Application of numerical methods for analysis of the methodology for designing the structural protection of ships with nuclear power plants

В работе исследуются возможности инженерной методики проектирования конструктивной защиты судов с ядерной энергетической установкой с помощью численных моделей метода конечных элементов. Выполнен анализ инженерного подхода для расчета энергоемкости защитных конструкций. Выявлены допущения о локализации зоны разрушения и принятых механизмов отказа. Предложена корректировка методики, обеспечивающая снижение избыточных запасов. Расчетные модели МКЭ адаптированы к вычислению энергоемкости конструктивной защиты при ее деформировании и разрушении в процессе бортового тарана носовой оконечность другого судна. Назначаемые размеры конечных элементов и расчетные значения предельной деформации в моделях МКЭ определены на основе серии численных расчётов, верифицированных апробированными инженерными методиками. С помощью численных моделей выполнен анализ допущения о линейном суммировании независимо вычисленных энергий разрушения составляющих конструкций для определения полной энергии разрушения конструкций в составе корпуса. The paper explores the possibilities of an engineering technique for designing the structural protection of ships with a nuclear power plant using numerical models of the finite element method. An analysis of the engineering approach for the calculation of energy absorption by protective structures is carried out. Assumptions about the localization of the destruction zone and the accepted failure mechanisms are revealed. An adjustment of the methodology is proposed, which ensures the reduction of excess stocks. FEM computational models are adapted to the calculation of the energy absorption of structural protection during its deformation and destruction during the onboard ramming of the bow of another vessel. The assigned sizes of finite elements and the calculated values of the limiting deformation in the FEM models are determined on the basis of a series of numerical calculations verified by proven engineering methods. With the help of numerical models, the analysis of the assumption about the linear summation of independently calculated fracture energies of constituent structures was performed to determine the total fracture energy of structures in the hull.