Влияние перепроектирования конструкции корпуса судна под аддитивное производство на характеристики остойчивости

Рассмотрена проблема изменения характеристик остойчивости судна вследствие оптимизации конструкции корпуса и увеличения массы из-за выбора полилактида в качестве корпусного материала для производства аддитивными технологиями. Выполнен расчет характеристик остойчивости корпуса маломерного судна типа байдарки «Нерль» в двух приближениях: в первом — для стандартного судна-прототипа из стеклопластика массой 35 кг, во втором — для разрабатываемого под аддитивное производство проекта из полилактида массой 70 кг. Остойчивость корпуса судна рассчитана согласно требованиям Российского Речного Регистра с помощью программного обеспечения FreeShip+ и Hydromax. Выяснено, что не все характеристики остойчивости (максимальное плечо восстанавливающего момента) судна-прототипа соответствуют требованиям регистра, тогда как для проекта судна аддитивного производства все требования выполнены. Результаты исследования могут быть полезны судостроительным предприятиям, планирующим организовать 3D-печатное изготовление продукции.

Литература

[1] Зобов П.Г., Дектярев А.В., Морозов В.Н. Современные методы 3D-сканирования при размерном анализе судовых моделей с учетом их аддитивного изготовления. Известия КГТУ, 2019, № 53, с. 151–161.

[2] Дектярев А.В., Романюта Д.А., Гришин П.Р. и др. Исследование физико-механических характеристик элементов судовых корпусных конструкций на примере судовых пластин в условиях аддитивного промышленного производства. Автоматизация в промышленности, 2019, № 7, с. 37–39.

[3] Дектярев А.В., Товпинец А.О., Гришин П.Р. и др. Сравнительный анализ физико-механических характеристик материалов аддитивного производства с традиционными методами литья как возможность применения 3D-печати в ремонтных работах на борту судна в рейсе в условиях Арктической зоны. Наукоемкие технологии в машиностроении, 2020, № 2, с. 41–48, doi: https://doi.org/10.30987/2223-4608-2020-2020-2-41-48

[4] Зобов П.Г., Дектярев А.В., Морозов В.Н. Новая формула клеевого соединения для изделий из полилактида. Вестник молодежной науки, 2020, № 1. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42765788

[5] Дектярев А.В., Зобов П.Г., Николаев И.И. и др. Опыт применения 3D-печати в судомоделизме при исследовании буксировочного сопротивления маломерного судна в условиях опытового бассейна. Известия КГТУ, 2019, № 54, с. 166–177.

[6] Колосов Г. К возможностям байдарки на «большой воде». В: Ветер странствий, вып. 11. Москва, Физкультура и спорт, 1976, с. 133–139.

[7] Рыжавский Г.Я. Водные походы на байдарках. Москва, Физкультура и спорт, 1981. 97 с.

[8] Стабильность каяка. mykayak.ru: веб-сайт. URL: https://mykayak.ru/stabilnost-kayaka (дата обращения: 24.03.2021).

[9] Роннов Е.П., Шмаков В.М. Сопоставление отечественных и европейских требований к остойчивости и непотопляемости судов внутреннего плавания. Вестник ВГАВТ, 2012, № 31, с. 105–111.

[10] Российский речной регистр. Правила. Москва, Российский Речной Регистр, 2019. 1917 с.

[11] Ашик В.В. Проектирование судов. Ленинград, Судостроение, 1975. 352 с.

[12] Ногид Л.М. Теория проектирования судов. Ленинград, Судпромгиз, 1955. 479 с.

[13] Сукачева Е.В. Определение элементов остойчивости судов при аффинном преобразовании теоретического чертежа. Тр. Мосрыбвтуза, 1954, № 6, с. 110–118.

[14] Раков А.И. Оптимизация основных характеристик и элементов промысловых судов. Ленинград, Судостроение, 1978. 231 с.

[15] Чыонг М.К. Оценка остойчивости маломерных рыболовных судов Вьетнама на ранних стадиях проектирования. Вестник АГТУ. Сер. Морская техника и технология, 2009, № 2, с. 14–18.

[16] Красильникова О.А., Кольчурин А.И. Применение полимерных конструкционных материалов в судостроении. European Research, 2016, № 5, с. 22–24.

[17] Nekliudova E.A., Semenov A.S., Melnikov B.E. et al. Experimental research and finite element analysis of elastic and strength properties of fiberglass composite material. Magazine of Civil Engineering, 2014, vol. 47, no. 3, pp. 25–39, doi: http://dx.doi.org/10.5862/MCE.47.3

[18] Zumdick N.A., Jauer L., Kersting L.C. et al. Additive manufactured WE43 magnesium: A comparative study of the microstructure and mechanical properties with those of powder extruded and as-cast WE43. Mater. Charact., 2019, vol. 147, pp. 384–397, doi: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.11.011

[19] Zhao Y., Li K., Gargani M. et al. A comparative analysis of Inconel 718 made by additive manufacturing and suction casting: microstructure evolution in homogenization. Addit. Manuf., 2020, vol. 36, art. 101404, doi: https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101404

[20] Musio-Sale M., Nazzaro P.L., Peterson E. Visions, concepts, and application in additive manufacturing for yacht design. In: AHFE, 2019, pp. 401–410, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-20216-3_37