Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология судостроения и судоремонта

Диссертационная работа:

Москаленко Михаил Анатольевич. Методологические основы обеспечения конструктивной безопасности морских судов : диссертация ... доктора технических наук : 05.08.04 / Мор. гос. ун-т им. адм. Г.И. Невельского.- Владивосток, 2006.- 288 с.: ил. РГБ ОД, 71 09-5/51

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Глава 1. Современные проблемы эксплуатации

морских судов Российского флота 13

  1. Проблемы обеспечения безопасности судов,

находящихся в эксплуатации 19

  1. Общая характеристика проблемы

продления срока эксплуатации судов 27

Глава 2. Подходы к исследованию проблемы обеспечения конструктивной безопасности морских судов и систематизация данных о повреждаемости корпусных конструкций 37

  1. Проблемы объективной оценки конструктивной безопасности 37

  2. Подходы к исследованию проблемы обеспечения

конструктивной безопасности морских судов 40

Глава 3. Методология оценки технического состояния и объема ремонта

корпусов судов, находящихся в эксплуатации 96

Глава 4. Теоретические основы и методология исследования несущей

способности набора корпуса судна 118

    1. Особенности работы продольных балок набора корпуса судна

    при повреждении сварных швов 118

      1. Выбор рабочей гипотезы и расчетная схема работы балок

        1. Аналитическое исследование влияния подкреплений

          на несущую способность балочной ветви судового набора 130

            1. Исследование системы обеспечения конструктивной

            безопасности морских судов 139

            1. Выбор рабочей гипотезы и расчетной схемы объекта исследования 159

            2. Анализ разгрузки пластины с трещиной методом

            конечных элементов (МКЭ) 165

            1. Экспериментальное исследование прочности сварных соединений

            5.2.1. Построение физической модели исследуемого объекта

            и планирование эксперимента 185

          1. Сравнительная оценка классической

          2. Обработка экспериментальных данных 212

            Металлографические исследования швов сварных соединении 220

            Техническое нормирование сварочных работ на соединение судовых пластин с использованием способа гребенчатой разделки 227

            Приложение 1 254

            Приложение 2 255

            Приложение 3 267

Введение к работе:

Актуальность темы диссертации. В связи с изменившейся экономической ситуацией в нашей стране в транспортной отрасли возникло множество сложных проблем. При всем их разнообразии, на общем фоне повышения ответственности транспортных организаций за сроки доставки грузов и их сохранность, все заметнее становится влияние на качество перевозки проблемы обеспечения эксплуатационной безопасности морских судов. Сейчас эта проблема усугубляется интенсивным старением флота и замедленными темпами его обновления. Вместе с тем, мировое сообщество, озабоченное участившимися случаями аварий судов с катастрофическими исходами, существенно ужесточило контроль за соблюдением норм и стандартов безопасности. В соответствии с требованиями МКУБ обеспечение эксплуатационной безопасности является первейшей обязанностью судоходной компании. При этом априори подразумевается, что судно, получившее разрешение на перевозку, удовлетворяет всем критериям безопасности, установленным экспертами. Однако, несмотря на принимаемые меры, на море аварии по-прежнему происходят и частота их не снижается. По-видимому, существующие критерии, определяющие эксплуатационную безопасность судов, в должной мере не обоснованы, а результаты экспертных оценок оказываются недостоверными. Это заставило специалистов усомниться в состоятельности принятых при разработке действующих норм и правил подходов к оценке безопасности. На основании материалов исследований аварийной статистики по повреждениям корпусов судов нами установлено, что по тяжести аварий доминантной составляющей эксплуатационной безопасности на морском транспорте является конструктивная безопасность судов. Аварии, связанные с повреждениями корпуса судна трудно предвидеть и во многих случаях они заканчиваются тяжелыми катастрофами. Как правило, такие аварии происходят не сразу.

Возникновению опасных ситуаций предшествует фаза накопления дефектов в корпусных конструкциях. Эти внешние признаки их проявления, чаще всего, бывают скрыты от визуального наблюдения. Возникающие повреждения практически всегда недоступны для дефектовки и ликвидации их в рейсе. Сам процесс разрушения корпусных конструкций скоротечен. Поэтому в экстремальных условиях редко удается спасти команду и пассажиров. Отсюда можно сделать вывод, что решения задач, касающихся своевременного распознавания предпосылок угроз, принятия упреждающих мер по противодействию опасности, представляют интерес, как с научной, так и с практической точек зрения.

Актуальность и необходимость дальнейшего изучения обозначенной проблемы подтверждается результатами фундаментальных исследований ведущих отечественных и зарубежных ученых в области эксплуатации судов, проектирования корпусных конструкций, их диагностики и ремонта: Е. М. Апо- ллонова, А. Г. Архангородского, Н. В. Барабанова, А. М. Бененсона, Г. В. Бой- цова, И. М. Бородина, И. М. Бочкова, А. С. Брикера, А. П. Бронского, Е. П. Бу- раковского, Л. А. Васильева, М. Б. Вахитова, В. В. Козмякова, М. Н. Гаврилова, Н. Н. Гашкевича, А. А. Гвоздева, Р. Гильмора, К. П. Горбачева, П. Н. Дорохова, И. В. Друмева, Н. Ф. Ершова, Е. Ю. Желинской, В. А. Жиборова, С. Б. Карава- нова, И. И. Кисловой, В. В. Козлякова, Д. В. Коняева, Я. П. Короткина, В. В. Костырко, Н. А. Крылова, В. А. Кулеша, А. А. Курдюмова, В. Н. Кустова, В. М. Лисенкова, О. Е. Литова, В. А. Лихоманова, А. 3. Локшина, В. Т. Луценко, А. П. Максимаджи, С. С. Малахова, Г. В. Матюхина, Н. А. Махутова, Д. Н. Навроцкого, П. Т. Павлова, И. X. Порканского, В. В. Партона, В. А. Постнова, Н. А. Притыкина, М; Е. Путова, В. А. Резниченко, Н. А. Решетова, А. А. Родионова, А. В. Розенбаума, Л. П. Слепяна, Н. В. Степанова, Д. М. Ростовцева, О. Я. Тимофеева, Д. М. Томпсона, Б. Е. Топчия, В. А. Туркина, Г. П. Турмова, А. В. Файвисовича, О. Ф. Хьюза, Д. Т. Чапкиса, В. С. Чувиковского, В. П. Шашу-

бина, М. К. Шалкина, А. Д. Юнитера, Y. Akita, А. С. Antonion, W. Y. Beer, D. Bertram, H. Biles, R. V. Brown, C. Yordan, K. Kussmaul, L. Morgan, R. Nagamoto, A. S. Purelly, E. A. Phillips, С. H. Tsao.

Разработки названных авторов нами изучены. Они послужили основой для построения новых моделей старения корпуса судна и оценки остаточной несущей способности корпусных конструкций. Между тем, следует отметить, что работы этих авторов базируются на определенной системе основных положений, выявление и критический анализ которых позволил сформулировать иные исходные положения, позволяющие более полно и по иному учитывать некоторые особенности решения проблемы обеспечения прочности и остаточного ресурса в процессе эксплуатации, особенно при авариях и нештатных ситуациях. В этой связи предпринятое нами комплексное исследование проблемы, связанное с выработкой новых теоретических подходов к оценке технического состояния корпуса судна, а также разработкой мер по совершенствованию системы обеспечения конструктивной безопасности судна, представляется важным и актуальным.

Практическая направленность исследования ориентирована на разработку: нового инструментария для диагностики технического состояния корпуса судна в реальном режиме времени и новых средств и технологий восстановления прочности пластин и набора, имеющих повреждения.

Актуальность постановки выявленной проблемы, ее практическая значимость и методологическая непроработанность определили выбор темы диссертационной работы.

Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы состоит в том, чтобы на основе обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований, накопленного опыта эксплуатации судов и нового методологического подхода, разработать научно обоснованные: инструментарий диагностики технического состояния корпусов судов, находящихся в эксплуатации, и новые средства восстановления поврежденных корпусных конструкций.

Поставленная цель достигается в результате решения следующих задач:

  1. системного анализа внешней среды, влияющей на решение проблемы обеспечения конструктивной безопасности морских судов, находящихся в эксплуатации;

  2. разработки единого методологического подхода к оценке риска обеспечения конструктивной безопасности морских судов;

  3. формирования обобщенной информационной базы данных о динамике изменений технического состояния корпуса судна в процессе его эксплуатации;

  4. построения прогнозной модели изменения технического состояния и назначения восстановительного ремонта корпуса эталонного судна;

  5. выполнения исследования остаточного ресурса несущей способности системы набора корпуса, обеспечивающей конструктивную безопасность морских судов;

  1. разработки алгоритмов оценки и восстановления несущей способности балок набора корпуса;

  2. разработки методологии анализа и синтеза новой технологии ремонта пластин корпуса судна, расширяющих предметную область исследований в технологии судоремонта.

Объектом исследования являются: эксплуатация и ремонт основных фондов на транспорте.

Предмет исследования: средства и методы обеспечения конструктивной безопасности морских судов.

Область исследования: разработка методов и систем обеспечения безопасности плавания в современных условиях; совершенствование технологии выполнения работ и их организации в судоремонте.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории систем, теории математической статистики, теории риска и теории катастроф, метод конечных элементов, методы подобия и размерностей, методы дифференциальной геометрии, методы планирования многофакторного эксперимента. Металлографические исследования выполнялись путем изучения макрошлифов сварных соединений пластин. Эмпирические зависимости строились на основе регрессионного анализа и представлялись в безразмерном виде.

Научная новизна состоит в том, что в диссертации:

  1. выполнен системный анализ и раскрыты закономерности повреждаемости корпусных конструкций морских судов;

  2. предложена модель старения корпуса, впервые учитывающая иерархию функционирования её элементов;

  3. разработан и научно обоснован инструментарий для оценки риска обеспечения конструктивной безопасности судов на весь период их жизненного цикла;

  4. впервые, с использованием метода теории катастроф, решена задача по определению остаточного ресурса набора корпуса, имеющего повреждения;

  5. развиты научные представления о механизме и характере потери несущей способности балок набора корпуса и получены новые аналитические зависимости для определения параметров подкрепляющих связей;

  6. разработана методология анализа и синтеза новой технологии ремонта пластин судового корпуса;

  7. созданы и проверены программные средства для оценки и прогнозирования технического состояния корпуса судна в реальном режиме времени.

Практическая ценность работы связана с решением актуальной научно- технической проблемы обеспечения конструктивной безопасности судов, находящихся в эксплуатации.

Разработанные в диссертации модели позволяют создать типовой инструментарий для прогнозирования изменений технического состояния корпуса на весь период жизненного цикла судна. Используемые в диссертации подходы и методики обобщения накопленных данных многолетних наблюдений за техническим состоянием судов, повреждаемостью корпусных конструкций и методам их восстановления могут лечь в основу разработок: новых технологий ремонта корпуса судна и систем управления безопасностью (СУБ) судов.

Предложенные в работе: методы оценки технического состояния корпусных конструкций; способы заварки трещин и варианты подкреплений поврежденных балок набора, расширяют технологические возможности судоремонтных заводов.

Информационная база исследования:

  1. источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, ремонтных ведомостей, донесений капитанов судов, отчетов по НИР, материалов научных конференций и семинаров;

  2. официальные документы правовой базы, включающие законы РФ, указы Президента РФ, Постановления и программы Правительства РФ, кодексы и Конвенции международных организаций, правила и нормы Российского морского Регистра судоходства.

Достоверность и обоснованность полученных результатов проведенных исследований подтверждается корректным применением научных методов решения поставленных в диссертации задач, достоверностью исходной информационной базы, широкой апробацией расчетных зависимостей и их хорошей сходимостью с экспериментальными данными, а также апробацией в практике деятельности судоремонтных заводов и судоходных компаний.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы широко использовались в практике работы сюрвейерских компаний при подготовке экспертных заключений о

состоянии судов для судовладельцев, страховых компаний и арбитражных судов. Они также использовались при разработке нормативных материалов, одобренных Тихоокеанской инспекцией морского Регистра судоходства России: «Способ заварки трещин»; «Программа и методика приемочных испытаний»; «Типовая технология ремонта трещин в судовых конструкциях способом гребенчатой разделки кромок»; «Дополнение к типовой технологии ремонта трещин и судовых конструкциях способом гребенчатой разделки кромок»; «Инструкция по герметизации металлических палуб и переборок судов»; «Новые схемы лакокрасочных защитных покрытий от коррозии листов наружной обшивки подводной части морских судов»; «Методика оценки стоимости судов, находящихся в эксплуатации».

Апробация работы. Диссертационная работа является обобщением исследовательских и практических работ, которые автор выполнял с 1985 г. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались: на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ДВГМА (МГУ) им. адм. Г. И. Невельского (1986-1991 гг.); на XI Дальневосточной научно-технической конференции «Повреждения и эксплуатационная надежность судовых конструкций» НТО им. акад. А. Н. Крылова, 1990 г.; на Всесоюзных межвузовских научно-технических конференциях в ТОВМУ (1989-1990 гг.); на международных конференциях ДВО Российской Академии транспорта «Проблемы транспорта Дальнего Востока» (Владивосток, 1995,1997,1999,2001,2003 и 2005 гг.); Международной конференции «Экономика в координатах постиндустриального развития: Региональный аспект» (Хабаровск, 2002 г.); 2-я и 3-я Международные конференции по судостроению - ISC (С-Петербург, 1998; 2002 г.г.); Международная научно-практическая конференция, Безопасность водного транспорта (С-Петербург, 2003 г.).

На защиту выносятся: - концептуальный подход к формализации задачи оценки остаточного ресурса корпуса судна исходя из обобщающего понятия конструктивной безопасности;

  1. методологический подход к разработке инструментария оценки риска обеспечения конструктивной безопасности судна;

  2. прогнозная модель изменения технического состояния и назначения восстановительного ремонта корпуса судна;

  3. научные представления о механизме и характере потери несущей способности балок набора корпуса;

  4. методология анализа и синтеза технологии ремонта пластин судового корпуса.

Публикации. Результаты выполненных исследований по теме диссертации изложены в 43 научных трудах соискателя. В том числе: 2 монографиях, 39 статьях в сборниках научных трудов, материалах международных конференций и журналах. На новые технические решения получены 2 патента.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net