Research
Project « Automated
system for prognostication of the residual life of the ship hull structures»
Significance
It
is well known from exploitation practice of sea and river vessels that «sudden»
destructions of the various structural elements can result in undesirable
consequences and considerable financial losses. The primary reason of such
incidents can be connected with a presence of fatigue cracks that have achieved
critical lengths. The problem much aggravates by special conditions, which are favorable
for crack growth and can be found everywhere in the ship structures:
• Presence
of stress concentrators of various nature (technological, constructive and
operational);
• Influence
of dynamic loads with non-regular nature, which are conditioned by the sea
waves, operation of the ship propulsion plants and impacts of the carried
cargo;
• Influence
of the surface-active ambient mediums (seawater, technological fluids and
carried cargo).
There
are no methods, which allow to completely remove above-mentioned reasons,
therefore they must be taken as initial conditions on solution of the problem,
connected with providing of the strength and durability of the separate
elements of the ship structure. It should be denoted, that initial part of the
destruction, corresponded to the nucleation and growth of the small crack (with
characteristic dimension up to 10
mm ), can not be reliably found during exploitation
period of the ship’s hull due to its small size and huge area of the surface
which must be examined. At the same time, approximately 90% of the total
durability (especially in case of low amplitudes of the cyclic stresses) of
constructive element is due to this phase.
Objectives
That
is why the only way to find the solution of the problem is a creation of the
integrated system, which will be able to prognosticate such phase of the
destruction process during, which nucleation and growth of small cracks happen
without serious consequences for strength and durability of the ship structure.
Results
The
significant practical result of the present project is a creation of the mobile
system for prognostication of the residual life of the ship structures. On the
one hand, this system will allow to provide minimal costs on technical maintain
and repairing of the hull structures with simultaneously observation of
classification societies rules. On the other hand, this system will allow to
prognosticate and timely prevent destructions of the ship structures, which can
have catastrophic consequences. The distinctive feature of this system is
autonomy, mobility, ability to deployment on any objects of sea and river
transport (in case of appropriate modernizations, this system can be used at
other types of transport: railroad, automobile, aviation transport).
The scope of the Research Project
Research Project
includes:
Исследовательская работа: «Автоматизированная
система прогнозирования остаточного ресурса судовых корпусных конструкций»
Актуальность
Из практики эксплуатации морских и
речных судов известны случаи «внезапного» разрушения различных конструктивных
элементов, приводящие к нежелательным последствиям и значительным экономическим
потерям. Основными причинами подобных случаев являются усталостные трещины,
достигшие предельных размеров. Для зарождения и последующего роста усталостных
трещин в конструктивных элементах судна имеются все условия, а именно:
• Наличие концентраторов различной природы
(технологических, конструкционных и эксплуатационных);
• Воздействие динамических нагрузок нерегулярного
характера, обусловленное волновым воздействием моря, работой энергетических
установок, ударами перевозимого груза;
• Влияние поверхностно-активной окружающей среды
(море, перевозимый груз).
Устранить указанные перечисленные
причины зарождения и роста трещин не представляется возможным и их следует
принять как изначальные условия решения задачи обеспечения прочности и
долговечности отдельных конструктивных элементов. Следует также отметить, что
начальная стадия разрушения, представляющая собой зарождение и рост малой
трещины (характерным размером до 10
мм ) не поддается надежному обнаружению при эксплуатации
судна вследствие малости размера и большой протяженности обследуемых поверхностей.
В то же время на эту стадию приходится до 90 % от всей долговечности
конструктивного элемента (с учетом относительно невысоких амплитуд циклических
напряжений).
Цели и задачи
Единственным путем решения задачи
обеспечения прочности и долговечности конструктивных элементов корпуса судна
является создание комплексной системы прогнозирования продолжительности стадии
зарождения и роста малых трещин вплоть до допускаемых размеров, не приводящих к
нежелательным последствиям.
Результаты
Важным практическим результатом
настоящего проекта является построение мобильной системы прогнозирования остаточного
ресурса судовых корпусных конструкций, которая позволит с одной стороны
обеспечить минимальные затраты на техническое обслуживание и ремонт судов при
соблюдении требований классификационных обществ, с другой стороны
прогнозировать и своевременно предупреждать разрушения корпусных конструкций. Отличительной
особенностью предлагаемой системы является ее автономность, мобильность, способность
к развертыванию на любых объектах морского и речного транспорта, а при
некоторой доработке и на других видах транспорта (железнодорожном, автомобильном,
авиационном).
Объем исследовательской
работы
Исследовательская работа состоит:
