Диссертация (1144175), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Показано, что в этом случае износостойкостьупрочнённых бронзовых деталей повышается на 30%.2. Установлено, что в диапазоне значений плотности потока энергии 18 – 30Дж/см2 в результате электронно–пучковой обработки поверхности исследуемыхметаллических сплавов увеличение количества импульсов излучения (с 1 до 7 –8) износостойкость исследованных материалов повышается на 15 – 50%.3. Впервые определены динамические характеристики (предел прочности,предел текучести, относительные удлинение и сужение) титанового сплава 3М,стали 08Х18Н10Т, БрАЖНМц 9-4-4-1 при скоростях деформации 103 – 2·103 с-1при испытании на струевую коррозию в проточной морской среде.

При этомполученные значения предела текучести и прочности на 25 – 55% выше при8незначительном снижении относительного удлинения и сужения по сравнениюс аналогичными характеристиками, полученными при статических испытаниях;4. Установлено, что в условиях динамического нагружения разрезногостержня Гопкинсона с ростом скорости деформации размер очага разрушенияуменьшается;5. Впервые разработана методика расчёта вероятности безотказной работыпо неразрушению элементов судовой арматуры. Данная методика комплексноучитывает прочность (предел текучести и трещиностойкость) и шероховатостьповерхности(коэффициентГрюнайзенаобработаннойповерхности) ихматериалов.Практическая значимость работыРазработанный режим лазерной обработки поверхности бронзовых деталейприменяется при изготовлении золотников на различных предприятиях: АО«Машиностроительныйзавод»«Аскольд»Приморского(г.Арсеньев«Армалит»края),(г.Санкт-Петербург),СКБКПАО(г.Санкт-Петербург).Полученные динамические характеристики нержавеющей стали 08Х18Н10Т,бронзы БрАЖНМц 9–4–4–1 и титанового сплава 3М применяются при расчётепрочностикорпусных«Машиностроительныйэлементовзавод»судовой«Армалит»арматурыв(г.Санкт-Петербург)АОиконструктивных элементов судовых котлов в Специальном конструкторскомбюро котлостроения (г.Санкт-Петербург).Разработанныерациональныережимыэлектронно-пучковойтитанового сплава 3М, стали 08Х18Н10Т и БрАЖНМц 9–4–1–1 обработкиисследованных металлови сплавов могут использоваться на предприятияхмашиностроительного комплекса РФ для увеличения износостойкости деталей,изготовленных из этих материалов.Полученные динамические характеристики (предел прочности, пределтекучести, относительные удлинение и сужения) титанового сплава 3М, стали08Х18Н10Т и БрАЖНМц 9–4–1–1 могут применяться в конструкторских и9научно-исследовательскихорганизацияхприрасчётахнапряжённо-деформированного состояния (НДС) различных конструкций, испытывающих впроцессе эксплуатации интенсивные ударные нагрузки.Степень достоверности результатовДостоверностьобеспечиваетсяполученныхвыборомсертифицированныхмеханическихирезультатовсовременныхсредствсделанныхапробированныхисследованиятриботехническихиструктурысвойств,выводовметодовиматериаловихтщательнойподготовкойэкспериментов, выбором современных методов расчёта НДС конструкций ивсесторонним анализом полученных данных с целью выявления влияющих нарезультаты экспериментов и расчётов эффектов.Апробация результатовРезультаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: XIXМеждународной конференции «Физика прочности и пластичности материалов»(8–11 июня 2015 г.Самара); Всероссийской научно-практической конференции«Морское подводное оружие.

Перспективы развития» (г.Санкт-Петербург, 2015г.);42-ойи43-ейВсероссийскихнаучно-техническойконференциях«Проектирование боеприпасов:» (2015, 2016 гг. Москва); XXII Петербургскихчтенияхпопроблемампрочности(г.Санкт-Петербург,2016г.);VIIIМеждународной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения исопутствующихявлений»(г.Тамбов),Международнойконференции«Живучесть и конструкционное материаловедение» (26 – 28 октября 2016 г.,Москва); IX Международной конференции «Микромеханизмы пластичности,разрушения и сопутствующих явлений» (25 – 29 июня 2018 г. г.Тамбов); 4thGlobal Congress «Material Science and Nanoscience» (October 15 – 16, 2018,Amsterdam, Netherlands).Публикации по теме диссертацииОсновные результаты диссертационной работы опубликованы в 17 работах,11 из которых - в изданиях, рекомендованных ВАК.10Личный вклад автораАвторличновыбирал направленияисследований, обрабатывал ианализировал результаты расчётов и экспериментов, а также непосредственнопринимал участие в ряде экспериментов.Структура и объём диссертацииДиссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения иобщих выводов.

Объём диссертации – 138 страниц, включая 17 таблиц, 75рисунков, список использованных источников из 113 наименований.111. Аналитический обзор. Методы и методики определения свойствматериалов. Выбор направлений исследований1.1. Особенности конструкции и эксплуатации подводных аппаратовразличного назначения и их конструктивных элементов.Основные материалы и покрытия, применяемые для элементовсудовой арматурыПоскольку конструктивные особенности надводных кораблей (судов)достаточно хорошо известны, то в настоящем разделе представлены толькоособенности конструкций и эксплуатации подводных аппаратов различногоназначения и их конструктивных элементов.Подводные аппараты подразделяются на два основных класса: обитаемые инеобитаемые.

В свою очередь оба класса подразделяются ещё на ряд подклассовс присущими им задачами, особенностями технологии, составом систем ифункциональными свойствами [1 – 4].Особенно повышенный интерес в последние годы наблюдается кразработкам и использованию как автономных необитаемых (АНПА), так идистанционно управляемых подводных аппаратов военного или двойногоназначения,обладающихсверхбольшойпродолжительностью одиночного плавания.(отнедельдогода)В ВМС ведущих иностранныхгосударств данное направление является одним из приоритетных направленийразвития боевых средств флота. Такие подводные аппараты, применяющиеся снадводных кораблей и подводных лодок, а иногда и с аэроносителей (например,с экранопланов) уже хорошо зарекомендовали себя при решении какисследовательских океанографических задач, связанных с широкомасштабнымиизмерениями параметров среды в водной толще и вблизи дна, так и различныхзадач военно-разведывательного назначения.

К таким задачам относятся:– обнаружение и уничтожение подводных лодок, мин и других подводныхцелей с применением торпед, неуправляемых ракет, а перспективе ивысокоскоростных (суперкавитирующих) боеприпасов;12– ведение гидроакустической, радиоакустической и оптоэлектроннойразведки;– постановка мин, быстро развёртываемых позиционных, мобильных идрейфующих линейных антенн, низкочастотных гидроакустических датчиков,необслуживаемых подводных датчиков длительного действия и др., а такжеприбрежных систем обнаружения подводных лодок;– осуществление широкополосной цифровой звукоподводной связи,управление распределенной сетью датчиков, ретрансляции данных отвыдвинутых к побережью систем разведки и обнаружения подводных лодок накорабельные и береговые командные центы, и центры тактической поддержки.СовременныеАНПАоснащеныкомплексомсистемиустройств,обеспечивающих их самостоятельное движение под водой.

Большинство из нихимеет корпус в форме торпеды с электроэнергетической установкой, состоящегоиз литиевого-ионной аккумуляторной батареи и гребного электродвигателя.Обитаемые подводные аппараты (ОПА) являются одним из основных видовтехники Поисково-спасательной службы ВМФ России.

Одновременно соспасательными ОПА существуют и рабочие ПА, перед которыми в настоящеевремя ставятся задачи, схожие с задачами АНПА. По сравнению соспасательными ПА на них более развиты системы визуального наблюдения,средства закрепления на грунте и т.д.В настоящее время в связи с опережающим освоением Арктики и общимразвитием военно-морского флота актуальной задачей является созданиеглубоководных аппаратов, предназначенных для производства специальныхподводных работ в интересах ВМФ России, а также решения большого объёмазадач по исследованию Мирового океана.Применение ОПА и НПА в условиях воздействия агрессивной морскойсреды и больших глубин приводит к применению в их конструкцияхвысокопрочныхантикоррозионныхсплавов(например,титановыхили13высоколегированныхнержавеющихсталей),атакжеполимерныхкомпозиционных материалов.Особенности применения современных ОПА, АНПА и ДУПА (в основномвоенного назначения) требуют от их конструкторов и разработчиков увеличенияполезной (целевой) нагрузки при минимизации общей массы АНПА, чтоповлечёт за собой совершенствование конструктивно-компоновочных схемаппаратов.

Эти задачи могут быть решены, в том числе путём разработкитеоретических основ и методов усовершенствования расчётных моделей,которые отвечают целевым требования, надёжности и экономичности (котораянапрямую зависит от весовых параметров изделия) проектируемых АНПА.Длительность автономного плавания НПА и ОПА, особенно на большихглубинах, само по себе является экстремальным состоянием эксплуатации.Положение будет усугубляться, если аппарат попадёт в зону военных действий,природных (например, извержение подводного вулкана) или техногенныхкатастроф. В этом случае он может подвергаться действию высокоскоростнойнагрузки достаточно большой амплитуды. При спуске ПА в морские водоёмымогут произойти удары корпуса и арматуры о грунт, как это случилось соспасательным аппаратом АС-7 15 сентября 1987 г. в районе Камчатскогоразлома, в результате чего он получил повреждения лёгкого корпуса и элементоварматуры [5].С точки зрения живучести наибольшую опасность для корпусов подводныхаппаратов и конструктивных элементов их арматуры представляют сильныеподводные взрывы [6].Пиковое давление р ударной волны, возникающей при взрыве тротиловогозаряда (или любого другого заряда с тротиловым эквивалентом по массе) массойМ, на расстоянии R от центра взрыва можно определить по приближённой(точность 5%) формуле [7] (отметим, что существует достаточно большоеколичество эмпирических или полуэмпирических формул, позволяющихопределить пиковое давление [8, 9])1432r r r p  94000 0   3800 0   11300 0 RRR1,13,(1.1) 3Mгде размерность р – [кГ/см ]; размерность М – [кг]; r0  0,1 4 02сферического тротилового заряда в метрах; 0  1,61/ 3– радиусг/cм3 – плотностьтротилового заряда.Соотношение (1.1) справедливо в следующем диапазоне расстояний отцентра взрыва0,23r0  R  42r0 .(1.2)Оценим по зависимости (1.1) давление, возникающее в крайней удалённойточке диапазона (1.2) R  42r0 (предполагаем, что взрыв заряда в ближней точкедиапазона уничтожит аппарат, а взрыв внутри указанного диапазона приведёт кневозможности выполнения аппаратом своих функций).

Независимо от массызаряда получим р = 166 МПа. Полученное значение давления невысоко ипрактическилюбойметаллическийконструкционныйматериал,применяющийся в подводном аппаратостроении, может выдержать подобноедавление.Но существуют некоторые особенности гидродинамики взрыва, которыеприводят к увеличению вероятности разрушения материалов подводныхаппаратов. Рассмотрим эти особенности. Известно [8], что вслед зараспространением ударной волны начинают расширяться сильно сжатыепродукты детонации. Образуется так называемый газовый пузырь, вследствиечего возникают кавитационные явления.

Характеристики

Список файлов диссертации