СПОСОБ ПРИБЛИЖЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ТОЛЩИН Российский патент 2010 года по МПК B63B9/00 

Способ относится к процедуре определения остаточных толщин, преимущественно судов, возможно в процессе эксплуатации судов.

В [1] предложен вариант оценки допускаемой средней остаточной толщины крайних связей эквивалентного бруса корпуса судна по определяемым значениям допустимой площади сечения этих связей. Там же дан критерий оценки потребности в подробной дефектации корпуса судна по замерам гибкой линии корпуса при двух стандартных случаях загрузки, рассмотренных в расчетах прочности. Например, первый случай - судно в полном грузу, второй - судно порожнем с балластом. Аналитическое выражение критерия имеет вид

где Т_H1, T_K1, T_⊗1, M₁ - соответственно осадки носом, кормой, миделе и изгибающий момент в случае первого варианта загрузки судна;

Т_H2, T_K2, T_⊗2, M₂ - соответственно осадки носом, кормой, миделе и изгибающий момент в случае второго варианта загрузки судна;

L - длина корпуса судна;

, - коэффициенты запаса прочности по предельному моменту для днища и палубы соответственно;

, - предел текучести материала днища и палубы соответственно;

Е - модуль упругости;

Н - высота эквивалентного бруса корпуса судна.

Данный способ не дает возможности оценки реальной средней остаточной толщины у конкретного судна.

Известен способ определения остаточных толщин судовых конструкций, в частности, ультразвуковым методом, путем их обмера [2].

Задачей, на которую направлено изобретение, является предварительное приближенное определение остаточных толщин, преимущественно в ходе эксплуатации средств.

Техническим результатом является обеспечение минимального срока вывода судов из эксплуатации для освидетельствования их корпусов по остаточным толщинам связей.

Упомянутая задача достигается тем, что производится определение: значений общих деформаций корпуса, в частности гибкой линии корпуса при ряде известных загрузок, в частности в полном грузу и порожнем, возможно определение разницы между общими деформациями, в частности гибкими линиями корпусов, возможно, при известной разнице между загрузками; положения нейтральной линии эквивалентного бруса корпуса судна, например, по измерениям относительных деформаций или напряжений, в частности, тензометрами; коэффициента долевого влияния площадей поперечного сечения связей корпуса, в частности коэффициентов долевого влияния площадей, кроме перекрытий палубы и днища, в долях от момента инерции всего ЭБ корпуса при его общих деформациях, в частности перегибе и прогибе; коэффициентов влияния набора в приведенной площади перекрытий палубы и днища, возможно, по элементам этих перекрытий; деформаций элементов палубы и днища, в частности, путем обмера прогибомерами; зависимости влияния указанных деформаций элементов палубы и днища на приведенную площадь сечения этих перекрытий. Далее производится определение приведенных площадей перекрытий палубы и/или днища. Затем определяются значения средних остаточных толщин настила палубы и/или днища, возможно, по рассмотренным ранее элементам указанных перекрытий. Коэффициенты долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса, кроме перекрытий палубы и днища, в долях от момента инерции всего ЭБ корпуса при его общих деформациях и коэффициенты влияния набора в приведенной площади сечения перекрытий палубы и днища могут определяться по результатам обсчета нового корпуса, по результатам обсчета корпуса, по результатам предыдущей дефектации, по результатам расчета корпуса судна того же проекта, в частности, эксплуатирующегося в аналогичных условиях, по судам того же типа, в частности, эксплуатирующихся в аналогичных условиях и по их комбинациям.

Определение остаточных толщин может производиться с использованием статистических методов, возможно, посредством статистического уточнения промежуточных остаточным толщинам параметров, например приведенной площади сечения палубы и/или днища.

Предусматривается производить уточнение способа путем сопоставления его результатов с непосредственными замерами, в частности, для отдельных связей конструкций и в процесс приближенного определения остаточных толщин вводятся поправочные коэффициенты.

Эксплуатирующиеся суда имеют обшивку и набор, которые вследствие износа, истирания, различных ударов утоняются, могут иметь остаточные деформации.

На фиг.1 дан график зависимости k_d=f(F_Г/f₂) (где k_d - коэффициент; F_Г - площадь профиля; f₂ - площадь присоединенного пояска обшивки): 1 - равнобокий уголок, 2 - неравнобокий уголок, 3 - несимметричный полособульб; на фиг.2 - номограмма для определения редукционных коэффициентов деформированных ребер жесткости при сжимающих напряжениях σ_ж<0, для сталей с пределом текучести до R_ен=300 МПа; на фиг.3 - номограмма для определения редукционных коэффициентов деформированных ребер жесткости при растягивающих напряжениях σ_ж>0, для сталей с пределом текучести до R_ен=300 МПа; на фиг.4 - зависимость вида t_ср=F_П(Д)/В; на фиг.5…9 - графики зависимости F_П(Д)/В при поперечной системе набора поясков ЭБ соответственно при b=a, b=2a, b=3a, b=4a, b=6a.

Способ осуществляется следующим образом, реализуемым в излагаемой ниже методике приближенной оценки остаточных толщин корпусов судов.

Методика приближенной оценки остаточных толщин корпусов судов

Определить значение приведенных площадей поясков ЭБ для прогиба и перегиба соответственно по выражениям

где Т_H1, T_K1, T_⊗1, M₁ - соответственно осадки носом, кормой, миделе и изгибающий момент в случае первого варианта загрузки судна;

Т_H2, T_k2, T_⊗2, M₂ - соответственно осадки носом, кормой, миделе и изгибающий момент в случае второго варианта загрузки судна;

H - высота эквивалентного бруса корпуса судна;

E - модуль упругости;

, - определенные на основе экспериментального замера гибкой линии корпуса судна приведенные площади палубы и днища;

К_п - коэффициент долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса, кроме перекрытий настила палубы и обшивки днища, в долях от момента инерции всего ЭБ корпуса при прогибе. Должен быть получен заранее при расчете нового корпуса или судна данного проекта, у которого проведена полная дефектация связей корпуса; К_д - коэффициент долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса, кроме перекрытий настила палубы и обшивки днища, в долях от момента инерции всего ЭБ корпуса при перегибе. Должен быть получен заранее при расчете нового корпуса или судна данного проекта, у которого проведена полная дефектация связей корпуса;

z_НО - расстояние от основной плоскости до нейтральной оси ЭБ;

L - длина корпуса судна.

Определение стрелки общей продольной деформации корпуса судна (значение последних скобок выражений (M1), (M2)) может быть также произведено при помощи оптических методов или ватерпасов.

Положение нейтральной оси z_НО определять по измерению напряжений в крайних связях ЭБ по формуле:

где σ_д и σ_п - измеренные напряжения в днищевом и палубном поясках ЭБ корпуса судна соответственно.

Величины k_П, К_Д и z_НО в первом приближении можно взять как у нового корпуса или по результатам последнего освидетельствования.

Потерю площади поясков ЭБ в результате образования вмятин ΔF_ВМ можно определить по выражению [1]

где n - количество деформированных продольных ребер жесткости;

φ_Pi - редукционный коэффициент деформированного ребра с присоединенным пояском;

f_Pi - площадь поперечного сечения каждого деформированного ребра с присоединенным пояском;

с₁ - ширина присоединенного пояска;

φ_пл - редукционный коэффициент пластины толщиной t_cp, определять по зависимостям [2]

Значение t_cp в первом приближении определять расчетом по выражениям

- при расчете от момента начала эксплуатации

где t - проектная толщина элементов связи корпуса;

- средняя скорость изнашивания корпусной конструкции, определяется по результатам обработки материалов дефектации рассматриваемого судна или серии судов, а в случае отсутствия таких материалов - по [3];

Т - период эксплуатации;

- при расчете от момента последней дефектации

где t_ср(Т_Д) - значение средней остаточной толщины на момент проведения предыдущей дефектации Т_Д.

При выполнении условия φ_пл<φ_Pi выражение (М4) принимает вид

Значение редукционного коэффициента φ_Pi определять согласно [2].

Приближенное значение редукционного коэффициента φ_Pi допускается получить по следующему алгоритму.

Предварительно определить значение отношения F_p/I_p (где F_p, I_p - соответственно площадь поперечного сечения, см², и момент инерции, см⁴, продольного деформированного ребра жесткости с присоединенным пояском)

где F_Г, W_Г и h - соответственно площадь, момент сопротивления и высота сечения профиля изолированного ребра жесткости;

k_d - коэффициент, определяемый графическими зависимостями фиг.1 или выражениями:

- для равнобоких уголков

- для неравнобоких уголков

- для несимметричных полособульбов

где f₂ - площадь сечения присоединенного пояска обшивки.

Величину F_Г/(W_Гh) определить по основе соответствующего сортамента.

По известной величине отношения F_p/I_p и значению стрелок прогиба ребер жесткости h₀, см, по номограммам фиг.2, 3 определить значение редукционного коэффициента деформированных ребер жесткости с присоединенным пояском обшивки ϕ_р.

Порядок определения представлен на фиг.2, 3. Первоначально восстанавливаются перпендикуляры от осей с расчетным значением стрелки прогиба h₀ и комплекса соответственно в четвертом и втором квадрантах. Далее при изначально предполагаемом значении редукционного коэффициента от построенных линий восстанавливаются перпендикуляры в первый квадрант до пересечения с графиком расчетного отношения F_p/I_p. Последняя процедура повторяется до сходимости линий в единой точке на графике F_p/I_p.

Площадь крайней связи ЭБ, имеющей вмятины, определять по зависимости

По значениям величин , определить значение средней остаточной толщины обшивки поясков t_cp: по графику фиг.4 при продольной системе набора, по графикам фиг.1…9 при поперечной системе набора. При учете конкретного значения доли судового набора в перекрытии предварительно скорректировать полученные значения , для поясков по выражениям:

- при продольной системе набора

- при поперечной системе набора

где К_Н(П,Д) - действительный коэффициент доли судового набора в перекрытиях палубы или днища.

В случае соотношения ширины а и длины b пластины, не соответствующих графикам фиг.5…9, получать их значение линейной интерполяцией по смежным графикам.

Источники информации

1. В.Б.Чистов. Научные основы технологии ремонта корпусов судов речного флота. Автореферат дисс. д.т.н. - С-Петербург: СПбГУВК, 1994. - 40 с.

2. Б.Е.Телянер и др. Технология ремонта корпуса судна. «СУДОСТРОЕНИЕ», М., 1984, 288 с.

Способ относится к судоремонту и касается технологии определения остаточных толщин, преимущественно судов, в процессе их эксплуатации. Способ приближенного определения остаточных толщин, преимущественно настилов палубы и/или днища корпусов судов, состоит в том, что определяют деформации элементов корпуса судна, например палубы и днища, с помощью обмера прогибомерами или посредством определения разницы между общими деформациями, а именно: между гибкими линиями корпуса судна при разных загрузках, например в полном грузу и порожнем. С этой целью определяют при этих условиях осадки носом, кормой и на миделе, находят положение нейтральной линии эквивалентного бруса с помощью измерений тензометрами в крайних связях корпуса, определяют коэффициенты долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса судна, кроме перекрытий палубы и днища, в долях от момента инерции всего эквивалентного бруса корпуса при его общих деформациях, в частности прогибе и перегибе; после этого определяют приведенные площади сечений перекрытий палубы и/или днища и по ним находят остаточные толщины. При этом способе целесообразно определять коэффициенты долевого влияния набора приведенной площади перекрытий палубы и днища по элементам этих перекрытий с учетом потери в результате образования вмятин. Изобретение позволяет упростить определение остаточных толщин, уменьшая до минимума простои судов при освидетельствования их корпусов по остаточным толщинам связей. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ приближенного определения остаточных толщин, преимущественно настилов палубы и/или днища корпусов судов, заключающийся в том, что определяют деформации элементов корпуса судна, например палубы и днища, с помощью обмера прогибомерами или посредством определения разницы между общими деформациями, а именно: между гибкими линиями корпуса судна при разных загрузках, например, в полном грузу и порожнем, для чего определяют в этих условиях осадки носом, кормой и на миделе, находят положение нейтральной оси эквивалентного бруса с помощью измерений тензометрами в крайних связях корпуса, определяют коэффициенты долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса, кроме перекрытий палубы и днища, в долях от момента инерции всего эквивалентного бруса корпуса при его общих деформациях, в частности прогибе и перегибе, а после этого определяют приведенные площади сечений перекрытий палубы и/или днища и по ним находят остаточные толщины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят определение коэффициентов долевого влияния набора в приведенной площади перекрытий палубы и днища по элементам этих перекрытий с учетом потери в результате образования вмятин.