ЖУРНАЛ СТА 2/1997

СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ ПОДВОДНЫЕ АППАРАТЫ 51 2/97 Прочностные расчеты Условия применения элементов под- водной техники требуют выполнения комплекса прочностных расчетов осо- бо нагруженных частей конструкции методами конечных элементов. Твердо- тельное объемное представление весь- ма удобно при формировании расчет- ной модели для ее последующего экспорта в специализированные рас- четные программы. Для таких рас- четов можно использовать систему COSMOSM, которая имеет интерфейс с AutоCAD. Если говорить о таком па- кете, как Pro/ENGINEER, то здесь имеет- ся модуль прочностных расчетов по методу конечных элементов, который обеспечивает и конструирование, и все необходимые расчеты в единой программной среде. Определение массовых и геометрических конструкторских характеристик В завершение этапа эскизного про- ектирования проводится контрольное моделирование всего аппарата в трех- мерном пространстве для окончатель- ного определения характеристик. Оп- ределение остойчивости, плавучести и моментов инерции позволит правиль- но провести синтез системы управле- ния подводного аппарата. Уточняющее геометрическое моделирование прово- дится на основе двумерных чертежей, выполняемых на этапе эскизного про- ектирования (рис. 2 и 3). Важным моментом является опреде- ление присоединенных масс воды. Хотя учет последнего фактора в настоящее время нами не решен, результаты гео- метрического моделирования и расче- ты, описывающие поведение конструк- ции во времени, позволяют определить струкциях, сочетаются с новыми эле- ментами, которые заменяются упро- щенными моделями в габаритах реаль- ной конструкции. В качестве основного программного средства можно исполь- зовать AutoCAD, который обеспечива- ет быстрое проектирование и позволя- ет достаточно точно решить компоно- вочные проблемы. В процессе работы над геометрической моделью выраба- тываются основные конструктивные параметры будущего аппарата, опреде- ляются требования к основным агрега- там, и затем выдается техническое за- дание на разработку чертежей. Наиболее важный вопрос, решаемый на данном этапе, — это выбор компоно- вочных проектных решений, определя- ющий статику и динамику ПА в подвод- ных условиях. Центральным моментом здесь является выработка достоверных оценок динамических характеристик конструкций. На проектных стадиях, как правило, нет достаточно точно проработанных данных, необходимых для расчета динамики движения по рас- пределению массовых и жесткостных характеристик, поэтому их приходится получать на основе приближенных гео- метрических моделей, которые будут уточняться на последующих этапах. реакцию объекта на управляющее воз- действие. Конструкторская проработка и подготовка рабочего проекта Этап подготовки рабочей документа- ции в настоящее время выполняется па- раллельно с разработкой уточненной объемной модели аппарата. Впоследст- вии по чертежам выполняются твердо- тельные модели всех агрегатов, а затем производится контрольная сборка все- го аппарата. На этом этапе при форми- ровании моделей отдельных деталей уточняется возможность их изготовле- ния на существующем оборудовании. Моделирование технологических операций Возможности модели позволяют весьма эффективно провести проверку функцио- нирования аппарата при выполнении ос- новных технологических операций. Мож- но осуществить, например, проверку зон обслуживания манипуляторов, поиск ва- риантов размещения аппарата относи- тельно объекта, подобрать технологию проведения работ в сложных подводных условиях. Все вновь разрабатываемые аппараты проходят компьютерное тес- тирование на геометрических моделях. На рис. 4 и 5 показаны варианты мо- делирования технологических опера- ций с помощью необитаемого телеуп- равляемого комплекса «АКВАЧС», вы- полняемого по заказу Министерства по Чрезвычайным Ситуациям РФ. Аппарат представляет собой рабочий подводный комплекс для автоматического выпол- нения спасательных операций на глу- бинах до 500 м. На рис. 4 показано моде- лирование технологических операций ремонта подводного трубопровода. Рис. 3. Моделирование кинематики манипулятора Рис. 1. Объемная компоновка агрегатов подводного аппарата Рис. 2. Геометрическая модель подводного аппарата «АКВА-ЧС»