Введение к работе
Актуальность темы. Изнашивание корпусов судов в процессе их эксплуатации, необходимость прогнозирования времени, места и скорости опасного разрушения элементов конструкции- проблемы важные для проектирования судов. Без их решения невозможно оптимизировать распределение металла в составе корпуса, сократить потребность в ремонтах, повысить эффективность использования флота.
Главную роль в изнашивании корпусов судов играют коррозионные разрушения и, особенно, местная коррозия настилов и обшивок. Наибольшие материальные затраты и потери эксплуатационного времени из-за простоев судов в ремонте связаны для многих судов с заменами изношенных листовых элементов, в том числе, изношенной наружной обшивки.
Нет сомнения, что скорость проникновения коррозионных разрушений должна быть связанна с некоторыми главными эксплуатационными факторами. Они определяют зоны локализации и интенсивность разрушений пластин. К сожалению, сложность процессов, идущих, например, на наружной поверхности обшивки судов, не позволяла пока связать ожидаемые скорости разрушений и прогнозировать места их возникновения иначе, чем путем сбора и на основании анализа статистических материалов по характеристикам износов на эксплуатирующихся судах.
Целью диссертации является оценка влияния наиболее вероятных конструктивных и эксплуатационных факторов, определяющих места возникновения, перемещения и скорости проникновения местных коррозионных разрушений пластин наружной обшивки судов.
Новые научные положения и результаты. Наиболее важными научными результатами, полученными лично соискателем, являются:
экспериментально найдены зависимости потенциала поверхности образцов из корпусных сталей ВСтЗсп4 и 09Г2, в контакте с электролитом (имитатом морской воды), при деформациях растяжения и сжатия их в упругой и упругопластической зонах; обоснована и проверена применимость современной теории местных
разрушений при контакте разных металлов для приближенного расчета ожидаемых мест и скоростей проникновения разрушений для балок-полосок. Последние были вырезанны из борта судна с поперечной и днища судна с продольной системами набора. Получено качественное и приближенное количественное совпадение расчета с результатами обследования конструкций реальных судов;
предложена методика и разработана программа для алгоритма расчета и определения мест локализации и скоростей проникнове-
ния разрушений пластин наружной обшивки днища судна, жёстко защемленных по периметру. Расчет учитывает изменение толщины и соотношение длин кромок пластин. Рассмотрен диапазон реальных равномерно распределенных нагрузок, обеспечивающих деформацию поверхности пластин в границах зоны упругости; путем математического эксперимента проверено влияние вариаций соотношения размеров пластин, их толщины и действующих поперечных нагрузок на ожидаемые годовые потери металла с 1 м" площади наружной обшивки. Рассмотрено влияние этих факторов и на осреднённые максимальные скорости местных годовых разрушений пластин. Практическая значимость результатов работы заключается в том, что:
получена возможность прогнозирования мест ожидаемой локализации износов и скоростей разрушения пластин, если известно поле деформаций их поверхности, находящейся в контакте с электролитом;
построены расчетные графики относительных изменений годовых потерь металла с поверхности пластин и осредненных максимальных скоростей проникновения местных разрушений в определенных их зонах. Кривые строились в зависимости от изменения их толщины,размеров и формы пластин при разной величине действующей равномерно распределенной нагрузки; предложен метод практических расчетов зон локализации и скоростей разрушения пластин судовой обшивки. Метод работает, когда определено поле относительных деформаций поверхности и известны характеристики металла и среды (забортной воды) на границе их контакта;
получена возможность более обоснованного, чем в настоящее время, определения «надбавок на коррозию» при проектировании судовых корпусов, выбора толщин листов наружной обшивки при модернизации или ремонте судов, а также, при оценке технического состояния судов и прогнозировании его изменения в процессе эксплуатации. На зашиту выносятся:
результаты экспериментального исследования зависимости изменения потенциала поверхности листов из корпусных сталей ВСтЗсп4 и 09Г2 на границе контакта их с имитатом морской воды от величины относительной деформации поверхности при растяжении и сжатии в упругой и уттругопластической зонах; методика определения характеристик изнашивания пластин наружной обшивки судов в зависимости от их формы, размеров и величины действующей нагрузки;
рекомендации по учету изнашивания пластин обшивки судов при их проектировании, модернизации и прогнозировании изменения технического состояния в зависимости от условий эксплуатации.
Внедрение результатов исследований. Полученные результаты были использованы при разработке «Инструкции по подкреплению корпусов судов проектов №№781 и 1557» №91-65.001 ВИПК, принятой к сведению Регистром СССР и переданной в 1992г. для использования заказчику - Западному речному пароходству (ЗРП, ныне ООО «Западфлот»), эксплуатирующему большую группу судов смешанного плавания. Автор диссертации была ответственным исполнителем при разработке этой «Инструкции».
Теоретические и экспериментальные материалы, полученные в работе, вошли в учебные пособия, изданные для повышения квалификации специалистов рыбного хозяйства, занятых эксплуатацией и ремонтом судов промыслового флота (1989г.), и обучения курсантов Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота (1994г.).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались на: XII - XV, XIX Межвузовских НТК профессорско - препо
давательского состава, аспирантов и сотрудников Калининградских вузов
МРХ СССР (Калининград, 1984 - 1987 и 1991г.); III НТК «Совершенствова
ние эксплуатации и ремонта корпусов судов» (Калининград, 1984), IX Даль
невосточной НТК «Повреждаемость и повышение экс
плуатационной надежности судовых корпусных конструкций» (Владиво
сток, 1984); Всесоюзной НТК «Защита от коррозии и обрастания» (Калинин
град, 1986); IV Межотраслевой НТК «Защита судов от коррозии и обраста
ния» (Ленинград - Мурманск, 1989); Научно методических конференциях
преподавательского состава и сотрудников БГАРФ (Калининград, 1993 -
1994, 1996г.); Международной НТК,посвященной 40 - летаю пребывания
КГТУ на калининградской земле (Калининград 1998); II Международной
конференции и совещании госкомрыболовства России с начальниками го
садминистрации морских рыбных портов по безопасности мореплавания
(Калининград, 1999).
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и библиографического списка использованной литературы из 63 наименований. Она содержит 187 страниц машинописного текста, 58 рисунков, 12 таблиц и 2 приложений.