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

Верфь «Полтава» отмечает трехлетие закладки первого корабля

Верфь «Полтава» отмечает трехлетие закладки первого корабля Верфь исторического судостроения «Полтава» 27 февраля 2017 года празднует трехлетие с момента заклад...

Фрегат «Адмирал Григорович» с крылатыми ракетами направлен в Средиземное море

Фрегат «Адмирал Григорович» с крылатыми ракетами направлен в Средиземное море Фрегат Черноморского флота РФ «Адмирал Григорович», оснащенный крылатыми ракетами «Калибр», направле...

Российская экономика

Орешкин анонсировал скорую приватизацию 25% минус одна акция «Совкомфлота»

Орешкин анонсировал скорую приватизацию 25% минус одна акция «Совкомфлота» Правительство определилось, что приватизация 25% минус одна акция «Совкомфлота» пройдет только н...

Глава ВТБ сравнил транспортную инфраструктуру РФ с Габоном из-за недостатка финансирования

Глава ВТБ сравнил транспортную инфраструктуру РФ с Габоном из-за недостатка финансирования Глава ВТБ Андрей Костин сравнил уровень развития российской транспортной инфраструктуры с Габоном из...

Транспортная политика

Минтранс предлагает включить сезонный фактор в тарифный коридор РЖД - Соколов

Минтранс предлагает включить сезонный фактор в тарифный коридор РЖД - Соколов Тарифный коридор ОАО  «Российские железные дороги» мог бы включать сезонный фактор с целью...

Вопрос распространения «Платона» на региональные трассы могут решить после апробации системы

Вопрос распространения «Платона» на региональные трассы могут решить после апробации системы Вопрос возможного распространения системы взимания платы за проезд большегрузных автомобилей на реги...

Морские порты

ВМТП внедряет систему задействования тыловых терминалов

ВМТП внедряет систему задействования тыловых терминалов «Владивостокский морской торговый порт» в целях облегчения работы своего основного терминала внедряе...

Первую очередь Архангельского глубоководного порта планируется ввести к 2025 году

Первую очередь Архангельского глубоководного порта планируется ввести к 2025 году Первую очередь глубоководного района морского порта в Архангельске планируется ввести в строй к 2025...




Морской транспорт

Круизное сообщение по маршруту Сочи - Крым - Стамбул откроется 1 мая

Круизное сообщение по маршруту Сочи - Крым - Стамбул откроется 1 мая Круизный лайнер по маршруту Сочи - Ялта - Севастополь-Стамбул начнет выполнять рейсы с 1 мая этого ...

На Онежском судостроительном заводе спущен на воду рабочий катер «Евгений Васильев»

На Онежском судостроительном заводе спущен на воду рабочий катер «Евгений Васильев» На Онежском судостроительно-судоремонтном заводе состоялся торжественный спуск на воду рабочего кате...

Речной транспорт

«Красное Сормово» спустило на воду свой двадцать первый танкер проекта RST27

«Красное Сормово» спустило на воду свой двадцать первый танкер проекта RST27 17 февраля 2017 года нижегородский завод «Красное Сормово» спустил на воду свое двадцатое первое неф...

На «Красном Сормове» спустили на воду нефтеналивной танкер

На «Красном Сормове» спустили на воду нефтеналивной танкер Танкер проекта RST27 спущен на воду на нижегородском заводе «Красное Сормово». Судно будет работать ...

Ж/Д транспорт

Группа «Сумма» не заинтересована в покупке акций Gefco у РЖД - владелец группы

Группа «Сумма» не заинтересована в покупке акций Gefco у РЖД - владелец группы Группа «Сумма» не заинтересована в покупке акций логистической компании Gefco у РЖД. Об этом сообщил...

РФПИ интересуется покупкой акций Gefco у РЖД - глава фонда

РФПИ интересуется покупкой акций Gefco у РЖД - глава фонда Российский фонд прямых инвестиций (РФПИ) интересуется покупкой акций логистической компании ...

Авто транспорт

Реформа ОСАГО в текущем виде не поможет преодолеть убыточность - глава «Ингосстраха»

Реформа ОСАГО в текущем виде не поможет преодолеть убыточность - глава «Ингосстраха» Введение натурального возмещения в ОСАГО в текущем варианте законопроекта не поможет преодолеть убыт...

Заявка оператора «Платона» на объединение с системой весогабаритного контроля может быть доработана

Заявка оператора «Платона» на объединение с системой весогабаритного контроля может быть доработана Заявка РТИТС (оператор системы «Платон») на объединение с автоматической системой весогабари...

Аналитика

Транспортная политика

Устранить инфраструктурные ограничения

Устранить инфраструктурные ограничения В апреле в Доме правительства в Москве состоялось итоговое расширенное заседание Коллегии Министерст...

Что сделано и что делать

Что сделано и что делать В Москве 30 марта 2016 г. под председательством заместителя министра транспорта РФ – руководителя Фе...

Морские порты

Обмен опытом в порту Сингапур

Обмен опытом в порту Сингапур В рамках программы обмена опытом инспекторов портового контроля стран-участниц Токийского меморандум...

Обеспечение портовой деятельности в порту Архангельск

Обеспечение портовой деятельности в порту Архангельск Морской порт Архангельск является старейшим портом в России, он основан более 420 лет назад в устье ...

Морской транспорт

Нужен эффективный технический менеджмент

Нужен эффективный технический менеджмент Одной из задач, решаемых в процессе технической эксплуатации судна, является обеспечение необходимог...

«Совкомфлот» – национальный перевозчик для нефтегаза

«Совкомфлот» – национальный перевозчик для нефтегаза Журнал «Морской флот» завершает цикл публикаций о ведущих мировых танкерных перевозчиках. В прошлом ...

Ж/Д транспорт

Дифференцированный подход

Дифференцированный подход Повышение тарифов на грузовые железнодорожные перевозки — тема для традиционного осеннего обсуждения...

Двойные тиски для операторов вагонов

Двойные тиски для операторов вагонов ФАС России собирается контролировать ставки вагонных операторов. Это сильно расширяет полномочия слу...




Темы

Инфраструктура / Образование

Дальневосточный центр организации учебных практик: проблемы и перспективы

Дальневосточный центр организации учебных практик: проблемы и перспективы Многолетние традиции отечественного морского образования в сочетании с современными технологиями – э...

Дипломирование моряков в АМП Балтийского моря

Дипломирование моряков в АМП Балтийского моря Дипломирование моряков согласно требованиям статей 54 и 76 Кодекса торгового мореплавания Российской...

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

Сколько нужно сил исредств для локализации разливов нефти?

Сколько нужно сил исредств для локализации разливов нефти? В соответствии с требованиями п. 2 постановления Правительства РФ от 14 ноября 2014 г. № 1189 «Об ор...

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...

Севморпуть

Арктика: время решений

Арктика: время решений Арктика всегда была важнейшей составляющей государственной политики России, и сегодня ситуация тольк...

Арктический челнок – основа транзитных перевозок в Арктике

Арктический челнок – основа транзитных перевозок в Арктике Несмотря на некоторую стабилизацию арктических процессов, связанных с уменьшением ледового покрытия ...




Судостроение

Кронштадтский морской завод – надежный партнер ВМФ

Кронштадтский морской завод – надежный партнер ВМФ Уже более полувека водные рубежи России охраняют корабли, оснащенные газотурбинными двигателями. В у...

От Камчатки до Урала он – единственный!

От Камчатки до Урала он – единственный! Одному из старейших предприятий дальневосточного Хабаровска – 179-му судоремонтному заводу – исполни...

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 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 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 ...