Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Экономические предпосылки для реновации судов, состояние вопроса, постановка задач исследования для корпусов судов
1.1. Баланс речного флота 10
1.2. Государственная политика в области судостроения 12
1.3. Уровень цен нового судостроения 14
1.4. Различные оценки стоимости реновации корпусов судов 17
1.5. Побудительные факторы проведения реновации судов 20
1.6. Нормативная база реновации судов речного флота 23
1.7. Поддержание на безопасном уровне технического
состояния корпусов судов 26
1.8. Выводы и результаты по главе 1 31
Глава 2. Исследование изменения качества и надежности корпуса в процессе эксплуатации
2.1. Взаимосвязь качества и надежности 33
2.2. Анализ проблем прочности и надежности 36
2.3. Обзор исследований скоростей изнашивания корпусных конструкций 42
2.4. Анализ повреждений конструкций корпуса , 47
2.5. Исследование дефектов корпусных конструкций 55
2.6. Выводы и результаты по главе 2 65
Глава 3. Нормирование показателей качества и надежности корпусов судов речного флота, разработка методики реновации
3.1. Установление запасов на износ судов речного флота 67
3.2. Нормативы общей прочности судов 69
3.3. Нормативы местной прочности и дефектов корпусов судов 73
3.4. Назначение расчетных скоростей изнашивания корпусных конструкций 75
3.5. Нормативы обновления судов 81
3.6. Обоснование действующего нормативного аппарата обновления и рекомендации по его дополнению 91
3.7. Выводы и результаты по главеЗ 122
Глава 4. Технология восстановления показателей качества и надежности до заданного уровня. Выбор и обоснование методов восстановления
4.1. Оценка технического состояния обновляемого корпуса 124
4.2. Методика дефектации корпуса при обновлении 125
4.3. Классификация методов ремонта корпуса 140
4.4. Восстановление общей прочности корпуса судна при его обновлении 143
4.5. Восстановление местной прочности пластин обшивок и настилов при обновлении корпуса 151
4.6. Аналитическое обоснование выбора метода обновления корпуса 158
4.7. Выводы и результаты по главе 4 164
Заключение 165
Список использованных источников
- Государственная политика в области судостроения
- Обзор исследований скоростей изнашивания корпусных конструкций
- Нормативы местной прочности и дефектов корпусов судов
- Классификация методов ремонта корпуса
Введение к работе
Актуальность темы
Согласно Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России» [1] до 2010 г. речной флот должен удвоить нынешние объемы ежегодных перевозок грузов - до 230 млн. тонн.
На сегодняшний день на классификационном учете Российского Речного Регистра (РРР) находится около 30 тысяч различных судов, средний возраст которых составляет -25 лет. По данным РРР ежегодно количество поднадзорного ему флота из-за списания сокращается примерно на 1000 ед., такое же количество судов по их техническому состоянию переводится инспекциями Регистра в категории «ограниченно годное» или «негодное».
В прежние годы эксплуатация водного транспорта была тесно связана с централизованной (государственной) программой планово-предупредительных ремонтных мероприятий. Так, в отношении судов речного флота предусматривалось выполнение текущих, средних и капитального ремонтов. Последний, как правило, выполнялся посередине амортизационного срока службы, после 15-20 лет работы судна; он предусматривал повышенный объем ремонтно-восстановительных работ и имел целью обеспечить безопасную эксплуатацию до конца срока службы.
С переходом России к рыночной экономике на флоте исчез механизм принудительного накопления амортизационных средств, практически прекратила свое существование система планово-предупредительных ремонтов.
Частный судовладелец сегодня не заинтересован в проведении ремонтных работ, значительных по объему; он предпочитает поддерживать техническое состояние своего флота на минимально-допустимом уровне.
Очевидно, что при таком подходе, с течением времени, увеличивается вероятность повреждения элементов судна, снижается безопасность плавания, и, как следствие, возрастает риск возникновения аварийных ситуаций.
-ї-
В этих условиях актуальной и злободневной становится задача поиска различных вариантов продления срока безопасной эксплуатации существующих судов, имеющих большой возраст. Одним из таких способов является Реновация, предложенная впервые в 1990 г. специалистами английского Регистра Ллойда (LR) и норвежского Бюро Веритас (DNV). Позднее этим же вопросом занимались и российские классификационные общества - Морской Регистр судоходства (РМРС) и Речной Регистр для судов, поднадзорных им.
Под реновацией (или «обновлением») корпусов в судоходной индустрии понимается комплекс мероприятий, проводимых судовладельцем и определенным классификационным обществом, с целью:
удостоверения в том, что корпус обновленного судна по своему техническому состоянию соответствует судну после его 5-ти летней (уровень 1SS) или 10-ти летней (уровень 2SS) эксплуатации в спецификационных условиях;
выполнения определенного объема ремонта или модернизации в случае необходимости восстановления толщин элементов корпуса, либо восстановления прочности корпусных конструкций до требуемого уровня.
В мировой судоходной отрасли за прошедшее десятилетие был накоплен значительный опыт проведения работ, направленных на обновление корпусов судов. Более того, активное проведение обновления было переходным шагом перед настоящим судостроительным «бумом» в мире в начале XXI века.
В тоже время, в российском речном флоте реновационная стратегия судоремонта до сих пор не получила широкого распространения. Среди причин такого положения могут быть названы, в частности:
- несовершенство методик отечественных классификационных обществ, регламентирующих необходимый уровень восстановления прочностных характеристик корпуса судна (в целом и отдельных
-G-
элементов его конструкций) в процессе реновации, для подтверждения необходимой степени обновления, с учетом обеспечения гарантированной безопасности при достаточном уровне надежности;
необходимость достаточно крупного единовременного финансового вложения в данное мероприятие, что весьма затруднительно для большей части отечественных судовладельцев;
нерешенные на данный момент вопросы со страховыми компаниями о статусе судов, прошедших реновацию и получивших сертификат классификационного общества об обновлении корпусов, с точки зрения установления для таких судов специальных фрахтовых ставок и др.
Вместе с тем, целесообразность теоретической разработки и широкого внедрения на практике реновационной стратегии судоремонта обусловлена возможностью получения в итоге значительного технико-экономического эффекта. Так, в идеале, реновация может обеспечить:
- весьма ощутимое продление срока службы существующих судов, при
гарантированной безопасности их эксплуатации, что значительно
дешевле постройки новых судов-аналогов;
разумную металлоемкость судового корпуса на весь цикл эксплуатации (постройка плюс все ремонты), при достаточном уровне надежности;
снижение портовых и других сборов, повышение страхового рейтинга и, соответственно, рост фрахтовых ставок при перевозках, по сравнению с судами-прототипами, не прошедшими через процедуру обновления;
возможность эксплуатации обновленных судов на порты, где есть ограничения по возрасту (15-20 лет), отсутствие необходимости в получении специальных разрешений для транспортировки отдельных опасных грузов, что присуще для «старых» судов;
- полноценную работу в пределах планируемого срока службы, в
первоначально присвоенных при постройке классе и
эксплуатационных условиях, без необходимости постепенного
введения различных ограничений (по волновому режиму, ледовой
обстановке, грузоподъемности) и др.
Цель работы
Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование и разработка эффективной и экономически оправданной технологии и организации реновации корпусов судов речного флота.
Исходя из указанной цели, в качестве основных задач исследования были определены следующие:
исследование изменения качества и надежности корпуса в процессе эксплуатации;
нормирование показателей качества и надежности корпусов судов речного флота;
разработка методики реновации корпусов судов;
технология восстановления показателей качества и надежности (корпуса) до заданного уровня;
выбор и обоснование методов восстановления (при реновации).
Научная новизна работы
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
разработке программы дефектации корпусов судов с учетом особенностей процедуры их обновления;
подготовке предложений по новой редакции «Руководства по обновлению корпусов судов речного флота», и в частности, рекомендаций по нормированию остаточных толщин отдельных
-z-
конструктивных элементов и рекомендаций по расчету допускаемых средних остаточных толщин групп связей;
аналитическом обосновании выбора методов восстановления при проведении реновации корпусов судов;
разработке технологических процессов ремонта корпуса и его элементов при обновлении.
Практическая ценность работы
Положения диссертационной работы были использованы при подготовке Центром разработки Правил (ЦРП) РРР редакции «Руководства по обновлению судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания» (2002г.), осуществленной под руководством научного консультанта РРР д.т.н. Абрамова Г.А.
Проделанная работа одобрена Советом Государственной Службы речного флота (протокол №11 от 31 октября 2002 г.). Руководство Р.002-2002 утверждено в установленном порядке и введено в действие с 1 января 2003г.
Основные результаты диссертационной работы были представлены на секционных заседаниях: 5-ой Международной специализированной конференции «Aquaterra - 2002» (СПБ, 12-И 5.11.2002 г.) и Международной научно-практической конференции «Безопасность водного транспорта» (СПБ, 10-12.09.2003 г.).
Основные положения, выносимые на защиту:
Необходимость и целесообразность обновления судов и их корпусов в частности.
Формулировка требований к элементам корпуса при обновлении судна на заданный уровень. Назначение и обоснование нормативов дефектов обновленного корпуса.
Обоснование объемов и способов дефектации корпуса. Методика дефектации корпуса при обновлении.
Аналитическое обоснование выбора метода (комплекса методов) ремонта отдельных конструктивных элементов и групп связей при обновлении корпуса.
Технологические процессы ремонта корпуса при обновлении.
Публикации
Основное содержание диссертационной работы отражено в 7 публикациях (в том числе 2 — в соавторстве).
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 175 стр. компьютерного текста, включающих 2 стр. содержания, 3 стр. заключения, 8 стр. библиографического списка использованной литературы (92 наименования), 22 таблицы, 14 графиков, схем и рисунков, а также 7_ приложений объемом 40 стр.
-io-
Государственная политика в области судостроения
В задачу настоящего исследования не входит глубокий анализ вопросов ценообразования современного судостроения; в данном случае уровень цен анализировался только в качестве отправной точки для определения диапазона возможной стоимости реновации корпусов судов речного флота.
Как видно из табл. 1.2 и табл. 1.5 (см. далее), наиболее неблагоприятной ситуацией на речном транспорте следует считать практически отсутствующее строительство новых самоходных сухогрузных и наливных судов, средний возраст которых приблизился к 30 годам. Поэтому, достаточно очевидно, что судовладельцы этих типов судов будут ориентироваться на строительство парка флота, приносящего сейчас наибольшую выгоду — судов смешанного (река-море) плавания. Сказанное может быть подтверждено следующими доводами:
1) к этой категории судов могут быть отнесены сухогрузные теплоходы пр.01010 типа «Валдай» (автор - ЦКБ «Вымпел»), строящиеся в настоящее время по заказу ОАО «Северо-западный флот» на Северной судоверфи; предполагаемая серия судов составит 10 ед.;
2) по заказу ОАО «Волжская судоходная компания» в 2002 г. ЦКБ «Вымпел» разработан проект нового сухогрузного теплохода класса (река-море) г/п 3000 т. (типа «Русич»). Первый т/х данной серии «Русич 1» стоимостью 5 млн. долларов спущен на воду в сентябре 2003 г. При этом, по оценкам менеджмента компании, срок окупаемости судна ожидается в пределах 5-6 лет;
3) управляющая компания «Волготанкер АМС» в течение ряда лет рассматривает вопрос строительства нового наливного судна, способного стать преемником танкеров типа «Волгонефть». При этом, по оценкам менеджмента компании, ориентиром должен быть танкер класса (река-море) г/п 5000-6000 т, ожидаемая цена которого составит 7-8 млн. долларов, а срок окупаемости - около 8 лет.
Анализ данных справочника [22] позволяет выполнить условное сопоставление уровней цен нового судостроения на некоторых европейских и российских судоверфях за 2000-2002 гг. При этом, используются приведенные в нем цены на типичные новые суда, контрактные цены на некоторые суда, а также цены на отдельные новые суда:
В) цены на отдельные новые суда выбирались по сухогрузным теплоходам и танкерам в диапазоне DW=2000-7000T, они представлены далее в табл. 1.3. Указанные в справочнике [22] цены в различных валютах приведены (по курсу года постройки) к единой валюте -американскому доллару.
Анализ контрактных цен на некоторые суда и цен на отдельные новые суда, с учетом цены строительства 1 т DW на российских судостроительных заводах, позволяет предположить, что постройка на них сухогрузного теплохода г/п 3000 т и танкера г/п 5000 т класса (река-море) обойдутся отечественным судовладельцам в 4- -5 млн. $ и 7- -8 млн. $ соответственно.
Предложенный уровень цен (пусть даже не строго корректный) свидетельствует, что кардинальный способ замены устаревших судов внутреннего и смешанного плавания — строительство новых аналогичных — едва ли реальный в нынешних экономических условиях. Поэтому, судовладельцы стоят перед необходимостью выбирать альтернативные способы продления эксплуатационного ресурса своих судов, одним из которых является реновация флота.
Выполненный анализ различных источников свидетельствует о достаточно широком диапазоне оценок стоимости реновации корпусов судов. Очевидно, что этот факт объясняется рядом причин, в том числе: 1) кардинальными отличиями в нормировании характеристик корпусных конструкций (для возможности осуществления реновации) различными классификационными обществами; 2) отличающимися подходами к возрасту судов при проведении реновации у российских и иностранных классификационных обществ; 3) существенными различиями в нормировании методов ремонта корпусных конструкций отечественными классификационными обществами; 4) нежеланием судовладельцев и классификационных обществ раскрывать действительные стоимости проведенных реновационных ремонтов, поскольку такие сведения относятся к категории коммерческих «закрытых» вопросов и др.
Вместе с тем, приведенные далее сведения позволяют определить «идею цены» реновации корпусов судов, учитывая данные по стоимости нового судостроения, приведенные выше в 1.3.
Согласно информации Международной ассоциации классификационных обществ (МАКО), первым судном, прошедшим установленную и принятую процедуру реновации (обновления), принято считать супертанкер Hellespont Paradise постройки 1975 г. дедвейтом 315700 тонн (L=354,6 м, В=56,4 м, Т=22,3 м). Восстановительный ремонт корпуса судна выполнялся по схеме 1SS Регистра Ллойда (LR) на верфи Dubai Drydocks в 1990 г. по заказу компании Papachnstidis Ship Management. Ремонту предшествовала тщательная оценка прочности и надежности корпуса, выполненная LR, в процессе которой было произведено свыше 9000 измерений.
После окончания ремонта судну впервые в мире было выдано свидетельство «Condition Assessment Scheme Certificate (Hull Renovation)», удостоверяющее восстановление прочности корпуса и гарантирующее эксплуатацию судна до 2010 г. (т.е. сроком на 20 лет).
Общая стоимость реновационного ремонта составила 3 млн. долларов; при этом, оценка прочности стоила - 120 тыс. $, замена деталей конструкций корпуса -100 тыс.$, ремонт грузовых трубопроводов - 130 тыс.$, мойка танков-110 тыс.$, очистка, ликвидация участков язвенной коррозии и окраска конструкций корпуса - 200 тыс. $, установка катодной защиты - 250 тыс. $.
По оценкам специалистов Германского Ллойда (GL) стоимость затрат на реновацию корпуса судна может составлять 20-25 % стоимости постройки аналогичного нового судна.
По данным «Морского инженерного бюро» (МИБ, г. Одесса), имеющего значительный опыт разработки проектов реновации корпусов судов с классом РМРС, объемы восстановительного ремонта по требованиям обновления обычно больше соответствующего объема ремонта на подтверждение класса на 10-20%.
Обзор исследований скоростей изнашивания корпусных конструкций
Работы, посвященные анализу повреждений, как методу исследования надежности конструкций корпуса, довольно многочисленны. В частности, в отношении судов речного флота подобные работы проводились Н.Ф. Ершовым, О.И. Свечниковым, Г.В. Бавыкиным, В.Б.Чистовым, в отношении морских судов А.И. Максимаджи, Н.В. Барабановым, А.С. Брикером, по промысловым судам - Л.И. Беленьким и др.
Как подчеркивают эти исследователи, испытываемые корпусом судна в процессе эксплуатации воздействия различных нагрузок обуславливают общее повышение его напряженности, что создает предпосылки для увеличения повреждаемости корпусных конструкций. Опыт эксплуатации речных и морских судов подтверждает, что нарушение прочности корпусных конструкций является результатом как недостатка общей или местной прочности, так, зачастую, и следствием недостаточного внимания к конструктивному оформлению узлов корпуса, качеству изготовления корпусных конструкций, непринятием профилактических мер по предотвращению повреждений и т.д.
Понятно, что условия эксплуатации судов внутреннего плавания и морских судов различаются существенным образом (суда смешанного плавания объединяют эти условия), поэтому и характер повреждений конструкций корпуса отличается. Также статистика повреждений судовых конструкций свидетельствует, что их характер различается для сухогрузных и наливных судов. В тоже время, классификация дефектов корпусов речных и морских судов является универсальной, она базируется на основе требований правил РРР и РМРС, а также рекомендаций их инструкций по дефектации [15] и по определению технического состояния [20].
В настоящее время, в практике наблюдения обоих отечественных обществ принята следующая классификация дефектов корпуса судна, -A8 представленная схематично далее на рис.2.3; определения и пояснения терминов, характеризующих износ, деформации, разрушения корпуса (его элементов), а также иллюстрации к пояснениям - содержатся в [15,20].
Как уже было показано ранее в 2.3 , износ, как повреждение различных узлов корпуса, связан, в основном, с условиями технической эксплуатации, уровнем обслуживания, антикоррозийными свойствами материала корпуса и эффективностью его защиты. Износы, приводящие к постепенной потере прочности элементов корпуса, проявляются, главным образом, через 12-15 лет эксплуатации судна и напрямую зависят от скоростей изнашивания связей.
Вместе с тем, опыт эксплуатации речных и морских судов подтверждает, что повреждения корпусных конструкций являются также следствием: недостаточно правильной оценки внешних сил; отличием действительного распределения напряжений в конструкции от предполагаемого расчетными схемами; технологических дефектов; ошибок в конструктивном оформлении узлов и др.
Общие остаточные деформации, как явствует из рис.2.3, проявляются в виде прогибов и перегибов корпуса судна.
Остаточный общий прогиб (перегиб) корпуса возникает обычно в результате действия чрезмерных волновых нагрузок, нагрузок в процессе погрузки-выгрузки и нагрузок, сопутствующих операциям подъема и спуска судна; также он может явиться следствием значительных сварочных напряжений, оставшихся в корпусе после выполнения ремонта.
Общие остаточные деформации не влияют на сопротивление воды движению судна, не изменяют местную прочность корпуса, однако, они усложняют судоподъемные работы, увеличивая осадку отдельных частей корпуса, что, в ряде случаев, негативно отражается на общей прочности корпуса; об этом, например, свидетельствуют результаты исследований [57].
Местные остаточные деформации корпуса, в соответствии с приведенной ранее системой классификации, подразделяют на три основных вида: гофрировки, бухтины и вмятины. В эксплуатации указанные дефекты образуются в результате волнового воздействия, при столкновении судов с плавающими предметами, навалах корпуса на стенки гидротехнических сооружений (в ходе швартовки и шлюзования), при плавании судов в ледовых условиях и производстве перегрузочных работ.
Технологические местные остаточные деформации являются следствием неудачного расположения ребер жесткости, завышенных размеров сварных швов, излишнего насыщения набора, неверного раскроя материала и других ошибок, допущенных при строительстве и ремонте корпусов.
В большинстве случаев гофрировка и бухтиноватость появляются в результате неправильного выполнения сварочных работ.
Вмятины, гофрировки и бухтины приводят к уменьшению степени участия деформированных участков в обеспечении прочности конструкции корпуса. Из-за того, что связи, находящиеся вблизи деформированных конструктивных элементов, оказываются перегруженными (по отношению к обычному уровню, при отсутствии повреждений) - начинается процесс перераспределения поля напряжений; в результате возникают новые зоны дополнительной концентрации, отрицательно влияющие как на местную, так и на общую прочность эксплуатируемого корпуса.
Гофрировка характеризуется величиной стрелки прогиба и районом распространения по длине и ширине судна. Обычно она является следствием периодически повторяющихся нагрузок на корпус судна, поэтому может расти с течением времени.
Нормативы местной прочности и дефектов корпусов судов
Как отмечено ранее в 2.2, 2.3, основные показатели качества и надежности корпуса — его общая и местная прочность — в процессе эксплуатации судна частично или полностью утрачивают первоначальные характеристики из-за физического износа конструкций. При этом, общий износ напрямую влияет на безопасность плавания судна и сохранность перевозимого им груза, поскольку уменьшает общую и местную прочность корпуса. Снижение общей прочности происходит из-за уменьшения размеров поперечного сечения продольных связей в средней части корпуса судна (главным образом, крайних связей эквивалентного бруса) и из-за уменьшения редукционных коэффициентов пластин (которые пропорциональны квадрату толщины пластин). За счет этого уменьшается обобщенный показатель общей прочности судна - предельный изгибающий момент, при действии которого в одной из крайних связей напряжения достигают предела текучести материала этой связи. Снижение местной прочности корпуса происходит из-за -ГС-уменьшения остаточной толщины пластин обшивки и настилов, площади поперечного сечения, момента сопротивления и момента инерции балок судового набора.
Также ранее подчеркнуто (2.3, 2.5, 3.1), что для возможности анализа и прогнозирования снижения общей и местной прочности должны быть определены средние и максимальные скорости изнашивания листов наружной обшивки и настилов, а также скорости изнашивания балок продольного и поперечного набора.
Правила РРР рекомендуют определять средние остаточные толщины связей корпуса, исходя из значений средних расчетных скоростей изнашивания, приведенных в ПСВП и (или) ПССП. Учитывая, что средний возраст самоходных сухогрузных и наливных судов речного флота приблизился к 30 годам, имеет смысл проанализировать изменение нормативов скоростей изнашивания корпусных конструкций, установленных РРР за эти годы. С этой целью в табл.1 (см. приложение 2) приведены значения рекомендуемых средних расчетных скоростей изнашивания (мм/год) различных групп связей по нормативам Правил РРР издания 1975-89 гг. [11], 1995 г. (с учетом Бюллетеня №1 изд. 1998г.) [10] и 2002 г. [8,9].
Анализ указанных табличных данных позволяет сделать следующие выводы: А) в Правилах РРР, действовавших в период 1975-95 гг., т.е. в течение 20 лет, рекомендуемые расчетные скорости изнашивания были одинаковыми для судов внутреннего плавания (СВП) и судов смешанного плавания (ССП). Подобный единый норматив достаточно некорректен, учитывая различия в условиях эксплуатации СВП (пресная вода) и ССП (соленая морская вода, увеличивающая коррозионный износ); Б) в Правилах РРР изд. 1995 г. рекомендуемые расчетные скорости изнашивания для СВП и ССП были увеличены, в отдельных случаях в 1,5-4,7 раза. Такой подход может быть объясним общим старением речного флота, а также расширением районов эксплуатации существующих судов в условиях отсутствия строительства нового флота. Очевидно, с учетом этого обстоятельства, в 1998 г. (с выходом Бюллетеня №1 изменений и дополнений Правил РРР, 1995 г.) для ССП скорости изнашивания были увеличены дополнительно, в отдельных случаях в 1,5-2 раза; В) в Правилах РРР изд. 2002г. рекомендуемые расчетные скорости изнашивания для СВП и ССП остались без изменений. Таким образом, за 30 лет нормативы скоростей изнашивания были увеличены РРР в среднем: для СВП примерно в 1,5 раза, для ССП - примерно в 2,5 раза.
Уместно отметить, что в соответствии с ПСВП [8], указанные скорости рассматриваются лишь как рекомендуемые. Кроме того, по согласованию с РРР могут быть приняты и иные значения средних расчетных скоростей изнашивания, в случае представления соответствующих обоснований (основанных, например, на фактических данных опыта эксплуатации судов — прототипов).
В этой связи, представляется целесообразным оценить нормативы расчетных скоростей изнашивания в Правилах РМРС [18], хотя условия эксплуатации морских судов достаточно существенно отличаются от условий эксплуатации судов смешанного и, тем более, внутреннего плавания.
Длительное время в Правилах РМРС приводились расчетные скорости изнашивания только для морских судов, эксплуатировавшихся исключительно в бассейнах с соленой водой. При этом, в Правилах содержались некоторые общие ссылки на возможность изменения расчетных скоростей изнашивания в случае эксплуатации судов в отличающихся, специфических условиях. В табл.2 (см. приложение 2) представлены значения расчетных скоростей изнашивания основных связей корпусов сухогрузных морских судов по нормативам Правил РМРС. Из таблицы следует, что в последнее 10-летие расчетные скорости изнашивания для морских судов были увеличены РМРС в некоторых случаях в 1,2-1,6 раза. Кроме того, необходимо отметить, что в правилах РМРС (изд. 1999г.) приводятся конкретные рекомендации по назначению расчетных скоростей изнашивания для судов, находящихся в море ограниченный период эксплуатационного времени. Так, для судов, эксплуатирующихся только в пресноводных бассейнах, допускается уменьшать расчетную скорость изнашивания в 2,5 раза. Для судов смешанного плавания, эксплуатирующихся как на внутренних водных путях, так и в море, расчетную скорость изнашивания предлагается определять линейной интерполяцией (соответственно доли времени нахождения судов в пресноводных бассейнах).
Классификация методов ремонта корпуса
Анализ выражения (3.6-33) позволяет сделать весьма существенный вывод: поскольку обновление изношенного и деформированного корпуса, в условиях современного судоремонтного производства, предполагает использование различных восстановительных методов (в том числе и ремонт подкреплением), при назначении допускаемой средней остаточной толщины групп связей палубы (комингса) и днища необходимо учитывать, что требуемая площадь соответствующей крайней связи может быть обеспечена не только за счет «живого» материала обшивки (настила), но и за счет добавочной толщины установленного подкрепления.
С учетом этого, в выражении (3.6-33) величина tOCf„ может быть -эл -подк представлена в виде: tocm = t0cm+tocm , (3.6-34) - ГД&1 tocm - средняя остаточная толщина группы листов обшивки (настила) мм; -подк tocm - добавочная толщина подкрепления, мм.
Очевидно, что в зависимости от технического состояния корпуса судна, требуемое значение t0cm может быть реализовано различным сочетанием -эл -подк составляющих tocm и tocm ; в тоже время, при обновлении корпуса минимальную фактическую остаточную толщину групп его связей представляется целесообразным ограничивать, в первую очередь, из условия обеспечения местной прочности, то есть: T\ocm\9bi tocm = —п + С . ТУ1 , (3.6-35) hi - где: \ocm\ - минимально-допустимая толщина і-го элемента в группе, мм; Ь, — ширина і-го элемента, мм; С - средняя скорость изнашивания группы элементов, мм/год; Tyt - заданный срок службы, зависящий от уровня обновления, лет.
В практике отечественного судоремонта известны случаи эффективного восстановления общей прочности корпуса накладными полосами (балками набора), размещаемыми на палубе (днище); при этом, величина приращения момента сопротивления относительно соответствующей крайней связи достигала 25% и более.
Сравнивая два представленных выше подхода к назначению допускаемых средних остаточных толщин групп конструктивных связей (палуба, комингс, днище), следует подчеркнуть, что соответствующие нормы, содержащиеся в ПОСЭ (второй подход, см. (3.6-33)), безусловно обеспечивают необходимый уровень прочности корпуса в эксплуатации; однако, как показывает практика, для значительной части «возрастных» судов требуемые значения остаточных толщин (в виде доли от построечной) являются чрезмерно жесткими. По этой причине, при определении допускаемых средних остаточных толщин связей обновляемого корпуса, кажется логичным использовать прочностной расчет (первый подход, см.(3.6-24(25)) с учетом (3.6-34 и 3.6-35)), то есть - разработанные для рассматриваемой серии судов специальные нормативы прочности. В этом случае, появляется возможность учитывать такие индивидуальные особенности судна, как условия эксплуатации (степень изнашивания) и уровень его технического обслуживания (задействованные ранее методы восстановления).
Если при определении допускаемого износа связей палубы (комингса) и днища, в качестве расчетного критерия может использоваться максимально-возможный уровень нормальных напряжений, то при назначении -иъ минимальной средней остаточной толщины листов обшивки наружного и внутреннего бортов, а также продольных переборок, согласно Правилам РРР [8], за основу должен быть взят критерий допустимых касательных напряжений. Известное условие прочности по касательным напряжениям (формула Д.И. Журавского) выглядит следующим образом: = ]— —— [г] , (3.6-36) Т\ m Jx I.t -где: (Njmax - максимальная по модулю поперечная сила, действующая в сечении корпуса, кН; Jх - момент инерции площади поперечного сечения корпуса относительно нейтрального слоя при общем изгибе, см2м2; ділах _ статический момент части площади поперечного сечения корпуса, расположенной выше или ниже нейтрального слоя, относительно оси, проходящей по нейтральному слою, см2м; YJ - сумма толщин наружных и внутренних бортов и продольных переборок на уровне нейтрального слоя, см. При проверке общей прочности корпуса обновляемого судна представляет интерес определение минимальной суммарной толщины продольных переборок и бортов, которая обеспечит восприятие максимальной поперечной силы, возникающей при общем изгибе корпуса в процессе эксплуатации судна. Непосредственное решение уравнения (3.6-36), относительно суммарной толщины бортов представляет достаточные трудности, поскольку и момент инерции, и статический момент части площади зависят от суммарной площади бортов.
