книги / Напряженное состояние и прочность оболочек из хрупких неметаллических материалов

Использование составных сферических и цилиндрических оболо­ чек с разработанным подвижным быстроразъемным соединением для названных автономных приборов и устройств в каждом конкретном случае позволило увеличить как рабочую, так и предельную глубину погружения системы, которые в результате составили 6,0— 9,0 и 12 км соответственно. Одновременно с их внедрением снижена стоимость изготовления морских технических средств по сравнению с тради­ ционным применением оболочек из титановых сплавов и композицион­ ных материалов.

Индивидуальное конструктивное исполнение натурных образцов прочного корпуса, в зависимости от оснащения исследовательской или другой аппаратуры, позволяло проводить в толще воды и на морском дне такие автономные подводные работы, как гидрофизические иссле­ дования, связанные с измерением физических и химических параметров окружающей среды, скорости или направления течений и звука в вод­ ной толще, измерением гравитационных, магнитных и других полей. При этом впервые удалось полностью исключить девиационную по­ грешность физических измерений. Проведение эхо-локации морского дна, сейсмоакустических измерений и оценки физических параметров грунта позволило осуществить научно-исследовательские работы и удовлетворить практические нужды поисково-разведочных геологи­ ческих работ на больших глубинах в океане. Отмеченные работы в зна­ чительной степени обусловливают эксплуатационные требования к стеклянному контейнеру и оказывают определяющее влияние на фор­ мирование режимов его функционирования. Наиболее характерными техническими требованиями, которые предъявлялись к новым системам, были: обеспечение ресурса работы под давлением 20—90 М Па 300— 2500 ч до полной замены прочного корпуса в течение одного года; мак­ симальная продолжительность единичного н агруж ен и я — 12 сут.; рабочий цикл нагружения корпуса гидростатическим давлением до 59 М Па — 1—40 ч; число циклов или давлений — 100 (за 3500 ч); режим отдыха (в период подготовки к повторному погружению) — 2— 10 ч; температурный режим хранения в натурных условиях — 275— 333 К; максимальная скорость соударения с поверхностью воды при падении

температуры морской воды от 277 до 318 К. В некоторых случаях кон­ тейнеры с аппаратурой устанавливались на буйковые станции с фик­ сацией в определенных горизонтах толщи воды. Тогда измерение и ре­ гистрация производились периодически, через заданные интервалы времени с помощью формирователя интервалов времени; накопление информации осущ ествляли на магнитный регистр, выполненный в виде однодорожечного кассетного магнитофона. В качестве источников пита­ ния использовали сухие или мокрые аккум уляторны е батареи различ­ ных типов.

Увеличение рабочих и предельных глубин погружения глубоковод­ ных автономных пробоотборников системы АП (рис. 77, б, в) и многокор­ пусного носителя сейсмологической аппаратуры МАДС-6 вызвало необходимость замены ранее внедренных прочных контейнеров

радиомаяка поиска и обнаружения. Комплектация обеих систем вновь разработанными стеклянными контейнерами обеспечила проведение морских геологических работ практически до предельных глубин погру­ ж ения, которые составляли порядка 9,0 км (см. табл. 24). В момент эксплуатации изделия на предельных глубинах максимальные главные сжимающие напряжения в сферических и цилиндрических оболочках были порядка 845 и 1072 МПа соответственно, что составляет только 0,57 и 0,80 таковых, действующих в них при лабораторных испытаниях.

В процессе многократного опробования названных технических средств при изменяющихся температурных условиях окружающей среды не зафиксировано случаев зарождения визуально контролируе­ мых повреждений и непредвиденной потери несущей способности сборных изделий из стекла, в результате которых возможна утеря дорогостоящей аппаратуры. В то же время проведен контроль и не замечено влияние внутреннего насыщения и его точечного крепления внутри оболочек на снижение прочности новых систем.

Работоспособный узел торцового разъемного соединения стеклоэлемента осесимметричной формы с металлическим фланцем или встав­ кой существенной жесткости обеспечил удобную конструктивную компоновку составных цилиндрических корпусов с плоскими конце­ выми заглуш ками. Новый узел соединения открывает возможность эф­ фективно улучшить ранее разработанное техническое решение проч­

для измерений и регистрации скорости от 0,02 до 1,75 м/с, направления течения от 0 до 2я, температуры от 271 до 305 К морской воды при по­ становке на буйковых станциях, ориентированных на изучаемые го­ ризонты. Цилиндрический контейнер с рекомендуемым техниче­ ским решением узла соединения возможно использовать на глубинах порядка 6 км, что практически увеличивает в два раза эксплуатацион­ ный уровень погружения измерительного комплекса.

Одновременно на базе данного решения соединения элементов существенно различной жесткости разработан перспективный сфери­ ческий иллюминатор широкоугольного обзора и освещения для ис­ следовательских целей и нужд рыбного хозяйства (рис. 78, а) [41, 781.

Известно, что картины подводного мира статичны, поэтому большой объем полезной информации может быть получен с помощью фотосъем­ ки. Д ля фотографирования используют специальные фотокамеры и импульсные светильники большой мощности. Внедрение сферического иллюминатора в фотографической системе «Свет над камерой» для блока источника освещения объекта съемки (рис. 78, б) позволило существен­ но улучшить технико-эксплуатационные данные всего комплекса [120]. Ресурс работы системы под давлением 30—60 МПа составил 1300 ч; цикл нагружения иллюминатора гидростатическим давлением — 2— 36 ч; число циклов или давлений— 100; скорость изменения давле­ ния при погружении-всплытии до 0,12 МПа/с, температурный режим эксплуатации в морских условиях от 275 до 348 К. Опробованное окно сквозной видимости и освещения позволяет также производить обзорную кинотелевизионную съемку в толще воды и дна с исследо-

полимерных и металлических материалов, а также предохранительных упаковочных раскреплений и специальной тары) соударения конструк­ ций с инородными телами и между собой, резкое изменение внешних условий в виде температурного перепада в интервале 275—333 К или выход из него. Эти мероприятия позволяют избежать локального по­ вреждения и разрушения оболочек, что в свою очередь позволяет го­ ворить о продлении срока их надежной эксплуатации.

При комплектации внутреннего насыщения сборных систем сле­ дует предусматривать монтажное болтовое скрепление блоков аппара­ туры между собой и закрепление их в оболочках. Последнее необхо­ димо для исключения относительного перемещения и динамического взаимодействия элементов сборки готовых к эксплуатации изделий. Во время подготовки приборов к забортным работам ввиду неблаго­ приятного влияния продолжительного пребывания стеклоизделий на открытой палубе при резко изменяющихся температурном режиме и солнечной радиации следует по возможности сократить срок такого монтажа стеклянных оболочек до 15—20 мин. Внимательный контроль и выбраковка поврежденных стеклоизделий на стадии-сборки конструк­ ций обеспечивают надежную работоспособность рвеей системы.

Процесс погружения — всплытия сборных оболочек из - стекла должен производиться плавно с ограниченной скоростью (порядка 6— 10 м/с) соударения изделия о поверхность воды, со строго фиксирован­ ной скоростью (< 0 ,2 0 МПа/с) изменения внешнего гидростатического давления, без резких толчков. Это достигается использованием спе­ циальных приспособлений и устройств, применяемых для морских забортных работ [ПО, 117].

атируемых при действии высокого внешнего давления.— Тр. Николаев, кораблестроит. ин-та, 1982, вып. 188, с. 93—101.

21.Вайнберг Д . В ., Городецкий А . С., Киричевский В. В. и др. Метод конечного эле­ мента в механике деформируемых тел.— Прикл. механика, 1972, № 8, с. 3—28.

22.Вильсон. Расчет на прочность осесимметричных тел.— Ракет, техника и космо­

навтика, 1965, 3, № 12, с. 124— 132.

23.Витман Ф. Ф., Берштейн В. А ., Пух В. П. О высокопрочном состоянии стек­ ла.— В кн.: Прочность стекла. М .: Мир, 1969, с. 7—30.

24.ВорошкоП . П ., Квитка А. Л . , Кобельский С. В. и др. К построению эффективных программ триангуляции произвольных областей применительно к МКЭ.— Пробл. прочности, 1981, № 5, с. 41—52.

25.Ворошко П. П ., Мартыненко Н. П. Программа бесформатного ввода в-

ДОС/ЕС.— В кн.: Алгоритмы и программы по исследованию напряженно-дефор­ мированного состояния и расчеты на прочность элементов конструкций. Ки­ ев : Наук, думка, 1978, с. 65—75.

26.Гордеева Т . А ., Жегина И. П. Анализ изломов при оценке надежности материа­ лов.— М. : Машиностроение, 1978,— 200 с.

27.ГОСТ 10135-62. Изделия из стекла. Классификация. Введ. 01.01.63.

28.Грей К ., Стэчив Д . Стеклянная капсула для светильников и приборов, применя­ емых под водой.— Конструирование и технология машиностроения. Серия В, 1970.92, № 2, с. 310—321.

29.Гурни К . Источники снижения прочности стекла.— В кн.: Механические свойства новых материалов. М. : Мир, 1966, с. 46—62.

30.Д еклу Ж . Метод конечных элементов.— М. : Мир, 1976.— 216 с.

31. Дмитриев А . Н. Проектирование подводных аппаратов.— Л. : Судостроение, 1978,— 237 с.

32.Дьюкс У. X ., Энтони Ф. М . Проектирование узлов и соединений из хрупких материалов.— В кн.: Разрушение : В 7-и т. / Под ред. Г. Либовица,— М. : Маши­ ностроение, 1977, 4, с. 241—298.

33.Дьячков И. И . Влияние локального упрочнения на повышение несущей способ­ ности составных оболочек из стекла.— Пробл. прочности, 1979, № 5, с. 21—26.

37.Дьячков И. И. Особенности создания работоспособных соединений в прочных конструкциях из неорганического стекла и ситалла.— В кн.: Физико-химичес­ кие исследования структуры и свойств стёкол и стеклокрнсталлических матери­ алов.— М.: Тр. Гос. НИИ стекла, 1982, с. 63—70.

38.Дьячков И. И. Прочность неразъемных клеевых соединений в составной стержне­ вой системе из стекла и ситалла.— В кн.: Исследование и применение сверхтвер­ дых и тугоплавких материалов. Киев : Ин-т сверхтвердых материалов АН УССР, 1981, с. 51—54.

39.Дьячков И. И. Разработка соединений оболочек из стекла, эксплуатируемых при внешнем давлении.— В кн.: Прочность элементов конструкций из стекла и ситалла. Киев : Наук, думка, 1983, с. 104—131.

40.Дьячков И. И. Разработка составных оболочек из стекла для высокого внешне­

го давления.— В кн.: Геофизическая аппаратура. Л . : Недра, 1983, вып. 79.

с.78—89.

41.Дьячков И. И. Разработка работоспособного сферического иллюминатора из стекла для внешнего давления 60 МПа.— Николаев, 1980.— Рукопись деп. в

ЦНИИ Румб., Л. : дек. 1980, № 1 3 2 6 .- 14 с.

42.Дьячков И. И. Создание работоспособного прочного корпуса гидроприборовдля давлений 100 МПа.— В кн.: Автоматизация научных исследований морей

и океанов. V Всесоюз. школа (Севастополь, сент. 1978 г.): Тез. докл. Севастополь : Мор. гидрофиз. ин-т АН УССР, 1980, с. 199—200.

43.Дьячков И. И ., Бурдун Е . Т. К методике создания работоспособных составных оболочек из хрупких неметаллических материалов.— Тр. Николаев, кораблестроит. ин-та, 1981, вып. 175, с. 65—72.

44.Дьячков И. И ., Бурдун Е. Т . Основы рационального конструирования соедине­ ний в прочных составных системах из хрупких неметаллических материалов.— Николаев, 1980.— 53 с. Рукопись деп. в ЦНИИ Румб. № 1305.

45.Дьячков И. И ., Добромыслов Я . Я . Прогнозирование разрушающей величины гидростатического внешнего давления на стеклянные сферические оболочки.— Пробл. прочности, 1981, № 9, с. 80—84.

46.Дьячков И. И ., Козуб Ю. И. К оценке прочности соединений элементов сфери­ ческих оболочек из стекла.— Пробл. прочности, 1979, № 3, с. 41—45.

47.Дьячков И. И ., Козуб Ю. И. Несущая способность стеклянных цилиндрических оболочек при осевом сжатии.— Пробл. прочности, 1979, № 6, с. 32—37.

48.Дьячков И. И ., Контарь Е . А . К вопросу применения составных оболочек из стекла при создании глубоководных автономных приборов для исследований

океана.— Океанология, 1981, 21, вып. 6, с. 1118— 1124.

49.Дьячков И. И ., Морганюк В. С. Оценка прочности составной стержневой конст­ рукции из хрупкого материала с клеевым соединением.— Пробл. прочности, 1983, № Ю, с. 115— 118.

-50. Дьячков И. И ., Солуянов В. Г. Анализ разрушения составной конструкции из хрупкого материала методом фрактографии.— В кн.: Всесоюз. симпозиум по ме­ ханике разрушения (Киев, окт. 1978 г.): Тез. докл. Киев : Наук, думка, 1978,

с. 107— 108.

51.Дьячков И. И ., Солуянов В. Г. Исследование разрушения образцов и конструкций из стекла.— Пробл. прочности, 1981, № 5, с. 70—77.

52. Журавель А . Е ., Исаханов Г. В ., КостюкЗ. Д . u др. Экспериментальное изучение напряжений в оболочке из ситалла.— Пробл. прочности, 1971, № 6, с. 94— 96.

53.Журавель А. Е ., Олейник Г. В ., Савченко В. И. и др. Экспериментальное иссле­ дование напряженного состояния оболочек с фланцами. Теория оболочек и пла­

54.Зенкевич О. К. Метод конечных элементов в технике.— М. : Мир, 1975.— 541 с.

55.Золотарев П. Ф. Исследование напряженно-деформированного состояния и не­

сущей способности цилиндрических оболочек из неорганических стекол и си* таллов при внешнем гидростатическом давлении : Автореф. дис канд. техн. наук.— Киев, 1977.— 20 с.

56.Исаханов Г. В ., Кислоокий В. Н ., Сахаров А . С. и др. Система математического обеспечения прочностных расчетов пространственных конструкций. Прочность75. Сообщение 2.— Пробл. прочности, 1978, № 12, с. 25—28.

57.Каталог технических ситаллов.— М. : Стройиздат, 1969.— 30 с.

с.80—83.

59.Квитка А . Л ., Ворошко П. П. Напряженно-деформированное состояние тел вра­ щения.— Киев : Наук, думка, 1977.— 208 с.

60.Квитка А . Л ., Ворошко П. П ., Кравченко В. И. идр. Пакет прикладных программ для расчета теплового и напряженно-деформированного состояния плоских и осесимметричных деталей конструкций произвольной конфигурации «Элемент».— Киев, 1978.— 205 с.— Рукопись деп. в Гос. Фонде алгоритмов и программ

СССР. № РФ АП УССР 5011.

61.Квитка А. Л ., Ворошко П. П ., Цыбенко А . С. Влияние торцовой нагрузки на напряженное состояние толстостенного цилиндра давления.— Пробл. прочности, 1974, № 6, с. 40—41.

62. Квитка А . Л ., Дьячков И. И. Выбор оптимальной формы образца при испыта­ ниях хрупких материалов на сжатие. Сообщение 3 .— Пробл. прочности, 1979,

№5, с. 62—64.

63.Квитка А . Л ., Дьячков И. И. Исследование «эффекта обоймы» в составных образ­ цах их хрупких материалов при одноосном сжатии.— В кн.: Прочность материа-

лов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии. Киев : Наук, думка, 1978, с. 255—269.

64.Квитка А . Л ., Дьячков И. И. Конструктивная прочность неразъемного клеевого соединения в сферической оболочке из хрупкого материала. Сообщение 1.— Пробл. прочности, 1978, № 11, с. 74—81.

65.Квитка А . Л ., Дьячков И. И. Конструктивная прочность сферической оболочки из стекла с металлической вставкой. Сообщение 2.— Пробл. прочности, 1979, № 3, с. 14—20.

66.Квитка А. Л ., Дьячков И . И. К оценке прочности нового типа разъемного соеди­ нения в составной оболочке из стекла.— Пробл. прочности, 1981, № 5, с. 17—23.

67.Квитка А . Л ., Дьячков И. И. Напряженно-деформированное состояние и несу­

щая способность сферического стеклоэлемента при внешнем давлении.— Пробл.

69.Квитка А. Л ., Дьячков И. И. Прочность и повреждаемость составных оболочек из стекла с различными типами разъемных соединений.— Пробл. прочности, 1981, № 9, с. 46—53.

70.Квитка А . Л ., Дьячков И. И. Создание работоспособного разъемного соединения

всферическом корпусе из хрупкого материала. Сообщение 2.— Пробл. прочнос­ ти, 1979, № 10, с. 26—34.

71.Квитка А . Л ., Уманский С. Э., Ворошко П. П. К вопросу об эффективной чис­

312с.

73.Кишкин Б. П. Конструкционная прочность материалов.— М. : МГУ, 1976.— 183 с.

74. Клеи и герметики. / Под ред. Кардашова Д. А.— М. Химия, 1978.— 197 с.

75.Кобельский С. В ., Кравченко В. И. Описание программ реализации МКЭ реше­ ния плоских и осесимметричных задач термоупругости на ЭВМ ЕС-1020.— В кн.: Алгоритмы и программы по исследованию напряженно-деформированного состо­ яния и расчета на прочность элементов конструкций. Киев : Наук, думка, 1978,

с.106— 116.

76.Кобельский С. В ., Кравченко В. И. Программа фрагментации для уточнения на­ пряженного состояния в локальных зонах плоской области.— В кн.: Алгоритмы и программы по расчету на прочность и исследованию напряженно-деформиро­ ванного состояния элементов конструкций. Киев : Наук, думка, 1979, с. 14—29.

77.Корнеев В. Г . Сопоставление метода конечных элементов с вариационно-разност­ ным методом решения задач теории упругости.— Изв. ВНИИГидротехникн,

1967, вып. 83, с. 286—307.

78. Комягин Ю . В ., Дьячков И. И. Иллюминатор.— А. с. 969583 (СССР). Опубл. в

Б. И., 1982, № 40.

79.Кондаков Л . А. Уплотнения гидравлических систем.— М. : Машиностроение, 1972.— 240 с.

80.Конструкционная прочность стекол и ситаллов / Г. С. Писаренко, К. К. Амельяновнч, Ю. И. Козуб и др.— Киев : Наук, думка, 1979.— 284 с.

81.Крагельский И. В. Трение и износ.— М. : Машиностроение, 1968.— 480 с.

82. Л езгищ ев Г. М ., Контарь Е. А ., Гарбуз Е. И. К вопросу создания глубоковод­ ных автономных приборов для исследований в океане.— Океанология, 1979, 19, вып. 5, с. 924—929.

83.Любимов М. Л. Спаи металла со стеклом.— М. : Госэнергоиздат, 1957,— 206 с.

84.Мадаминов М . Ф. Статистический анализ характеристик механических свойств

91.Мурашова Г. Е. Исследование физико-химических факторов и технологического процесса упрочнения промышленного стекла окисно-металлическими покрытия­ ми : Автореф. дис. ... канд. техн. наук.— М. : 1978.— 16 с.

92.Надиктова Н. М ., Толстопятое Р. Б ., Бабич В. Ф. Прочностные и упругие свой­

93.Новожилов В . В. Теория тонких оболочек.— Л. : Судпромгиз, 1962.— 432 с.

94.Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред.— М. : Мир, 1976.— 126 с.

95.П инчук Л . С ., Михневич А . С. Уплотнительные полимерные покрытия деталей

подвижных соединений.— Машиностроение, 1972, Ns 4, с. 118— 122.

96.Писаренко Г. С. Современные проблемы прочности.— В кн.: Современные проб­ лемы теоретической и прикладной механики : Тр. IV Всесоюз. съезда по теорет. и прикл. механике, Киев, 21—28 мая 1976 г. Киев : Н аук, думка, 1978, с. 25—52»

97.Писаренко Г. С., Ворошка П. П ., Квитка А . Л . и др. Исследование напряжен­ ного состояния конструктивных элементов сосудов, подверженных внешнему гидростатическому давлению.— Пробл. прочности, 1975, № 12, с. 3—8.

98.Писаренко Г. С., Квитка А . Л ., Козлов И. А . и др. Прочность материалов и эле­ ментов конструкций в экстремальных условиях : В 2-х т.— Киев : Наук, думка, 2, 1980.— 771 с.

99.Писаренко Г. С., Козуб Ю. И ., Солуянов В. Г . и др. Оценка прочности хрупких

материалов путем изучения поверхности разруш ения.— Пробл. прочности, 1975, Ns 7, с. 3—7.

100.Писаренко Г. С., Лебедев А . А . Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии.— Киев. : Н аук, думка, 1976.— 415 с.

101.Писаренко Г. С., Родичев Ю. М ., Охрименко Г. М . и др. Элементы конструкций из стекла для глубоководных гидрофизических приборов.— В кн.: Эксперимен­

102.Пищик Г. Ф. Вопросы расчета напряженного состояния оптических деталей приборов и технология их склеивания : Автореф. дис. ... д-ра техн. наук.— М ., 1972.— 21 с.

103.Подводные океанографические суда и аппараты.— Л . : Судостроение, 1968.— 118 с.

104. Подводная технология / В. А. Коробков, В. С. Левин, А. В. Лукошков и др.—

Л. : Судостроение, 1981.— 240 с.

105.Полешко А . П. Исследование прочности технических стекол и ситаллов с уче­ том влияния конструкционно-технологических и эксплуатационных факторов : Автореф. дис. ... канд. техн. наук.— Киев, 1978.— 24 с.

106.Полешко А . П . О напряженно-деформированном состоянии торцовых зон моно­ литного цилиндра при сжатии.— В кн.: Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии.— Киев : Наук, думка, 1978, с. 269—272.

107.Постное В. А ., Хархурим И. Л . Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций.— Л. : Судостроение, 1974.— 344 с.

108.Попилов Л . Я- Новые материалы для судостроения.— Л. : Судостроение, 1972.— Ч . 3. 624 с.

109.Программирование на ФОРТРАНе. Учеб, пособие / А. Л . Квитка, А. С. Дыбен­ ко, Ю. Б. Гнучий и др.— Киев : КПИ, 1976.— 111 с.

110.Проектирование и строительство технических средств для изучения и освоения океана.— Л . : Судостроение, 1977.— 205 с.

111.П ух В. П . Прочность и разрушение стекла.— Л. : Н аука, 1973.— 155 с.

112.Рапопорт Ю. М . Ультразвуковая дефектоскопия строительных деталей и кон­ струкций.— Л . : Стройиздат, 1975.— 128 с.