CC BY
13УДК 629.543.018.4
Т. А. Кузнецова, к. т. н., ассистент, ВГАВТ.
60395, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.
АНАЛИЗ ЭНЕРГОЕМКОСТИ КОНСТРУКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ РЕЧНОГО ТАНКЕРА ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ БОКОВОМ ТАРАНЕ
Рассмотрены конструктивные мероприятия, направленные на повышение энергоемкости бортовой защиты танкеров внутреннего плавания при столкновении. Приведено сопоставление их влияния на энергоемкость защиты применительно к двум танкерам различных типоразмеров.
В настоящее время в связи с активной добычей нефтепродуктов и значительным объемом их перевозок, в том числе и водным транспортом, заходящим во внутренние водные пути РФ, остается весьма актуальной проблема обеспечения сохранности груза нефтетанкеров и предотвращения его попадания в окружающую среду при возможных чрезвычайных ситуациях. Одной из наиболее опасных возможных аварий для судна является столкновение с другим судном. Данная проблема может возрасти в ближайшие годы в связи с планируемым открытием внутренних водных путей РФ дня зарубежных судов, что приведет к увеличению плотности потока судов.
С целью повышения защищенности танкеров внутреннего и смешанного плавания при столкновении на кафедре сопротивления материалов, конструкции корпуса и строительной механики корабля проводятся исследования, направленные на разработку оптимальной с точки зрения металлоемкости и энергоемкости конструкции бортовой защиты грузовых отсеков танкера. В связи с этим было выполнено исследование различных конструктивных мероприятий, направленных на повышение энергоемкости бортовой защиты судна при минимальном увеличении массы конструкции. На примере танкера типа «Волгонефть» (расчетной длиной 128,6 м) были рассмотрены следующие конструктивные мероприятия:
- увеличение толщины палубного стрингера;
-увеличение толщины ширстрека;
- применение продольной системы набора борта (вместо поперечной, как у суще-ствующего судна);
- увеличение рамной шпации;
- введение наклонного участка второго борта с одновременной установкой тронка.
Расчет энергоемкости выполнялся по разработанной на кафедре программе «Tanker», в основу которой заложены расчетные схемы работы конструкций судна в области глубокой пластики. Результаты исследований были опубликованы в [ 1]-[3] и др. В частности, было показано, что наиболее эффективными оказались три последних мероприятия -применение продольной системы набора борта, увеличение рамной шпации и введение наклонного участка второго борта с одновременной установкой тронка, а увеличение толщины ширстрека и палубного стрингера значительного эффекта не дало.
В продолжение данного исследования был выполнен анализ влияния тех же мероприятий на энергоемкость судна меньших размеров с расчетной длиной 100 м. Примеры мидель-шпангоутов приведены на рисунках 1-4. В таблице 1 приведено изменение размеров связей корпуса судна в зависимости от увеличения рамной шпации.
Сопоставляя влияние конструктивных мероприятий на энергоемкость для судна длиной 100 м и судна длиной 128,6 м (типа «Волгонефть») можно отметить качественное совпадение результатов, и, кроме того, некоторое увеличение приращения удельной энергоемкости у судна меньших размеров (таблицы 2 и 3).
Рис І. Мидель-шпангоут танкера исходной конструкции (рамная шпация 1,8 м, поперечная система набора борта)
Рис. 2. Вариант модернизации мидель-шпангоута танкера (рамная шпация 2,6 м, продольная система набора борта)
Рис. 3. Вариант модернизации мидель-шпангоута танкера (рамная шпация 1,8 м, продольная система набора борта, тронк высотой 0,7 м)
Рис. 4. Вариант модернизации мидель-шпангоута танкера (рамная шпация 3,2 м, продольная система набора борта, тронк высотой 1,0 м)
Таблица 1
Изменение размеров связей корпуса в зависимости от увеличения рамной шпации (А) при продольной системе набора
Наименование Л=1,8 м А=2,2 м А-2,6 м /4=3,0 м /1=3,2 м
Обшивка днища, мм 8 8 8 8 8
Настил второго дна, мм 8 8 8 8 8
Настил палубы, мм 8 8 8 8 8
Утолщение настила палубы, мм (для Уг ширины корпуса) 10x1750 10x1350
Палубный стрингер, мм 9 9 9 9 9
Ширстрек, мм 9 9 9 9 9
Обшивка борта, мм 8 8 8 8 8
Скуловой лист, мм 8 8 8 8 8
Кильсоны, мм 6 6 6 6 6
Флоры, мм 6 6 6 6 6
РЖ днища, № полособульба 12 14а 16а 18а 18а
РЖ второго дна,№ полособульба 12 14а 16а 18а 18а
РЖ палубы, № полособульба 14а 14а 16а 18а 18а
РЖ борта, № полособульба 12 14а 16а 18а 18а
Гофр второго борта, мм 7х640х х100x265 7х640х х 120x250 7х640х х150x235 7х640х х170x220 7x640х х190x210
Гофр диаметральной переборки, 7x640* 7х64()х 7х640х 7х640х 7хб40х
мм х100x265 х 120x250 х150x235 х170x220 х190x210
Бортовой стрингер, стенка, мм 7x280 7x320 7x350 7x400 7x400
Бортовой стрингер, полка, мм 10x100 10x100 10x100 10x100 10x100
РЖ диаметрального кильсона, №> полособульба 12 14а 16а 18а 18а
РЖ боковых кильсонов, № полособульба 10 10 12 12 14а
Рамный шпангоут борта, стенка, мм 7x280 7x320 7x350 7x400 7x400
Рамный шпангоут борта, полка, мм 10x100 10x100 10x100 10x100 10x100
Рамный шпангоут второго борта, стенка, мм 7x200 7x220 7x220 7x280 7x280
Рамный шпангоут второго борта, полка, мм 10x100 10x100 10x100 10x100 10x100
Контрфорс диаметральной переборки, стенка, мм 7x250 7x280 7x320 7x350 7x350
Контрфорс диаметральной переборки, полка, мм 10x100 10x100 10x100 10x100 10x100
Рамный бимс, стенка, мм 7x320 7x350 7x380 7x400 7x400
Рамный бимс, полка, мм 10x120 12x120 12x140 12x140 14x140
Как показал расчет, выполненный по программе «Tanker», при столкновении судна длиной 100 м с т/х типа «Волго-Дон», необходимая величина энергоемкости бортовой защиты составляет 25746 кДж. Из рассмотренных вариантов модернизированных конструкций достаточной энергоемкостью обладает вариант с тронком высотой
1,0 м при рамной шпации 3,2 м. Глубина внедрения форштевня таранящего судна при прямом центральном таране в этом случае составит 3,2 м. Для сравнения, при столкновении танкера типа «Волгонефть» с «Волго-Доном», необходима энергоемкость 32292 кДж, которой обладает конструкция с тронком высотой 0,7 м при рамной шпации 1,98 м. Глубина внедрения форштевня в этом случае составит 4,0 м.
Таблица 2
Изменение энергоемкости при различных вариантах конструктивной бортовой защиты
для танкера длиной 126,8 м
Ширина рамной шпаиии. м Высота тронка, м Масса условного отсека длиной 20 м. т Изменение массы на 1 пог. м, % Энерго- емкость, Удельная энергоемкость, кДж/т Увеличение удельной энергоемкости, раз
Смешанная система набора
1,98 1 - | 159,0 0 | 5531 | 34,8 I
Продольная система набора
1,98 - 155,0 -2,5 10085 65,1 1,87
2,2 - 155,8 -2,0 11257 72,3 2,08
2,6 - 157,3 -1,0 13293 84,5 2.42
3,0 - 160,9 +1,2 16172 100,5 2,89
3,2 - 160,9 + 1,2 17416 108.2 3,11
1,98 0,5 155,9 О Г-1* I 30016 192,5 5,53
1,98 0,7 157,5 -1,0 34151 216,8 6,23
1.98 1.0 160,8 +1,2 39953 248,5 7,14
3,2 1,0 164,1 +3,2 56065 341,7 9,82
Таблица 3
Изменение энергоемкости при различных вариантах конструктивной бортовой защиты
для танкера длиной 100 м
Ширина рамной шпации, м Высота тронка, м Масса условного отсека длиной 20 м, т Изменение массы на 1 пог. м, % Энерго- емкость, кДж Удельная энерго- емкость, кДж/т Увеличение удельной энергоемкости, раз
Смешанная система набора
1,8 - 90,0 2758 30.7 1
Продольная система набора
1,8 - 88,3 -1,89 4696 53,2 1,74
2,2 - 89,0 1 О 1-0 7270 81.6 2,66
2,6 - 91,5 + 1,7 9195 100,5 3,28
3,0 . 94.6 +5,2 12027 127,1 4,15
3,2 - 94,8 +5,4 13100 138,2 4,51
1.8 0,5 88,8 -1,3 18037 203,1 6,63
1,8 0,7 89,6 -0,4 21378 238,6 7,78
1.8 1,0 91,6 + 1.8 23122 252,5 8,24
3,2 1,0 100,2 + 11,36 37273 372,0 12,14
Таким образом, можно сделать вывод, что применение предлагаемых мероприятий может обеспечить безопасность и для сравнительно небольшого судна длиной 100 м при столкновении с крупным судном типа «Волго-Дон».
Список литературы
[1] Кузнецова, Т. А. Обоснование конструкции корпуса танкеров внутреннего и смешанного плавания для повышения их безопасности при столкновении: автореферат дис... канд. техн. наук: 05.08.03 / Кузнецова Татьяна Александровна. - Н. Новгород, 2008. - 24 с.
[2] Гирин, С. Н. Безопасная конструкция речного танкера / С. Н. Гирин, Т. А. Кузнецова // Морской флот. - № 6. - 2007. — С. 25-27.
[3] Кузнецова, Т. А. Совершенствование бортовой защиты речного танкера при столкновении / Т. А. Кузнецова // Тезисы докладов Всероссийской молодежной науч.-техн конф. «Новые технологии водного транспорта». - Н. Новгород, ВГАВТ, 2007. - С. 46-47.
THE ANALYSIS OF THE STRUCTURE PROTECTION’S ENERGY CAPACITY FOR THE RIVER TANKER IN CASE OF THE CENTRAL SIDE COLLISION
T. A. Kuznetsova
A change of the structure protection's energy capacity due to the structure’s conversion is considered Two types of ship size are analysed: for the length of100 m and for the length of 128,6 m.
УДК 620.179.16
О. В. Кулизина, инженер, ООО «ИНКОТЕС».
603095, Нижний Новгород, ул. Бринского, 6.
II. Е. Никитина, д. т. н. Нф ИМАШ РАН.
603024, Нижний Новгород, ул. Белинского, 85.
ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЯХ
Ультразвуковой эхо-метод является наиболее универсальным в области неразрушающего контроля судовых конструкций. Дальнейшее развитие ультразвуковых методов толщинометрии и дефектоскопии видится нам в создании методов неразрушающего контроля механических напряжений в элементах конструкции судна Нами экспериментально ультразвуковым эхо-методом исследована концентрация напряжений вблизи овального отверстия в стальной пластине, при ее одноосном нагружении. До и после нагружения проведены прецизионные измерения времени распространения импульсов двух сдвиговых и продольной упругих волн. В экспериментах использован портативный прибор ИН-5101А, производимый ООО “ИНКОТЕС". В соответствии с системой уравнений линейной акустоупругости определены значения напряжений, действующих вдоль и поперек линии нагружения. Результаты исследований показали, что данные экспериментов соответствуют предсказаниям теории. Таким образом, продемонстрированы возможности ультразвука в задачах определения двухосных напряжений в пластинах и оболочках с отверстиями.
Возраст судов в России в среднем составляет 20 и более лет. Серьезные аварии последних десятилетий указывают на то обстоятельство, что вопросам износа корпусов и появлению трещин уделяется недостаточно внимания. Ведущая роль в определении нагрузок отводится приборам неразрушающего контроля, которые обеспечили бы массовые исследования напряженного состояния корпуса судна в любых, в том числе и недоступных для наблюдателя, местах.
Ультразвуковой метод является наиболее универсальным в области неразрушающего контроля судовых конструкций. Объем применения ультразвукового контроля (УЗК) сварных швов [1] к настоящему времени достиг 70-80 %. К средствам УЗК относят ультразвуковые дефектоскопы, ультразвуковые толщиномеры, пьезоэлектрические преобразователи, стандартные образцы для настройки дефектоскопа и т.д.
