СПОСОБ ПРИБЛИЖЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ТОЛЩИН
METHOD TO APPROXIMATELY DETERMINE RESIDUAL THICKNESS

Способ относится к процедуре определения остаточных толщин, преимущественно судов, возможно в процессе эксплуатации судов.
В [1] предложен вариант оценки допускаемой средней остаточной толщины крайних связей эквивалентного бруса корпуса судна по определяемым значениям допустимой площади сечения этих связей. Там же дан критерий оценки потребности в подробной дефектации корпуса судна по замерам гибкой линии корпуса при двух стандартных случаях загрузки, рассмотренных в расчетах прочности. Например, первый случай - судно в полном грузу, второй - судно порожнем с балластом. Аналитическое выражение критерия имеет вид
H1
K1
⊗1
1
где Т, T, T, M - соответственно осадки носом, кормой, миделе и изгибающий момент в случае первого варианта загрузки судна;
H2
K2
⊗2
2
Т, T, T, M - соответственно осадки носом, кормой, миделе и изгибающий момент в случае второго варианта загрузки судна;
L - длина корпуса судна;
,  - коэффициенты запаса прочности по предельному моменту для днища и палубы соответственно;
,  - предел текучести материала днища и палубы соответственно;
Е - модуль упругости;
Н - высота эквивалентного бруса корпуса судна.
Данный способ не дает возможности оценки реальной средней остаточной толщины у конкретного судна.
Известен способ определения остаточных толщин судовых конструкций, в частности, ультразвуковым методом, путем их обмера [2].
Задачей, на которую направлено изобретение, является предварительное приближенное определение остаточных толщин, преимущественно в ходе эксплуатации средств.
Техническим результатом является обеспечение минимального срока вывода судов из эксплуатации для освидетельствования их корпусов по остаточным толщинам связей.
Упомянутая задача достигается тем, что производится определение: значений общих деформаций корпуса, в частности гибкой линии корпуса при ряде известных загрузок, в частности в полном грузу и порожнем, возможно определение разницы между общими деформациями, в частности гибкими линиями корпусов, возможно, при известной разнице между загрузками; положения нейтральной линии эквивалентного бруса корпуса судна, например, по измерениям относительных деформаций или напряжений, в частности, тензометрами; коэффициента долевого влияния площадей поперечного сечения связей корпуса, в частности коэффициентов долевого влияния площадей, кроме перекрытий палубы и днища, в долях от момента инерции всего ЭБ корпуса при его общих деформациях, в частности перегибе и прогибе; коэффициентов влияния набора в приведенной площади перекрытий палубы и днища, возможно, по элементам этих перекрытий; деформаций элементов палубы и днища, в частности, путем обмера прогибомерами; зависимости влияния указанных деформаций элементов палубы и днища на приведенную площадь сечения этих перекрытий. Далее производится определение приведенных площадей перекрытий палубы и/или днища. Затем определяются значения средних остаточных толщин настила палубы и/или днища, возможно, по рассмотренным ранее элементам указанных перекрытий. Коэффициенты долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса, кроме перекрытий палубы и днища, в долях от момента инерции всего ЭБ корпуса при его общих деформациях и коэффициенты влияния набора в приведенной площади сечения перекрытий палубы и днища могут определяться по результатам обсчета нового корпуса, по результатам обсчета корпуса, по результатам предыдущей дефектации, по результатам расчета корпуса судна того же проекта, в частности, эксплуатирующегося в аналогичных условиях, по судам того же типа, в частности, эксплуатирующихся в аналогичных условиях и по их комбинациям.
Определение остаточных толщин может производиться с использованием статистических методов, возможно, посредством статистического уточнения промежуточных остаточным толщинам параметров, например приведенной площади сечения палубы и/или днища.
Предусматривается производить уточнение способа путем сопоставления его результатов с непосредственными замерами, в частности, для отдельных связей конструкций и в процесс приближенного определения остаточных толщин вводятся поправочные коэффициенты.
Эксплуатирующиеся суда имеют обшивку и набор, которые вследствие износа, истирания, различных ударов утоняются, могут иметь остаточные деформации.
d
Г
2
d
Г
2
ж
ен
ж
ен
ср
П(Д)
П(Д)
На фиг.1 дан график зависимости k=f(F/f) (где k - коэффициент; F - площадь профиля; f - площадь присоединенного пояска обшивки): 1 - равнобокий уголок, 2 - неравнобокий уголок, 3 - несимметричный полособульб; на фиг.2 - номограмма для определения редукционных коэффициентов деформированных ребер жесткости при сжимающих напряжениях σ<0, для сталей с пределом текучести до R=300 МПа; на фиг.3 - номограмма для определения редукционных коэффициентов деформированных ребер жесткости при растягивающих напряжениях σ>0, для сталей с пределом текучести до R=300 МПа; на фиг.4 - зависимость вида t=F/В; на фиг.5…9 - графики зависимости F/В при поперечной системе набора поясков ЭБ соответственно при b=a, b=2a, b=3a, b=4a, b=6a.
Способ осуществляется следующим образом, реализуемым в излагаемой ниже методике приближенной оценки остаточных толщин корпусов судов.
Методика приближенной оценки остаточных толщин корпусов судов
Определить значение приведенных площадей поясков ЭБ для прогиба и перегиба соответственно по выражениям
H1
K1
⊗1
1
где Т, T, T, M - соответственно осадки носом, кормой, миделе и изгибающий момент в случае первого варианта загрузки судна;
H2
k2
⊗2
2
Т, T, T, M - соответственно осадки носом, кормой, миделе и изгибающий момент в случае второго варианта загрузки судна;
H - высота эквивалентного бруса корпуса судна;
E - модуль упругости;
,  - определенные на основе экспериментального замера гибкой линии корпуса судна приведенные площади палубы и днища;
п
д
К - коэффициент долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса, кроме перекрытий настила палубы и обшивки днища, в долях от момента инерции всего ЭБ корпуса при прогибе. Должен быть получен заранее при расчете нового корпуса или судна данного проекта, у которого проведена полная дефектация связей корпуса; К - коэффициент долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса, кроме перекрытий настила палубы и обшивки днища, в долях от момента инерции всего ЭБ корпуса при перегибе. Должен быть получен заранее при расчете нового корпуса или судна данного проекта, у которого проведена полная дефектация связей корпуса;
НО
z - расстояние от основной плоскости до нейтральной оси ЭБ;
L - длина корпуса судна.
Определение стрелки общей продольной деформации корпуса судна (значение последних скобок выражений (M1), (M2)) может быть также произведено при помощи оптических методов или ватерпасов.
НО
Положение нейтральной оси z определять по измерению напряжений в крайних связях ЭБ по формуле:
д
п
где σ и σ - измеренные напряжения в днищевом и палубном поясках ЭБ корпуса судна соответственно.
П
Д
НО
Величины k, К и z в первом приближении можно взять как у нового корпуса или по результатам последнего освидетельствования.
ВМ
Потерю площади поясков ЭБ в результате образования вмятин ΔF можно определить по выражению [1]
где n - количество деформированных продольных ребер жесткости;
Pi
φ - редукционный коэффициент деформированного ребра с присоединенным пояском;
Pi
f - площадь поперечного сечения каждого деформированного ребра с присоединенным пояском;
1
с - ширина присоединенного пояска;
пл
cp
φ - редукционный коэффициент пластины толщиной t, определять по зависимостям [2]
cp
Значение t в первом приближении определять расчетом по выражениям
- при расчете от момента начала эксплуатации
где t - проектная толщина элементов связи корпуса;
- средняя скорость изнашивания корпусной конструкции, определяется по результатам обработки материалов дефектации рассматриваемого судна или серии судов, а в случае отсутствия таких материалов - по [3];
Т - период эксплуатации;
- при расчете от момента последней дефектации
ср
Д
Д
где t(Т) - значение средней остаточной толщины на момент проведения предыдущей дефектации Т.
пл
Pi
При выполнении условия φ<φ выражение (М4) принимает вид
Pi
Значение редукционного коэффициента φ определять согласно [2].
Pi
Приближенное значение редукционного коэффициента φ допускается получить по следующему алгоритму.
p
p
p
p
2
4
Предварительно определить значение отношения F/I (где F, I - соответственно площадь поперечного сечения, см, и момент инерции, см, продольного деформированного ребра жесткости с присоединенным пояском)
Г
Г
где F, W и h - соответственно площадь, момент сопротивления и высота сечения профиля изолированного ребра жесткости;
d
k - коэффициент, определяемый графическими зависимостями фиг.1 или выражениями:
- для равнобоких уголков
- для неравнобоких уголков
- для несимметричных полособульбов
2
где f - площадь сечения присоединенного пояска обшивки.
Г
Г
Величину F/(Wh) определить по основе соответствующего сортамента.
p
p
0
р
По известной величине отношения F/I и значению стрелок прогиба ребер жесткости h, см, по номограммам фиг.2, 3 определить значение редукционного коэффициента деформированных ребер жесткости с присоединенным пояском обшивки ϕ.
0
p
p
p
p
Порядок определения представлен на фиг.2, 3. Первоначально восстанавливаются перпендикуляры от осей с расчетным значением стрелки прогиба h и комплекса  соответственно в четвертом и втором квадрантах. Далее при изначально предполагаемом значении редукционного коэффициента от построенных линий восстанавливаются перпендикуляры в первый квадрант до пересечения с графиком расчетного отношения F/I. Последняя процедура повторяется до сходимости линий в единой точке на графике F/I.
Площадь крайней связи ЭБ, имеющей вмятины, определять по зависимости
cp
По значениям величин , определить значение средней остаточной толщины обшивки поясков t: по графику фиг.4 при продольной системе набора, по графикам фиг.1…9 при поперечной системе набора. При учете конкретного значения доли судового набора в перекрытии предварительно скорректировать полученные значения , для поясков по выражениям:
- при продольной системе набора
- при поперечной системе набора
Н(П,Д)
где К - действительный коэффициент доли судового набора в перекрытиях палубы или днища.
В случае соотношения ширины а и длины b пластины, не соответствующих графикам фиг.5…9, получать их значение линейной интерполяцией по смежным графикам.
Источники информации
1. В.Б.Чистов. Научные основы технологии ремонта корпусов судов речного флота. Автореферат дисс. д.т.н. - С-Петербург: СПбГУВК, 1994. - 40 с.
2. Б.Е.Телянер и др. Технология ремонта корпуса судна. «СУДОСТРОЕНИЕ», М., 1984, 288 с.