26.06.01 РПУД Специальные главы конструкции и прочности
advertisement
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД) Специальные главы конструкции и прочности судов Направление подготовки 26.06.01 – Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта; профиль – 05.08.03 Проектирование и конструкция судов Образовательная программа «Проектирование и конструкция судов» Форма подготовки - очная Инженерная школа ДВФУ Кафедра кораблестроения и океанотехники курс ___2____ семестр ____4____ лекции _18__ час. /_0,5___ з.е. практические занятия ___18____час. /_0,5___ з.е. лабораторные работы _______нет. всего часов аудиторной нагрузки___36_____ (час.) /__1__ з.е. самостоятельная работа ___72______ (час.) /__2__ з.е. контрольные работы (количество) курсовая работа / курсовой проект _________ нет зачёт ___________ нет экзамен _____4___ семестр Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования (уровень подготовки кадров высшей квалификации), утвержденного приказом министерства образования и науки РФ от 18.08.2014 г. № 1016. Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры кораблестроения и океанотехники, протокол № 5 от « 15 » января 2015 г. Заведующий кафедрой Грибов К.В. Составитель: д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры кораблестроения и океанотехники Аносов А.П. I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __________________ (подпись) (И.О. Фамилия) II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __________________ (подпись) (И.О. Фамилия) АННОТАЦИЯ Дисциплина «Специальные главы конструкции и прочности судов» предназначена для аспирантов, обучающихся по образовательной программе «Проектирование и конструкция судов» и входит в вариативную часть учебного плана (обязательные дисциплины). При разработке рабочей программы учебной дисциплины использованы Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования (уровень подготовки кадров высшей квалификации) по направлению подготовки 26.06.01 – Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта, учебный план подготовки аспирантов по профилю 05.08.03 – Проектирование и конструкция судов. Цель изучения дисциплины: ознакомить аспирантов с современными основами теории проектирования судов и конструирования их корпусных конструкций. Задачи: 1. Ознакомить аспирантов с современным состоянием теории про- ектирования судов и конструирования корпусов судов. 2. Ознакомить с основными тенденциями развития этих корабле- строительных дисциплин. 3. Расширить кругозор аспирантов по проблематике проектирования и конструкции судов на основе базовых курсов. Интерактивные формы обучения составляют 12 часов и включают в себя диалоговое обучение при проведении практических занятий, а также во время лекционных занятий. Компетенции выпускника, формируемые в результате изучения дисциплины. Универсальные компетенции: - готовность использовать современные методы и технологии научной коммуникации на государственном и иностранном языках (УК-4). Общепрофессиональные компетенции: - владение необходимой системой знаний в сфере техники и технологии кораблестроения и водного транспорта (ОПК-1); - владение методологией исследований в сфере техники и технологии кораблестроения и водного транспорта (ОПК-2); - владение культурой научного исследования, в том числе с использованием новейших информационно-коммуникационных технологий (ОПК-3); - готовность к разработке новых методов исследования и их применению в самостоятельной научно-исследовательской деятельности в сфере кораблестроения и водного транспорта (ОПК-4); - готовность работать в составе коллектива и организовывать его работу по проблемам кораблестроения и водного транспорта, с учетом соблюдения авторских прав творческого коллектива, его членов и организации в целом (ОПК-5). Требования к уровню усвоения содержания дисциплины. В результате изучения дисциплины аспирант должен знать: - методы и технологии научной коммуникации на государственном и иностранном языках; - основные тенденции развития судостроения, водного транспорта и морских технических средств; - основные методы научных исследований в сфере техники и технологии кораблестроения и водного транспорта; - общие принципы проведения научных исследований и представления их результатов; - методы проведения научных исследований с учетом специфики направления подготовки; - методы организации практико-ориентированной, проектной деятельности; принципы научной организации труда исследователя; психологию общения и личностные особенности своих коллег по работе; - расчётные нагрузки на корпус судна и отдельные его конструкции; - особенности работы конструкций при различных видах нагружения (статическое, динамическое, циклическое); - основные тенденции и научные направления моделирования объектов и систем в области кораблестроения и водного транспорта, а также смежных областей науки и техники; - принципы и методы моделирования процессов проектирования, производства и эксплуатации объектов профессиональной деятельности, их подсистем и элементов; - способы и методы объективного и критического анализа инженерных проблем в сфере кораблестроения и водного транспорта с использованием прогнозов развития смежных областей науки и техники, а также инновационных исследований, методов и технологий; - основные тенденции развития судостроения, водного транспорта и морских технических средств; уметь: - следовать основным нормам, принятым в научном общении на государственном и иностранном языках; - осуществлять отбор материала, характеризующего достижения науки, с учетом специфики направления подготовки; - выполнять исследования в конкретной области техники и технологии кораблестроения и водного транспорта; - осуществлять подбор и анализ научной информации с использованием новейших информационно-коммуникационных технологий; ясно и аргументированно излагать свои мысли; - использовать современные подходы к выполнению теоретических и экспериментальных исследований в сфере кораблестроения и водного транспорта; - осознавать своё поведение и влияние на других при работе в формальных или неформальных группах; эффективно поддерживать своих коллег в процессе обучения и работы; - выполнять расчёты элементов корпуса судна по Правилам Регистра; - выполнять расчёты напряжённо-деформированного состояния (НДС) корпуса и его элементов с использованием метода конечных элементов (МКЭ); - использовать современные методы проектирования, моделирования и анализа в своей профессиональной деятельности. I. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА МОДУЛЬ 1. Проектирование судов (8 часов) Раздел I. Теория проектирования судов (6 часов) Тема 1. Определение основных размерений и характеристик судна (2 часа) Методика проектирования. Значение и область применения научнометодического аппарата теории проектирования судов. Нагрузка судна. Измерители весов (масс). Уравнение весов, выраженных в функции водоизмещения. Принципы определения размерений судна. Уравнение весов, выраженных в функции главных размерений и коэффициента общей полноты. Вместимость. Взаимосвязь основных характеристик формы судна. Тема 2. Обеспечение остойчивости и непотопляемости судна (2 часа) Поперечная метацентрическая высота как характеристика остойчивости судна. Уравнение остойчивости и принципы его составления. Изменение положения метацентра по высоте с изменением с изменением размерений и коэффициента общей полноты. Обеспечение остойчивости при больших углах крена. Запас плавучести. Влияние высоты надводного борта на мореходные качества судна. Базисный надводный борт и стандартная седловатость палубы. Поправки к базисному надводному борту. Надводный борт в носовой оконечности. Обеспечение непотопляемости. Расстановка переборок. Тема 3. Обеспечение ходкости при проектировании. Проектирование теоретического чертежа (2 часа) Основы расчета мощности ЭУ. Эксплуатационная скорость. Запас мощности. Теоретический чертеж и строевые по шпангоутам и ватерлиниям. О смоченной поверхности судна. Связь длины с ходкостью судна. Коэффициенты продольной остроты и общей полноты. Положение центра величины по длине судна. Коэффициенты полноты оконечностей. Заострение кормы. Форма носовой оконечности. Аффинное построение чертежа прототипа. Интерполяционный способ построения теоретического чертежа. Использование кривых, заданных аналитически, при построении теоретического чертежа. Кривые, выражающие аналитически все обводы судна. Методы аналитического построения полного комплекса судовых обводов (теоретического чертежа). Раздел II. Использование вычислительной техники при проектировании судов Тема 1. Области применения вычислительной техники при проектировании судов (1 час) Оптимизация проектируемого пополнения судна. флота. Формулировка Оптимизация задачи и характеристик выбор критерия оптимизации. Алгоритм оптимизации. Сходимость метода оптимизации. Построение теоретического чертежа. Расчеты плавучести, остойчивости, гидродинамические расчеты. Расчеты прочности. Размещение оборудования в помещениях судна. Проектирование общего расположения. Обработка результатов натурных и модельных испытаний. Тема 2. Современные пакеты программ, используемые при проектировании судов (1 час) Обзор современных пакетов программ. Области их применения. Сравнительный анализ. Возможности. Достоинства. Недостатки. МОДУЛЬ 2. Конструкция судов (10 часов) Раздел I. Конструкция корпуса судна (8 часов) Тема 1. Корпус судна и предъявляемые к нему требования (2 часа) Корпус судна и его основные элементы. Термины и определения. Условия плавания и внешние нагрузки, действующие на корпус судна. Нормирование прочности. Восприятие корпусными конструкциями внешних нагрузок, действующих на судно. Системы набора корпусных перекрытий. Общий продольный изгиб корпуса судна в вертикальной плоскости. Изгибающие моменты и перерезывающие силы на тихой воде и волновые изгибающие моменты и перерезывающие силы. Вероятностные методы определения расчетных изгибающих моментов на волнении. Тема 2. Напряжения в корпусе судна при общем изгибе. Размеры и форма корпусных конструкций. Судостроительные материалы (2 часа) Понятие об эквивалентном брусе. Расчет эквивалентного бруса в первом и последующих приближениях. Критерии нормирования общей продольной прочности. Требования правил классификационных обществ к моменту сопротивления эквивалентного бруса. Влияние на момент сопротивления распределения материала по высоте корпуса. Выбор размеров связей по Правилам РС. Расчетные методы выбора размеров связей корпуса. Выбор рациональной системы набора корпуса. Судокорпусные стали. Сортаменты листового и профильного проката из стали и легких сплавов. Раскрой листов. Растяжка наружной обшивки. Коррозия и износ корпусных конструкций. Тема 3. Конструктивные типы судов и особенности проектирования их корпусных конструкций (2 часа) Факторы, определяющие конструктивный тип судна. Класс Регистра. Ограничение района плавания. Универсализация и специализация судов. Наливные суда. Навалочники. Комбинированные суда. Универсальные суда для генеральных грузов. Контейнеровозы. Суда типа ро-ро. Лихтеровозы. Баржебуксирные составы. Рефрижераторы. Суда ледового плавания. Ледоколы. Суда смешанного река-море плавания. Лесовозы. Буксиры. Тема 4. Особенности проектирования отдельных корпусных конструкций (2 часа) Общие требования. Конструирование балок набора. Конструкция и расчет днищевых перекрытий. Конструкция и расчет палубных перекрытий. Конструкция в районе палубных вырезов. Ограждение открытых палуб леерным ограждением и фальшбортами. Конструкция и расчет бортовых перекрытий. Конструкция скуловых килей. Ледовые подкрепления бортов. Конструкция надстроек и рубок. Конструкция поперечных и продольных переборок. Конструкция кормовой и носовой оконечностей. Технологичность конструкций корпуса судна. Раздел II. Использование вычислительной техники при проектировании судовых конструкций (2 часa) Тема 1. Области применения вычислительной техники при проектировании судовых конструкций (1 час) Определение внешних сил (вероятностные методы). Определение внешних сил (задачи гидроупругости). Расчеты прочности. Расчеты устойчивости. Расчеты вибрации. Графическая реализация проектных решений. Тема 2. Современные пакеты программ, используемые при проектировании судовых конструкций (1 час) Обзор современных пакетов программ. Области их применения. Сравнительный анализ. Возможности. Достоинства. Недостатки. II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА Практические занятия (18 час.) Занятие 1. Составление и решение уравнения весов (2 часа) Определение составляющих весовой нагрузки с использованием измерителей по прототипу. Составление и решение уравнения весов. Занятие 2. Составление и решение уравнения весов в функции главных размерений и коэффициента общей полноты (2 часа) Составить и решить уравнение весов в функции от главных размерений и коэффициента общей полноты судна. Определить искомые характеристики. Занятие 3. Сопоставительный расчет потребной мощности силовой установки с использованием различных зависимостей и методик (2 часа) Рассчитать необходимую мощность силовой установки судна с заданными размерениями и скоростью по ряду известных зависимостей. Выполнить сопоставительный анализ результатов расчета. Занятие 4. Для заданного судна рассчитать с использованием известного программного пакета характеристики посадки и остойчивости (2 часа) Для судна с заданными характеристиками и размерениями рассчитать параметры посадки и остойчивости для пяти типовых случаев загрузки судна в соответствии с Правилами РС с использованием известного программного комплекса. Занятие 5. Расчет эквивалентного бруса (2 часа) Для заданного судна определить по Правилам РС расчетные изгибающие моменты. Выполнить расчет эквивалентного бруса в первом и последующих приближениях с использованием ПК. Занятие 6. Расчет толщин наружной обшивки (2 часа) Для заданного судна определить толщин наружной обшивки по Правилам РС. Начертить схему растяжки наружной обшивки. Занятие 7. Проектирование днищевого перекрытия (2 часа) Для заданного судна спроектировать набор днищевого перекрытии в носовой части с учетом слеминга. Занятие 8. Проектирование бортового перекрытия (2 часа) Для заданного судна спроектировать набор носовой оконечности судна по Правилам РС с учетом ледовых нагрузок при заданной ледовой категории судна. Занятие 9. Проектирование палубного перекрытия (2 часа) Для заданного судна определить толщину палубного настила и спроектировать набор палубы в носовой оконечности судна по Правилам РС с учетом заливаемости. Примечание. Элементы задания на занятиях различны у разных обучающихся, что обеспечит самостоятельность выполнения задания и даст возможность более полного и широкого обсуждения результатов расчетов. III. КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА Фонд оценочных средств прилагается. Перечень вопросов, предлагаемых для рубежного контроля. 1. Виды водоизмещения судна. Дедвейт. 2. Основные статьи нагрузки судна. 3. Уравнения плавучести и весов (масс). 4. Коэффициенты полноты, определяющие форму корпуса. 5. Полная теоретическая вместимость судна. 6. Удельная грузовместимость. Удельный погрузочный объем. 7. Вместимость сухогрузных судов с различным расположением МО. 8. Вместимость наливных судов. 9. Удифферентовка судна. 10. Регистровая вместимость судна. 11. Коэффициент общей полноты. 12. Коэффициент продольной остроты. 13. Коэффициент полноты КВЛ. 14. Связь возвышения метацентра с размерениями и коэффициентами полноты судна. 15. Определение поперечной метацентрической высоты. 16. Обеспечение остойчивости при больших углах крена. 17. Запас плавучести. 18. Влияние высоты надводного борта на мореходные качества судна. 19. Обеспечение непотопляемости. 20. Формула адмиралтейских коэффициентов для определения мощности силовой установки. 21. Смоченная поверхность судна. 22. Связь длины судна с ходкостью. 23. Методы построения теоретического чертежа. 24. Оптимизация состава флота. 25. Оптимизация проектных характеристик судна. 26. Основные пакеты программ, используемые при проектировании судов. 27. Внешние нагрузки, действующие на корпус судна. 28. Нормирование прочности корпусов судов. 29. Системы набора перекрытий судового корпуса. 30. Общий продольный изгиб корпуса судна. 31. Изгибающие моменты на тихой воде и волновые изгибающие моменты. 32. Расчет эквивалентного бруса в первом и последующих приближениях. 33. Требования правил классификационных обществ к моменту сопротивления эквивалентного бруса. 34. Правила постройки судов и Нормы прочности. 35. Судокорпусные стали. 36. Сортамент листового и профильного проката. 37. Растяжка наружной обшивки. 38. Факторы, определяющие конструктивный тип судна. 39. Класс Регистра. 40. Универсализация и специализация судов. 41. Наливные суда. 42. Навалочники. 43. Комбинированные суда. 44. Универсальные сухогрузные суда. 45. Контейнеровозы. 46. Суда типа ро-ро. 47. Лихтеровозы. 48. Баржебуксирные составы. 49. Рефрижераторы. 50. Суда ледового плавания. 51. Ледоколы. 52. Суда смешанного река-море плавания. 53. Лесовозы. 54. Буксиры. 55. Конструирование балок набора. 56. Конструкция и расчет днищевых перекрытий. 57. Конструкция и расчет палубных перекрытий. 58. Конструкции в районе палубных вырезов. 59. Конструкция и расчет бортовых перекрытий. 60. Конструкция надстроек и рубок. 61. Конструкция поперечных и продольных переборок. 62. Конструкция кормовой оконечности. 63. Конструкция носовой оконечности. 64. Учет слеминга (днищевого и бортового) при проектировании перекрытий. 65. Технологичность конструкций корпуса. IV. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Основная литература 1. Антоненко С.В. Сопротивление движению судов: учебное пособие. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 156 с. Режим доступа: http://inifb.dvgu.ru/scripts/refget.php?ref=/629/629.5/antonenko4.pdf 2. Антоненко С.В. Судовые движители: учебное пособие. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 125 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:386713&theme=FEFU 3. Антоненко С.В., Суров О.Э. Качка судов: учебное пособие. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2003. – 102 с. Режим доступа: http://ini- fb.dvgu.ru/scripts/refget.php?ref=/629/629.5/antonenko1.pdf 4. Жинкин В.Б. Теория и устройство корабля: учебник. - 4-е изд., испр. и доп. (науч. ред.: К. П. Борисенко, А. В. Шляхтенко). СПб.: Судостроение, 2010. – 407 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:701147&theme=FEFU Дополнительная литература 1. Антоненко В.С., Антоненко С.В., Чашков М.Т. Расчет сопротивления воды движению судна : методические указания. Владивосток: Изд-во ДВГ- ТУ, 1994. – 44 с. Режим доступа: http://ini- fb.dvgu.ru/scripts/refget.php?ref=/antonenko6.pdf 2. Антоненко В.С., Антоненко С.В. Расчеты судовых гребных винтов : Учеб. пособие. Владивосток: Изд-во ДВПИ, 1980. – 44 с. Режим доступа: http://ini-fb.dvgu.ru/scripts/refget.php?ref=/629/629.5/antonenko36.pdf 3. Артюшков Л.С., Ачкинадзе А.Ш., Русецкий А.А. Судовые движители: учебник / под ред. А.А. Русецкого. Л.: Судостроение, 1988. – 295 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/search/query?term_1=Артюшков+Л.С.,+Ачкинадзе+А.Ш. ,+Русецкий+А.А.+Судовые+движители&theme=FEFU 4. Емельянов Н.Ф. Ходкость судов флота рыбной промышленности с ВРШ: Учеб. пособие для студ. кораблестроит. спец. вузов региона. Владивосток: Изд-во Дальрыбвтуза, 2000. – 105 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/search/query?term_1=Емельянов+Н.Ф.+Ходкость&theme =FEFU 5. Ионов Б.П., Грамузов Е.М. Ледовая ходкость судов. СПб.: Судостроение, 2001. – 511 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/search/query?term_1=Ионов+Б.П.,+Грамузов+Е.М.+Ледо вая&theme=FEFU 6. Кошкин С.В., Гуменюк Н.С. Основы расчётов по статике и ходкости судов: учебное пособие. Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГТУ. Ч. 1. 2007. – 58 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:415576&theme=FEFU Ч. 2. 2011. – 64 с. http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:425840&theme=FEFU 7. Новиков В.В., Антоненко С.В., Новикова Е.К. Теория и устройство судов: учебное пособие. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2008. – 119 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/search/query?term_1=Новиков+В.В.,+Антоненко+С.В.,+ Новикова+Е.К.+Теория+и+устройство+судов:+учебное+пособие.&theme=FEFU 8. Новиков В.В., Турмов Г.П. Теория и устройство судов: учебное пособие для вузов, ч. 2 / Науч. ред. М.В. Войлошников. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2010. – 145 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/search/query?term_1=Новиков+В.В.,+Турмов+Г.П.+Теор ия+и+устройство+судов:+учебное+пособие+для+вузов,+ч.+2&theme=FEFU 9. Справочник по теории корабля: В трёх томах. Том 1. Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители / Под ред. Я.И. Войткунского. - Л.: Судостроение, 1985. - 768 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:393029&theme=FEFU 10.Справочник по теории корабля: В трёх томах. Том 2. Статика судов. Качка судов / Под ред. Я.И. Войткунского. - Л.: Судостроение, 1985. - 440 с. Режим доступа: http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:390789&theme=FEFU 11. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов: учебник для вузов. Л.: Судостроение, 1988. – 287 с. Режим http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:703134&theme=FEFU доступа: