3.2 Конструирование нестандартных изделий якорного устройства

3.2.1 Якорные клюзы

Проектирование якорного клюза начинаем с пробивки оси клюза с помощью теоретического чертежа корпуса (рисунок 3.1). Пробивку клюза производим из условия рационального размещения механизмов на палубе бака. На рисунке 3.1-2 показан истинный вид сечения корпуса плоскостью веерного шпангоута. При этом длина клюза равная 2270 мм больше длины

веретена якоря (2030мм), что обеспечивает полную втягиваемость его в клюз.

Рисунок 3.1 – Пробивка якорного клюза

а – вид сверху на палубу бака; б - сечение веерного шпангоута

На рисунке 3.1-а показан вид сверху на палубу бака, на этом рисунке:

мм, а=2860 мм;

b = 1100мм,

где d – калибр цепи, мм;

Проверим условие обеспечения откидывания лап якоря при втягивании в клюз. Для этого необходимо, чтобы в момент контакта лап якоря с бортом судна, угол между осью лапы и нормалью к обшивке в точке контакта был не менее приведенного угла трения (для материалов сталь – сталь ρ_пр = 15). Угол развала борта γ в районе клюза должен быть:

где φ – угол отклонения лап якоря (для якоря {Холла φ = 45)

Для проектируемого судна γ = 33, что не удовлетворяет требованиям (3.1).

Однако, если детально рассмотреть схему втягивания якоря в клюз, то видно что угол между осью лап и нормалью к обшивке равен 15 , что удовлетворяет требованиям Регистра. Очевидно что на рисунке 3.1(б) имеет место погрешность измерения углов из-за криволинейности поверхности борта.

Рисунок 3.2 - Схема втягивания якоря

При этом лапы якоря будут скользить по обшивке борта, когда якорь входит в клюз.

Конструкция клюза и его вид показаны на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Конструкция якорного клюза

Конструктивно клюз выполняется в виде трубы и двух литых обделок.

Внутренний диаметр трубы назначают в зависимости от калибра цепи d:

мм.

Примем 390 мм из-за большой толщины веретена якоря.

Труба сваривается вдоль из двух половинок, толщину нижней (рабочей) части принимают t₁=(0,4…0,5)d = мм, а толщину верхней половины t₁=0,65t₂ = мм. Труба приваривается встык к бортовой и палубным обделкам, размеры которых назначаются по эмпирическим соотношениям:

• толщина рабочего участка ₁=d =28 мм ;

толщина нерабочей части ₂=0,45d =12,6 мм .

• радиус закругления рабочего участка R  (9…10)d = 280 мм , а длина дуги этой части обделки должна быть достаточна для размещения на ней не менее трех звеньев цепи.

• Толщина рабочей и нерабочей частей трубы t₁=(0,4:0,5)d ; t₂=0,65t₁

Назначаем следующие размеры клюза:

длина клюза l = 2270 мм;

• диаметр трубы D = 390 мм;

• t₁= 14 мм ; t₂=9 мм; ₁= 28 мм; ₂=12,6 мм.

Масса клюза m_кл складывается из массы трубы и масс двух обделок m_об1 и m_об2:

m_кл =m_тр+ 2m_об

m_тр=m₁+m₂, где m₁ – масса рабочей(нижней) половины трубы; m₂ – масса верхней половины трубы.

m_об – масса обделки

m_об= m_{об(верхн)+} m_{об(нижн)}

Расчёт:

3.2.2 Цепные ящики

Конструкция цепного ящика и труб цепных клюзов должна быть водонепроницаемой до верхней палубы.

Размеры цепного ящика назначаем в зависимости от калибра и длины якорного каната.

Установим на судне цилиндрические спаренные цепные ящики, обеспечивающие самоукладку цепи.

Рекомендуемое значение диаметра цепного ящика:

D_я = 40d = 40 · 28 = 1120 мм.

Определим минимальную высоту ящика, пользуясь формулами приведёнными в пособии [2]:

1. Полезный объём цепного ящика должен быть не менее

V_я=kld²∙10^-5=200∙28²∙10^-5=1,568 м³

где к-1; l – длина каната, м; d – калибр цепи, мм

2. Высота цепного ящика назначается с помощью выражения:

где V´- объём ящика, занятый цепью в форме цилиндра; h_k-0.5D_я- высота конуса, образованного цепью в верху ящика; ∆h =0,15d – запас по высоте ящика.

3. Объём ящика V´ определяют по формуле:

где l_k- длина каната уложенного наверху ящика в форме конуса

, тогда:

Принимаем высоту ящика 2800мм с учётом грязевого колодца 400мм и раструба.

Определяем конструктивные размеры ящика, пользуясь рекомендациями [2]:

- толщина стенки ящика 10 мм;

- толщина листов днища 12 мм;

Для направления якорной цепи с якорной звездочки лебедки в цепной ящик установим цепную трубу. Внутренний диаметр трубы принимаем не менее 7d =196, толщину стенок 0,2d = 6 мм. Так как труба наклонная рабочую(нижнюю) часть нужно сделать более толстой (на 3 – 4 мм), примем 10 мм. Нижняя часть трубы заканчивается расширяющимся раструбом, наибольший внутренний диаметр которого (12…14)d = 336 мм, а толщина его стенок (0,35…0,40)d =11 мм.

Размеры спроектированного цепного ящика приведены на рисунке 3.4

Рисунок 3.4 - Конструкция цепного ящика

Масса цепных ящиков с цепной трубой и координаты центра тяжести (расчитаны в программе solidworks):

m_я=1521 кг – масса спаренного цепного ящика

z_g=1.57м от днища гр. ящика

m_тр= 208 кг – масса одной трубы

z_g=1.32 м относительно наделки в ящике