CC BY
12[10] Трунин Е.Г. Российский Речной Регистр на современном этапе // Речной транспорт. - 2013. - № 18. - С. 15-18.
THE ROLE OF THE CLASSIFICATION SOCIETY IN PRE-PRODUCTION IN RUSSIAN SHIPYARDS
D.A. Galochkin
Keywords: domestic (Russian) civil shipbuilding, technical pre-production, classification societies, Russian River Register.
The article touches upon the issues connecting with improving technical pre-production in Russian shipyard industry. It is substantiated in details the advisability of Russian River Register taking part in the main stages of pre-production in technical supervision over shipbuilding.
Статья поступила в редакцию 30.06.2016 г.
УДК 629.5:532.59
С.Н. Гирин, к.т.н, профессор, ФГБОУВО «ВГУВТ» А.М. Фролов, к.т.н, доцент, ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ВОЛНОВОЙ ВИБРАЦИИ
СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ВОЛНОВОГО ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА
Ключевые слова: корпус судна внутреннего плавания, изгибающий момент, волнении, волновая вибрация, Правила Речного Регистра
Приводится анализ требований, изложенных в Правилах Речного Регистра, по вычислению дополнительного волнового изгибающего момента судов внутреннего плавания. Показано, что коэффициент в формуле Правил, учитывающий влияние волновой вибрации, вычисляется недостаточно корректно. Даются рекомендации по уточнению вычисления данного коэффициента.
В работе [1] были высказаны замечания по учету вибрации на волнении при вычислении дополнительного волнового изгибающего момента МДВ судна внутреннего плавания в соответствии с Правилами Российского Речного Регистра [2].
Дополнительный волновой изгибающий момент в Правилах вычисляется по формуле
Мт =±(крМВ + МУ ) , (1)
где & - коэффициент, учитывающий влияние волновой вибрации корпуса
2 2
К =1 + ! 2 ^ • (2)
|(1 -%2 + (2k> )2 а а
Из формулы (2) видно, что коэффициент kp зависит только от отношения кажущейся частоты волнения к собственной частоте колебаний корпуса судна первого тона юк / а и от коэффициента сопротивления кц. Кажущаяся частота волнения Юк зависит от средней частоты волнения Юср и от скорости хода судна v. В работе [1] предложены зависимости, несколько уточняющие формулы Правил [2] для вычисления Юср и v.
Коэффициент kp является, по сути дела, коэффициентом динамичности корпуса судна, представляемого как систему с одной степенью свободы. Очевидно, что при выполнении равенства Юк = а происходит резкое возрастание коэффициента kp, который будет зависеть только от коэффициента сопротивления кц, т.е. имеет место резонанс системы.
В Правилах Регистра приводятся зависимости для вычисления собственной частоты колебаний первого тона а, из которых можно найти величину резонансного момента инерции площади поперечного сечения корпуса, которая приведена в [1]
D
Ip = 0,648 8BT(1,2 + — )(0.01L)4ю2 х10-3. (3)
Введем в рассмотрение безразмерную величину момента инерции (относительный момент инерции)
I
i =-7 , (4)
(0,01L)4
который понадобится для дальнейшего анализа.
Возникновение резонанса корпуса судна на волнении, в принципе, возможно в условиях двумерного регулярного волнения (мертвая зыбь). Однако в водоемах, в которых эксплуатируются суда внутреннего плавания, возникновение такого волнения практически невозможно. Волнение всегда является трехмерным и нерегулярным. В спектре такого волнения присутствуют гармоники разной частоты, при этом одна из них может совпасть с частотой собственных колебаний первого тона. В связи с этим, корпус судна необходимо рассматривать, как упругую систему, на которую воздействует нерегулярное трехмерное волнение. Решение такой задачи представляет значительные трудности, поскольку надо рассматривать систему уравнений качки и колебаний корпуса. Такое решение было получено И.И. Тряниным [3], [4].
В решении по полновероятностной схеме вычисляются два значения волнового изгибающего момента на миделе корпуса судна. Одно значение вычисляется традиционным образом, рассматривая корпус судна как абсолютно жесткое тело. Обозначим его через Мвж. Другое значение получается суммированием величины Мвж с изгибающим моментом, возникающим при динамическом нагружении корпуса, как упругой балки нагрузкой, испытываемой при качке судна. Назовем эту величину Мвг
. Значения величин Мвж и Мвг можно получить с помощью программы для ЭВМ, которая была написана И.И. Тряниным в соответствии с разработанным им алгоритмом.
Очевидно, что отношение величин МВГ и Мвж дает значение коэффициента
динамичности корпуса судна, как упругой динамической системы, испытывающей нагрузку при качке в условиях нерегулярного трехмерного волнения
, = МВГ (5)
Лд Мвж ■ (5)
Запишем соотношение между коэффициентами кд и кр в виде
кд кр ■ (6)
Для нахождения коэффициента у необходимо с помощью упомянутой программы для ЭВМ вычислить для конкретного судна значения МВГ и Мвж, затем по (5) найти коэффициент кд ■ По формулам Правил [2], откорректированным согласно предложениям, сформулированным в [1], вычисляется коэффициент кр ■
В работе [1] на основании численного анализа, выполненного для нескольких судов, было показано, что функции / ст) достаточно близки для этих судов, что позволяет получить некую регрессионную зависимость для всех судов. Для этого надо выполнить численный эксперимент для судов разных длин и классов при изменении момента инерции поперечного сечения.
Для задания интервала изменения момента инерции полезно ориентироваться на суда-представители, характеристики которых представлены в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что относительный момент инерции для судов класса «М» изменяется в пределах 1,19-2,34; для судов класса «О» - в пределах 0,765-2,85; для судов класса «Р» - в пределах 0,493-0,812.
Таблица 1
Характеристики судов-представителей
Тип судна Класс судна Номер проекта L, м L/B Б/Т ст, с-1 1
В грузу Порожнем В грузу Порожнем
Сухогрузный т/х «М» 791 110,2 8,48 3,94 5,42 5,59 6,04 1,78
1743 105,0 7,09 5,02 6,95 5,16 5,57 1,81
«О» 1565 135,0 8,18 4,71 8,00 3,39 3,80 1,03
507Б 135,0 8,18 4,71 10,18 3,19 3,75 0,912
576 90,0 6,92 4,56 8,67 6,57 7,55 2,32
936 83,7 7,61 4,58 11,58 6,23 7,59 1,51
765А 62,0 6,74 4,97 14,15 8,30 10,4 1,89
Р25 85,0 6,80 6,10 14,04 4,57 5,28 0,946
573 75,0 6,82 4,89 8,40 5,29 6,06 1,03
«Р» 2036 85,0 6,80 6,94 14,37 4,38 4,92 0,812
Теплоход площадка «М» 759 63,0 6,30 5,68 9,80 9,13 10,3 2,34
«О» 81110 78,0 5,20 9,38 20,80 3,59 4,02 0,765
559Б 79,9 5,33 8,78 15,62 4,69 5,15 1,20
Р97 90,0 6,00 5,45 13,51 3,53 4,15 0,843
900 113,0 7,06 5,00 7,11 3,47 3,85 0,952
«Р» Р86А 78,0 5,20 10,70 18,29 3,54 3,86 0,719
Сухогрузная баржа «О» Р79 96,4 6,89 3,78 21,88 5,01 6,96 1,86
Р137 75,4 5,38 7,00 28,56 6,12 7,31 2,22
4410 113,4 8,10 3,78 25,45 3,96 5,52 1,20
1787 97,2 6,94 4,00 29,17 3,94 5,45 1,14
Р29 85,0 5,15 5,50 33,67 4,18 5,56 1,53
461Б 84,6 6,04 4,38 30,43 5,83 8,13 2,26
567 75,0 5,77 5,20 33,33 3,83 4,92 0,774
Р89 62,3 4,45 9,40 51,85 4,74 5,69 1,21
Тип судна Класс судна Номер проекта BIT СТ, с-1
L, м LIB В грузу Порожнем В грузу Порожнем i
558 128,6 7,81 4,69 10,06 3,67 4,26 1,19
«М» 1577 128,6 7,79 4,56 8,25 3,69 4,20 1,21
Р77 105,0 7,09 5,92 8,46 4,83 5,21 1,47
587 107,5 8,02 4,01 9,24 5,57 6,76 1,99
и и 576Т 107,2 8,25 4,11 8,07 4,88 5,68 1,40
и а «О» 1754Б 86,1 6,89 5,32 14,04 4,97 6,02 1,10
866 62,0 6,74 4,84 12,78 7,55 9,35 1,97
Р43 113,0 4,18 6,75 48,2 3,68 4,71 2,85
«Р» 1754 85,0 6,80 6,31 18,38 3,53 4,29 0,557
Р27 110,0 5,50 7,69 71,4 2,09 2,66 0,493
При вычислениях коэффициента у несколько расширим диапазоны относительного момента инерции, а также дополнительно рассмотрим класс «Л». В классе «М» примем диапазон изменения относительного момента инерции г = 0,78-3,00; в классе «О» г = 0,52-3,00; в классе «Р» и «Л» г = 0,33-1,22.
Вычисления коэффициента у выполнены для судов, характеристики которых представлены в таблице 2.
Таблица 2
Характеристики судов размерного ряда
L, м B, м Тгр, м 3 гр D гр, Т Тпор, м 3пор D Т ^пор5 1 Р утв, км/час
140 15,5 3,50 0,90 6835 1,50 0,80 2604 0,90 20
120 13,3 3,32 0,85 4504 1,50 0,80 1916 0,90 20
100 12,0 3,20 0,85 3264 1,20 0,80 1152 0,85 18
80 12,0 3,00 0,80 2304 1,00 0,75 720 0,85 18
В таблицах 1 и 2 обозначено: Ь, В - длина и ширина корпуса соответственно; ст- собственная круговая частота колебаний корпуса первого тона; г - относительный момент инерции площади поперечного сечения корпуса на миделе; Тгр, Тпор - средние осадки в грузу и порожнем соответственно; Огр, Впор - водоизмещение в грузу и порожнем;
дгр, 5пор - коэффициент полноты водоизмещения в грузу и порожнем; Р - коэффициент полноты погруженного шпангоута; Утв - скорость судна на тихой воде.
Рассмотрение судов длиной менее 80 м лишено смысла, поскольку для них реальные значения относительного момента инерции оказываются всегда существенно выше резонансного, следовательно, коэффициент у и 1,0.
Для судов классов «Л», «Р», «О», «М», характеристики которых представлены в табл. 2, выполнены вычисления коэффициента у при вариации относительного момента инерции в пределах указанных выше диапазонов.
В таблице 3 приведены для примера значения вычисленных коэффициентов для судна длиной 140 м в классе «Р» при осадке 1,50 м.
На рисунке 1 точками показаны вычисленные указанным образом коэффициенты у. Там же показаны предложенные регрессионные кривые для набора данных численного эксперимента.
Таблица 3
Пример вычисления коэффициента у при варьировании момента инерции поперечного сечения корпуса
I, м4 г юк / а кД кр у
1,3 0,338 1,00 3,09 10,7 0,29
1,5 0,390 0,93 2,65 6,24 0,42
2,0 0,520 0,80 1,88 2,80 0,67
2,5 0,650 0,72 1,46 2,07 0,71
3,0 0,781 0,66 1,38 1,76 0,78
4,0 1,04 0,57 1,15 1,48 0,78
Обычно регрессионные формулы получают на основе метода наименьших квадратов, однако, в данном случае с ошибкой в безопасную сторону для диапазона 0 <юк/ а < 1,0 предлагается практически огибающая кривая, представляющая верхнюю границу численных значений коэффициента у
у = ео8[1,3(-^)2]. а
(7)
Значения юк /а > 1,4 соответствуют очень гибким судам, которые на практике не встречаются. Например, применительно к нефтеналивной барже пр. Р27, представленной в таблице 1, значение юк / а = 1,4 соответствует значению г = 0,310, что меньше значения г = 0,493, представленного в таблице 1.
Для диапазона 1,0 <юк/а < 1,4 предлагается выражение
у = 2,167 •
-1,90 .
(8)
0,2
0,4
0,6 0,8
Отношение йк/с
1,2
1,4
Рис. 1. Значения коэффициента у, вычисленные для судов, представленных в таблице 2
Коэффициент к с учётом поправочного коэффициента у будет равен
ю
к
а
0
К = у [1 + , f* /Ст)2 ]. (9)
(1 -%)2 + (2кц^ )2 СТ СТ
Рассмотрим пример использования формулы (9) для судна проекта Р27. Как видно из таблицы 1, судно имеет в грузу частоту собственных изгибных вертикальных колебаний первого тона ст = 2,09 с-1.
Коэффициент внутреннего сопротивления в соответствии с Правилами [2] определяется по формуле
£ц = 0,0612(1 - 0,047ст - 0,0077СТ2) . (10)
Подставляя сюда значение ст = 2,09 с-1, получим к^ = 0,053 . Тогда в соответствии с формулой (2) коэффициент резонансного момента по действующим правилам будет равен к=10,4. В соответствии с формулами (7), (8) при ст = юк имеем у = 0,27,
а коэффициент резонансного момента по формуле (9) к = 2,82.
На рисунке 2 приведена зависимость к = f (юк / ст) для рассматриваемого судна. Из рассмотрения рисунка видно, что поправочный коэффициент у существенно снижает величину коэффициента к , особенно в зоне резонанса.
Рис. 2. Зависимость к = f (юк /ст) для судна пр. Р27
Список литературы:
[1] Гирин С.Н. Уточнение вибрационного изгибающего момента судов внутреннего плавания вблизи резонанса / С.Н. Гирин, А.М. Фролов // Тр. 14-го Межд. науч.-пром. форума «Великие реки»: тез. докл. науч.-метод. конф. Том 1. - Н. Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ». -2012. - С. 275-279.
[2] Российский Речной Регистр. Правила (в 4-х томах). Т. 2. - М.: Изд-во ОАО «Типография «Новости», 2008. - 406 с.
[3] Трянин И.И. Расчёт вынужденной вибрации корпуса судна // Вестник ВГАВТ. - Вып. 28. -Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ». - 2010. - С. 168-176.
[4] Трянин И.И. Анализ волновых и вибрационных изгибающих моментов корпусов судов внутреннего плавания / И.И. Трянин // Тр. 14-го межд. науч.-пром. форума «Великие реки»: тез. докл. науч.-метод. конф. Том 1. - Н. Новгород: Изд-во ФГБОУ ВПО «ВГАВТ». - 2012. - С. 288-291.
TAKING INTO ACCOUNT THE INFLUENCE OF THE WAVE VIBRATION INLAND NAVIGATION VESSELS IN THE CALCULATION OF THE ADDITIONAL WAVE BENDING MOMENT
S.N. Girin, A.M. Frolov
Key words: the hull of an inland vessel, the bending moment, the swell, the wave vibration, the Rules of the River Register
The analysis of the requirements stated in Rules of the River Register for calculation of the additional wave bending moment of inland vessels is provided in this article. It is shown that the coefficient in a formula of the Rules considering influence of wave vibration is calculated insufficiently correctly. The recommendations about specification of calculation of this coefficient are made.
Статья поступила в редакцию 12.04.2016 г.
УДК 629.122/. 123.004.67(083)
ОК. Зяблов, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» Ю.А. Кочнев, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
РАЗРАБОТКА ТИПОВЫХ ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА СУДОВ
Ключевые слова: дефектация, растяжка, наружная обшивка, типовые технологические процессы, обобщённые модели, технологии, электронный шаблон.
Применение современных компьютерных технологий в судоремонте позволяет существенно сократить затраты времени на разработку технологической документации, повысить качество выполняемых работ, а также снизить отпускную стоимость ремонта. Предлагаемые типовые обобщённые модели технологии ремонта, реализуемые в структуре MS Excel, описывают типовые технологические процессы ремонта основных дефектов корпусных конструкций, содержат базу рекомендуемых СТО и состав производственных рабочих.
При планировании ремонтных работ перед судоремонтным заводом встаёт вопрос предварительной оценки их стоимости. Оценка необходима для принятия решения о принципиальной возможности проведения данных работ предприятием.
Общая стоимость ремонта складывается из стоимости материалов, необходимых для выполнения ремонта, и по своей сути, не зависящей от завода, и затрат, связанных непосредственно с выполнением работ, которые в большей степени определяются культурой труда, применяемым оборудованием, СТО и т.п., что в итоге может быть сведено к оценке трудоёмкости выполнения операций по судоремонту.
