Развертка деталей корпуса

ЛЕКЦИЯ 2

Развертка деталей корпуса

Проектант судна выпускает и передает заводу-строителю рабочие сборочные чертежи корпусных конструкций. Чертежи, необходимые для изготовления деталей корпуса, проектанты судов не выпускают. В спецификациях к рабочим сборочным чертежам указывают толщины чистовых деталей или размеры сечений длинных полос, номера профилей деталей набора, размеры простейших книц, вырезов для пропуска ребер жесткости (в альбомах типовых узлов корпусных конструкций). Однако измерить по указанным чертежам и задать в них точные контуры деталей, необходимые для их изготовления, невозможно из-за масштабных погрешностей. Это можно сделать, только пользуясь плазовой разбивкой.

Контуры и размеры деталей корпуса определяют в основном по проекции «корпус» плазовой разбивки. Проекции «бок» и «полуширота используют для уточнения размеров штевней, фундаментов и других конструкций, а также для выполнения вспомогательных построений.

По способам определения формы и размеров все детали корпуса могут быть разделены на пять групп:

1. Детали, форма и размеры которых полностью заданы рабочим чертежом (прямоугольные листы и кницы, полки фундаментов, пиллерсы и т. п.).

2. Плоские детали, расположенные в плоскостях шпангоутов или им параллельные и, следовательно, изображаемые на проекции «корпус» без искажения.

3. Плоские детали, расположенные вдоль судна: а) плоские детали перпендикулярные ПМШ; б) плоские детали наклонные к ПМШ. В первом случае деталь изображается на проекции «корпус» одной прямой линией, во втором случае несколькими параллельными прямыми – линиями пересечения плоскости детали с плоскостями шпангоутов.

4. Изогнутые детали, контуры и размеры плоской заготовки которых получают теоретически точными способами развертывания на плоскость: а) детали со сломом, т. е. состоящие из двух или большего количества плоских участков; б) детали цилиндрической формы; в) детали конической формы.

Рекомендуемые материалы

5. Детали двоякой кривизны (в том числе веерной формы), контур и размеры плоской заготовки которых получают приближенным развертыванием на плоскость, так как теоретически точно такие поверхности не развертываются.

Контуры и размеры деталей второй группы определяют непосредственным измерением расстояний между теоретическими линиями с учетом изложенных выше правил расположения толщин листов и профилей относительно этих линий. Так, длина флора, измеренная от ДП до обшивки, должна быть уменьшена на половину толщины вертикального киля. Кроме контуров деталей по плазу определяют также расстояния между вырезами для прохода продольного набора, места расположения шпигатов под сварные швы и т. п. По рабочему чертежу секции находят величину срезов для пропуска угловых швов, расположение и размеры вырезов облегчения набора, места и характер разделки кро­мок под сварку и т. п.

Контуры и размеры деталей третьей группы определяют построением. Сначала определяют истинную длину прямых или кривых линий, расположенных вдоль судна, которые называют растяжками (рис. 2.1). Например, на участке поверхности корпуса между 23-м и 27-м шпангоутами показана линия abсde. Дуговые расстояния между точками пересечения указанной линии со шпангоутами на проекции «корпус» называют прогрессами и обозначают буквой П.

Рис. 2.1. Растяжка продольной линии.

а – проекция продольной линии; б – растяжка линии.

Для построения растяжки проводят горизонтальную базовую пря­мую, откладывают на ней нужное количество шпаций, учитывая, что величина шпации заданного участка корпуса всегда известна. На базовой линии обозначают точку положения шпангоутов, которых к ней восстанавливают перпендикуляры. На перпендикулярных лучах откладывают отрезки, равные величинам прогрессов П1-П4. При плазовых построениях прогрессы принято замерять мерной (растягиваемая линия прямая) или гибкой (растягиваемая линия и, соответственно, прогрес­сы — кривые) рейками или гибкой металлической линейкой. Гибкой рей­ке или линейке, пометив на них точки а, Ь, с, d, e, дают распрямиться и переносят нужные отрезки на соответствующий перпендикуляр. Точ­ки на перпендикулярах соединяют прямой или плавной кривой линией (рис. 2.1, б), которая и образует растяжку или, иначе, истинную длину линии. Теоретическая шпация обозначена Ш, а соответствующие участ­ки растяжки называют растянутой шпацией – РШ.

Для определения растяжек можно воспользоваться формулой:

Рассмотрим определение контуров и размеров плоского стрингера между 6-м и 9-м шпангоутами, проекция которого показана на рис. 2.2. Обычно стыки деталей отстоят от теоретической линии шпангоута на 1/4 длины шпации, но для упрощения построений будем считать, что стыки стрингера совпадают с плоскостями шпангоутов. Согласно рис. 2.2 а   стрингер перпендикулярен к плоскости мидель шпангоута (ПМШ) и, следовательно, является деталью группы За. Для того чтобы установить истинную длину стрингера, пересечем стрингер в произвольной точке строевой линией – вспомогательной линией, перпендикулярной к стрингеру. В данном случае строевая является линией пересечения двух плоскостей и, следовательно, на развертке стрингера будет прямой.

Определение истинной длины стрингера производится в следующей последовательности: 1) проводится горизонтальная базовая линия, на которой откладывают натурные шпации (обычно справа налево) – растяжка строевой; 2) в точках шпангоутов к базовой линии восстанавливают перпендикуляры; 3) откладывают расстояния от строевой до верхней  и нижней  кромок стрингера по каждому шпангоуту. Полученные точки соединяют прямыми или плавными кривыми линиями.

Для стрингера, наклонного к ПМШ (деталь группы 3 б), построение аналогично, но предварительно необходимо построить растяжку строевой, а линии шпангоутов провести друг от друга на расстояниях, равных РШ (рис. 2.2, б). Строевая в данном случае также прямая линия, поскольку П= const, как это показано на разбивке.

Для деталей, отнесенных к группам 4 и 5, определяют и вычерчивают размеры и контуры не самих деталей, а их плоских заготовок, необходимых для последующей гибки до требуемой  пространственной формы.

Для построения развертки усеченной цилиндрической детали типа скулового листа наружной обшивки, показанного на рис. 2.3, его разворачивают на плоскость, разгибая дуги шпангоутов вокруг образующей AБ  растянутой с учетом прогрессов П в прямую А'Б'. Растяжки пазовых кромок детали определяются линией В'Д'(Г'Е'). Отрезок  m  характеризует  погиби листа. Поскольку деталь – часть усеченного цилиндра, то поперечные кромки развертки будут кривыми.

Рис. 2.2. Определение формы и размеров днищевого стрингера.

Рис. 2.3. Развертывание цилиндрического листа наружной обшивки

П – прогресс; m – высота дуги над хордой; у – стрелка погиби листа

Длина дуг шпангоутов на развертке равна длине дуг шпангоутов на проекции «корпус»: АГ=А"Г" и т. д. Обогнув дуги шпангоутов  на проекции «корпус» гибкой рейкой или гибкой металлической линейкой, отмечают на них положение средней и пазовых точек дуги  каждого шпангоута. Совместив точку А, отмеченную на рейке, с точкой А" на развертке и изогнув рейку до совмещения отмеченных на ней, крайних (пазовых) точек В и Г с пунктирными линиями, перпендикулярными к образующей А"Б", находят пазовые точки развертки В" и Г". Их соединяют плавной кривой линией. Аналогично находя т точки Д" и Е". Соединив точки В" и Д", Г" и Е" прямыми, получим контур развертки. Между стрелкой выгиба среднего шпангоута на развертке и его стрелкой погиби (m) на проекции «корпус», исходя из подобия заштрихованных треугольников,   существует   соотношение: у/m = П/РШ, откуда .

Данный способ получения размеров заготовки носит название метода Е.Е. Егорова.

Детали пятой группы, которые нужно гнуть и в поперечном и в продольном направлениях, называют деталями двоякой кривизны.

Листы этой группы изображены на проекции корпус в виде веерообразных линий (рис. 2.4). Такие листы могут быть, например, в районе носового развала шпангоутов. Развертку таких листов можно построить способом инженера Д. М. Челнокова.

Рис. 2.4. Изображение листа V группы на проекции корпус.

Начинают построение c проведения строевой перпендикулярно среднему шпангоуту (рис 2.5).

Рис. 2.5. Построение строевой

Для листов V группы нельзя построить строевую, перпендикулярную ко всем шпангоутам, так как они веерообразны. Поэтому ее строят с таким расчетом, чтобы она была кривой ли­нией, а линии шпангоутов являлись нормалями к ней.

Построение строевой начинают от среднего шпангоута (рис. 2.5). На третьем шпангоуте намечают точку О, из нее до пересечения с соседними шпангоутами восставляют перпендикуляры ОА и ОБ. От линий соседних шпангоутов опускают в точку О перпендикуляры ВО и ГО. Углы БОГ и АОВ делят биссектрисами на равные части. Пересечения биссектрис с линиями соседних шпангоутов дадут точки строевой линии О₁ и О₂. Практически (имея в виду малые величины углов) можно не строить биссектрис, а разделить отрезки АВ и БГ пополам и получить точки О₁ и О₂. Дальнейшие построения выполняют аналогичным предыдущему образом (из точек О₁, О₂).

После определения точек строевой на всех линиях шпангоутов их соединяют плавной кривой и получают строевую линию.

Выше и ниже строевой на расстоянии 300 мм проводят вспомогательные контрольные линии (рис. 2.4). Затем находят поперечные растяжки по шпангоутам от строевой, продольные растяжки по верхнему и нижнему пазам, по строевой и по вспомогательным контрольным. Продольные растяжки по контрольным снимают на одну сторону рейки, совмещая риски среднего шпангоута (рис. 2.6).

Из рисунка видно, что верхняя контрольная линия длиннее нижней. Разность длин вспомогательных контрольных на каждом шпангоуте (р) замеряют и заносят в таблицу.

Рис. 2.6. Определение разностей в длинах вспомогательных контрольных липни.

Для построения строевой линии на развертке необходимо знать величину ее опускания от прямой линии на каждом шпангоуте.

Инженер А. М. Челноков величину опускания строевой реко­мендует определять по эмпирической формуле:

где  – опускание строевой на данном шпангоуте, мм;

, – разности продольных растяжек верхней и нижней вспомогательных контрольных, мм;

 – растяжка шпации по строевой, мм.

После определения величин  приступают к построению развертки, Сначала пробивают две взаимно перпендикулярные линии (рис. 2.7). Горизонтальная линия служит базой для построения строевой, а вертикальная является средним шпангоутом. С помощью продольной растяжки строевой на горизонтальной линии размечают точки шпангоутов. От полученных точек вниз откладывают значения Ф (на рис. 2.7 величина а), определенные расчетом. Через нижние точки проводят короткие параллельные линии. Рейку продольной растяжки по строевой изгибают так, чтобы риски шпангоутов совместились с короткими параллельными линиями, после чего отмечают точки шпангоутов и  проводят строевую па развертке. С поперечных  растяжек снимают расстояния от строевой до верхней и нижней кромок и с помощью циркуля проводят дуги в верхней и нижней частях построения. Эти дуги соединяют плавной касательной и получают пазовые кромки листа. Совмещая продольные растяжки с указанными линиями, а риску среднего шпангоута с линией среднего шпангоута, размечают точки шпангоутов и стыков листа.

Стрелку выгиба следа шпангоута на развертке (у) определяют аналогично предыдущему методу.

Развертывание деталей двоякой кривизны часто выполняют, используя геодезическую линию, как строевую, которая на криволинейной поверхности является кратчайшим расстоянием между двумя точками по выпуклой поверхности. При развертке поверхности нанесенная на ней геодезическая линия растягивается в прямую.

Рис. 2.7. Развертка листа V группы сложности

Развертывание показанного на рис. 2.8 листа двоякой кривизны начинают с построения проекции геодезической линии. К среднему 21-му шпангоуту на детали параллельно хорде, соединяющей пазовые точки, проводят касательную и находят точку касания (если количество шпангоутов четное, то в качестве среднего можно выбрать любой из двух средних шпангоутов).

Рис.2.8. Построение геодезической линии.

В точке касания восстанавливают нормаль к касательной, пересекающую все шпангоуты детали. Затем вычисляют отстояния точек проекции геодезической линии Δ_i от проведенной нормали. Для первого шпангоута слева от точки касания (i = 1) Δ_i= 0.

В общем случае:

где  – прогрессы в первой, второй, i-ой шпациях от среднего шпангоута, измеренные по нормали, мм;

 – угол между нормалью к среднему шпангоуту и нормалью к      i-му шпангоуту, восстановленной в точке его пересечения с первой нормалью, рад; углы  измеряют транспортиром, градуированным в радианах.

Полученные значения Δ_i могут быть отложены вверх или вниз от нормали, в зависимости от изменения прогрессов в сторону от среднего шпангоута.

 Если вдоль нормали от среднего шпангоута прогрессы возрастают, то Δ_i откладывают от нормали в ту сторону, в которой прогрессы между шпангоутами меньше, и наоборот. Если изменение прогресса вдоль нормали и углы φ,- малы, то отклонения проекции геодезической линии от нормали незначительны и за геодезическую линию можно принять нормаль к среднему шпангоуту.

Построение развертки начинают с пробивки базовой прямой линии (рис. 2.9), на которой откладывают растяжку геодезической линии в точки 17, 18,...,26. Радиусами, равными растянутым длинам верхней и нижней дуг среднего шпангоута от геодезической линии до пазовых точек делают засечки, через точку 21 проводят перпендикуляр к геодезической линии, от которого откладывают на засечках расчетную величину стрелки выгиба шпангоута (у). Откладывают так, чтобы выгиб следа среднего шпангоута на развертке был направлен в ту же сторону (в нос или в корму), что и погибь шпангоута на проекции «корпус».

  Значение (у) находят аналогично применяемому в методе Е.Е.Егорова, однако поскольку прогрессы слева и справа от среднего шпангоута имеют разную величину (П₁ и П₂–прогрессы слева и справа от среднего шпангоута) рассчитывают величину выгиба

Рис.2.9 Построение развертки листа

Через полученные пазовые точки и точку 21 на геодезической линии проводят плавную кривую – след среднего шпангоута на строящейся развертке. Затем из нанесенных на растяжке геодезической линии точек шпангоутов радиусами, равными длинам дуг каждого шпангоута от растяжки геодезической линии до пазовых точек, делают засечки. Рейку-растяжку нижнего паза укладывают так, чтобы нанесенная на ней риска для среднего шпангоута совпала с его пазовой точкой на развертке. Пазовые точки других шпангоутов получатся при пересечении соответствующих рисок на рейке-растяжке с засечками указанными радиусами. Верхний паз строится аналогично. Через три точки: верхнего паза, на растяжке геодезической линии, нижнего паза проводят след каждого шпангоута на развертке.

Правильность построения развертки проверяют диагоналями. Нa развертке проводят диагонали Д1 и Д2 и измеряют их длину. Затем длины дуг следов шпангоутов от точек пересечения диагоналей со шпангоутами рейкой переносят на проекцию листа, на котором диагонали будут криволинейны (см. рис. 2.8). Построив после этого растяжки диагоналей, сравнивают полученные их длины с измеренными по развертке. При правильном построении развертки они должны совпасть либо расходиться на величину, не превышающую 2 мм ( в натуре).

Контур и размеры геометрически построенной развертки корректируют с учетом расчетной величины деформаций металла при гибке, исходя из формы изгиба детали. Схема корректировки приведена на рис. 2.10: кромки заготовки парусовидного листа в процессе гибки укорачиваются, а средняя ее часть растягивается (так, если не внести поправку, для листа 12х1150х5700мм при стрелке продольной погиби 235 мм и поперечной 118мм после гибки кромки по пазам укоротились на 23,8 мм, а длина листа в средней части возросла на 5,8 мм – что неприемлемо при сборке), следовательно пазы необходимо удлинить, а среднюю часть укоротив).

Абсолютную величину суммарных деформаций определяют по эмпирической формуле:

где Н – стрелка (наименьшая) продольного выгиба детали, мм;

h – стрелка поперечного выгиба детали на среднем шпангоуте, мм;

L – длина детали, мм;

η – полученный опытным путем безразмерный коэффициент, определяемый по графику, представленному на рис. 2.11, в зависимости от соотношения длины L и ширины В листовой детали.

Рис 2.10 Корректировка формы парусовидного листа

Информация в лекции "48 Научная теория и её основные функции" поможет Вам.

Рис. 2.11 Безразмерный коэффициент η

Значения h и L находят по плазовой разбивке: h – непосредственным измерением, L – по растяжке геодезической линии. Для определения Н выполняют специальное построение, иллюстрируемое рис. 2.12. К крайним шпангоутам разворачиваемого листа проводят касательные, параллельные хорде среднего шпангоута, и находят точки касания «а» и «б». Проводят прямую «аб», делят ее на отрезки «ав» и «вб», пропорциональные отношению сумм шпаций до и после среднего шпангоута. Через полученную точку «в» проводят прямую, параллельную хорде среднего шпангоута, до пересечения ее в точке «г» с нормалью к нему.

Отрезок Ог можно считать равным Н.

Рис.2.12 Определение стрелки продольного выгиба листа

Изменение поперечных размеров мало и им обычно пренебрегают. Опытом установлено, что форму заготовки обычных размеров (длиной 6-8 м) следует корректировать только в том случае, если произведение стрелок продольной и поперечной погибей превышает 2000 мм².