СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОБЩИХ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ КОРПУСОВ ТРАНСПОРТНЫХ И/ИЛИ СТОЯНОЧНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2007 года по МПК G01M5/00 G01L1/06 

Изобретение относится к контролю состояния корпусов, а более конкретно к контролю общих остаточных деформаций транспортных и/или стояночных средств, в частности, корпусов судов.

Известен способ определения деформаций корпусов судов [1], включающий определение их текущего состояния, в том числе характеристик общей и местной прочности, местных и общих остаточных деформаций.

Недостатком данного способа является то, что он не предусматривает контроль (ограничение) значения общей остаточной, в частности, продольной деформации корпуса. Кроме того, указанный способ не определяет порядок эксплуатации средства при прогнозируемом состоянии окружающей среды, а также не предусматривает модернизацию корпуса, в частности, подкрепление корпусных конструкций.

Задачей, на которое направлено изобретение, является контроль, в том числе соотнесение с определяемым предельно допустимым значением общей деформации корпуса в ходе эксплуатации или прогнозируемых условиях эксплуатации с определенными или прогнозируемыми характеристиками общей продольной прочности, возможно и на перспективу.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности контроля состояния корпусов, в том числе корпусов судов как фактического, так и планируемого на определенный период времени.

Упомянутая задача достигается тем, что предварительно определяются характеристики общей прочности корпусов транспортных и/или стояночных средств, например, моменты инерции и сопротивления поперечного сечения, остаточные стрелки общей деформации выбранных сечений корпуса судна и указанные данные сравниваются с допускаемыми значениями в планируемых условиях и времени эксплуатации. Определение характеристик общей прочности корпуса на определенный срок службы производится на основе его фактической дефектации и/или на основе статистических данных по ряду судов с возможным планированием на перспективу. Предусматривается также определение характеристик общей прочности корпуса на основе определения его гибкой линии при известных вариантах загрузки, в частности, типовых, с возможным учетом ряда факторов, в частности, напряженного состояния элементов корпуса, относительных значений деформаций связей корпуса, планирования состояния корпуса на определенный срок службы, при этом, в частности, искомые значения характеристик могут быть получены в результате статистической обработки по ряду частных определений.

Величина остаточной стрелки общей деформации определяется расчетным путем, например, на основе учета сварочных деформаций, и/или экспериментально-расчетным путем, например, измерением гибкой линии корпуса и удалением из ее значений упругой составляющей, и/или экспериментальным путем, при минимизации упругих деформаций, в частности их исключении, например, в вакууме. При этом предельно допускаемые значения остаточной стрелки общей деформации определяются в зависимости от фактического и/или прогнозируемого значений прочностных характеристик корпуса, условий эксплуатации, в частности, гидрометеорологических условий, температур у связей корпуса. В частности, предельно допустимое значение общей продольной остаточной деформации корпуса судна определяется в зависимости от величины предельно допустимого значения изгибающего момента от влияния величины общей продольной остаточной деформации корпуса [M_υост]. Последний определяется как разница между допускаемым моментом для данного корпуса от общего изгиба [M_O] и изгибающими моментами, действующими на тихой воде, ожидаемого волнового изгибающего момента и изгибающего момента от температурных напряжений. В случае, когда изгибающие моменты при погрузке-разгрузке судна М_П-Р больше, чем во время плавания, то значение [М_υост] определяется как

[М_υост]=[М_O]=М_П-Р.

Выбор сечений для контроля производится в местах наиболее опасных с точки зрения превышения предельно допускаемого значения остаточной стрелки общей деформации.

При превышении у корпуса величиной общей остаточной деформации предельно допускаемого значения, он не допускается к дальнейшей эксплуатации в условиях определения предельно допускаемого значения. В этом случае для такого допуска, в частности для судов, возможно или понижения разряда плавания или модернизация, до вхождения указанной деформации в допускаемые пределы у модернизированного корпуса.

Транспортные и/или стояночные средства имеют корпуса, которые в процессе постройки, спуска, эксплуатации приобретают общие остаточные деформации.

Способ контроля общих остаточных деформаций корпусов осуществляется, например, следующим образом.

Производится оценка фактических или предполагаемых на определенный период времени эксплуатации прочностных характеристик общей прочности корпуса транспортного и/или стояночного средства, в частности, судна, например момент сопротивления его поперечного сечения W.

Значение W в зависимости от исходных данных может определяться известным образом из эксперимента, например по его гибкой линии и относительным деформациям палубы и днища при типовых загрузках корпуса. Иначе значение W рассчитывается по значениям остаточных толщин связей, определяемых в свою очередь или по результатам дефектации корпуса, либо расчетом по статистическим значениям скоростей изнашивания связей корпуса.

По значению W и нормируемому значению допускаемых напряжений от общего изгиба σ₀ определяется значение предельно допускаемого изгибающего момента от общего изгиба [М_O]=Wσ_O.

Значение общих остаточных деформаций определяется экспериментально и/или расчетом, и/или экспериментально-расчетным путем. Для обеспечения экспериментального пути необходимо в его ходе исключить (предельно минимизировать) упругие деформации, что возможно осуществить в вакууме. При экспериментально-расчетном варианте из измеренных значений гибкой линии корпуса удаляются значения упругих составляющих, в частности, для миделевого сечения судна описываемых, известной формулой академика Шиманского. Расчетный вариант определения значений общих остаточных деформаций осуществляется путем учета известных зависимостей влияния различных факторов, в том числе сварочных напряжений, от спуска-подъема судов, эксплуатационных напряжений и т.д., возможно постоянно или регулярно регистрируемых в ходе строительства и эксплуатации судна.

Зная величину [М_O] и значения изгибающих моментов различных нагрузок, действующих на корпус, определяют величину предельно допустимого изгибающего момента от наличия общих остаточных деформаций [M_υост]. Для корпуса судна имеем для [М_υост]

[M_υост]=[M₀]-M_ТВ-M_В-M_Т или [М_υост]=[М_O]-М_П-Р,

где [M₀] - значение предельно допускаемого момента для данного корпуса от общего изгиба;

M_ТВ - значение изгибающего момента на тихой воде, определяемого, в частности, с учетом процесса загрузки судна;

M_В - значение ожидаемого волнового изгибающего момента, например, определяемого по данным характеристик волнения факсимильных карт в зоне эксплуатации судна;

M_Т - значение изгибающего момента от разного восприятия и значений температур связями корпуса, в частности, от разницы температур палубы и днища;

М_П-Р - изгибающий момент во время погрузочно-разгрузочных работ.

Значение изгибающего момента М_υост в любом сечении корпуса от наличия общих остаточных деформаций легко определяется в результате интегрирования выражения линии остаточных прогибов, определенных согласно выше описанной процедуры. Приравнивая указанные значения M_υост и [М_υост], легко получается величина предельно допустимого значение общей продольной остаточной деформации корпуса [υ_ост].

Для судов полагают, что значение изгибающего момента от общей остаточной деформации равно по значению и противоположно по знаку значению изгибающего момента от постановки на волну высотой, равной высоте стрелки прогиба остаточной деформации на миделе корпуса судна. Это дает возможность на основании известных выражений изгибающего момента при статической постановке на волну определить значение [υ_ост]. В частности, при прямой постановке на волну на миделе судна, получаем для [υ_ост] выражение

,

где k₁ - коэффициент, зависящий от геометрии корпуса судна;

В и L - ширина и длина корпуса судна соответственно;

γ - удельный вес воды.

При несоответствии действительного значения υ_ост величине [υ_ост] корпус судна не допускается к дальнейшей эксплуатации в условиях определения предельно допускаемого значения [υ_ост]. Однако в этом случае корпус судна может быть допущен к эксплуатации в условиях пониженного разряда плавания или после модернизации.

Источник информации

1. Беляк Ю.Л. Экспериментальное исследование прочности корпусов судов. - Судостроение, 1964, - 230 с. (с.160...163).

Изобретение относится к контролю общих остаточных деформаций транспортных и/или стояночных средств, в частности корпусов судов. Сущность: предварительно определяются характеристики общей прочности корпусов транспортных и/или стояночных средств, например, моменты инерции и сопротивления поперечного сечения, остаточные стрелки общей деформации выбранных сечений корпуса судна и указанные данные сравниваются с допускаемыми значениями в планируемых условиях и времени эксплуатации. Определение характеристик общей прочности корпуса на определенный срок службы производится на основе его фактической дефектации и/или на основе статистических данных по ряду судов с возможным планированием на перспективу. Предусматривается также определение характеристик общей прочности корпуса на основе определения его гибкой линии при известных вариантах загрузки, в частности, типовых, с возможным учетом ряда факторов, в частности, напряженного состояния элементов корпуса, относительных значений деформаций связей корпуса, планирования состояния корпуса на определенный срок службы, при этом, в частности, искомые значения характеристик могут быть получены в результате статистической обработки по ряду частных определений. Технический результат: обеспечение возможности контроля состояния корпусов, в том числе корпусов судов как фактического, так и планируемого на определенный период времени. 10 з.п. ф-лы.

1. Способ контроля общих остаточных деформаций корпусов транспортных и/или стояночных средств, включающий определение характеристик общей прочности корпуса, в частности моментов инерции и сопротивления, возможно только в отдельных выбранных сечениях, остаточных стрелок общей деформации корпуса, например продольной, в частности только в отдельных выбранных сечениях и указанные данные остаточных стрелок общей деформации корпуса сравниваются с допускаемыми значениями, например, определяемыми с учетом планируемых условий и времени эксплуатации.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение характеристик общей прочности корпуса на определенный срок службы производится на основе его фактической дефектации и/или на основе статистических данных по ряду судов с возможным планированием на перспективу.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение характеристик общей прочности корпуса ведется на основе определения его гибкой линии при известных вариантах загрузки, в частности типовых, с возможным учетом ряда факторов, в частности напряженного состояния элементов корпуса, относительных значений деформаций связей корпуса, планирования состояния корпуса на определенный срок службы, при этом в частности искомые значения характеристик могут быть получены в результате статистической обработки по ряду частных определений.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что величина остаточной стрелки общей деформации определяется расчетным путем, например, на основе учета сварочных деформаций, и/или экспериментально-расчетным путем, например измерением гибкой линии корпуса и удалением из ее значений упругой составляющей, и/или экспериментальным путем, при минимизации упругих деформаций, в частности их исключении, например, в вакууме.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что предельно допускаемые значения остаточной стрелки общей деформации определяются в зависимости от фактического и/или прогнозируемого значений прочностных характеристик корпуса, условий эксплуатации, в частности гидрометеорологических условий, температур у связей корпуса,6. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбор сечений для контроля производится в местах, наиболее опасных с точки зрения превышения предельно допускаемого значения остаточной стрелки общей деформации.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при превышении у корпуса величиной общей остаточной деформации предельно допускаемого значения он не допускается к дальнейшей эксплуатации в условиях определения предельно допускаемого значения.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при превышении у корпуса величиной общей остаточной деформации предельно допускаемых значений он допускается к дальнейшей эксплуатации в условиях с большим, чем у данного и для данного корпуса предельно допускаемого значения, в частности для судов с понижением разряда плавания.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при превышении у корпуса величиной общей остаточной деформации предельно допускаемых значений он допускается к дальнейшей эксплуатации после модернизации и вхождения величиной общей остаточной деформации в диапазон предельно допускаемых значений для модернизированного корпуса.10. Способ по п.7, отличающийся тем, что значение предельно допускаемого изгибающего момента от наличия общей продольной остаточной деформации определяется выражениями

[М_υост]=[М₀]-М_ТВ-М_В-М_Т или

[М_υост]=[М_O]-М_П-Р,

где [М₀] - значение предельно допускаемого момента для данного корпуса от общего изгиба;

М_ТВ - значение изгибающего момента на тихой воде, определяемого в частности и с учетом процесса загрузки судна;

М_В - значение ожидаемого волнового изгибающего момента, например определяемого по данным характеристик волнения факсимильных карт в зоне эксплуатации судна;

М_Т - значение изгибающего момента от разного восприятия и значений температур связями корпуса, в частности от разницы температур палубы и днища;

М_П-Р - изгибающий момент во время погрузочно-разгрузочных работ.

где [М_υост] - предельно допускаемый изгибающий момент от наличия общей продольной остаточной деформации;

k₁ - коэффициент, зависящий от геометрии корпуса судна;

В и L - ширина и длина корпуса судна соответственно;

γ - удельный вес воды.