CC BY
35
что ориентировочно в три раза меньше мощности силовой установки глиссирующего теплохода проекта А-145 Зеленодольского завода [3] при приблизительно равных водоизмещении и скорости хода. Создатели проекта А-145 показывают, что их разработка эффективнее судов на воздушной подушке. Это дает основание полагать, что ПСВГ будет значительно эффективнее СВП.
Перспективность разработки скоростных глиссирующих мореходных вездеходов на воздухоопорных гусеницах определяется их преимуществами по сравнению с судами на воздушной подушке и на подводных крыльях, при эксплуатации на пересеченной местности, в условиях льда, преимуществами в экономичности и экологичности. Качества и преимущества мореходных вездеходов более детально описаны в работе [4].
Фундаментально обоснована эффективность развития прибрежного промысла на обширном открытом побережье Японского и Охотского морей. Обеспечение круглогодичного промысла удваивает добычу сырца, а беспричальная эксплуатация вездехода обеспечит возможность увеличения баз прибрежного промысла и марикультуры в десятки раз. Выход высокотехнологичной продукции из сырья прибрежного промысла и марикультуры с малой долей транспортной составляющей в его себестоимости можно увеличить в 20 раз.
Применительно к предлагаемым вездеходам концептуально разработаны:
1. Способ ярусного лова на мелководных акваториях. Обеспечивается безопасный выход на обширное мелководье шельфа.
2. Способ прибрежного лова ставными и буксируемыми сетными орудиями лова.
3. Промысел гидробионтов ловушками.
4. Технология строительства и обслуживание плантаций ма-
рикультуры.
5. Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей.
В соответствии со стандартами проектирования - очередной этап разработки промыслового вездехода включает разработку технического предложения и техническое проектирование вездехода и специализированной промысловой оснастки. МГУ им. адм. Г.И. Невельского и Дальрыбвтуз продолжают разработки инициативно. По нашим разработкам получено более десятка патентов, выполняется патентование за рубежом.
Литература:
1. Азовцев А.И., Огай С.А., Москаленко О.В. Разработка типоразмерного ряда мореходных вездеходов на воздухоопорных гусеницах для комплексного освоения побережья и замерзающего шельфа// Научный журнал «Морские интеллектуальные технологии». Спецвыпуск №1, 2013. С-Пб. С. 34-37.
2. Роберт А. Вильсон, Стивен М. Уэльс, Чарльз Е. Хобер Мощностное прогнозирование для судов на воздушной подушке, основанное на результатах модельных испытаний (DNTSRDC). David W. Taylor Naval ship research and development center. USA.5. Bunch J. Rose D (Eds.) Sparse matrix computations. - New York - San Francisco -London: Academik Press. 1976.
3. Мистахов Р.И. В режиме полета над волнами// Наука и транспорт. Морской и речной транспорт. «Транспорт Российской Федерации», 2011. С.51.
4. Азовцев А.И., Огай С.А., Москаленко О.В. Прорыв в области внедорожного амфибийного транспорта// Наука и транспорт. Морской и речной транспорт. «Транспорт Российской Федерации», 2011. С.48-50.
УДК 656.61
ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТА СУДНА НА УРОВЕНЬ КОНСТРУКТИВНОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
Москаленко А.Д., д.т.н., профессор кафедры «Начертательной геометрии и графики», ФБОУВПО «Морской государственный
университет имени адмирала Г. И. Невельского» Москаленко М.А., д.т.н., профессор кафедры «Теории и устройства судна», ФБОУ ВПО «Морской государственный университет
имени адмирала Г.И. Невельского»
Основным видом повреждений корпусных конструкций является трещинообразование. Аварии с исчерпанием корпусом судна своей несущей способности и последующим переломом становится в последние годы актуальной проблемой для безопасности судоходства и загрязнения экологии. На этом фоне мировое морское сообщество предпринимает целый ряд мер политического характера с целью вытеснения из эксплуатации суб-^андартных судов, связывая понятие субстандартности напрямую с возрастом судна. В статье излагается, предложенный автором методологический подход к оценке уровня конструктивной безопасности корпуса и оценивается ее зависимость от срока эксплуатации судна.
Ключевые слова: судно, несчастные случаи, конструкционная безопасность, риск.
IMPACT OF AGE OF VESSEL ON THE LEVEL OF CONSTRUCTIVE SECURITY
Moskalenko A., Doctor of Techniques, professor of the Descriptive geometry and graphics chair, FSEI HPE «Maritime State University named
after admiral G.I.Nevelskoi»
Moskalenko M., Doctor of Techniques, professor of the Ships theory and devices, FSEI HPE «Maritime State University named after admiral
G.I.Nevelskoi»
The main type of damage to the hull structures is cracking. Accident with the exhausting of the hull as their bearing capacity and then fractured in recent years is becoming a pressing issue for the safety of navigation and pollution of the environment. Against this backdrop, the global marine community has taken a number ofpolicy measures to dislodge from the operation of sub-standard ships, linking the concept of substandard directly with the age of the vessel. The article describes the authors proposed methodological approach to assess the level of constructive security corps and evaluates its dependence on the term of operation of the vessel.
Keywords: ship, accidents, constructional safety, risk.
Основным видом повреждений связей корпуса судна продолжают оставаться трещины как хрупкого так и усталостно-хрупкого характера. Причем сами повреждения происходят как правило при относительно низких уровнях действующих напряжений до 50 % от предела текучести материала. Аварии судов с исчерпанием корпусов своей несущей способности и последующим переломом стали актуальными с самого начала развития цельносварного судостроения, как, например, было типично для серийных стандартных судов типа п/х «Либерти».
Аварии, как правило происходили во время балластных
переходов, на волнении и в холодное время года. Последующий научный анализ позволил сделать выводы о конструктивных недостатках проекта, связанных с отсутствием серьёзных исследований о концентрациях напряжений в корпусных конструкциях. Согласно имеющихся данных Ховарда за десять лет (1943-1953 гг.) на судах длиной более 100м наблюдалось 1450 случаев разрывов корпуса или переломов. Из них 231 аварию можно классифицировать как серьёзную и связанную с опасностью перелома. В 19 случаях перелом произошел фактически как прогнозировалось. Тем не менее с развитием уровня судостроительной науки подобные аварии не
прекратились. К примеру, сюда можно отнести и нашумевшие экологические катастрофы, связанные с переломом корпуса танкеров м/т «Эрика» (1999 г.) и м/т «Престиж» (2002 г.). Перед специалистами была поставлена задача - обеспечить «конструктивную безопасность» судов как систем с неэкономической ответственностью. Это требование вызвало соответствующую политическую реакцию со стороны ИМО и ЕС, связанную с выводом из эксплуатации одно-корпусных танкеров.
На сегодняшний день наиболее серьезной из аварий остается перелом в 2013 году «мега-контейнеровоза» т/х «Мол комфорт» 316 м длиной. Последовавшее расследование не выявило конструктивных недостатков судна. По результатам расследования в середине декабря 2013 г. совет международной ассоциации классификационных обществ (МАКО) принял новые правила по конструкции нефтеналивных танкеров, балкеров и судов класса «Post-Panamax». А 11декабря 2014 г. МАКО приняло общие правила структурной безопасности для сухогрузных судов и нефтеналивных танкеров которые вступили в силу с 1июня 2015 г.
Однако, пока опыта эксплуатации судов, построенных по новым правилам не существует, а в судоходную отрасль еще длительное время будет поступать значительное количество судов заказанных до введения новых правил. На сегодняшний день постройка «мега-контейнеровозов» и навалочников приняла настоящий «бум». Уже заказаны суда вместимостью 20600 ед. дфэ. длиной 400 метров и навалочники дедвейтом 400 тысяч тонн. Поэтому, проблемы оценки обеспечения достаточного для эксплуатации уровня конструктивной безопасности будут стоять достаточно остро.
Кроме того, на практике следует учитывать и то обстоятельство, что с позиции судовладельца любое судно следует рассматривать как «инструмент для получения прибыли» и, следовательно ни один судовладелец не откажется от прибыли в пользу перевозок необоснованных увеличений запасов прочности за счет увеличения массы корпуса и соответствующего уменьшения дедвейта.
Со своей стороны классификационные общества вынуждены снижать коэффициент запаса прочности, по мере развития судостроительной науки и необходимости привлечения под свой надзор потенциальных судовладельцев. Современные «мега-суда» построенные с целью экономии издержек на масштабе размеров остаются и будут оставаться относительно "гибкими", с риском потерять несущую способность корпуса даже у причала при неправильном порядке выполнения грузовых работ, даже при наличии или отсутствии двухкорпусной конструкции. Надежды мирового сообщества на контроль «конструктивной безопасности» со стороны государства порта согласно резолюции ИМО А.787(19) по нашему мнению не оправдывают себя, так как конструктивная безопасность относится к пассивной (или скрытой) составляющей безопасности и может быть достаточно эффективно проконтролирована только во время освидетельствования подводной части корпуса судна в доке.
На заседаниях комитета по безопасности ИМО неоднократно отмечалось, что предсказать возможность катастроф на море может только научный анализ рисков и управления рисками. Всё что позволит лучше понять природу катастроф на море и создать условия для их предотвращения или, за счет принятия базовых профилактических мер [1], снижения их последствий. Однако просчитать, предупредить и ликвидировать последствия рисков на море в условиях заведомо неполной информации просто невозможно. Сама по себе обсуждаемая проблема не нова, но сегодня наиболее актуальным является разрешение двух аспектов этой проблемы, касающихся определения степени риска и разработки научных принципов и обоснований мероприятий, направленных на уменьшение рисков, связанных с обеспечением конструктивной безопасности морских судов. Между тем, несмотря на то что узаконенного определения риска в международном морском праве пока не существует, в теории статистических решений [2] вводится мера «риска». Считается, что «риск равен разности между ожидаемым результатом действий при наличии точных данных обстановки и результатом, который может быть достигнут, если данные точно не известны». Математическая запись этого определения будет более понятна, если обозначить риск
t,
R( L), вероятность предсказанного события - P(N.), отсюда можно сделать вывод, что существует определённая несущая «способность» конструкции N = _Ду,л,в,г), зависящая от характеристики у механических свойств материала конструкции и её геометрических параметров - л, в и г. Следовательно, чтобы определить «уровень» способности N конструкции противостоять внешним воздействиям,
достаточно знать, в какой точке пространства параметров у,л,в и г в данный момент времени находится рассматриваемая конструкция.
= 1-р(Щ. (1)
На первый взгляд кажется, что по этой формуле можно определить риск без особых затруднений. Между тем без специальных исследований предметной области рассматриваемого события рассчитать величину риска практически невозможно. В первую очередь это касается определения (или задания) закона распределения Е(Ы) вероятности появления предсказанного события. Кроме того, что очень важно при принятии решений, связанных с техническим риском, установить величину допускаемого риска, при котором, например, конструкция способна сохранять или выполнять полезные функции.
В этой связи, касаясь направленности исследований, связанных с обеспечением конструктивной безопасности судов, важно отметить, что любая конструкция, в том числе и корпуса судна, должна выполнять определённую полезную функцию, которую в общем виде можно определить как способность выдерживать определённый уровень внешнего воздействия. После потери конструкцией этой способности она перестаёт существовать в реальном мире в своём полезном качестве. Отсюда можно сделать принципиальный вывод, что любой конструкции в физическом мире соответствует некоторая функция, отражающая вышеописанную способность. Расширяя указанное понятие, мы можем видеть, что при подобном определении конструкции отпадает так называемая проблема внешних сил, поскольку независимо от типа, вида и рода внешнего воздействия «способность» его выдерживать определена исключительно свойствами материала конструкции и её геометрией.
Используя (1) к оценке каждой г конструкции с позиции рисков, по нашему мнению, следует определить: р(АГ) - вероятность отказа г-й конструкции, т. е. фактически остаточный процент её несущей способности в момент времени t, например, на момент оценки конструктивной безопасности (дефектовки).
При этом конструктивная безопасность судна должна оцениваться, в виде:
п п
I = 1
г г (1 - N)). (2)
Используя предложенную методику при детальном визуальном осмотре, можно, назначая вероятности отказа элементов корпуса, в целом достаточно объективно оценить конструктивную безопасность корпуса судна.
Для решения практических задач важно знать состояние конструкции в любой момент времени. Используя графическое изображение аналитической зависимости (2.1) (рис.1), можно определить расчетную точку М(}), характеризующую с заданной степенью риска остаточную потенциальную способность конструкции выдерживать расчетные нагрузки, и одновременно выбрать направление dn вывода конструкции из опасного состояния в безопасное. К этому сводиться выбор и назначение технологии ремонта корпуса судна в судоремонтной практике СРЗ. В принципе по мере развития судоремонта могут измениться только технологии перевода конструкции из одного состояния в другое, но цель остаётся неизменной - составить управляющую функцию, снижающую риски и повышающую конструктивную безопасность судна. При этом остаётся неясным, каким образом на конструктивную безопасность влияет возраст судна и наличие или отсутствие класса, удобный флаг и т.п., т.е. каким образом следует объективно определить уровень риска (рис. 1).
Многие страны в этом вопросе придерживаются исключительно политических решений. Например, морские власти Индии ввели возрастные ограничения на эксплуатацию судов, в том числе за-фрактованных индийскими компаниями, и запретили заход в свои порты судов, не имеющих класса [3] членов МАКО.
Усиленный надзор с канцелированием флага для «старых» судов пытаются внедрить морские власти Гонконга и Панамы [4]. (Так в частности региональные меморандумы увеличивают фактор риска для судов старше 12 лет).
Проведем объективную проверку высказанного предложения (гипотезы) о том, что существует устойчивая связь между уровнем конструктивной безопасности и возрастом судна.
Выборку будем брать по анализу зависимости частоты повреждений от возраста сухогрузных судов за десятилетний период
Рис. 1. Гипотетическая зависимость, построенная в координатах риск - остаточный ресурс
2,0 3,0
Рис. 2. График изменения критерия Пирсона х2
наших наблюдений в Дальневосточном регионе и по данным [5]. Для оценки согласия результатов выборки с гипотезой используем критерий Пирсона х2. Расчетное значение этого критерия будем сравнивать с табличным значением для вероятности 0,95 и 0,99 соответственно. Результаты расчетов представлены графически на рис. 2.Критерий Пирсона вычисляем по формуле:
2
X
i3
= 1
(m - m)
i=i
m
(3)
пк / ч
т =уф(и)
где частота наблюдений ; п = 1000 - объем
выборки; к - разность между двумя соседними вариантами; у -среднеквадратическое отклонение; и = (х - а) / у; а - математическое
2
1
ожидание; ц(м) :
V2n
e
2
х,
- функция, не зависящая от а и у. 2
х
Табличные значения 0'95 (16) = 26,3 и 0'99 (16) = 32, нанесены на графике рис. 2. По графику видно, что фактическое значение х2 на порядок больше табличных. Следовательно, согласованность эмпирических данных с гипотезой нормальности генеральной совокупности может быть отвергнута с надежностью более чем 0,99. Очевидно, что нельзя говорить о наличии функциональной
взаимосвязи между возрастом судна и аварийностью. Это означает, что риск оценки конструктивной безопасности без учета возраста судна составляет менее1 %.
Выводы:
1. Остаточную потенциальную способность корпусной конструкции можно описать с заданной степенью риска.
2. Применяя подобный подход по п. 1 отпадает «проблема внешних сил» поскольку несущая способность конструкции определена свойствами материала и геометрией самой конструкции.
3. Анализ по критерию Пирсона показывает, что не существует связи между уровнем конструктивной безопасности и возрастом судна.
Литература:
1. BIMCO News. 2003. Маг.,15.Р.1-3.
2. Туркин В.А. Оценка риска возникновения аварийных ситуаций в случае нечетко определенных исходных данных // труды Международной научной школы на БРК - 2001 (Санкт-Петербург, 18-22 июня, 2001 г.) «Моделирование и анализ безопасности, риска и качества в сложных системах» - СПб: ООО «НПО Омега», 2001. C. 290-294.
3. Lloyds List. 2003. AUG., 22. Р.14.
4. Москаленко М.А. Проблемы оценки рисков на современном рынке морского страхования // Материалы Международной конференции «Экономика в координатах постиндустриального развития»: региональный аспект. Ч.2., Хабаровск, 2002. C. 61.
5. Jordan C., Cochran C. In Service Performance of structural J. Details. USA, 1978. 272. 188 p.
2
