Вероятностная оценка надежности элементов корпуса судна

Безопасность мореплавания
Вероятностная оценка надежности элементов корпуса судна

Обеспечение безопасности человека на море – чрезвычайно сложная и многогранная проблема. Ее решение предполагает прежде всего оценку ситуаций, связанных с риском для жизни людей. Технический аспект этой проблемы заключается в выборе мер, направленных на повышение надежности корпуса судна, судовых технических средств и систем, то есть на обеспечение безопасной эксплуатации судна в течение заданного срока в определенных условиях плавания.

Наталья Петрова, доцент кафедры технологии металлов и судоремонта МГТУ, к.т.н.

Жанна Кумова, научный сотрудник кафедры технологии металлов и судоремонта МГТУ

О чем говорит статистика аварий

Корпус судна характеризуется как сложная система, обеспечение жизнедеятельности которой происходит в тяжелых нестационарных условиях воздействия внешней среды (волнения моря, ледовые воздействия) на границе двух стихий (воды и воздуха).

Надежность конструкций корпуса судна связана с понятием нормативных запасов прочности при определении расчетных внешних нагрузок. Надежность как сложное свойство в зависимости от назначения объекта, а также условий его применения состоит из сочетаний свойств: безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости. Для объектов, постоянно работающих в тяжелых условиях, таких как корпуса водоизмещающих судов, подверженных воздействию нагрузок, значение и направление действия которых непрерывно и случайно изменяются, эти свойства наиболее важны.

Статистика крупных аварий, возникших из-за недостатка прочности и приведших к разрушению корпусов судов, свидетельствует, что в большинстве случаев причиной разрушений явилась потеря устойчивости основных несущих связей.

Приступая к оценке надежности объекта (корпусные конструкции), необходимо установить работоспособность его состояния. Нарушение работоспособности приводит к отказу как любого конструктивного элемента, так и всей конструкции в целом. В одних случаях отказом является полное разрушение элемента, иногда это определенная величина деформации, при которой нарушается нормальная эксплуатация конструкции, в других случаях отказ – частичное нарушение плотности соединения и т.д.

Все дефекты конструкций корпуса, появляющиеся в процессе эксплуатации, подразделяются на две группы: повреждения и разрушения. Под повреждениями (damage) понимают дефекты, которые ограничивают дальнейшую нормальную эксплуатацию корпуса, а под разрушением (collapse) – дефект, который приводит корпус в состояние, совершенно непригодное для дальнейшего использования по прямому назначению. Нормативная документация регламентирует допускаемые пределы дефектов первой группы (повреждений); для устранения дефектов второй группы (разрушения) требуется восстановление корпуса – ремонт.

Оценка надежности корпусных конструкций судна определяется в зависимости от внешних нагрузок возникающих напряжений и необходимой величины запасов прочности.

С течением времени в процессе эксплуатации происходит старение конструкций судового корпуса и его элементов, соответственно меняется и величина прочности. Вследствие неизбежного износа уменьшаются толщины листовых элементов и набора; изменяется форма первоначальной конструкции корпуса как результат появления остаточных деформаций, возникающих из-за эксплуатационных перегрузок; нарушается целостность отдельных элементов в виде трещин, разрывов, пробоин вследствие проявления усталости, хрупкости или вязкого разрушения при аварийных ситуациях.

Таким образом, нарушается непроницаемость наружной обшивки, переборок, настила второго дна, что приводит к уменьшению прочности конструкций корпуса и его элементов.

Дефектом корпусных конструкций судна являются остаточные пластические деформации (вмятины, бухтины и гофры) в местах их образования. Данные деформации могут привести к разрушению конструкции в экстремальных случаях, при меньших деформациях возникает наклеп, материал становится более хрупким, снижается надежность конструкций.

Нарушение целостности, как вид деформации корпуса, проявляется в виде трещин, разрывов, пробоин, причина возникновения которых сказывается как действие однократно приложенной или циклической нагрузки. В первом случае трещины возникают в результате хрупкого разрушения (критерий хрупкой прочности), во втором – имеют усталостное происхождение (критерий усталостной прочности). В обоих случаях трещины появляются под действием местных напряжений в районах, примыкающих к различного рода концентраторам напряжений (вырезам, прерывистым связям, дефектам сварных швов и т.п.).

При статическом нагружении конструкций корпуса растягивающими силами появляется коррозионный износ, заключающийся в изменении напряженного и деформированного состояния вследствие их концентрации в районе язвин.

Эффект повышения напряжений вблизи коррозионных язвин приводит к снижению пластических свойств стали и дополнительному увеличению хрупкости металла. Коррозионные язвины вызывают сложное напряженное состояние с растягивающими напряжениями, возникающими в направлении толщины и зависящими от ее значения. Опыт эксплуатации судов свидетельствует, что коррозионный износ приводит к появлению трещин в обшивке корпусов при циклических и вибрационных нагрузках, причем трещины зарождаются и распространяются не в сварном шве или околошовной зоне, а непосредственно в коррозионных язвинах.

Что показала оценка?

С целью контроля технического состояния корпусных конструкций судна проведена вероятностная оценка надежности его элементов по методике статистической обработки результатов дефектаций однотипных судов.

Износ элементов корпуса судна имеет вероятностную природу. Практическая значимость и научная новизна работы состоит в применении теории и практики надежности для разработки инженерного способа оценки долговечности элементов корпуса судна.

Одним из показателей долговечности принят технический ресурс объекта. Применение термина «ресурс» к элементам корпуса судна не совсем корректно, так как ресурс определяется наработкой. Корпус судна подвержен влиянию волновых нагрузок, процессов коррозии и т.д., даже если судно стоит у причала, поэтому к элементам корпуса более правильно применять определение «срок службы».

Нормативы, регламентирующие износы корпусных конструкций, в целях обеспечения безопасности являются назначенными, так как параметры, достигшие критических значений, могут привести к возникновению аварийной ситуации. Таким образом, при оценке долговечности элементов корпуса судна целесообразно применять термин «назначенный срок службы», который может быть больше срока службы судна в случае, если износ рассматриваемой зоны минимален. Однако для характеристики долговечности более объективно использовать показатель «гамма-процентный срок службы» элемента с учетом вероятностной природы изнашивания для определения недостижения предельного состояния с вероятностью γ.

В первую очередь необходимо произвести измерения остаточных толщин выбранных элементов по максимально возможной выборке однотипных судов (не менее 3-5 судов).

Вторым важным шагом является установление изменения исследуемого параметра. В соответствии с требованиями Правил Регистра допускаемая остаточная толщина листа (назначенная величина) при общем износе определяется по формуле:

[S1] = m0 S0,          (1)

где m0– коэффициент износа;

S0 – построечная толщина листа, мм.

Таким образом, срок службы листового конструктивного элемента можно определить по формуле:

R = T (1 – m0) / (1 – S1/S0).                (2)

Исходные данные для расчета целесообразно разместить на листе таблиц Excel (см. таблицу 1). Дальнейший расчет выполняется в правой части этой же таблицы (см. пример в таблице 2). При этом программные команды выполняются по координатам соответствующих клеток (номер столбца и строки).

Таблица 1. Исходные данные для расчета

Таблица 2. Расчет гамма-процентных сроков службы листовых элементов корпусных конструкций в годах

В 13-18-м столбцах таблицы 2 показаны сроки службы i-го элемента в годах в зависимости от износостойкости для каждого судна. При минимальном износе полученный ресурс больше срока службы судна и является условной величиной, но в данном расчете интерес представляют данные нижней границы, близкой к сроку проведения последней дефектации.

Результаты расчета гамма-процентных сроков службы в годах представлены в последнем, 24-м столбце таблицы.

На графике распределения сроков службы по элементам конструкции (рисунок 1) наглядно можно определить места наиболее интенсивных износов. Таким образом, повышенному контролю должны подвергаться те элементы корпуса судна, ресурс которых меньше продолжительности эксплуатационно-ремонтного периода.

Рис. 1. График распределения сроков службы элементов конструкции корпуса судна

Применение теории и практики надежности для оценки технического состояния корпуса судна позволит обеспечить минимальные затраты на техническое обслуживание и ремонт судов при соблюдении требований классификационных обществ. В этой связи актуальное значение имеют исследования, направленные на разработку методик оценки и прогнозирования технического состояния корпусных конструкций судна.

Определение вероятностной оценки надежности элементов корпуса судна для контроля его технического состояния (гамма-процентных сроков службы элементов корпуса) позволяет анализировать полученные результаты с целью использования их судовладельцами для повышения эффективности управления эксплуатацией судов, принимать правильные решения по уточнению объемов дефектации, проводить контроль за техническим состоянием корпусных конструкций в «сомнительных зонах» (зонах наибольшего износа) и использовать накопленный опыт для разработки конструктивно-технологических мероприятий.

При обновлении корпусов судов на соответствие их технического состояния на уровень обновления 1SS или 2SS применение предложенной методики позволит планировать необходимый объем ремонта.

Анализ позволяет проводить не только оценку надежности элементов корпусных конструкций судна и контроль его технического состояния, но прогнозировать мероприятия по повышению долговечности элементов корпусных конструкций судна, что делает возможным обоснование межремонтных периодов и формулирование требований по надежности применительно к заданным условиям эксплуатации.

Морской флот №5 (2015)


Вернуться к разделу Безопасность мореплавания

Новости

Лента новостей

Много импортного оборудования ледокола «Виктор Черномырдин» пострадало при пожаре

Много импортного оборудования ледокола «Виктор   Черномырдин» пострадало при пожаре Значительная часть оборудования импортного производства, установленного на   строящемся ле...

На судоремонтном заводе ASCO произведен капитальный ремонт туркменского судна

На судоремонтном заводе ASCO произведен капитальный ремонт туркменского судна Судоремонтный завод «Биби-Эйбат» ЗАО «Азербайджанское Каспийское Морское Пароходство» (ASCO)...

Российская экономика

Глава Росрыболовства на встрече с Путиным предложил создать российскую рыбную биржу

Глава Росрыболовства на встрече с Путиным предложил создать российскую рыбную биржу Росрыболовство предлагает создать в России рыбную биржу, через которую компании смогут реализовывать...

Нижегородская верфь ОСК совершенствует производство

Нижегородская верфь ОСК совершенствует производство Завод «Красное Сормово» (входит в ОСК) поделился первыми результатами внедрения инструментов...

Транспортная политика

Масштабные задачи развития Севморпути реализуемы только в комплексе, отмечают участники VIII Международного форума «Арктика: настоящее и будущее»

Масштабные задачи развития Севморпути реализуемы только в комплексе, отмечают участники VIII Международного форума «Арктика: настоящее и будущее» Замминистра транспорта РФ – глава Росморречфлота Юрий Цветков высказал озабоченность в связи с сущес...

На туркменском побережье Каспия обсудили создание международного транспортного коридора

На туркменском побережье Каспия обсудили создание международного транспортного коридора В туристической зоне «Аваза» на туркменском побережье Каспия состоялась международная конференция, п...

Морские порты

Исполнительный директор АСОП обозначил три проблемы отрасли, требующие особого внимания

Исполнительный директор АСОП обозначил три проблемы отрасли, требующие особого внимания В пятницу, 14 декабря, в Минтрансе РФ состоялось заседание Совета директоров Ассоциации морских торг...

Новые гибридные пушки пылеподавления на ВСК

Новые гибридные пушки пылеподавления на ВСК «Восточная Стивидорная Компания» (ВСК, входит в группу Global Ports) ввела в эксплуатацию се...




Морской транспорт

Энергоблок «Академик Ломоносов» планируют передать заказчику до 1 июля 2019 года

Энергоблок «Академик Ломоносов» планируют передать заказчику до 1 июля 2019 года Об этом сообщил ответственный сдатчик ПЭБ Балтийского завода Александр Ковалев в ходе заседания Обще...

Первый российский плавучий СПГ-терминал «Маршал Василевский» вошел в Балтийское море

Первый российский плавучий СПГ-терминал «Маршал Василевский» вошел в Балтийское море Плавучая регазификационная установка (ПРГУ) «Маршал Василевский» вошла в Балтийское море.

Речной транспорт

Завершена навигация в Волжском бассейне, на 40% выросли перевозки зерновых

Завершена навигация в Волжском бассейне, на 40% выросли перевозки зерновых Судоходный сезон 2018 года в Волжском бассейне внутренних водных путей завершился 8 декабря. За нави...

Реставрация Северного речного вокзала началась в Москве

Реставрация Северного речного вокзала началась в Москве Началась реставрации здания Северного речного вокзала, написал в пятницу мэр Москвы Сергей Собянин н...

Ж/Д транспорт

Финляндия и Норвегия в январе опубликуют предложения по Арктической железной дороге

Финляндия и Норвегия в январе опубликуют предложения по Арктической железной дороге Рабочая группа в составе представителей Финляндии и Норвегии в январе обнародует   отчет с...

Новый электропоезд пополнит парк Дальневосточной железной дороги

Новый электропоезд пополнит парк Дальневосточной железной дороги Новый электропоезд российского производства ЭП3Д прибыл 14 декабря во Владивосток с Демиховского маш...

Авто транспорт

На участке реконструкции трассы «Кавказ» в Чечне в 2018 году уложено 12 км асфальтобетонного покрытия

На участке реконструкции трассы «Кавказ» в Чечне в 2018 году уложено 12 км асфальтобетонного покрытия Федеральные дорожники подведомственного Росавтодору ФКУ Упрдор «Каспий» завершили запланированные на...

Объем ремонта федеральных трасс в Северной Осетии вырос в два раза

Объем ремонта федеральных трасс в Северной Осетии вырос в два раза В Республике Северная Осетия по сравнению с прошлым строительным сезоном дорожники привели в нормати...

Аналитика

Транспортная политика

Транспорт явного преимущества

Транспорт явного преимущества Основополагающим документом для транспортного процесса, всех организаций и физических лиц, принимающ...

Инвестиции вместо изъятий

Инвестиции вместо изъятий Российские власти нашли дополнительный источник ресурсов для развития инфраструктуры. По инициативе ...

Морские порты

Качественный контроль судов в порту Тамань

Качественный контроль судов в порту Тамань Морской порт Тамань – один из новых портов России. Однако упоминание о столице древнерусского Тмутар...

Порт Кавказ: серьезный контроль, большие перспективы

Порт Кавказ: серьезный контроль, большие перспективы История порта Кавказ начинается с 1954 года, когда он начал эксплуатироваться как портопункт Керченс...

Морской транспорт

Движение в припайной части морского канала: опыт ПАО «Совкомфлот»

Движение в припайной части морского канала: опыт ПАО «Совкомфлот» Предлагаем нашим читателям познакомиться со спецификой работы в этом районе, так непохожем на привыч...

TMSA3 – новый подход к самооценке компании

TMSA3 – новый подход к самооценке компании Группа компаний «Совкомфлот» работает с первоклассными фрахтователями, ведущими нефтяными и газовыми...

Речной транспорт

Багаевский гидроузел: новая экономика региона

Багаевский гидроузел: новая экономика региона 23 апреля 2018 года состоялось торжественное мероприятие, посвященное началу строительства Багаевско...

Водный путь между Севером и Югом

Водный путь между Севером и Югом Волго-Балт, как часть Единой глубоководной системы европейской части России, позволяет осуществлять ...




Темы

Инфраструктура / Образование

Социальные проблемы подготовки кадров плавсостава морских судов

Социальные проблемы подготовки кадров плавсостава морских судов В февральском номере газеты «Морские вести России» за 2017 год была опубликована статья автора «Обра...

Не научные роты, а военные кафедры!

Не научные роты, а военные кафедры! Авторы сочли возможным обобщить опыт, вытекающий из их взглядов на проблемы современного подхода к о...

Грузовая база

Производству удобрений срочно требуются экспортные терминалы

Производству удобрений срочно требуются экспортные терминалы В 2017 году в России было произведено 22,5 млн тонн минеральных удобрений (в пересчете на 100...

Рост экспорта зерновых требует развития инфраструктуры

Рост экспорта зерновых требует развития инфраструктуры В последние несколько лет сбор зерновых в России растет, устанавливая новые рекорды. Рост урожая сти...

Безопасность мореплавания

Международные спасательные учения на Каспии

Международные спасательные учения на Каспии Водная стихия по-прежнему диктует свои правила морякам и создает чрезвычайные ситуации, несмотря на ...

Обеспечение нефтегазовых объектов на арктическом шельфе

Обеспечение нефтегазовых объектов на арктическом шельфе Сегодня Морспасслужба активно развивается и обеспечивает работы на шельфе на глубинах до 3000 метров...

Севморпуть

Арктический прорыв: контейнеровоз Maersk впервые на СМП

Арктический прорыв: контейнеровоз Maersk впервые на СМП Контейнеровоз судоходной компании Maersk, впервые совершивший проход по Северному морскому пути, в к...

Опыт тяжелых арктических навигаций

Опыт тяжелых арктических навигаций В 2009 г. был завершен международный проект AMSA (оценка влияния глобального потепления на аркти...




Судостроение

Диагностирование судовых технических средств

Диагностирование судовых технических средств Проведен анализ современного состояния и требований к процессу диагностирования судовых технических ...

Как стимулировать к внедрению инноваций?

Как стимулировать к внедрению инноваций? Проектно-аналитическая сессия по инновационному развитию Объединенной судостроительной корпорации &#...

Таможня

«Особый подход» Южной таможни

«Особый подход» Южной таможни Юристы Адвокатского бюро «Степанов и Аксюк» в течение длительного времени работают в сфере защиты ин...

Недостатки таможни в свободном порту глазами участника ВЭД

Недостатки таможни в свободном порту глазами участника ВЭД Одной из главных целей образования режима порто-франко во Владивостоке является создание условий для...

Пиратство

Тридцать дней в плену (часть 2)

Тридцать дней в плену (часть 2) Журнал «Морской флот» неоднократно поднимал тему пиратства на своих страницах.
И вот новый ма...

Последний пират отступает

Последний пират отступает 10 лет назад о нападениях сомалийских пиратов говорили каждую неделю. Теперь от них не осталось и сл...

Из истории флота

Потопленные перестройкой

Потопленные перестройкой Приступив к созданию полноценного авианосного флота, Китай, судя по планам и темпам, через 10-15 лет...

«Либерти» – легенда мирового судостроения

«Либерти» – легенда мирового судостроения 27 сентября судоходный мир отметит очередной День «Либерти». Ни один проект в истории мирового судос...

Наши издания

Морские вести России

Газета «Морские вести России» издается при поддержке Федерального агентства морского и речного транспорта и Морской коллегии при Правительстве РФ тиражом 9 тыс. экземпляров, полным цветом, объемом до 28 полос. Формат издания - А-3 …

Морской флот

Информационно-аналитический журнал «Морской флот» освещает деятельность российского судоходства и всех процессов, связанных с морскими перевозками внешнеторговых грузов РФ …

Морские порты

Информационно-аналитический журнал «Морские порты» освещает деятельность российского портового комплекса и всех процессов, связанных с международными перевозками внешнеторговых и транзитных грузов через морские порты России …

Международный экспедитор

ВНИМАНИЕ! Издательство объявляет о продаже или аренде журнала «Международный экспедитор». Информационно-аналитический журнал освещает вопросы транспортной логистики, складского хозяйства, таможенного оформления грузов и ...




Транспортное дело России

Научный журнал «Транспортное дело России», основан в 1999 году, входит в Перечень ВАК. Выходит 6 раз в год ...

Инновационная экономика

Научный журнал «Инновационная экономика: информация, аналитика, прогнозы», выходит с 2010 года 4 раз в год ...

Справочник морские порты

В 2018 году редакция выпустила 8-е издание спраочника. Первый выпуск состоялся в 2001 году. Справочник выходит в режиме один раз в два года ...

Справочник речные порты

В 2015 году, по поручению Росморречфлота, редакция подготовила и выпустила 3-е издание справочника. Первый выпуск состоялся в 2011 году. Справочник выходит в режиме один раз в два года ...

Спецпроекты

Капитаны российского флота

Капитаны российского флота

Конференции

Анонсы, репортажи и отчеты с конференций и семинаров, организуемых издательством «Морские вести России». На конференциях обсуждаются самые актуальные проблемы отрасли судоходства, судостроения и портово...

Торговая площадка

В данном разделе публикуются объявления о покупке/продаже/аренде перегрузочного оборудования, средств транспорта, услуг и вакансий.

По условиям размещения объявлений обращаться по тел.: +7 (495) 763-54-2...

Информация СКЦ

Регулярная сводка «Спасательно-координационного центра Росморречфлота» (СКЦ Росморречфлота). Все происшествия на водном транспорте, оповещения об опасных гидрометеорологических условиях.





Фото/Видео репортажи

Информационный интернет-портал «Морвести.Ру» публикует фоторепортажи о наиболее значимых событиях в отрасли морского и речного транспорта. Совещания и экспертные советы в Минтрансе и федеральных агентствах, н...

Конкурс коков

Конкурс планируется провести в два этапа 5 июля 2018 года.
1-й этап – отборочный тур, с 23 января 2012 года по 23 июня 2019 года
2-й этап – конкурс финалистов – 5 июля 2019 года.
Особые условия. Уча...

Конкурс «Удиви ближнего»

Журнал «Морской флот» открывает рубрику «Удиви ближнего». Это будут ваши фотографии, на которых есть что-то необычное, непривычное или загадочное, удивившее вас в дальних рейсах.

Если у вас появится ...

Морская семья

Россия всегда славилась семьями моряков, из поколения в поколение передававшими любовь и интерес к морской профессии. Главным для них была верность своему долгу перед Родиной, нелегкой работе в море и тем, кто жде...