Введение к работе
Актуальность
Пропульсивные качества судов ухудшаются из-за обрастания их погруженных частей и кавитационного разрушения элементов винто-рулевого комплекса и отдельных узлов энергетических систем дизелей, гидронасосов и др Обрастание корпусов и кавитационное разрушение элементов винто-рулевого комплекса наносит ущерб судовладельцам из-за потерь на внеплановый ремонт и простой судов, на повышенный расход топлива, из-за расходов на антикавитаци-очные и антиобрастающие мероприятия Обрастание крыльев и крыльевого аппарата судов на подводных крыльях (СПК) при эксплуатации их в Черном море происходит настолько интенсивно, что после 2-х недельного плавания они теряют ходовые качества. Увеличение продолжительности межремонтных периодов судов малого и среднего водоизмещения имеет важное стратегическое значение для отрасли водного транспорта В работе обоснована необходимость проведения целенаправленных аналитических исследований по выработке единого решения данной проблемы на базе подробных научных изысканий
В этой связи становится очевидной актуальность моделирования процессов борьбы с обрастанием и кавитационной эрозией с целью выявления общих закономерностей их протекания в натурных условиях и разработки действенных путей борьбы с ними Положительное решение проблемы позволит получить надежные средства повышения эксплуатационных качеств судов
Цель работы
Целью диссертационной работы является повышение эксплуатационных качеств судов путем нанесения специальных защитных покрытий на поверхности, подверженные обрастанию и кавитационным разрушениям Для достижения цели решены следующие научные задачи
1 Обоснована возможность решения проблемы повышения срока эксплуатации элементов судов, подверженных обрастанию и кавитационным разрушениям, путем нанесения на их поверхность защитных покрытий
Научно обоснован новый критерий кавитационной стойкости материалов и покрытий, с помощью которого можно прогнозировать их свойства
Разработаны технологические методы получения кавитационностойких диффузионных и напыленных покрытий для судовых гребных винтов, деталей двигателей и гидроаппаратуры
Проведены исследования по получению оптимальных плазменных покрытий с бактерицидными свойствами для защиты от обрастания погруженных частей судов
Выполнены исследования и созданы кавитационностойкие диффузионные покрытия на сталях и чугунах, используемых в судостроении.
Разработаны технология и оборудование для очистки корпусов судов от продуктов обрастания и коррозии
Проведена практическая проверка результатов теоретических и экспериментальных исследований и разработаны рекомендации по их внедрению.
Дано экономическое обоснование целесообразности практического использования новых научных результатов, представленных в данной работе
Методика решения поставленных задач
Новым методологическим подходом является квалификация проблемы повышения эксплуатационных качеств судов как совокупности внешних и внутренних задач относительно рассматриваемых элементов судов
Разработана методика определения эффективности противообрастающих плазменных покрытий при лабораторных и натурных испытаниях
В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования, проведены испытания в натурных условиях
Новые научные результаты, полученные в работе
Научно обоснован новый критерий кавитационной стойкости материалов и покрытий, с помощью которого можно прогнозировать их свойства
Доказана возможность повышения срока эксплуатации кавитационно-разрушаемых элементов судов в 3-5 раз при нанесении на их поверхность диффузионных покрытий, соответствующих критерию кавитационной стойкости
Сформулирован принцип получения противообрастающих плазменных покрытий, содержащих бактерицидные добавки
Разработаны методы борьбы с обрастанием судов и элементов движи-тельного комплекса путем нанесения на их погруженные части плазменных покрытий с бактерицидными элементами
Разработаны составы кавитационностойких покрытий, отвечающих требованиям критерия кавитационной стойкости,
Теоретически обоснована и практически реализована стратегия нанесения островковых теплозащитных покрытий на водоохлаждаемую поверхность втулок цилиндров дизелей спасательных плавсредств с целью улучшения их пусковых качеств, снижения удельного расхода топлива и масла
Разработана высокопроизводительная и экологически безопасная технология очистки корпусов судов от обрастателей
Практическая ценность
Полученные в диссертационной работе новые научные результаты позволили
создать технологию нанесения кавитационностойких диффузионных покрытий, соответствующих критерию кавитационной стойкости,
создать технологию нанесения кавитационностойких плазменных покрытий, содержащих бактерицидные добавки,
обосновать возможность изготовления узлов судов и деталей энергетического оборудования, подверженные навигационным разрушениям, из дешевых углеродистых и низколегированных сталей и чугунов с нанесением на их поверхность защитных покрытий, соответствующих критерию кавитационной стойкости,
снизить степень обрастания погруженных частей судов нанесением плазменных покрытий составами, содержащими бактерицидные добавки,
создать машину с игольчатым барабаном и дистанционным управлением для очистки корпусов судов от обрастателей и продуктов коррозии Ее применение устраняет ручной труд, улучшает экологическую обстановку в доке, повышает производительность очистных работ в 3-4 раза
создать технологию нанесения на водоохлаждаемой поверхности втулок цилиндров теплозащитных островковых плазменных покрытий, что позво-
ляет улучшить пусковые качества дизелей и снизить расход топлива и масла на 2,3% и 15%, соответственно,
- повысить срок безремонтной эксплуатации судов в 2 - 2,5 раза за счет снижения степени обрастания корпусов и уменьшения степени кавитационного разрушения их элементов
Реализация результатов работы
Научные и практические результаты опробованы и внедрены в ОАО «Махачкалинский судоремонтный завод», ОАО «Завод «Дагдизель» и в ОАО «Махачкалинский морской торговый порт».
Научные результаты диссертации внедрены в учебный процесс Дагестанского Государственного технического университета (г. Махачкала), Дагестанского филиала Московского автодорожного института (г. Махачкала), Астраханского государственного технического университета, Санкт-Петербургского морского технического университета в виде учебных пособий и рекомендаций при чтении лекций, а также в курсовом и дипломном проектировании Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических симпозиумах и конференциях, а также на отраслевых специальных семинарах Среди них Всесоюзная научно-техническая конференция «Новые материалы и ресурсосберегающие технологии термической и химико-термической обработки деталей машин и инструмента (г Махачкала, 1989 г), 5-е Собрание металловедов России (г. Краснодар, 2001), Первый Международный симпозиум по транспортной триботехнике (С -Петербург, 200^-Международный семинар «Теплофизические свойства веществ» (г Нальчик, 2001), Первый Международный конгресс «Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будущего» (Тюмень, 1996), Международная научная конференция, посвященная 275-летию РАН и 50-летию ДНЦ РАН «Достижения и современные проблемы развития науки в Дагестане» (Махачкала, 1999), Международная научная конференция «Физика магнитных и фазовых переходов (Махачкала, 2000), Научная конференция «Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов и машин (Астрахань, 2002); 5-я Международная практическая конференция-выставка (С.-Петербург, 2003), 4-я Международная научная конференция «Физика плазмы и плазменные технологии» (Минск, 2003), Международная конференция «Fisika - 2005» (Баку, 2005), Всероссийский научно-технический форум «Технологическое и кадровое обеспечение развития судостроительной отрасли» (С.-Петербург, 2005). Публикации
Всего по теме диссертации опубликовано 37 работ в научных изданиях Из них 32 статьи. В личном авторстве выполнено 4 работы, доля автора в остальных работах от 25% до 70% В изданиях, рекомендуемых Перечнем ВАК РФ, опубликовано 10 работ, из них одна работа в личном авторстве, доля автора в остальных работах от 25% до 70%
Изобретения защищены 5 патентами Объем работы
Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов и заключения, изложенных на 199 страницах машинописного текста, содержит 28 таблиц, 44 рисунка, список литературы из 186 наименований
