Оцінка міцності лопатей литого суднового гвинта: адаптація методу до WAAM з інтеграцією комірчастих структур

Abstract

Мета. Метою дослідження є адаптація методики розрахунку міцності лопатей литого гребного гвинта до умов виготовлення за допомогою дротово-дугового адитивного виробництва (WAAM) з можливістю інтеграції пустотілих комірчастих структур. Методика. За допомогою інструментів числового моделювання в SolidWorks проведено аналіз напружено-деформованого стану лопатей литого гвинта у вільному потоці та в умовах нерівномірного поля швидкостей за корпусом судна. Проаналізовано механічні властивості нікель-алюмінієвих бронз, виготовлених методом WAAM, з урахуванням анізотропії та залишкових напружень, з метою інтеграції особливостей у процес оцінки міцності. Результати. Дослідження підтверджує доцільність подальшого впровадження комірчастих структур у конструкцію гвинтів, виготовлених WAAM, з метою зменшення маси та витрат матеріалу без суттєвої втрати міцності. Порівняльний аналіз литих і WAAM-гвинтів виявив відмінності в підходах до оцінки міцності та дав змогу визначити зони, найбільш придатні для інтеграції пустотілих елементів у конкретну конструкцію гвинта. Наукова новизна. Обґрунтовано підхід до оцінки міцності гребних гвинтів, виготовлених методом WAAM, з урахуванням технологічних особливостей і наявності комірчастих структур. Практична значимість. Запропонований підхід може бути використаний для проєктування легких і надійних суднових гвинтів, що сприятиме зниженню витрат на виробництво та підвищенню ефективності експлуатації суден.