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

Цветные металлы резко подорожали в пятницу на ослаблении торговых опасений

Цветные металлы резко подорожали в пятницу на ослаблении торговых опасений Цены на цветные металлы активно выросли в пятницу на торгах в Лондоне благодаря ослаблению опасений ...

На Сахалине в партиях красной икры весом 3,5 тонны обнаружены стафилококк и плесень

На Сахалине в партиях красной икры весом 3,5 тонны обнаружены стафилококк и плесень Плесень, золотистый стафилококк и бактерии кишечной палочки выявили специалисты ветеринарной лаборат...

Российская экономика

Консультации России с США в ВТО по иску по стали и алюминию результатов не дали

Консультации России с США в ВТО по иску по стали и алюминию результатов не дали Россия провела консультации с США во Всемирной торговой организации по российскому иску в отношении ...

В Минфине рассказали о ситуации с приватизацией госкомпаний

В Минфине рассказали о ситуации с приватизацией госкомпаний Министерство финансов не закладывает в бюджет РФ на 2019-2021 годы крупные сделки по приватизации, т...

Транспортная политика

ФГУП «Росморпорт» приняло участие в работе IV Стратегического форума «Транспортная инфраструктура России»

ФГУП «Росморпорт» приняло участие в работе IV Стратегического форума «Транспортная инфраструктура России» ФГУП «Росморпорт» на форуме представляли заместитель Генерального директора по проектному управлению...

Транспортная инфраструктура России: международная интеграция – ИА MORVESTI.RU

Транспортная инфраструктура России: международная интеграция – ИА MORVESTI.RU Локализация инфраструктуры должна быть привязана к существующим или перспективным направлениям грузо...

Морские порты

Грузооборот группы НМТП за январь - июль 2018 г. снизился на 3,3%

Грузооборот группы НМТП за январь - июль 2018 г. снизился на 3,3% Как свидетельствуют приводимые компанией данные, основной вклад в снижение грузооборота внесли налив...

Быть ли переезду? Эксперт ИА MORVESTI.RU – о переносе Большого порта Санкт-Петербурга

Быть ли переезду? Эксперт ИА MORVESTI.RU – о переносе Большого порта Санкт-Петербурга «Важно, чтобы терминал не перекладывал свои затраты на грузовладельцев».




Морской транспорт

Суда «Донбасс» и «Корец» вышли из Одессы предположительно для создания базы ВМСУ на Азове

Суда «Донбасс» и «Корец» вышли из Одессы предположительно для создания базы ВМСУ на Азове Поисково-спасательное судно и морской буксир могут войти в состав сил новой военно-морской базы укра...

В состав тихоокеанского флота возвращается после модернизации корабль - командно-измерительный комплекс «Маршал Крылов»

В состав тихоокеанского флота возвращается после модернизации корабль - командно-измерительный комплекс «Маршал Крылов» Работы по модернизации уже практически завершены. Пробные испытания прошли в ходе стратегических уче...

Речной транспорт

Восстановлено судоходство по протоке Большая Юмба (ЯНАО)

Восстановлено судоходство по протоке Большая Юмба (ЯНАО) Проход мимо стоящего на мели и перегородившего часть судового хода состава «РТ-169» - «МП-100» возмо...

Юрий Цветков поздравил коллектив Администрации Обского бассейна с 80-летием учреждения

Юрий Цветков поздравил коллектив Администрации Обского бассейна с 80-летием учреждения Руководитель Федерального агентства морского и речного транспорта отметил, что развитие речного тран...

Ж/Д транспорт

Минпромторг РФ ожидает рост экспорта продукции ж/д машиностроения в 2018 г. минимум на 40%

Минпромторг РФ ожидает рост экспорта продукции ж/д машиностроения в 2018 г. минимум на 40% В 2017 г. рост производства железнодорожного машиностроения в РФ составил 133% по отношению к 2016 г...

Международная конференция «Центральная Азия в системе международных транспортных коридоров»

 Международная конференция «Центральная Азия в системе международных транспортных коридоров» В работе конференции принял участие председатель ОАО «Российские железные дороги» Олег Белозеров. Уч...

Авто транспорт

Три региона Сибири подпишут соглашение о строительстве дороги из Тувы в Новосибирск

Три региона Сибири подпишут соглашение о строительстве дороги из Тувы в Новосибирск Планируется подписать соглашение с руководством Республики Хакасия и Кемеровской области о строитель...

ФТС запустила пилотный проект по снабжению транзитных грузов электронными пломбами

 ФТС запустила пилотный проект по снабжению транзитных грузов электронными пломбами Эксперимент будет проводится в течении одного месяца одновременно на пяти маршрутах. Для отслеживани...

Аналитика

Транспортная политика

Лоцманский сектор – время преобразований

Лоцманский сектор – время преобразований Лоцманская деятельность является ключевым звеном обеспечения безопасности мореплавания, предотвращен...

Проектное управление в исполнении государства

Проектное управление в исполнении государства Правительство изменило механизм управления инвестиционными проектами, включенными в отраслевые целев...

Морские порты

Инвестиции и технологии – в портовую инфраструктуру

Инвестиции и технологии – в портовую инфраструктуру 19-20 апреля в Москве прошел III Всероссийский форум портовиков «Инфраструктура портов: новое строит...

Перспективы порта Темрюк зависят от портовых властей

Перспективы порта Темрюк зависят от портовых властей Морской порт Темрюк расположен в южной части Темрюкского залива Азовского моря, у левого берега реки...

Морской транспорт

Морские капитаны. Особенности нашего времени

Морские капитаны. Особенности нашего времени Особенности нашего времени состоят в том, что за последние десятилетия возросли темпы жизни человече...

Морские перевозки попали под санкции

Морские перевозки попали под санкции Глобальные контейнерные операторы отказались перевозить грузы российских компаний и физлиц, находящи...

Речной транспорт

Камводпуть: Водные пути и флот

Камводпуть: Водные пути и флот Протяженность водных путей в границе ответственности Администрации Камского бассейна – 3347 км, из к...

80 лет/Юбилейная навигация ленских путейцев

80 лет/Юбилейная навигация ленских путейцев В навигацию 2018 года в бассейне содержится 10 949 км водных путей с установленными средствами навиг...




Темы

Инфраструктура / Образование

Инновационное образование – это хороший Учитель

Инновационное образование – это хороший Учитель 5 и 6 апреля 2018 г. в ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова прошла Международная научно-методическая к...

Вклад научной школы кафедры в развитие морского и речного флота

Вклад научной школы кафедры в развитие морского и речного флота 1 ноября 2016 года в ходе оптимизации структуры ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова была реорганизова...

Грузовая база

Рефгрузы: изменение географии перевозок и уход в контейнеры

Рефгрузы: изменение географии перевозок и уход в контейнеры После введения санкций против России и ответных российских санкций на ввоз отдельных видов сельхозпр...

Не отступать и не сдаваться

Не отступать и не сдаваться Помимо быстро меняющегося мирового рынка сжиженного природного газа (СПГ) и растущей на нем ...

Безопасность мореплавания

Китак Лим: «Вопросы безопасности в море по-прежнему актуальны»

Китак Лим: «Вопросы безопасности в море по-прежнему актуальны» 99-я сессия КБМ (MSC-99) проходила в штаб-квартире ИМО в Лондоне с 16 по 25 мая 2018 года по...

На основе преемственности

На основе преемственности В настоящее время Международная ассоциация морских средств навигационного оборудования и маячных слу...

Севморпуть

Опыт тяжелых арктических навигаций

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

«Ключевой» вопрос Севморпути

«Ключевой» вопрос Севморпути Принятие решения о создании единого транспортно-логистического оператора Северного морского пути все...




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

Главный способ международной торговли

Главный способ международной торговли Статья посвящена истории торгового мореплавания в период распада Киевской Руси и татаро-монгольского...

В начале времен

В начале времен История торгового мореплавания на Руси уходит в глубокую древность. Первые поселения славян появляли...

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 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

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 2018 года
2-й этап – конкурс финалистов – 5 июля 2018 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...