Влияние характера распределения нагрузки от колеса на конструкции накатных судов согласно требованиям Российского Речного Регистра

В статье выполнен анализ формы отпечатка и характера распределения давления по пятну контакта от колес на накатных судах, требуемых Правилами Российского Речного Регистра (РРР). Установлено, что предписываемая РРР прямоугольная форма пятна контакта от колеса в большинстве случаев соотносится с реальными условиями. Распределение равномерных давлений по длине отпечатка колеса не соответствует фактической картине, а в направлении ширины – допустимо. Представлена формула, описывающая некоторую параболическую функцию и отображающая форму неравномерного давления вдоль пятна контакта. С помощью специализированного программного комплекса FEMAP with NX NASTRAN методом конечных элементов произведена оценка напряженнодеформированного состояния перекрытий двух накатных судов от воздействия колес грузового и легкового автомобиля. Расчет выполнен с учетом двух видов нагрузок: при равномерном и параболическом характере распределения давлений вдоль пятна контакта. Пиковое значение давления при параболической форме оказалось в 1,5 раза больше, чем при равномерной. Разница в результатах прочностного анализа по максимальным перемещениям и напряжениям в балках составила около 3 %. В то же время максимальные значения напряжений в настиле при разных формах распределения давления по отпечатку колеса отличаются на 10–11 %. Использование предложенной формулы, описывающей параболический характер нагрузки по длине пятна контакта, может быть существенно при определении размеров отпечатка колеса, величины максимального напряжения в настиле и значения допускаемого остаточного прогиба настила в соответствии с требованиями ПРРР.

1. Как устроены морские суда. Накатные суда [Электронный ресурс]. – URL: https://seaships.ru/roll.htm (дата обращения: 02.02.2021).

2. Все о пятне контакта шины [Электронный ресурс]. – URL: https://goroshina.com.ua/blog/vse-o-pyatne-kontakta-shiny (дата обращения: 03.02.2021).

3. Правила Российского Речного Регистра: в 5 т. – Москва: Российский Речной Регистр, 2019. – Т. 2, ч. I. Корпус и его оборудование. – Гл. 2. Конструкция и прочность стального судна. – С. 23–33.

4. Автомобильные шины (конструкция, расчет, испытания, эксплуатация) / В. Л. Бидерман [и др.]; под общ. ред. В. Л. Бидермана. – Москва: Гос. науч.-техн. изд-во химич. лит-ры, 1963. – 383 с.

5. Ларин, А. Н. Сцепление автомобильной шины с дорогой, покрытой слоем воды: дис. … канд. техн. наук: 05.22.10 / Ларин Александр Николаевич; Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет. – Харьков, 1988. – 171 с.

6. Абузов, В. И. Общие вопросы взаимодействия эластичного колеса с жесткой опорной поверхностью / В. И. Абузов, Т. А. Балабина, С. И. Чепурной // Известия Московского государственного технического университета. – 2012. – № 2. – С. 392–397.

7. Влияние параметров и условия касания эластичности колес на их силовые и кинематические характеристики / Т. А. Балабина, Н. П. Баловнев, В. А. Иванов, С. И. Чепурной // Известия Московского государственного технического университета «МАМИ». – 2013. – № 1 (15), т. 1. – С. 28–32.

8. Яньков, О. С. Повышение качества контроля тормозных систем АТС на стендах с кинематически связанными опорными роликами: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.10 / Яньков Олег Сергеевич; Иркутский национальный исследовательский технический университет. – Иркутск, 2017. – 283 с.

9. Кнороз, В. И. Работа автомобильной шины / В. И. Кнороз. – Москва: Науч.-техн. изд-во мин-ва автомоб. тр-та и шоссейн. дорог РСФСР, 1960. – 229 с.

10. Мамаев, А. Н. Общие вопросы взаимодействия эластичного колеса с жесткой опорной поверхностью / А. Н. Мамаев, Р. В. Вирабов, Т. А. Балабина // Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров: материалы междунар. научно-техн. конф. Ассоциации автомобильных инженеров России / Московский государственный технический университет «МАМИ». – Москва, 2012. – С. 71–85.

11. Смирнов, Г. А. Теория движения колесных машин / Г. А. Смирнов. – Москва: Машиностроение, 1990. – 352 с.

12. Размеры шин и дисков для Toyota Camry [Электронный ресурс]. – URL: https://tyres.spb.ru/cars_toyota_camry (дата обращения: 04.02.2021).

13. Автомобильная шина Kpatos FM316 215/60 R16 95H всесезонная [Электронный ресурс]. – URL: https://market.yandex.ru/old/product-avtomobilnaiashina-kpatos-fm316-215-60-r16-95h-vsesezonnaia/1824692897/specy (дата обращения: 04.02.2021).

14. Размеры шин и рекомендуемое производителем давление в колесах Тойота Камри [Электронный ресурс]. – URL: https://polomkiauto.ru/razmery-shin-irekomenduemoe-proizvoditelem-davlenie-v-kolesah-tojota-kamri.html (дата обращения: 04.02.2021).

15. Путешествие в мир футбола на NEOPLAN Cityliner [Электронный ресурс]. – URL: http://www.gruzovikpress.ru/article/24650-neoplan-cityliner-n-1216-hdp14-avtobus-sbornoy-rossii-po-futbolu-puteshestvie-v-mir-futbola-na-neoplan-cityliner/ (дата обращения: 04.02.2021).

16. Таблица давления грузовых шин Goodyear [Электронный ресурс]. – URL: https://nagaevtires.ru/images/uploads/tabl-davleniya.pdf (дата обращения: 04.02.2021).