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

Минобороны заявило об угрозе срыва поставок двух новейших кораблей

Минобороны заявило об угрозе срыва поставок двух новейших кораблей Из-за задержек выполнения концерном «Алмаз Антей» опытно-конструкторских работ под угрозой срыва нах...

Ученый совет ВГУВТ одобрил работу ректора

Ученый совет ВГУВТ одобрил работу ректора В Волжском государственном университете водного транспорта на заседании Ученого совета ректор вуза р...

Российская экономика

На Пролетарском заводе отработали новые приемы по развитию Производственной системы ОСК

На Пролетарском заводе отработали новые приемы по развитию Производственной системы ОСК На Пролетарском заводе (входит в ОСК) с 13 по 17 марта 2017 года состоялся практический семи...

На Камчатке создан первый рыбный терминал

На Камчатке создан первый рыбный терминал Первый рыбный терминал «Альянс-Камчатка», который обеспечит полный комплекс услуг для рыбодобывающих...

Транспортная политика

Д. Медведев подписал постановление о повышении тарифа в системе «Платон» с 15 апреля

Д. Медведев подписал постановление о повышении тарифа в системе «Платон» с 15 апреля Правительство РФ продлило льготный период системы «Платон», повысив тариф с 15 апреля до 1,91 руб./к...

Медведев поддержал создание саморегулирующейся организации в сфере грузоперевозок

Медведев поддержал создание саморегулирующейся организации в сфере грузоперевозок Премьер-министр России Дмитрий Медведев поддерживает создание саморегулирующейся организации в сфере...

Морские порты

Global Ports обжалует предписание ФАС в отношении своих стивидоров

Global Ports обжалует предписание ФАС в отношении своих стивидоров Группа Global Ports оспорит в суде решение ФАС, в отношении к входящим в группу АО ПКТ, АО «Петролес...

Главгосэкспертиза одобрила проект реконструкции порта крымской Евпатории

Главгосэкспертиза одобрила проект реконструкции порта крымской Евпатории Главное управление государственной экспертизы (Главгосэкспертиза) одобрило проект строительс...




Морской транспорт

В Калининграде заложат траулер «Ударник» для камчатских рыбаков

В Калининграде заложат траулер «Ударник» для камчатских рыбаков Траулер-сейнер для рыбаков Камчатки заложат в пятницу на Прибалтийском судостроительном заводе (...

Правительство готово поменять законодательство ради приватизации «Совкомфлота»

Правительство готово поменять законодательство ради приватизации «Совкомфлота» Акциями «Совкофлота» интересуются негосударственные пенсионные фонды, но тогда компанию придется экс...

Речной транспорт

Грузовая навигация по Енисею из-за теплой погоды начнется на 5-10 дней раньше срока

Грузовая навигация по Енисею из-за теплой погоды начнется на 5-10 дней раньше срока Навигация грузов по Енисею начнется на пять-десять дней раньше обычного из-за теплой погоды и раннег...

Три теплохода привлекут для перевозок пассажиров Таймыра на время реконструкции аэропорта

Три теплохода привлекут для перевозок пассажиров Таймыра на время реконструкции аэропорта Перевозки пассажиров по линии Дудинка - Красноярск на время реконструкции предстоящим летом аэропорт...

Ж/Д транспорт

ФАС проверяет СОЖТ по своим «внутренним доводам», вопросов о ставках на вагоны нет - союз операторов

ФАС проверяет СОЖТ по своим «внутренним доводам», вопросов о ставках на вагоны нет - союз операторов ФАС РФ проводит проверку саморегулируемой организации «Союз участников рынка услуг операторов железн...

РЖД запускают в эксплуатацию электронную торговую площадку для заказа грузовых перевозок

РЖД запускают в эксплуатацию электронную торговую площадку для заказа грузовых перевозок ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) приступает к поэтапному запуску электронной торговой ...

Авто транспорт

Повышение штрафов «Платона» обсуждается в диапазоне до 10-50 тыс. рублей, законопроект, допускающий более одного штрафа в сутки, подготовлен - Минтранс

Повышение штрафов «Платона» обсуждается в диапазоне до 10-50 тыс. рублей, законопроект, допускающий более одного штрафа в сутки, подготовлен - Минтранс Повышение штрафа в системе взимания платы с большегрузных автомобилей «Платон» обсуждается в диапазо...

Автодор внедряет систему предупреждения антимонопольных рисков

Автодор внедряет систему предупреждения антимонопольных рисков Государственная компания «Автодор» внедряет систему предупреждения антимонопольных рисков (компл...

Аналитика

Транспортная политика

Росморречфлот в цифрах и планах

Росморречфлот в цифрах и планах Итоги 2015 года были в центре внимания расширенного заседания Коллегии Федерального Агентства морско...

Морская коллегия отправилась в Крым

Морская коллегия отправилась в Крым В начале апреля (2016) в Крыму состоялось заседание Морской коллегии при Правительстве РФ по...

Морские порты

Порту Ванино без помощи государства не обойтись

Порту Ванино без помощи государства не обойтись Большие надежды по укреплению экономики Хабаровского края связаны с развитием морских перевозок, в т...

Порт Высоцкий: рекордам кризис не помеха

Порт Высоцкий: рекордам кризис не помеха Образованное в 2004 году ООО «Порт Высоцкий» сегодня является основным оператором по оказанию стивид...

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

РЖД – портовикам: экономьте как мы

РЖД – портовикам: экономьте как мы Президент РЖД Олег Белозеров недавно рассказал о громких успехах компании в части сокращения расходо...

Дифференцированный подход

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




Темы

Инфраструктура / Образование

Непосредственный и фоновый культурный диалоги

Непосредственный и фоновый культурный диалоги Вывести ученика за рамки двухмерного пространства, показать глубины проблемы и отыскать вместе с ним...

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...

Грузовая база

Замедление с перспективой роста

Замедление с перспективой роста Недавно простимулированная девальвацией отрасль минеральных удобрений в России замедлила свой рост п...

Контейнерные надежды

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

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

Второе рождение легендарного «Сомова»

Второе рождение легендарного «Сомова» «Михаил Сомов» – судно известное, работающее в ледовых условиях более четырех десятилетий. Флагман а...

Якутия хочет в Арктику

Якутия хочет в Арктику В Стратегии обеспечения национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года одной из тенденц...




Судостроение

Средне-Невский судостроительный завод: ключевые факторы успеха

Средне-Невский судостроительный завод: ключевые факторы успеха За более чем вековую историю Средне-Невский судостроительный завод переживал разные этапы: годы стан...

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...

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 ...

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...