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

Мосты в Санкт-Петербурге впервые развели днем для репетиции парада ко Дню ВМФ

Мосты в Санкт-Петербурге впервые развели днем для репетиции парада ко Дню ВМФ Четыре моста в Санкт-Петербурге – Благовещенский, Дворцовый, Троицкий и Литейный – впервые развели п...

Ученые МГУ им Невельского провели первый сеанс охоты за микропластиком

Ученые МГУ им Невельского провели первый сеанс охоты за микропластиком Экспедиция Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского успешно завершила ...

Российская экономика

«Новатэк» планирует ввести третью линию «Ямал СПГ» на 6-9 месяцев раньше срока

«Новатэк» планирует ввести третью линию «Ямал СПГ» на 6-9 месяцев раньше срока «Новатэк» планирует ввести в эксплуатацию вторую линию завода по сжижению природного газа (СПГ&#...

Прокуратура Приморья нашла 150 нарушений при реализации законов о ТОР и свободном порте

Прокуратура Приморья нашла 150 нарушений при реализации законов о ТОР и свободном порте Прокуратура Приморья за полгода выявила около 150 нарушений в рамках реализации законов о территория...

Транспортная политика

Госдума приняла закон о страховании перевозчиков

Госдума приняла закон о страховании перевозчиков Госдума приняла в третьем чтении закон, совершенствующий процедуру обязательного страхования ответст...

Завершилось заседание российско-китайской Рабочей группы по морскому и речному транспорту

Завершилось заседание российско-китайской Рабочей группы по морскому и речному транспорту 19 июля 2017 года подписанием протокола завершилось заседание Рабочей группы по морскому и речному т...

Морские порты

Порт Хельсинки в I полугодии увеличил перевалку грузов на 11%, до 6,9 млн тонн

Порт Хельсинки в I полугодии увеличил перевалку грузов на 11%, до 6,9 млн тонн Грузооборот порта Хельсинки (Финляндия) в январе-июне 2017 года вырос на 11% относительн...

Реконструкцию четвертого причала в Магаданском морском торговом порту завершат до осени 2017 года

Реконструкцию четвертого причала в Магаданском морском торговом порту завершат до осени 2017 года Капитальное восстановление четвертого причала в Магаданском морском торговом порту идет по графику и...




Морской транспорт

АО «Судостроительный завод «Лотос» передало ЗАО «Гознак-лизинг» грузовой несамоходный понтон проекта 7514

АО «Судостроительный завод «Лотос» передало ЗАО «Гознак-лизинг» грузовой несамоходный понтон проекта 7514 20 июля 2017 года входящее в состав Объединенной судостроительной корпорации АО «Судостроительный за...

Завод «Красное Сормово» передал ЗАО «Гознак-лизинг» второй танкер-химовоз проекта RST27

Завод «Красное Сормово» передал ЗАО «Гознак-лизинг» второй танкер-химовоз проекта RST27 ПАО «Завод «Красное Сормово» (входит в Объединенную судостроительную корпорацию - АО «ОСК») ...

Речной транспорт

Дноуглубительные работы на реках Якутии проведены лишь на 15%

Дноуглубительные работы на реках Якутии проведены лишь на 15% Недостаточность дноуглубительных работ в устьях арктических рек Якутии может угрожать выполнению пла...

Судно проекта DCV47 «Сосновка-1» обеспечивает переправу через реку Озерная в Камчатском крае

Судно проекта DCV47 «Сосновка-1» обеспечивает переправу через реку Озерная в Камчатском крае Как сообщает официальный сайт Камчатского края, судно снабжения проекта DCV47 «Сосновка-1» обеспечив...

Ж/Д транспорт

ФГК в I полугодии 2017 года увеличила погрузку бумаги в крытых вагонах на 17%

ФГК в I полугодии 2017 года увеличила погрузку бумаги в крытых вагонах на 17% АО «Федеральная грузовая компания» (ФГК, дочерняя компания ОАО «РЖД») в первом полугодии ув...

«ТрансКонтейнер» увеличил объем перевезенных грузов из Китая в Екатеринбург

«ТрансКонтейнер» увеличил объем перевезенных грузов из Китая в Екатеринбург ПАО «ТрансКонтейнер» успешно развивает перевозки из Китая в Екатеринбург через Забайкальск. Объем пе...

Авто транспорт

Минтранс России разработал единые требования для системы весогабаритного контроля

Минтранс России разработал единые требования для системы весогабаритного контроля Министерство транспорта РФ подготовило законопроект, регулирующий работу автоматизированной системы ...

Специальных ограничений для автотранспорта на Керченском мосту не будет, действуют те же нормативы, что и везде – Крымский транспортный форум

Специальных ограничений для автотранспорта на Керченском мосту не будет, действуют те же нормативы, что и везде – Крымский транспортный форум Никаких специальных ограничений для автотранспорта, например, по нагрузке на ось или перевозке опасн...

Аналитика

Транспортная политика

Итоги подведены. Приоритеты расставлены

Итоги подведены. Приоритеты расставлены В Москве 15 марта состоялось Общее собрание компаний-членов Российской палаты судоходства. В работе ...

Вернуть внешнеторговые грузы под российский флаг

Вернуть внешнеторговые грузы под российский флаг Общее собрание компаний – членов Российской палаты судоходства состоялось 15 марта в Москве в зале к...

Морские порты

Приказ ФАС напугал контейнерный бизнес

Приказ ФАС напугал контейнерный бизнес Проект приказа «Об утверждении ставок портовых сборов за услуги, оказываемые ФГУП «Росморпорт» в мор...

Морской порт Советская Гавань в ожидании новаций

Морской порт Советская Гавань в ожидании новаций С установлением в ноябре 2016 года стабильно низких температур в юго-западной части залива Советская...

Морской транспорт

Проблемы ультрабольших контейнеровозов

Проблемы ультрабольших контейнеровозов Контейнеры давно применялись различными видами транспорта для объединения относительно небольших гру...

Утилизация бытовых отходов

Утилизация бытовых отходов Рассмотрены основные требования к утилизации бытовых отходов, установленные как в Российской Федерац...

Ж/Д транспорт

Москва – Казань – первая ласточка на Шелковом пути

Москва – Казань – первая ласточка на Шелковом пути Высокоскоростная магистраль (ВСМ) Москва – Казань для нашей страны – прежде всего проект тра...

Премия за скорость

Премия за скорость В 2017 году тариф на грузовые перевозки по железной дороге вырастет на 6%. Из них 4% – ожида...




Темы

Инфраструктура / Образование

СПбГМТУ: кафедра гидроаэромеханики и морской акустики

СПбГМТУ: кафедра гидроаэромеханики и морской акустики В №4, 2016 г. «Морской флот» начал публикацию материалов о деятельности кафедр морских университетов...

ВГУВТ: кафедра судовождения и безопасности судоходства

ВГУВТ: кафедра судовождения и безопасности судоходства В №4 «Морской флот» начал публикацию материалов о кафедрах отраслевых университетов. В этом номере р...

Грузовая база

Через океан на рынки Мьянмы

Через океан на рынки Мьянмы Глобализация, увеличивая интеграцию в мировую экономическую систему, все теснее связывает между собо...

Дать Азии угля

Дать Азии угля Объемы добычи и экспорта российского угля на фоне роста мирового спроса и цен на него в 2016 году вы...

Безопасность мореплавания

Морские спасатели

Морские спасатели 5 января черноморцы отметили годовой праздник Управления поисковых и аварийно-спасательных работ ...

Испанское общество спасения и безопасности на море

Испанское общество спасения и безопасности на море Морское побережье Испании имеет самую большую протяженность в Западной Европе – около 7880 кил...

Севморпуть

«Совкомфлот» в Арктике

«Совкомфлот» в Арктике В Архангельске 29 марта открылся Международный арктический форум «Арктика – территория диалога», пар...

Арктический поток

Арктический поток Грузопоток по Северному морскому транспортному коридору, включающему арктические моря от Баренцева и...




Судостроение

«Князья» подводного флота России

«Князья» подводного флота России В ноябре 2016 года исполняется 20 лет со дня закладки атомного подводного ракетоносца К-535 «Юрий До...

«Адмирал Нахимов» перевернет правила игры на море

«Адмирал Нахимов» перевернет правила игры на море Тяжелый атомный ракетный крейсер «Адмирал Нахимов» в ходе своей модернизации будет оснащен новейшей ...

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

Морское пиратство сегодня

Морское пиратство сегодня Проблема морского пиратства или вооруженного разбоя на море, которая существует с незапамятных време...

Охотники за пиратами

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

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 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

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 2017 года.
1-й этап – отборочный тур, с 23 января 2012 года по 23 июня 2017 года
2-й этап – конкурс финалистов – 5 июля 2017 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...