hизzрконстр	0.413
54	Собственно внутренние потери	qi	кДж/кг	qтр+qут+qx+qконстр	0.978
55	Внутренний теплоперепад	hi	кДж/кг	huqi	93.289
56	Внутренний К.П.Д.	i			0.836
57	Внутренняя мощность ступени	Ni	МВт		0.998

Профили сопловой и рабочей лопаток последней ступени на среднем диаметре

Рис.1.11.2 Профили сопловой и рабочей лопаток последней ступени на среднем диаметре

Рабочий процесс в последней ступени в диаграмме “i-S”

Рис.1.11.3 Рабочий процесс в последней ступени в диаграмме “i-S”

1.12 Расчет закрутки лопаточного аппарата последней ступени

Рис.1.12.1

2. Специальная часть. Изучение и исследование колебаний распределенных конструкций

2.1 Постановка целей и задач исследования

Одно из следствий научно-технической революции заключается в резком повышении требований к точности расчетов, что, в свою очередь, требует более полного учета всех физических особенностей рассматриваемых задач. Как правило, прикладные задачи, связанные с исследованием колебаний, требуют знания статического напряженно-деформированного состояния. Это существенно осложняет решение уравнений движения, так как требует решения уравнений равновесия -- определения вектора состояния в статике, компоненты которого входят в качестве коэффициентов в уравнения малых колебаний. В консервативных задачах статическое напряженно-деформированное состояние влияет в основном только на спектр частот, изменяя их числовые значения. В неконсервативных задачах, например в задачах взаимодействия стержней с потоком воздуха или жидкости, статическое напряженно-деформированное состояние влияет не только на спектр частот (на мнимые части комплексных собственных значений), но и на критические состояния стержня (на действительные значения комплексных собственных значений), что, конечно, необходимо учитывать при расчетах.

В данном проекте особое внимание уделяется исследованию влияния потока воздуха на динамические характеристики.

В проекте рассмотрим влияние потока воздуха на примере конструкции пилона циркуляционной трассы корабля.

2.2 Основы физики колебаний

2.2.1 Колебания и характеризующие их величины

Под колебаниями понимают изменения параметров состояния системы, происходящие более или менее регулярно во времени. Колебания наблюдаются всюду в природе и во всех областях техники. Так, освещенность Земли колеблется в течение суток, поршень двигателя совершает возвратно-поступательное движение и, наконец, периодически меняется угол, образуемый с вертикалью качающимся гравитационным маятником.

Положение или состояние какой-либо колеблющейся системы определяется обобщенной координатой, характерной для каждой системы, например углом, давлением, температурой, электрическим напряжением, скоростью и т. д.

В теории колебаний исследуется изменение обобщенной координаты х во времени, x=x(t). При этом особое внимание уделяется процессам, при которых это изменение является периодическим, т. е. имеет место соотношение

x(f)=x(t+T). (2.2.1.1)

Здесь Т является постоянной величиной, которая называется периодом колебания.

Соотношение (2.2.1.1) показывает, что х принимает одинаковое значение в моменты времени, которые отличаются друг от друга на величину периода Т. Величина, обратная периоду колебания Т,

f= 1/T (2.2.1.2)

называется частотой колебания и равняется числу колебаний в секунду. Единицей измерения частоты является Герц. Так, при колебаниях, например, с частотой 6 Гц происходит 6 полных колебаний в секунду.

Наряду с частотой f, определяемой равенством (2.2.1.2), при расчетах применяется еще так называемая круговая частота . Под ней понимается число колебаний за 2 секунд. Таким образом,

щ = 2рf = 2р/T. (2.2.1.3)

Кроме периода (соответственно частоты) колебания характеризуется амплитудой А. Амплитуда составляет половину общего размаха колебания, т.е. интервала изменения обобщенной координаты х за период Т. Если хтах -- наибольшее, а хтin -- наименьшее значение х в течение периода, то

A=?(xmax+xmin). (2.2.1.4)

При периодических колебаниях обобщенная координата x колеблется около среднего значения х9. Среднее значение может быть или задано, или определено как

x0=?(xmax-xmin). (2.2.1.5)

При симметричных колебаниях это значение одновременно соответствует состоянию покоя пли положению равновесия.

Если функция x(t) удовлетворяет условию периодичности (2.2.1.1) не строго, а лишь приближенно, то говорят о почти периодических колебаниях и при этом имеют в виду, что

 (2.2.1.6)

где е -- заранее заданная малая величина.

2.2.2 Собственные колебания

Собственными колебаниями являются движения, совершаемые колебательной системой, которая после кратковременного внешнего возмущения предоставлена самой себе. При этом происходят периодические переходы одного вида энергии в другой, т. е. потенциальная энергия (энергия, определяемая положением системы), переходит в кинетическую энергию (энергию движения) и наоборот. Если сумма этих энергий в процессе колебаний сохраняется, то колебания будут недемпфированными (незатухающими) и система в этом случае называется консервативной. Если энергия системы уменьшается (например, из-за наличия трения), то происходят демпфированные (затухающие) колебания и система называется неконсервативной. В этой главе рассматриваются сначала недемпфированные, а затем демпфированные колебания. В пределах такого разделения отдельно рассматриваются линейные и нелинейные колебательные системы. Простейшим примером собственных колебаний является масса, колеблющаяся на пружине. Рассмотрим эти колебания в дифференциальной форме.

2.2.3 Дифференциальные уравнения свободных колебаний механической системы около положения равновесия

Свободными принято называть колебания, обусловленные действием восстанавливающих консервативных сил (упругих сил и их моментов, моментов гравитационных сил и пр.). Эти колебания осуществляются при отсутствии внешних сил.

Для вывода уравнений собственных колебаний можно воспользоваться уравнениями Лагранжа

(2.2.4.1)

Подставляя в уравнения (2.2.4.1) значения кинетической и потенциальной энергии системы, имеющей п степеней свободы, получим уравнения собственных колебаний

(2.2.4.2)

которые можно записать в следующем виде:

(2.2.4.3)

………………………………………………

.

Для систем с большим числом степеней свободы n уравнения (2.2.4.3) удобно представить в матричной форме

(2.2.4.4)

где

матрица инерции;

матрица жёсткости;

матрица-столбец обобщённых координат.

Уравнения (2.2.4.4) можно получить методом Лагранжа, если квадратичные формы кинетической и потенциальной энергий пред-: ставить в виде произведений матриц:

(2.2.4.5)

где индекс “T “-символ транспонирования тогда, записывая уравнения (2.2.4.1) в матричной форме, будем иметь

(2.2.4.6)

где q = q1, q2,…, qn. После выполнения соответствующих операций дифференцирования получим уравнение (2.2.4.4).

2.2.4 Свободные колебания системы с конечным числом степеней свободы. Собственные частоты и формы колебаний

Свободные колебания системы с конечным числом степеней свободы описываются уравнениями (2.2.4.3). Поскольку заранее предполагается, что движение такой системы будет колебательным, частные решения этих уравнений находим в виде:

(2.2.5.1)

где Ai и д - амплитуды и фазы колебаний; k - частота.

Вычисляя производные и подставляя и в уравнение (2.2.5.1), получим систему алгебраических уравнений для определения амплитуд A1, A2,…, An:

(2.2.5.2)

Система (2.2.5.2) имеет для A1, A2, …, An нулевые решения только в том случае, когда её характеристический определитель равен нулю, т. е.

 (2.2.5.3)

Определитель (2.2.5.3) даёт характеристическое уравнение 2n-го порядка относительно k.

(2.2.5.4)

из которого находятся собственные частоты системы.

При колебаниях системы около положения устойчивого равновесия псе корни уравнения (2.2.5.4) положительны.

Предположим, что корни характеристического уравнения (2.2.5.4) определены и среди них нет кратных. Обозначим их в порядке возрастания величин klt kz,.... kn.

Если подставить в уравнения (2.2.5.2) какой-нибудь из корней, например ,то определитель этой системы будет равен нулю. При этом одно из уравнений будет следствием остальных. Если бы обратились в нуль и все миноры первого порядка определителя , то это означало бы, что корень 6г кратный. Поскольку корень не кратный, то минор, образованный вычеркиванием последней строки и столбца определителя не равен нулю, т. е.

 (2.2.5.5)

Из уравнений (2.2.5.5) получаем следующую систему алгебраических уравнений для нахождения отношений

(2.2.5.6)

Система (2.2.5.6) неоднородная, поэтому для определения отношений амплитуд можно воспользоваться формулой Камера, которая для дает следующее выражение:

 (2.2.5.7)

Определитель в выражении (2.2.5.7) после перестановки в нем первого столбца на место последнего о одновременной переменой знаков будет не что иное, как минор определителя для первого столбца и последней строки. Обозначим его через ,тогда

(2.2.5.8)

аналогично получим:

(2.2.5.9)

из формул (2.2.5.8) и (2.2.5.9) находим

(2.2.5.10)

Из (2.2.5.10) получим

(2.2.5.11)

гдеминор элемента го столбца последней строки.

Подставляя найденные выражения из (2.2.5.11) в решения (2.2.5.1), получим формулы:

(2.2.5.12)

характеризующие изменение обобщенных координат при первом главном колебании.

Из формул (2.2.5.12) следует, что ее обобщенные координаты qj(t) изменяются гармонически с одинаковой частотой, и одинаковой фазой д1. Амплитуды же этих колебании для каждой обобщенной координаты пропорциональны значениям миноров . При этом в любой фиксированный момент времени t = t0 в решении (2.2.5.12) множитель sin=const, и положение системы, соответствующее решению (2.2.5.12), образует с точностью до множителя неизменную конфигурацию, которая определяется совокупностью значений миноров { } и образует собственную форму колебания, соответствующего частоте k1.

Подставляя поочередно значения k2,..., kn в уравнение (2.2.5.12), можно построить решения, соответствующее второму, третьему и т. д. собственным колебаниям:

(2.2.5.13)

и т. д. до

(2.2.5.14)

Совокупности значений миноров образуют собственные формы j-х колебаний. Таким образом, каждой собственной частоте kj соответствует вполне определенная собственная форма колебания.

Общее решение системы (2.2.5.13) получим, складывая частные решения:

(2.2.5.15)

Для произвольной координаты q j будем иметь

(2.2.5.16)

Это решение содержит 2п произвольные постоянные c1, c2, …, cn и д1,д2, …,дn, которые определяются но заданным начальным условиям

из уравнений (2.2.5.16) при t=0 получаем

(2.2.5.17)

Заметим, что исследование собственных или свободных колебаний в технических задачах сводится обычно к определению собственных частот k1, k2, …, kn из уравнения (2.2.5.3) и собственных форм

Если принять An = 1, то можно вычислить, во сколько раз амплитуды больше или меньше. При этом

(2.2.5.18)

2.2.5 Вынужденные колебания

Вынужденными называют колебания, обусловленные действием на механическую систему внешних периодических или импульсных сил.

В машинах возмущающими силами являются обычно силы инерции поступательно и вращательно движущихся масс. При нестационарных режимах работы машин (разгон, выбег) частоты и амплитуды возмущающих сил изменяются во времени. Вынужденные колебания, обусловленные действием возмущающих сил с переменной амплитудой и частотой, называются нестационарными.

Рассмотрим простейший случай вынужденных колебаний, когда действующие на систему силы Qj(t) являются гармоническими, имеют одинаковую частоту р и отличаются только амплитудами Hj, а диссипация энергии в системе отсутствует.

Уравнения вынужденных колебаний системы имеют в этом случае вид

(2.2.6.1)

Найдем частное решение, описывающее вынужденные колебания. Вынужденные колебания совершаются с частотой возмущающей силы, поэтому частные решения системы (2.2.6.1) находим в виде

(2.2.6.2)

Дифференцируя (2.2.6.2), получим

(2.2.6.3)

Подставляя выражения в уравнения (2.2.6.1) и приравнивая коэффициенты при sin(pt+д) в правых и левых частях уравнений, получим алгебраическую систему

(2.2.6.4)

Система (2.2.6.4) имеет нулевые решения B1, B2,…, Bn в случае, если определитель

(2.2.6.5)

Амплитуды в этом случае находятся по формуле Крамера:

(2.2.6.6)

где минор j-го столбца i-ой строки определителя.

Если что имеет место при совпадении частоты возмущающей силы с одной из собственных частот системы k1,k2,…,kn, уравнения (2.2.6.5) неразрешимы относительно Bj и решения уравнений (2.2.6.1) нельзя находить в виде (2.2.6.2).

При p = kj,, j=1, 2,... n имеет место резонанс. При резонансе решение будет явно содержать время вне знака тригонометрической функции, вследствие чего отклонения системы от положения равновесия с течением времени будут неограниченно возрастать.

Для иллюстрации этого используем нормальные координаты, обозначив их. Приведенные к нормальным координатам уравнения вынужденных колебаний (2.2.6.1) можно представить в виде:

(2.2.6.7)

где P1, Р2..., Рn -- обобщенные силы, отнесенные к нормальным координатам и обусловленные действием сил Q1, Q2,..., Qn..

Обобщенные силы Р1(Р2,..., Р„ находят из условия равенства работ возмущающих сил в режиме соответствующего главного колебания.

Элементарная работа возмущающих сил Qj определяется по зависимости

 (2.2.6.8)

Применяя формулы преобразования к главным координатам,

получим:

(2.2.6.9)

где - миноры j-го столбца.

Вычисляя вариации дqj от выражений (2.2.6.9) и подставляя их в формулу (2.2.6.8), находим

(2.2.6.10)

В формуле (2.2.6.10) коэффициент при вариации доi главной координаты оi.

(2.2.6.11)

представляет собой обобщенную силу, действующую на i-ю главную координату.

Предположим, что имеет место резонанс на s-й собственной частоте системы, т. е. р = ks, s = 1, 2,...,n. Соответствующее уравнение главного колебания с частотой ks имеет вид

(2.2.6.12)

Если возмущающие силы являются гармоническими, то уравнение (2.2.6.12) записывается в виде

(2.2.6.13)

Решение уравнения (2.2.6.13)

(2.2.6.14)

Представим sin(pt+д) так:

Найдём вторую производную по времени от выражения (2.2.6.14)

(2.2.6.16)

Подставляя выражения (2.2.6.14) и (2.2.6.16) в уравнение (2.2.6.12) и приравнивая в правой и левой частях коэффициенты при одинаковых тригонометрических функциях, получим (при ks = р) систему уравнений

(2.2.6.17)

Из уравнений (2.2.6.17) находим

Подставляя AS в формулу (2.2.6.14) получим закон изменения S-ой главной координате при резонансе:

(2.2.6.19)

Из формулы (2.2.6.18) следует, что амплитуда S-го главного колебания в случае резонанса (р = kS) при отсутствии сил сопротивления возрастает с течением времени.

Заметим, что нормальными координатами удобно пользоваться также и при исследовании вынужденных колебаний, возникающих в системе с n степенями свободы под действием возмущающих сил, являющихся произвольными функциями времени. В случае уравнения, приведённые к нормальным координатам, имеют вид:

(2.2.6.19)

где .

Для решения уравнений (2.2.6.19) можно воспользоваться методом вариаций произвольных постоянных.

2.3 Теоретические основы метода конечных элементов

Одним из основных методов расчета прочностных и динамических характеристик судовых конструкций является метод конечных элементов (МКЭ). В значительной мере это объясняется наличием машинных программ, обладающих высокой степенью автоматизации трудоемких операций составления и решения систем алгебраических уравнений, автоматизации сеточного представления области, минимумом требований к исходной информации.

МКЭ дает возможность достаточно полно учесть геометрические формы и реальные условия работы конструкций, распределение в пространстве и изменение во времени внешних нагрузок, граничные условия, температурные факторы, а также физические свойства используемых в конструкциях различных материалов.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Основная идея метода конечных элементов состоит в том, что рассчитываемая конструкция (одномерная или многомерная) разделяется на ряд простейших по форме частей - элементов. Размеры элементов малы по сравнению с размерами всей конструкции, но имеют конечные значения. Отсюда и название метода, подчеркивающее его отличие от методов теории упругости, где при составлении уравнений равновесия тело делится на бесконечно малые элементы, из-за чего поведение тела описывается системой дифференциальных уравнений, тогда как МКЭ - системой линейных алгебраических уравнений.

Процедура метода состоит из следующих основных операций.

2.3.1 Дискретизация конструкции

Разбиение конструкции (области), на конечные элементы не имеет теоретического обоснования. Использование слишком мелких элементов, хотя, как правило, и повышает точность, приводит к увеличению общей трудоемкости расчета. Поэтому лишь в тех частях конструкции, в которых можно ожидать резкого изменения параметров, следует использовать мелкую разбивку на элементы.

Выбор типа, формы элемента и числа его узловых точек зависит от характера задачи, от той точности решения, которую требуется обеспечить. Например, при расчёте стержневых конструкций область разбивается на одномерные конечные стержневые элементы, взаимосвязанные в узловых точках. При расчёте двумерных тел (пластины, оболочки) область, занятая телом, разбивается на треугольные или четырёхугольные элементы (рис.2.3.1). Если рассматривается трёхмерная область (тело), то обычно она идеализируется с помощью элементарных тетраэдров, прямоугольных параллелепипедов либо неправильных шестигранников.

2.3.2 Выбор основных неизвестных и основные разновидности МКЭ

Система взаимосвязанных в узловых точках конечных элементов статически неопределима. Для раскрытия статической неопределимости используем метод конечных элементов в форме перемещений. В этом варианте за основные неизвестные принимаются перемещения узловых точек (линейные и угловые). Для определения этих неизвестных составляется необходимое число уравнений равновесия узловых точек. Узловые усилия взаимодействия между смежными конечными элементами, которые войдут в эти уравнения, выражаются с помощью специально построенных матриц через неизвестные узловые перемещения. В результате получим систему уравнений для определения основных неизвестных - узловых перемещений.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В варианте метода сил за основные неизвестные принимаются узловые усилия взаимодействия между элементами в узловых точках. Для их определения составляются уравнения совместности перемещений в узловых точках. Компоненты узловых перемещений затем выражаются через узловые усилия. В результате получаем систему алгебраических или дифференциальных уравнений (для задач нестационарной динамики) для определения основных неизвестных -- узловых усилий.

Как правило, порядок системы уравнений в методе сил оказывается выше, чем в методе перемещений. В этом кроется одна из основных причин того, что сегодня при расчете сооружений преимущественно используется МКЭ в варианте метода перемещений. Этому варианту МКЭ ниже будет уделено основное внимание.

Однако следует заметить, что в последние годы начинает завоевывать популярность и смешанный метод, в котором часть неизвестных является перемещениями, а другая часть -- узловыми усилиями взаимодействия между смежными конечными элементами.

2.3.3 Построение интерполирующего полинома

После выбора узловых неизвестных строится интерполирующий полином, которым приблизительно выражается закон изменения искомой функции по объёму конечного элемента через значения его узловых неизвестных. Для обеспечения условий сходимости МКЭ необходимо обеспечить непрерывность искомой функции и её производных до m-1- порядка включительно во всей области V, где (2m - порядок дифференциального уравнения, которым описывается поведение искомой функции в соответствующей теории. Так, дифференциальное уравнение изгиба балки имеет четвёртый порядок (2m = 4). Следовательно, при выборе интерполирующего полинома балочного конечного элемента необходимо позаботиться о соблюдении непрерывности функции прогиба и только первой её производной для всей балки, состоящей из совокупности балочных конечных элементов, соединённых между собой в узловых точках.

2.3.4 Матрица жесткости конечного элемента

Если законы перемещений известны, то, используя зависимости строительной механики или теории упругости, можно найти законы изменения напряжений в пределах элемента. В результате напряжение в произвольной точке конечного элемента выражаются через основные неизвестные - перемещение узловых точек элемента. Заменив напряжения, действующие на гранях каждого i - го элемента, статически эквивалентными им сосредоточенными усилиями, приложенными к вершинам, можно установить связь между узловыми усилиями взаимодействия R(i) и узловыми перемещениями q(i) i- го конечного элемента

R(i) = K(i)q(i), (2.3.4.1)

где R(i) = {R1, R2, …, Rr}(i) - вектор, имеющим компонентами узловые усилия взаимодействия i - го элемента со смежными элементами; q(i) = {q1, q2, …, qr}(i) - вектор, имеющий компонентами узловые перемещения i - го элемента; K(i) - квадратная матрица жесткости i - го элемента; r - число неизвестных узловых перемещений конечного элемента (равное числу степеней свободы элемента).

2.3.5 Вектор внешних эквивалентных усилий

Каждый I - й элемент в составе тела или конструкции может испытывать в дополнение к усилиям взаимодействия со смежными конечными элементами действие поверхностных (по граням элемента) и объёмных внешних нагрузок.

Тогда уравнение движения можно записать в форме уравнений статического равновесия, если внешние возмущающие силы, приложенные к рассматриваемому элементу, дополнить соответствующими данному элементу силами инерции и силами сопротивления

p*(x, y, z, t) = p(x, y, z, t) - (2.3.5.1)

где р (х, у, z, t) -- интенсивность внешних возмущающих сил; w (х, у, z, t) -- компонент перемещения; р -- плотность материала тела.

Распределенная нагрузка (2.3.5.1) в методе конечных элементов заменяется статически эквивалентными им сосредоточенными усилиями, приложенными в узловых точках. Совокупность этих узловых усилий образует вектор

P* = {P1*, P2*, …, Pr*}. (2.3.5.2)

Компоненты вектора Р* можно определить с помощью известного правила механики для вычисления обобщенных сил. Пусть поле перемещений для рассматриваемого конечного элемента приближенно аппроксимируется выражением

w(x, y,z,f) = Nk(x,y,z)qk(t), (2.3.5.3)

или в матричной форме

w(x, у, z, t) = Nq, (2.3.5.4)

где N = [Nlt N.г,..., Nr ] -- матрица-строка, элементами которой являются известные для конечного элемента рассматриваемого типа функции.

Если теперь узловым перемещениям qk сообщить малые приращения дqk, то перемещения по объёму конечного элемента также

получат приращения

. (2.3.5.5)

Работа нагрузки Р* (х, у, z, t) на приращениях перемещений 8w равна сумме работ узловых усилий Pk на соответствующих каждой из этих сил приращениях узловых перемещений:

. (2.3.5.6)

Откуда, если воспользоваться выражением (3.5.5),

k = 1, 2,…, r, (2.3.5.7)

Подставляя в правую часть выражение (3.5.2) для р* получаем

k = 1, 2, …, r, (2.3.5.8)

где

(2.3.5.9)

Систему выражений (2.3.5.8) для i-го элемента можно представить в виде одной матричной зависимости

(2.3.5.10)

где-- так называемые матрица сопротивления и матрица масс конечного i'-го элемента.

2.3.6 Местная и обобщенная система координат

Прежде чем переходить к изложению следующего этапа МКЭ, поясним понятие местной и общей системы координат.

Рис.2.3.6.1. Плоская стержневая рама

До сих пор все используемые нами величины имели дополнительный индекс -- номер конечного элемента. И, следовательно, для определения положения любого элемента, например матрицы q(l) = =,нужно указать порядковый номер элемента среди других элементов матрицы и номер конечного элемента (q(s'}). Аналогично поступаем и для прямоугольных матриц:-- jk-й элемент матрицы B(i).

На рис.2.3.6.1, а показана плоская стержневая рама. Предположим, что при расчете такой рамы по МКЭ она была расчленена на три конечных элемента. На рис.2.3.6.1,б указаны обозначения отдельных элементов векторов узловых перемещений конечных элементов рамы q(1), q(2) и q(3). Видим, что использованная форма обозначения не включает наличия каких-либо взаимосвязей между смежными конечными элементами. Принято именовать такую систему обозначений системой обозначений в местной системе координат конкретного 1-го конечного элемента.

Вместе с тем, в силу непрерывности линейных перемещений и углов поворота сечений, значения этих величин в узловых точках; принимаемые нами в МКЭ за основные неизвестные, также непрерывны и, следовательно, не зависят от «принадлежности» узловой точки к тому или иному примыкающему к ней конечному элементу.

Введем вектор основных неизвестных (перемещения узловых точек) всей рамы (см. рис. 2.3.6.1, а)

Q={Q1, Q2, Q3, …,Q12} (2.3.6.1)

В отличие от векторов q(l\ i = 1, 2, 3 вектор Q принято называть вектором узловых перемещений в общей системе координат (для всей рассматриваемой конструкции).

Между отдельными элементами вектора перемещений в местной

системе координат

q = {q(1) q(2) q(3)} (2.3.6.2)

и вектором Q существуют определенные связи, например:

и т. д. (2.3.6.3)

Эта связь

q = HQ (2.3.6.4)

т. е. значение матрицы H, устанавливается путем непосредственного рассмотрения векторов q и Q.

2.3.7 Основная система разрешающих уравнений метода

Для составления уравнений равновесия конструкции в целом воспользуемся принципом возможных перемещений, согласно которому сумма всех сил, (внешних и внутренних), действующих на конструкцию, на любом ее возможном перемещении равна нулю:

(2.3.7.1)

или, если учесть выражения (2.3.4.1) и (2.3.5.10),

= 0, (2.3.7.2)

где ] - квазидиагональная матрица жесткости конструкции в местной системе координат; Ве=[В(])В(2)… В(ы)] -- квазидиагональная матрица сопротивления в местной системе координат; Mg = [M(1) M(2)…M(M)] -- квавазидиагональная матрица масс в местной системе координат q = {q(1) q(2)…q(M)} -- вектор узловых перемещений конструкции в местной системе координат; Р= {P(1)P(2)…P(M)} -- вектор внешних узловых перемещений в местной системе координат.

Элементами выписанных выше матриц служат соответствующие матрицы (векторы) конечных элементов конструкции.

Если теперь учесть зависимость (2.3.6.4) и принять во внимание произвольность элементов вариации дQT, то получим искомое матричное уравнение движения рассматриваемой конструкции

 (2.3.7.3)

где

(2.3.7.4)

-- матрицы масс, сопротивления и жесткости всей конструкции в общей системе координат. Размер этих матриц равен л х п, где п -- число неизвестных в общей системе координат;

F = HTP. (2.3.7.5)

- вектор -столбец размером п х 1. Его элементы характеризуют внешнее воздействие на конструкцию.

Для нелинейных задач матрицы М*, В*, К* в уравнении (2.3.7.3) зависят от искомых узловых неизвестных.

Полученное уравнение (2.3.7.3) эквивалентно системе п дифференциальных уравнений второго порядка, описывающих движение упругой системы с п степенями свободы.

Уравнение (2.3.7.3) полностью идентично уравнению

где A - матрица масс; B - матрица сопротивления; C - матрица жёсткостей.

Если воспользоваться гипотезой Сорокина

(2.3.7.6)

где коэффициент неупругого сопротивления материала; коэффициент поглощения. достаточно матрицу внешнего сопротивления B(i) для i - го конечного элемента заменить матрицей B*(i) элементы которой определяются из зависимости

2.4 Исследование динамических характеристик пилона

Решение задач по снижению виброакустической активности пилона следует начинать на этапе проектирования по нескольким причинам. Во-первых, на готовой продукции, устранение или снижение вибраций возможно лишь ограниченными средствами, а во-вторых, на этапе проектирования возможно воздействие на ожидаемые динамические характеристики путем изменения инерционных, жесткостных, геометрических и силовых параметров.

Конструкция пилона представляет собой трубу овального сечения с размерами полуосей а = 1200 мм, в = 430 мм, толщиной стенки 20 мм, и обтекатель, собранный из пластин толщиной 20 мм.

Целью данного проекта является проверка данных полученных при эксперименте реального водозаборника с помощью пакета для твердотельного моделирования SolidWorks. Собственные частоты полученные для пилона в эксперименте являются следующими: первая низшая форма для водозаборника в воздухе равна f1=32,5 Гц, вторая форма f2=81,0 Гц, третья f3=86,5 Гц.

2.4.1 Исследование воздействия потока воздуха на пилон

Продуем данный пилон изображенный на рис. воздухом со скоростью 30-50 м/с и внешним давлением окружающей среды равным одной атмосфере.

Полученные результаты по пилону представлены ниже на рис.2.4.1.1 и рис.2.4.1.2.

На рисунках наглядно видно как распределяется поток вдоль поверхности водозаборника. Можно проследить как поток воздуха воздейсвует на конструкцию и какие возникают при этом давления на поверхности пилона.

Рис.2.4.1.1 Распределение давлений потока воздуха вдоль поверхности пилона



а

б

Рис.2.4.1.2 Распределение скоростей вдоль поверхности пилона:

а) вид пилона сверху,

б) вид пилона снизу.

2.4.2 Расчет формы колебаний пилона с помощью SolidWorks Simulation

Воспользуемся полученными выше данными в SolidWorks Flow Simulation для расчета этой конструкции на вибрацию в SolidWorks Simulation. Проведем несколько исследований данной конструкции с разными способами фиксации и посмотрим влияние жесткости заделки на частотные характеристики конструкции.

Первый опыт проведем для пилона с абсолютно жесткой заделкой. Полученные результаты для трех низших форм собственных частот представлены на следующих рис.2.4.2.3, рис.2.4.2.4, рис.2.4.2.5.



Рис.2.4.2.3 Первая низшая форма колебаний с частотой 55,009 Гц

Рис. 2.4.2.4 Вторая низшая форма колебаний с частотой 75,261 Гц

Рис. 2.4.2.5 Третья низшая форма колебаний с частотой 110,550 Гц

Полученные частоты не совпадают с частотами полученными в эксперименте на вибрацию данной конструкции. Это означает то, что на пилон в реальном опыте кроме воздействия воздуха воздействовали другие силы, которые повлияли на снижение частоты колебаний конструкции. Попытаемся это проверить на том же водозаборнике, но вместо жесткого основания поставим упругую заделку представляющую из себя амортизатор.

Второй опыт проведем с заделкой жесткость поперечная и продольная равны между собой kпоп = kпрод = 25000000000 (Н/м)/м2. Полученные результаты для трех низших форм собственных частот представлены на следующих рис. 2.4.2.6, рис.2.4.2.7, рис. 2.4.2.8.

Рис. 2.4.2.6 Форма колебаний №1 с частотой 30,241 Гц.

Рис.2.4.2.7 Форма колебаний №2 с частотой 74,071 Гц.



Рис. 2.4.2.8 Форма колебаний №3 с частотой 79,953 Гц

Из данного расчета можно увидеть, что на конструкцию во время реальных испытаний воздействовал не только поток воздуха, но и корпус судна. А жесткость упругого основания, которую мы получили во время расчетов в SolidWorks Simulation, является жесткостью корпуса судна, к которому был приварен водозаборник.

В приведенных выше исследованиях применялась легированная сталь марки 22CrMoS3-5. Ее физические свойства следующие:

Модуль упругости - 2,1•1011 Н/м2;

Коэффициент Пуассона - 0,28;

Модуль сдвига - 7,9•1010 Н/м2;

Массовая плотность - 7800 кг/м3;

Предел прочности при растяжении - 8,5•108 Н/м2;

Предел текучести - 295593984 Н/м2.

2.5 Выводы по разделу

В данном разделе особое внимание уделялось теории колебаний. Рассмотрены свободные и вынужденные колебания. Представлена теория метода конечных элементов, на основании которой работает SolidWorks Simulation. Сделаны расчеты колебаний пилона в данной программе 3D моделирования. Можно сделать такой вывод, что результаты полученные экспериментально совпадают с результатами полученными при расчетах на компьютере. При расчетах колебаний конструкции на ЭВМ была найдена жесткость корпуса к которому был приварен водозаборник.

3. Технологическая часть. Монтаж трубопроводов

3.1 Монтаж трубопроводов

3.1.1 Подготовка труб и арматуры к монтажу

Трубы на монтаж должны поступать очищенными с разделанными под сварку концами.

Трубы из коррозионно - стойких сталей должны иметь технологическую изоляцию, а трубы из теплостойких сталей должны быть обшиты одним - двумя слоями асбестовой ткани с целью защиты наружной поверхности труб

Арматура для трубопроводов должна поступать на монтаж очищенной и обезжиренной с заглушенными и опломбированными концами.

Представитель технического контроля должен произвести внешний осмотр и проверить наличие паспорта.

Перед отправкой на монтаж труб должны быть проверены качество технологической или штатной изоляции, состояние наружной поверхности, наличие на них установленной маркировки и клейма, удостоверяющего приёмку труб, наличие заглушек и маршрутно - технологической карты. При отсутствии сопроводительных документов трубы и трубные узлы на монтаж не допускаются.

Изделия (арматура, фильтры, манометры и т.д.) перед установкой на судно следует расконсервировать в соответствии с описаниями и инструкциями на их обслуживание, проверить на чистоту представителем технического контроля, при необходимости провести дополнительную проверку и заглушить.

Наружная резьба на присоединительных элементах труб должна быть зачищена от механических повреждений установкой пластмассовых, резиновых колпачков или обмоткой пластикатом.

Болты, гайки, шпильки и шайбы, применяемые в соединениях трубопроводов или подвесок должны соответствовать действующим стандартам.

Величины выступающей части болтов и шпилек над гайками после сборки и обжатия соединений должны соответствовать приведённым в таблице.

Табл.3.1.1 Длина выступающей части болтов над гайками, мм

Диаметр резьбы	Длина выступающей части болтов над гайками с учётом фаски не более, мм
От 4 до 12 вкл.	10
От 10 до 27 вкл.	14
От 22 до 48 вкл.	20

Минимальная длина выступающей части болтов должна быть не менее величины фаски.

Стаканы переборочные и приварыши после вварки их в корпус должны быть очищены, законсервированы и заглушены.

Конструктивные размеры подвесок и опор, а также прокладок, устанавливаемых между трубой и подвеской, должны соответствовать типам, указанным в ОСТ5.5398 и ТУ5-РИДФ.301525.001 ТУ. При наличии указаний в монтажных чертежах подвески и опоры могут изготовляться по чертежам проектанта.

Трубы, арматура, трубные узлы и другие детали перед отправкой на монтаж должны быть скомплектованы в соответствии с ведомостью комплектации или технологическими комплектами.

Арматура при наличии указаний в технических требованиях монтажных чертежей должна быть загрунтована и окрашена в соответствии с требованиями ОСТ5.9258 и действующей документацией.

3.1.2 Предварительный монтаж труб и арматуры

До начала монтажа труб и арматуры на судне должны быть выполнены следующие работы:

- закончена сборка, сварка и испытания конструкций корпуса;

- смонтированы механизмы, аппараты, цистерны и другое оборудование или их макеты, изготовленные по чертежам, разработанным предприятием - строителем;

- установлены бортовые клапаны, кингстоны, закреплены клапанные коробки;

- доставлена к месту установки арматура, не закрепляемая на специальных фундаментах, клапаны, клинкеты, фильтры;

- при отсутствии арматуры взамен её допускается использование макетов, строительные размеры которых должны быть выполнены в пределах допусков на эти конструкции.

Предварительная установка трубопроводов, изготовляемых по эскизам, на судах серийной постройки транспортного, промыслового и технического флотов должна выполняться по координатам монтажных чертежей в соответствие с требованиями ОСТ5.0005.

При предварительной установке арматуры и труб сборка фланцевых соединений должна производиться на двух - трёх болтах (шпильках) и временных прокладках в виде полосок или проволоки, равных по толщине штатным прокладкам. Сборка труб, прошедших очистку, должна производиться на штатных прокладках. Предварительная установка и сборка трубопроводов в пределах технологических комплектов должна предъявляться представителю технического контроля или производственному мастеру для проверки правильности размещения их на судне в соответствии с требованиями монтажных чертежей.

Сборку штуцерных соединений следует выполнять навёртыванием гайки на резьбу штуцера «от руки» до конца или ключом нормальной длины без особого усилия с применением временных прокладок, по толщине равных штатным. Разрешается применение штатных прокладок. Допускается выполнять сборку соединений без прокладок.

При временном прекращении работ по предварительной установке и сборке труб на их назакреплённые (несобранные) концы должны быть установлены заглушки, предохраняющие от возможных попаданий на внутреннюю поверхность пыли, влаги, масла, краски и посторонних предметов.

Если в процессе предварительного монтажа труб на судне выявится необходимость их подгибки, то она может осуществляться в холодном состоянии или путём местного нагрева трубы ацетилено - кислородными горелками в соответствии с требованиями. Подгибку стальных труб, законсервированных маслом, следует производить в холодном состоянии. Подгибка с нагревом и газовая резка оцинкованных труб категорически запрещается.

Перед сборкой внутренняя поверхность стыкуемых деталей должна быть протёрта тампоном из мадаполама, смоченным спиртом по ГОСТ 18300 или бензином - растворителем (ГОСТ 3134 или ГОСТ 443), на длину установки технологических заглушек. Спирт не следует применять при сборке на судне. При узловой сборке (на участке сборки) - бензин - растворитель или ацетон.

Перед присоединением в процессе монтажа очередных труб к участкам трубопроводов, ранее подвергавшихся гидравлическим испытаниям или заполнению водой, эти участки должны быть предварительно осушены до подготовки стыков под сварку в соответствии с действующей документацией.

Каждый собранный под сварку стык подлежит приёмке представителем технического контроля. Результаты приёмки фиксируются в специальном журнале в соответствии с требованиями отраслевой документации на контроль качества сварных соединений трубопроводов.

При сдаче представителю технического контроля стыка под сварку должны проверяться:

- наличие маркировки и документов, подтверждающих изготовление и приёмку деталей;

- наличие документов, подтверждающих проверку чистоты трубы;

- излом стыкуемых деталей в соединении;

- зазор под сварку;

- правильность трассировки;

- наличие и сохранность технологической изоляции (в случае её повреждения проверить состояние наружной поверхности трубы и по указанию представителя технического контроля восстановить изоляцию на повреждённом участке);

- чистота кромок стыка;

- расположение монтажных стыков.

Забойные трубы должны пригоняться и монтироваться после сборки и сварки соединений основной трассы и закрепления их штатными подвесками.

Предварительный монтаж трубопроводов следует выполнять на временных или штатных подвесках и креплениях.

При пакетной прокладке трубопроводов диаметром до 45 мм и креплении их общими подвесками укладка труб производится вплотную или с зазором от 3 до 10 мм.

3.1.3 Окончательный монтаж трубопроводов

Окончательный монтаж трубопроводов должен производиться после проверки правильности их предварительной установки. Временные болты и прокладки заменяются штатными и производится крепление трубопроводов на постоянных подвесках.

Нарезная часть шпилек, ввертываемая в приварыши трубопроводов холодных сред, должна быть смазана цинковыми или свинцовыми белилами или железным суриком.

Подвески должны обеспечивать прочное и надёжное крепление трубопроводов к судовым конструкциям (корпус, фундамент, зашивка и т.п.). Они должны располагаться в местах наибольшего сосредоточения нагрузок на трубопровод (вблизи арматуры, путевых соединений, со стороны соединений труб, не связанных с амортизированными механизмами и т.п.).

Рекомендуемые расстояния между подвесками в зависимости от диаметра трубопроводов приведены в табл.3.1.3

Табл. 3.1.3

Диаметр трубопровода, мм	Расстояние между подвесками, м
	Для трубопроводов судов общего назначения	Для судов, к трубопроводам которых предъявляются повышенные требования.
От 6 до 20 включ.	От 0,8 до 1,2 включ.	От 0,6 до 0,8 включ.
Св. 20 до 45 включ.	Св. 1,2 до 1,5 включ.	Св. 0,8 до 1,0 включ.
Св. 45 до 100 включ.	Св. 1,5 до 2,0 включ.	Св. 1,0 до 1,4 включ.
Св. 100 до 426 включ.	Св. 2,0 до 3,0 включ.	Св. 1,4 до 2,0 включ.

При окончательном монтаже фланцевых соединений должно быть обеспечено равномерное обжатие прокладок и нормальная затяжка болтов, шпилек. Затяжку болтов, шпилек следует производить поочередно на диаметрально противоположных сторонах фланца.

Трубопроводы следует монтировать, начиная от мест жёсткого крепления труб к механизмам, аппаратам, переборочной и бортовой арматуре.

Внутренняя поверхность концов труб и патрубки механизмов, с которых временно снимаются заглушки, после окончания работ должны быть визуально проверены на чистоту, при необходимости очищены и вновь заглушены, а также опломбированы.

Совмещение концов труб при сборке соединений трубопроводов, не имеющих специально предусмотренных натягов, должно производиться свободно без применения усилий, приводящих к искажению формы элементов трубопровода - труб, соединений и арматуры.

Отклонения от параллельности и допуски на зазор и несоосность для трубопроводов ответственного назначения, а также для труб, присоединяемых к механизмам и аппаратам, к эксплуатации которых предъявляются повышенные требования, должны назначаться проектантом.

Трубы, проходящие около погрузочных люков, в проходах, в местах установки оборудования и механизмов, где возможно повреждение их поверхности, на период монтажных работ быть должны защищены от повреждения временным деревянным настилом или другим способом.

Размеры и качество прокладок для герметизации соединений должны соответствовать требованиям ОСТ5.9326.

При сборке соединений прокладки не должны перекрывать внутреннее сечение трубы или арматуры, а также выступать за пределы наружных кромок уплотнительных поверхностей.

Забойные трубы необходимо пригонять и монтировать после окончания сборки трасс и закрепления её на подвесках. Допускаемые отклонения на сборку разъёмных соединений при этом не должны превышать величин, указанных в табл.

Монтаж штуцерных соединений из нержавеющих сталей для предотвращения заедания резьбы, допускается выполнять с применением ленты ФУМ по ГОСТ 24222, а также смазки ЦИАТИМ - 221 по ГОСТ 9433 с графитом.

После сборки соединений «шип - паз» между неуплотняемыми поверхностями фланцев должен быть зазор не менее 1 мм для возможности дополнительного обжатия, как в процессе гидравлических испытаний, так и в эксплуатации.

Окраску трубопроводов и арматуры после монтажа следует выполнять одновременно с окраской помещения в соответствии с окрасочной ведомостью. Отличительные знаки и цвета их окраски должны соответствовать ГОСТ 5648.

3.1.4 Промывка трубопроводов

Промывка трубопроводов должна выполняться после окончания их монтажа, испытаний на прочность и герметичность при наличии указаний в технических требованиях монтажных чертежей.

Промывка систем трубопроводов должна приниматься представителем технического контроля.

Методы контроля и правила приёмки.

Контроль качества изготовления труб.

При изготовлении труб подлежат контролю следующие параметры трубопроводов:

- Температурные режимы при термической обработке и нагреве труб;

- Качество погибов - волнистость, овальность и утонение стенки;

- Геометрические размеры при изготовлении труб по эскизам и рабочим чертежам;

- Качество обработки отверстий в трубах сопрягаемых поверхностей ответвительных деталей - отростков, штуцеров и приварышей;