Способ регулирования изгиба корпуса судна при его постановке в док
SHIP HULL BENDING CONTROL METHOD AT ITS DOCKING

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и ремонте судов.
Известен способ определения веса судна, при котором судно устанавливают на кильблоках, в промежутки между которыми, симметрично относительно диаметральной плоскости судна, на стапель-площадку укладывают средства подъема, выполненные в виде емкостей из гибкого воздухонепроницаемого материала, с возможностью подачи в них сжатого воздуха и измерения внутреннего давления воздуха в каждой емкости, в процессе измерения емкости заполняют сжатым воздухом до тех пор, пока судно не потеряет контакт с кильблоками (см. патент РФ № 2466901, 2012 г.).
Недостатком этого способа является сложность его применения для регулирования изгиба корпуса судна при его постановке в док, поскольку четко не определена зависимость между значениями напряжений/деформаций в корпусе судна и в надувных емкостях.
В качестве ближайшего аналога принят способ регулирования изгиба корпуса судна при его постановке в док, включающий расчетное определение необходимой кривизны корпуса судна и напряжений в нем, установку судна на кильблоки стапель-площадки дока, с изменением высоты кильблоков в соответствии с необходимой кривизной корпуса судна в точках размещения кильблоков (см. М.А. Ловягин и др., «Металлические плавучие доки», изд-во «Судостроение», Ленинград, 1964, стр. 112-115).
К недостаткам ближайшего аналога можно отнести следующие факторы.
Высота кильблоков и их жесткость, жесткость сминающихся прокладок, устанавливаемых на кильблоки, интервалы расстановки кильблоков определяются предварительным, достаточно сложным и приблизительным расчетом. Приблизительность расчета связана с влиянием случайных факторов: жесткость кильблоков зависит от используемого материала подушек, влажности и температуры окружающей среды, а жесткость стапель-площадки, которая служит основанием сухого дока – от грунта, на котором док построен и температуры.
При постановке судна в сухой док решается задача о совместном деформировании под действием весовой нагрузки судна корпуса судна, доковых опор и основания дока.
Возможна ситуация, когда из-за неточностей расчета после постановки судна в док не обеспечена необходимая кривизна корпуса судна. Кроме того, возможна ситуация, когда в процессе одной постановки судна в док требуются замены конструкций в противоположных по высоте районах корпуса, т.е. создание противоположных изгибов корпуса для компенсации сварочных напряжений.
При существующих способах обеспечения необходимого изгиба корпуса судна отсутствует возможность корректировки изгиба и, тем более, изменения изгиба на противоположный без вывода судна из дока и переделки килевой дорожки с последующей повторной постановкой судна в док.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка способа, позволяющего произвести регулирование изгиба корпуса судна простым способом и с высокой точностью и эффективностью.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в следующем:
- упрощение процедуры предварительного расчета постановки судна в док;
- контролируемое и управляемое задание необходимой кривизны корпуса судна при постановке в док;
- исключение влияния на задаваемую кривизну корпуса судна жесткости основания сухого дока;
- обеспечение возможности корректировки или кардинального изменения изгиба корпуса судна в процессе одной постановки в док.
Поставленная задача решается тем, что в способе регулирования изгиба корпуса судна при его постановке в док, включающем расчетное определение необходимой кривизны корпуса судна и напряжений в нем, установку судна на кильблоки стапель-площадки дока, с изменением высоты кильблоков в соответствии с необходимой кривизной корпуса судна в точках размещения кильблоков, в контролируемом районе корпуса судна устанавливают как минимум один датчик для измерения напряжений и/или деформаций, при этом судно устанавливают на кильблоки на ровный киль, в промежутках между кильблоками, симметрично относительно диаметральной плоскости судна, на стапель-площадку укладывают надувные емкости, выполненные с возможностью подачи в них сжатого воздуха и снабженные средствами измерения давления в них, предварительно рассчитывают давление в надувных емкостях, расположенных по длине судна, которое с учетом весовой нагрузки судна и изгибной жесткости его корпуса обеспечит необходимый его изгиб, после чего надувные емкости заполняют сжатым воздухом, контролируя давление в них и напряжения и/или деформации в контролируемом районе корпуса судна, при этом по достижении необходимой кривизны корпуса судна и/или напряжений в нем высоту кильблоков изменяют, увеличивая ее до обеспечения контакта опорных подушек кильблоков с корпусом судна, затем корпус судна опирают на кильблоки, для чего снижают давление в надувных емкостях, выводя их из контакта с корпусом, далее проверяют соответствие фактических напряжений и/или деформаций в контролируемом районе корпуса судна заданным и, при недопустимом различии между ними, с использованием надувных емкостей корректируют изгиб корпуса судна и высоту кильблоков до получения заданного изгиба корпуса.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признаки «в контролируемом районе корпуса судна устанавливают как минимум один датчик для измерения напряжений и/или деформаций» обеспечивают возможность контроля за фактическими значениями напряжений и/или деформаций в контролируемом районе корпуса судна.
Признак «судно устанавливают на кильблоки на ровный киль» обеспечивает отсутствие начального изгиба корпуса, что позволяет задать начальную точку отсчета и, как следствие, повысить точность измерений.
Признаки «в промежутках между кильблоками, симметрично относительно диаметральной плоскости судна, на стапель-площадку укладывают надувные емкости, выполненные с возможностью подачи в них сжатого воздуха и снабженные средствами измерения давления в них» обеспечивают возможность контролируемого изменения изгиба корпуса судна за счет изменения давления в надувных емкостях без дополнительных перемещений кильблоков и изменения их высоты.
Признаки «предварительно рассчитывают давление в надувных емкостях, расположенных по длине судна, которое с учетом весовой нагрузки судна и изгибной жесткости его корпуса обеспечит необходимый его изгиб» определяют зависимость между рассчитанным давлением в надувных емкостях и заданным значением изгиба корпуса.
Признаки «надувные емкости заполняют сжатым воздухом, контролируя давление в них и напряжения и/или деформации в контролируемом районе корпуса судна» обеспечивают примерное соответствие между давлением в надувных емкостях, которое достигло требуемых значений, и фактическими напряжениями и/или деформациями в контролируемом районе корпуса судна.
Признаки «по достижении необходимой кривизны корпуса судна и/или напряжений в нем высоту кильблоков изменяют, увеличивая ее до обеспечения контакта опорных подушек кильблоков с корпусом судна, затем корпус судна опирают на кильблоки, для чего снижают давление в надувных емкостях, выводя их из контакта с корпусом» обеспечивают установку судна с фиксированным изгибом на кильблоки.
Признаки «проверяют соответствие фактических напряжений и/или деформаций в контролируемом районе корпуса судна заданным и, при недопустимом различии между ними, с использованием надувных емкостей корректируют изгиб корпуса судна и высоту кильблоков, до получения заданного изгиба корпуса» позволяют добиться максимального соответствия фактических напряжений и/или деформаций в контролируемом районе корпуса судна заданным, а также обеспечивают возможность корректировки или кардинального изменения изгиба корпуса судна в процессе одной постановки в док.
Признаки зависимого пункта формулы обеспечивают высокую функциональность процесса изгиба судна, поскольку для изменения фактических напряжений и/или деформаций в контролируемом районе корпуса судна не требуется перемещать кильблоки.
На чертеже показана последовательность операций.
На чертеже показаны корпус судна 1, кильблоки 2, стапель-площадка 3 дока, датчики для измерения напряжений и/или деформаций 4, надувные емкости 5.
В контролируемом районе корпуса судна 1 устанавливают как минимум один датчик для измерения напряжений и/или деформаций 4.
Кильблоки 2 выполнены с возможностью изменения их высоты.
Надувные емкости 5 выполнены с возможностью подачи в них сжатого воздуха и снабжены средствами измерения давления в них (на чертежах не показаны).
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
Предварительно задают расчетную схему с расположением кильблоков и надувных емкостей вдоль судна.
Далее расчетным путем определяют заданный изгиб, т.е. необходимую кривизну корпуса судна и/или величину напряжений в нем (см. М.А. Ловягин и др., «Металлические плавучие доки», изд-во «Судостроение», Ленинград, 1964, стр. 112-115). Также расчетным путем определяют давление в надувных емкостях, расположенных по длине судна, которое с учетом весовой нагрузки судна и изгибной жесткости его корпуса обеспечит необходимый его изгиб.
На корпусе судна 1, в контролируемом районе, устанавливают как минимум один датчик для измерения напряжений и/или деформаций 4.
Далее судно 1 устанавливают на кильблоки 2 на ровный киль и с помощью датчиков для измерения напряжений и/или деформаций 4 снимают нулевой (базовый) отсчет, при этом в промежутках между кильблоками 2, симметрично относительно диаметральной плоскости судна (на чертежах не показана), на стапель-площадку 3 укладывают надувные емкости 5 (а).
Далее надувные емкости 5 наполняют сжатым воздухом, контролируя давление в них и напряжения и/или деформации в контролируемом районе корпуса судна 1 посредством датчиков 4.
После того, как давление в надувных емкостях 5 достигнет расчетного значения, и как следствие корпусу судна 1 будет задана необходимая кривизна и/или величина напряжений в нем, подачу сжатого воздуха прекращают (б).
Затем изменяют высоту кильблоков 2 до обеспечения контакта опорных подушек кильблоков 2 с корпусом судна 1, фиксируя, тем самым, заданный изгиб корпуса (в).
Далее корпус судна 1 опирают на кильблоки 2, для чего снижают давление в надувных емкостях 5, выводя их из контакта с корпусом (г).
В конце проверяют соответствие фактических напряжений и/или деформаций в контролируемом районе корпуса судна 1, полученных с помощью датчиков 4 заданным, которые определяли расчетным путем и, при недопустимом различии между ними, с использованием надувных емкостей 5 корректируют изгиб корпуса судна 1 и высоту кильблоков 2 до получения заданного изгиба корпуса.
Если же возникла необходимость последующего существенного изменения изгиба корпуса судна 1, рассчитывают новую комбинацию давлений в надувных емкостях 5, расположенных по длине судна, которая обеспечит заданный его изгиб, обусловленный другим необходимым уровнем начальных напряжений.
Достижение заявленного технического результата обеспечивается следующим образом:
- упрощение процедуры предварительного расчета постановки судна в док обеспечено отсутствием необходимости учета жесткости основания сухого дока;
- регулирование изгиба корпуса судна при его постановке в док обеспечено установкой датчиков напряжений и/или деформаций;
- исключение влияния на задаваемый изгиб корпуса судна жесткости основания сухого дока обеспечено за счет того, что при изгибе корпуса с помощью надувных емкостей одновременно нагружается и деформируется основание сухого дока в виде стапель-площадки, и при перестановке судна с надувных емкостей на кильблоки деформации доковых опор и основания не изменяются;
- обеспечение возможности корректировки или кардинального изменения изгиба корпуса судна в процессе одной постановки в док обеспечено возможностью поднятия судна над кильблоками с помощью надувных емкостей, и тем самым, регулировки высоты кильблоков без вывода судна из дока.