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

Дело о крушении траулера «Дальний Восток» передадут в Магаданскую область

Дело о крушении траулера «Дальний Восток» передадут в Магаданскую область Уголовное дело о гибели 69 человек в результате крушения в 2015 году траулера «Дальний Восток» в Охо...

Вертолет забрал травмированного члена экипажа траулера «Линдгольм»

Вертолет забрал травмированного члена экипажа траулера «Линдгольм» На борту траулера «Линдгольм» матрос обработки получил перелом голени правой ноги, оказана первая ме...

Российская экономика

Минприроды против субсидирования из бюджета строительства судов 3D-сейсмики для Росгеологии

Минприроды против субсидирования из бюджета строительства судов 3D-сейсмики для Росгеологии Министерство природных ресурсов и экологии выступило против субсидирования из бюджета РФ компании Ро...

Производство грузовых вагонов в РФ в 2016 г. выросло на 28,8%, до 36,6 тыс.

Производство грузовых вагонов в РФ в 2016 г. выросло на 28,8%, до 36,6 тыс. Производство грузовых магистральных вагонов в России в 2016 г. выросло по сравнению с показателем 20...

Транспортная политика

Установлены государственные нормативные требования охраны труда при добыче и переработке водных биоресурсов

Установлены государственные нормативные требования охраны труда при добыче и переработке водных биоресурсов Установлены государственные нормативные требования охраны труда при добыче (вылове), перераб...

Определен порядок расчета ставок на транзитные перевозки грузов по российским железным дорогам в 2017 году

Определен порядок расчета ставок на транзитные перевозки грузов по российским железным дорогам в 2017 году Определен порядок расчета ставок на транзитные перевозки грузов по российским железным дорогам в 201...

Морские порты

Контейнерооборот порта Гонконг в 2016 году сократился на 2,5%, до 19,6 млн TEU

Контейнерооборот порта Гонконг в 2016 году сократился на 2,5%, до 19,6 млн TEU Контейнерооборот порта Гонконг в 2016 году сократился на 2,5% по сравнению с 2015 годом, до 19,5...

«Порт Ванино» приобрел оборудование для уменьшения пыления при перегрузке навалочных грузов

«Порт Ванино» приобрел оборудование для уменьшения пыления при перегрузке навалочных грузов ОАО «Порт Ванино» готовится ввести в эксплуатацию четыре новых снегогенератора. Техника будет достав...




Морской транспорт

Eimskip разместит заказ на новые контейнеровозы в Китае

Eimskip разместит заказ на новые контейнеровозы в Китае Исландский контейнерный перевозчик Eimskip намерен разместить заказ на строительство двух контейнеро...

Гидрографическое судно «Ромуальд Муклевич» встало на доковый ремонт

Гидрографическое судно «Ромуальд Муклевич» встало на доковый ремонт Кронштадтский морской завод (входит в ОСК) приступил к доковому ремонту гидрографического су...

Речной транспорт

ОСК и «Водоходъ» заключили контракт на строительство круизного лайнера

ОСК и «Водоходъ» заключили контракт на строительство круизного лайнера Судоходная компания «Водоходъ», входящая в UCL Holding Владимира Лисина, заключила с «Объединенной с...

Суда проекта RSD49 и модернизированные типа «Волжский» активно использовались СЗП в 2016 году на лихтеровочных перевозках зерна

Суда проекта RSD49 и модернизированные типа «Волжский» активно использовались СЗП в 2016 году на лихтеровочных перевозках зерна Многоцелевые сухогрузные суда смешанного река-море плавания проекта RSD49 типа «Нева-Лидер» и модерн...

Ж/Д транспорт

Металлурги попросили Минтранс не допустить внедрения РЖД системы договоров take-or-pay

Металлурги попросили Минтранс не допустить внедрения РЖД системы договоров take-or-pay Партнерство крупнейших металлургов «Русская сталь» направило на прошлой неделе в Минтранс письмо с п...

РЖД снизили с 13,4% до 10% надбавку к тарифу на экспорт в целом из РФ и импорт из Украины

РЖД снизили с 13,4% до 10% надбавку к тарифу на экспорт в целом из РФ и импорт из Украины ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) снизили введенную в ноябре 2016 года надбавку к тариф...

Авто транспорт

Центр тестирования беспилотных фур в Подмосковье будет запущен в мае - Росавтодор

Центр тестирования беспилотных фур в Подмосковье будет запущен в мае - Росавтодор Испытательный центр для беспилотных грузовых автомобилей в подмосковном Шахово будет запущен в мае 2...

Росавтодор предлагает ограничивать движение грузовиков весной и летом

Росавтодор предлагает ограничивать движение грузовиков весной и летом Росавтодор выступил с инициативой ограничивать движение грузовых транспортных средств в весенний и л...

Аналитика

Транспортная политика

Эффективность невозможна без нового флота

Эффективность невозможна без нового флота Проблемы рыбопромыслового и технического флота оказались недавно в центре внимания двух серьезных го...

Подходы к портам: приоритеты и проблемы

Подходы к портам: приоритеты и проблемы Одним из приоритетов ФЦП «Развитие транспортной системы России на 2010-2020 годы» является развитие ...

Морские порты

Обеспечение транспортной безопасности в порту Ростов-на-Дону

Обеспечение транспортной безопасности в порту Ростов-на-Дону Обеспечение безопасности на транспортном объекте или транспортном средстве прежде всего является фак...

Перспективы развития морского порта Кандалакша

Перспективы развития морского порта Кандалакша Морской порт Кандалакша расположен на Белом море в северо-западной части Кандалакшского залива и пре...

Морской транспорт

Группа Norden: ставка на продуктовые танкеры

Группа Norden: ставка на продуктовые танкеры «Морской флот» продолжает обзор крупнейших мировых перевозчиков нефти. На пятом месте – датская груп...

BW GROUP: триумф, закат и возрождение

BW GROUP: триумф, закат и возрождение В 1970-е годы прошлого века World-Wide Steamship Company, основанная гонконгским бизнесменом китайск...

Ж/Д транспорт

БАМ и Транссиб: путь угля к Тихому океану

БАМ и Транссиб: путь угля к Тихому океану Строительство Байкало-Амурской железнодорожной магистрали (БАМ) оказалось самым дорогим инфр...

Процессный подход в управлении перевозками

Процессный подход в управлении перевозками Одной из основных целей деятельности транспортных предприятий является качественное обслуживание гру...




Темы

Инфраструктура / Образование

Сколько еще ученых мы потеряем?

Сколько еще ученых мы потеряем? Научные кадры представляют собой наиболее важную часть научного блока в мониторинге, моделировании и...

О лекциях, лекторах и стандартах образования

О лекциях, лекторах и стандартах образования Проблема хорошего образования была актуальной во все времена. Одновременно с ней бок о бок существуе...

Грузовая база

Контейнерные надежды

Контейнерные надежды В 2015 году грузооборот российских контейнерных терминалов сократился на 25% по отношению к пред...

Неоднозначный манёвр для нефтепереработки

Неоднозначный манёвр для нефтепереработки Запущенный с 2015 года в нефтяной отрасли «большой налоговый маневр» уже успел оказать положительное...

Безопасность мореплавания

Гендерные вопросы подготовки кадров для судоходной отрасли

Гендерные вопросы подготовки кадров для судоходной отрасли На склоне лет Сократ сказал: «Я собираюсь посвятить остаток дней выяснению только одного вопроса: по...

Вероятностная оценка надежности элементов корпуса судна

Вероятностная оценка надежности элементов корпуса судна Обеспечение безопасности человека на море – чрезвычайно сложная и многогранная проблема. Ее решение ...

Севморпуть

Ледоколы СМП: кругло-годичная навигация на поле статистики

Ледоколы СМП: кругло-годичная навигация на поле статистики Исторически сложилось так, что Северный морской путь (СМП) рассматривается как Западный и Во...

Арктика в настоящем и будущем

Арктика в настоящем и будущем Тема Арктики продолжает набирать актуальность. В начале декабря в Санкт-Петербурге прошел V Междунар...




Судостроение

Россия снова в лидерах глубоководных исследований

Россия снова в лидерах глубоководных исследований У Пентагона появилось официальное подтверждение его опасений по поводу российской глубоководной прог...

Как привести российские правила постройки и эксплуатации судов в соответствие с требованиями кодекса?

Как привести российские правила постройки и эксплуатации судов в соответствие с требованиями кодекса? В этой статье представляются результаты предварительного анализа Международного кодекса для судов, э...

Таможня

Таможенный кодекс ЕАЭС в эксклаве

Таможенный кодекс ЕАЭС в эксклаве В силу эксклавного положения Калининградской области ее транспортный бизнес особенно  чувс...

Проблемы и вопросы морских грузоперевозок

Проблемы и вопросы морских грузоперевозок К сожалению, из года в год функционирование морских пунктов пропуска РФ вполне можно квалифицировать...

Пиратство

Охотники за пиратами

Охотники за пиратами Многие обыватели, да и, что греха таить, сами заказчики считают, что работа вооруженной морской охра...

Moran Security Group: Тенденции и прогноз пиратства в Индийском океане. Опыт противодействия

Moran Security Group: Тенденции и прогноз пиратства в Индийском океане. Опыт противодействия Проблема сомалийского пиратства в Индийском океане, где пролегают основные торговые маршруты, связыв...

Из истории флота

В Империи экспорт нефти был запрещен

В Империи экспорт нефти был запрещен Российская нефть – ее история охватывает вопросы нефтедобычи, нефтепереработки, транспорта и, конечн...

Славными победами сильны

Славными победами сильны В Севастополе и на Черноморском флоте по инициативе Севастопольского Морского собрания (СМС)...

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 6 раз в год ...

Справочник морские порты

В 2016 году редакция выпустила 7-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

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...

Бюллетень новостей

С 2010 года издательство «Морские вести России» ведет интернет-рассылку собственного бюллетеня отраслевой информации с подборкой наиболее важных новостных сообщений. «Бюллетень новостей» рас...

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 ГМСКЦ

Регулярная сводка Государственного морского спасательно-координационного центра (ГМСКЦ). 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 2016 года.
1-й этап – отборочный тур, с 23 января 2012 года по 23 июня 2016 года
2-й этап – конкурс финалистов – 5 июля 2016 года.
Особые условия. Участи...

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 ...