CC BY
18УДК 620.19:629.5.023
А.Д. Змеев, А.О. Рогожников
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: artem. [email protected]
ПЕРСПЕКТИВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДВОДНЫХ ДРОНОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АНТИКОРРОЗИЙНОЙ ЗАЩИТЫ СУДНА
Во время эксплуатации судна элементы его корпуса подвергаются коррозийным процессам и теряют свои прочностные характеристики, поэтому необходимо через определенный промежуток времени проводить оценку и диагностику технического состояния антикоррозийной защиты судна. Для эффективной оценки технического состояния антикоррозийной защиты судна важно выявить коррозийные процессы в начальной стадии. Использование подводных дронов позволит производить контроль более оперативно.
Ключевые слова: безопасность эксплуатации, коррозийный процесс, подводный дрон, модульность конструкции, антикоррозийная защита.
A.D. Zmeev, A.O. Rogozhnikov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamcharsky, 683006 e-mail: artem. [email protected]
THE PROSPECT FOR USING UNDERWATER DRONES TO ASSESS THE TECHNICAL STATE OF CORROSION PROTECTION OF THE VESSEL
During the operation of the vessel the elements of its hull are subjected to corrosion processes and lose their strength characteristics, therefore it is necessary to assess and diagnose the technical condition of the corrosion protection of the vessel after a certain period of time. For an effective assessment of the technical condition of the anti-corrosion protection of the vessel, it is important to identify corrosion processes in the initial stage. The use of underwater drones allows monitoring promptly.
Key words: operational safety, corrosion process, underwater drone, modularity of construction, anticorrosion protection.
Прочность судна и безопасность его эксплуатации зависят от многих факторов, но основным остается антикоррозийная защита судна. Из-за коррозионных разрушений происходят частые поломки и связанные с ними ремонты судовых трубопроводов, насосов и прочих судовых конструкций. Комплексная защита кораблей и судов от коррозии является общемировой проблемой, и поиску путей ее решения уделяется большое внимание. При оценке технического состояния антикоррозийной защиты необходимо определить влияние коррозионных повреждений на способность корпуса не изменять своей формы и не разрушаться, чтобы можно было разработать наиболее обоснованные мероприятия по защите судна [1, 2].
Актуальная на данный момент антикоррозийная защита судов с соблюдением всех норм эмпирически исключает или замедляет процесс коррозии металлических поверхностей и увеличивает срок эксплуатации судна. Обнаружить коррозию на начальной стадии очень важно, поскольку это упростит дальнейшие действия по антикоррозийной защите судна. Однако это не всегда возможно, так как во время эксплуатации нижняя часть судна всегда находится в морской воде, следовательно, выявить коррозию трудозатратно. Кроме этого, в процессе эксплуатации судна экипаж проводит большую работу по ликвидации коррозионных разрушений, особенно в районе подводных бортов, палуб и надстроек, что также относится к затратам из-за коррозии [3, 4].
При этом члены экипажа не в состоянии выполнять контроль за коррозийными процессами в соответствии с требованиями нормативных документов. Специально подготовленный оператор способен выполнять контрольные измерения с минимальной погрешностью. Именно поэтому судно каждые два года встает на докование для действенных мероприятий и оценки антикоррозийной защиты. Доковый ремонт судна не менее чем на 70% может быть отнесен к затратам на работы по ликвидации коррозии [5].
Использование подводного дрона для выявления коррозийных процессов очень упростит дальнейшие действия по защите судна от коррозии, поскольку это дает возможность оценить техническое состояние антикоррозийной защиты судна прямо в воде во время его эксплуатации и принять соответствующие решения. На рисунке показаны последствия, к которым может привести недостаточный контроль состояния корпуса судна и его антикоррозийной защиты.
Последствия коррозионных повреждений корпусов судов
По своей сути подводные дроны представляют из себя сложные герметичные электронно-механические устройства, которые используются в основном для исследования морских глубин. Подводные дроны используются экспедициями для исследования морских глубин, пещер и иных геологических подводных образований, также применяются для взятия образцов грунта и наблюдения за подводной биосферой.
Привлекательность таким устройствам придает еще один вариант использования - подводная охота и рыбалка с помощью дрона. Подводный дрон значительно упрощает добычу рыбы малым рыбодобывающим судам, ведь с помощью него можно с легкостью определять местоположения рыбных косяков. Для судовых компаний подводный дрон можно использовать для исследования подводной части судна с целью выявления коррозийных процессов, что позволит минимизировать затраты на последующее дорогостоящее обслуживание.
Подводные дроны появились относительно недавно, но уже смогли занять свою нишу. На борту любого дрона устанавливаются видеокамера и глубиномер. Все машины оснащаются мощными источниками света. На аппарат для рыбалки всегда устанавливается сонар. Если подводный дрон погрузится слишком глубоко, давление может разрушить его корпус или повредить объектив видеокамеры, поэтому на большинство моделей устанавливается глубиномер или барометр. В настоящее время на рынке современной техники появился широкий выбор таких устройств с различными техническими характеристиками и ценовой категорией. В таблице представлены самые популярные серийные модели современных подводных дронов.
Характеристики подводных дронов
№ п\п Название Технические характеристики Примечания Стоимость
1 Chasing M2 Размер: 380*267*165 мм Масса: 4,5 кг Макс. глубина: 100 м Макс. скорость: 1,5 м/с Время работы: 4 ч Яркость подсветки: 4000 Лм Камера: широкоугольная камера 4к 12 Мп с углом обзора 152° Оснащен 8 мощными моторами, способными регулировать угол наклона ±90°, вращаться на 360° и удерживать глубину погружения. Возможность присоединения роботизированной руки Chasing 284 905 руб.
2 iBubble Размер: 500*350*250 мм Масса: 5 кг Макс. глубина: 60 м Макс. скорость: 1 м/с Время работы: 1 ч Яркость подсветки: 2000 Лм Камера: 4к 12Мп с углом обзора 140° Может двигаться за своим владельцем, используя для ориентации в подводном пространстве систему распознавания, а также эхолот. Подвижный и маневренный за счет 7 электродвигателей 212 285 руб.
3 PowerRay Размер: 465*270*126 мм Масса: 3,8 кг Макс. глубина: 30 м Макс. скорость: 2 м/с Время работы: 4 ч Яркость подсветки: 2000 Лм Камера: 1080p 12Мп с углом обзора 148° Управление ведется по каналу Wi-Fi, причем дистанция между оператором и Wi-Fi поплавком не должна превышать 10 м. На борту установлен сонар 139 687 руб.
4 Geneinno T1 Размер: 390*347*165 мм Масса: 4,4 кг Макс. глубина: 150 м Макс. скорость: 2 м/с Время работы: 6 ч Яркость подсветки: 3000 Лм Камера: 4к 12Мп с углом обзора 160° Оснащен 6 моторизованными роторами для максимальной маневренности под водой. Может быть оснащен дополнительным боковым винтом для управления 218 405 руб.
5 Fifish V6 Размер: 383*331*143 мм Масса: 3,9 кг Макс. глубина: 100 м Макс. скорость: 1,5 м/с Время работы: 6 ч Яркость подсветки: 2000 Лм Камера: 4к 12Мп с углом обзора 166° Шесть подруливающих моторов обеспечивают движение в 6 степеней свободы. Возможность присоединения роботизированной руки 286 900 руб.
Все представленные в таблице дроны, несомненно, можно эксплуатировать в целях оценки технического состояния антикоррозийной защиты судов. Однако данные устройства спроектированы совсем не для этого. Основным их назначением является исследование водного пространства, эпичный дайвинг и подводная рыбалка и охота. Без сомнений, главным параметром таких устройств является герметичность и глубина погружения. Ведь при погружении на глубину жидкость давит на погруженный объект, и это называется гидростатическим давлением. Давление в жидкости зависит от высоты погружения и плотности жидкости, поэтому большое давление создает вода в морях и океанах. Давление воды усиливается в геометрической прогрессии при погружении на большие глубины. Именно поэтому подводный дрон должен обладать большим коэффициентом прочности, чтобы выдерживать немалые нагрузки на существенной высоте погружения.
Перспектива использования подводных дронов для оценки технического состояния антикоррозийной защиты в основном заключается в сохранении экономических ресурсов компании, ведь с помощью такой современной техники можно определить коррозийные процессы на начальном этапе. Использование подводных дронов для оценки антикоррозийной защиты является в своем роде превентивной мерой, поскольку это позволит предупредить дальнейшее распространение коррозии по металлическим конструкциям судна. Такой метод оценки антикоррозийной защиты судов позволит устранить внеплановое докование по ликвидации коррозийных участков. Применение подводных дронов именно в таком направлении, бесспорно, повысит безопасность эксплуатации судна, так как коррозия металлических конструкций действительно оказывает влияние на прочность и надежность судна в целом [6].
Кроме этого, подводный дрон можно модернизировать путем установки соответствующих приборов для оценки технического состояния антикоррозийной защиты.
В настоящее время на базе мореходного факультета КамчатГТУ ведется разработка прототипа подводного дрона с модульной конструкцией. Отличительной особенностью реализуемой идеи и предлагаемого устройства является оптимальная компактность и возможность комплектации различными модулями для разного рода целей и задач. Например, брать пробы воды или различные объекты для научных и практических исследований.
Модульная конструкция очень поможет в оценке технического состояния антикоррозийной защиты судна, так как сменные модули позволят выполнять подводные операции по определению коррозийных процессов. Модульная конструкция активно разрабатывается, и предполагается, что это будет механическая клешня, техническая лопатка и прочная пробирка. В настоящее время ведутся испытания и отработка режимов работы созданного макета подводного дрона в учебной лаборатории. Параллельно идет разработка программного обеспечения и эксплуатационной документации.
Весь комплекс данных мероприятий направлен на снижение фактических затрат, связанных с оценкой и ремонтом судовых корпусных конструкций, в том числе при доковых ремонтах судов. Таким образом, на мореходном факультете Камчатского государственного технического университета реализуется целый комплекс научно-исследовательских и инженерно-технических работ, направленных на решение актуальных народно-хозяйственных задач, связанных с обеспечением эффективной и безопасной эксплуатации кораблей и судов флота [7].
Подводя итог вышесказанному, хочется отметить, что использование подводного дрона действительно упростит и сделает эффективней процесс оценки технического состояния антикоррозийной защиты судна. Не стоит забывать, что работа судна в первую очередь должна отвечать нормам безопасности, и использование дрона в этом аспекте, несомненно, повышает уровень безопасной эксплуатации. И наконец, применение подводных дронов может сыграть большую роль в экономике судовых компаний и рыбодобывающих комплексов, поскольку это удешевит последующие мероприятия по ликвидации последствий коррозии.
Литература
1. Белов О.А. Современное состояние организации комплексной защиты металлических корпусов кораблей и судов от коррозии // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2017. - № 3 (118). -С.115-120.
2. Белов О.А., Швецов В.А., Белавина О.А. Способ контроля защищенности стальных корпусов кораблей и судов от электрохимической коррозии и электрокоррозии: Патент на изобретение RU 2643709 C1, 05.02.2018. Заявка № 2017115308 от 28.04.2017.
3. Оперативный контроль состояния антикоррозионной защиты как фактор безопасности технической эксплуатации морских судов / О.А. Белов, А.О. Шуваева, С.А. Клементьев, А.В. Фе-дин // Инноватика и экспертиза: Научные труды. - 2020. - № 1 (29). - С. 152-159.
4. Разработка автоматизированной системы контроля протекторной защиты корпусов рыбопромысловых судов / О.А. Белов, Д.П. Ястребов, А.О. Рогожников, В.А. Швецов, С.А. Зайцев, Б.В. Тарабанов // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы XI Национальной (всерос.) науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2020. - С. 82-85.
5. Гальянов А.П. Технология и организация судоремонта в рыбной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1988. - 303 с.
6. Белов О.А. Аналитический обзор факторов эффективной эксплуатации морского транспорта // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы междунар. науч.-техн. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2019 - С. 5-9.
7. Белов О.А., Зайцев С.А. К вопросу оценки безопасности морских судов камчатского флота // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы X Национальной (всерос.) науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2019 - С. 80-83.
