CC BY
20УДК 629.5.013:[620.197.5:620.193]
Родькина Анна Владимировна, старший преподаватель кафедры «Океанотехника и кораблестроение»
ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет»,
e-mail: a. v. rodkina@gmail. com
299053, г. Севастополь, ул. Университетская, 33
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ В СОСТАВЕ НАГРУЗКИ МАСС СУДНА
Ключевые слова: нагрузка масс, защита от коррозии, судно.
Аннотация. Требования Правил и Норм классификационных обществ основаны на предположении, что при постройке и в эксплуатации судов осуществляются меры по защите корпуса от коррозии в соответствии с действующими стандартами и иными действующими нормативными документами. Для целей проектирования корпусных конструкций судов в статье получены составляющие части нагрузки для различных типов защиты от коррозии. Выполнен анализ изменения нагрузки масс различных типов защиты корпусных конструкции судов от коррозии в зависимости от водоизмещения. Проведено сравнение массы различных типов защиты корпусных конструкций судов от коррозии в составе нагрузки масс, сформированы данные о зависимости нагрузки масс защиты от коррозии от водоизмещения судна, что дает возможность выбора наименьшего по массе типа защиты от коррозии. Определена важность оценки нагрузки масс различных типов защиты от коррозии на начальных стадиях проектирования. Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты могут быть использованы на стадии проектирования для выбора меньшей по массе защиты судов от коррозии.
Введение
Требования по определению размеров связей корпуса судов и плавучих технических сооружений Правил классификации и постройки морских судов в части II «Корпус» [1] и Правил классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ [2] Российского морского регистра судоходства основаны на предположении, что при постройке и в эксплуатации осуществляются меры по защите корпуса от коррозии в соответствии с действующими стандартами и иными действующими нормативными документами. Меры защиты корпусных конструкций судов и плавучих технических сооружений определяются на стадии проектирования. Первым этапом проектирования судна является определение водоизмещения, основываясь на составе нагрузки. Водоизмещение судна - важнейшая характеристика его размеров, стоящая во главе иерархий проектных величин, тесно связана с составом его нагрузки, который влияет на многие другие характеристики судна (Профессор Виктор Владимирович Ашик) [3]. В состав нагрузки входят и постоянные массы, к которым, в частности, относятся массы устройств и электрооборудования. Стандарт ОСТ5Р.0206-2002 «Нагрузка масс гражданских и вспомогательных судов» устанавливает типовую разбивку нагрузки масс судна на составляющие элементы и соответствующие им коды для выполнения проектных расчетов, а также расчетов по определению водоизмещений судна [4].
Защита протекторная корпусов судов [5] как элемент нагрузки (таблица 1) включена в состав нагрузки масс судна под кодом 01050111.
Согласно примечанию [4] в данном элементе нагрузки учитывают протекторы, аноды, электроды сравнения, экраны для защиты элементов корпуса. Следовательно, Защита катодная корпусов судов [6] частично входит в состав нагрузки масс судна
под кодом 01050111 (электроды сравнения, анодные узлы, околоанодные изоляционные экраны и контактно-щеточное устройство).
Элемент нагрузки «Электроустройства различного назначения» учитывает систему анодной защиты, следовательно, Защита катодная корпусов судов [6], а именно источники питания, распределительные щиты, силовые и контрольные кабели, как элемент нагрузки (таблица 1) включена в состав нагрузки масс судна под кодом 050309##; ## представляется цифровым кодом в зависимости от количества электроустройств различного назначения.
Таблица 1
Защита от коррозии в составе нагрузки масс судна
Код элемента нагрузки Наименование элемента нагрузки
Раздел Группа Подгруппа Статья Подстатья
01 05 01 11 Протекторы и их крепление
01 05 01 Покрытия, цементировка корпуса, протекторы
01 05 Покрытия, окраска
01 Корпус
05 03 09 ## Электроустройства различного назначения
05 03 Сети освещения, питания
05 Электроэнергетическая система, внутрисудовые связь и управление
Количество элементов зависит от главных размерений судна, которые приведены в таблице 2. Выполнена оценка влияния выбора типа защиты от коррозии на нагрузку масс следующих судов (рис. 1): Нефтеналивное судно «Балт Флот 11», Накат-ное/Генгруз/Контейнерное судно «Адлер», Рефрижераторное судно «Босфор Восточный», Рейдовый буксир «РБ-389», Гидрографическое судно «Донузлав» и Плавучая мастерская «ПМ-138».
Таблица 2
Главные размерения судов
Рейдовый буксир «РБ-389» Гидрографическое судно «Донузлав» Плавучая мастерская «ПМ-138» Нефтеналивное судно «Балт Флот 11» Накатное/ Генгруз/ Контейнерное судно Рефрижераторное судно «Босфор Восточный»
Водоизмещение, т 417 2 499 5 540 9 483 11 819 16 600
Длина, м 25,40 82,50 121,70 136,29 120,24 142,00
Ширина, м 9,30 13,50 17,00 16,86 20,00 22,20
Осадка, м 3,30 4,00 4,63 4,20 6,65 9,60
Высота борта, м 4,70 8,00 9,50 6,00 11,50 13,60
Коэффициент общей полноты 0,522 0,547 0,564 0,959 0,721 0,535
Рейдовый буксир «РБ-389» проекта 90600 с азимутальным принципом движения предназначен для выполнения буксировочных и кантовочных операций в порту, на
рейдах и в прибрежных районах, а также для тушения пожаров, ликвидации разливов нефти и других функций. Рейдовый буксир «РБ-389» был заложен в Санкт-Петербурге на ОАО «Ленинградский судостроительный завод «Пелла» в 2010 году, спущен на воду в июле 2010 г. В настоящее время буксир обеспечивает швартовки, буксировки кораблей и судов Черноморского Флота в главной базе - Севастополе. Буксир входит в состав 1-й группы судов 205-го отряда управления вспомогательного флота с базированием на Южную бухту Севастополя [7].
Гидрографическое судно «Донузлав» проекта 862/11 обладает неограниченной мореходностью. Гидрографическое судно «Донузлав» было заложено на ССЗ «Сточни Полночни им. Бохатерев Вестерпляти», Гданьск, Польша. Спущено на воду 28.05.1983 г., и 13.12.1983 г. вошло в состав Черноморского флота. В настоящее время находится в составе Черноморского флота с базированием на бухту Южная, Севастополь [8].
Плавучая мастерская «ПМ-138» проекта 304 была заложена 18.05.1968 г. на судостроительном заводе «Сточня Щецинская им. Адольфа Варскего» в Щецине, Польша (заводской №304/1). Спущена на воду 9.11.1968 г., вступила в строй 31.10.1969 г. Вошла в состав Черноморского флота. В настоящее время входит в состав 1 -й группы 205-го отряда управления вспомогательного флота с базированием на бухту Южная, Севастополь. Активно используется в работе Тартусской ПМТО (Сирия) [9].
Рис. 1. Рассматриваемые суда
Сравним массы различных типов защиты от коррозии в составе нагрузки масс указанных выше судов.
Защита протекторная корпусов судов
При проектировании рейдового буксира «РБ-389», плавучей мастерской «ПМ-138», гидрографического судна «Донузлав», нефтеналивного судна «Балт Флот 11», накатного судна «Адлер» и рефрижераторного судна «Босфор Восточный» в качестве защиты от коррозии принята протекторная защита. Число протекторов (рис. 2) при защите подводной части корпуса определяется в зависимости от водоизмещения судна (рис. 3) и регламентируется [5]: протекторы устанавливаются в районе скуловых поясов вдоль корпуса судна, в районе носовой и кормовой части - на уровне линии гребного вала.
Рис. 2. Схематичное изображение протекторов (ГОСТ 26251-84)
Рис. 3. Число одиночных протекторов и протекторных групп (Ы"), на один борт судна при общей протекторной защите в зависимости от водоизмещения судна (Д): а) водоизмещение Д < 3500 т, б) водоизмещение Д < 60000 т, 1 - протекторы П-КОА-4, 2 - протекторы П-КОА-10, 3 - протекторы П-ККА-13, 4 - протекторы по группе А-1, 5 - протекторы по группе А-11
Подробное описание нагрузки масс протекторной защиты рассматриваемых судов от коррозии представлено в таблице 3.
Таблица 3
Нагрузка масс протекторной защиты корпусов судов
РБ-389 Донузлав ПМ-138 Балт Флот 11 Адлер Босфор Восточный
Протектор П-КОА-10 Протектор П-ККА-13 Протектор П-ККА-13 Протектор П-ККА-13 Протектор П-ККА-13 Протектор П-ККА-13
Количество про- 24,000 32,000 56,000 28,000 36,000 48,000
текторов, шт
Масса протекто- 10,000 13,000 13,000 13,000 13,000 13,000
ра, кг
Протектор П-К0Ц-10 Протектор П-КЛА-15 Протектор П-КЛА-15 Протектор П-КЛА-15 Протектор П-КЛА-15
Количество про- 18,000 64,000 112,000 144,000 192,000
текторов, шт
Масса протекто- 10,000 15,000 15,000 15,000 15,000
ра, кг
Лист 15.0 Полутруба 100x10 Полутруба 100x10 Полутруба 100x10 Полутруба 100x10 Полутруба 100x10
Количество лис- 72,000 32,000 32,000 32,000 32,000 32,000
тов, шт
Масса листа, кг 0,520 3,300 3,300 3,300 3,300 3,300
Заглушка 50x100 Заглушка s10 Заглушка s10 Заглушка s10 Заглушка s10
Количество лис- 64,000 64,000 64,000 64,000 64,000
тов, шт
Масса листа, кг 0,310 0,310 0,310 0,310 0,310
Масса протек- 280,000 722,000 1 817,000 2 170,000 2 754,000 3 630,000
торной защиты, кг
Таким образом, масса протекторной защиты составляет: 280 кг для Рейдового буксира «РБ-389», 722 кг для Гидрографического судна «Донузлав», 1817 кг для Плавучей мастерской «ПМ-138», 2170 кг для нефтеналивного судна «Балт Флот 11», 2754 кг для накатного судна «Адлер» и 3630 кг для рефрижераторного судна «Босфор Восточный».
Защита катодная корпусов судов
Рассмотрим, как изменится нагрузка масс при применении катодной защиты вместо протекторной. Число элементов катодной защиты определяется в зависимости от главных размерений (таблица 2) и площади смоченной поверхности корпуса судна (таблица 4). Расчет площади смоченной поверхности корпуса судна производится по формуле Мумфорда:
^ = Ь • (1,7• Т + 8-В), (1)
где Ь - длина судна, м; Т - осадка, м;
р - коэффициент общей полноты; В - ширина, м.
Таблица 4
Площадь смоченной поверхности корпуса судна
РБ-389 Донузлав ПМ-138 Балт Флот 11 Адлер Босфор Восточный
Площадь смоченной поверхности, м2 3 175,898 3 093,258 4 004,432 3 175,898 3 093,258 4 004,432
В состав катодной защиты корпусов судов входят источники питания, анодные узлы, околоанодные изоляционные экраны, электроды сравнения, контактно-щеточное устройство, распределительные щиты, силовые и контрольные кабели.
В соответствии с требованиями в системе катодной защиты в качестве источников питания следует использовать статические преобразователи типа ТПЦ3 -200-24 (тири-сторный преобразователь переменного тока в постоянный с цифровой индикацией контролируемых параметров), со сроком службы 25 лет, одобренные Российским морским Регистром судоходства. Конструктивно преобразователь выполнен в виде металлического шкафа. Рабочее положение стойки преобразователя - вертикальное, степень защиты 1Р23 по ГОСТ 14254-96. Габариты 600x610x1415 мм, масса 300±15 кг. Подключение вводных и выходных кабелей - через уплотнительные муфты, установленные на крыше стойки. Клеммы для подключения кабелей установлены в верхней части стойки [10].
Рекомендуется применять платино-ниобиевые аноды типа АУ-1М с текстуриро-ванным платиновым покрытием на ниобиевой подложке (рис. 4 [10]).
Рис. 4. Платино-ниобиевый анод типа АУ-1М для системы катодной защиты: 1 - основа, 2 - электрод
Нагрузка масс катодной защиты для рейдового буксира, плавучей мастерской и гидрографического, нефтеналивного, накатного и рефрижераторного судов представлена в таблице 5.
Таким образом, масса катодной защиты составляет: 374,65 кг для Рейдового буксира «РБ-389», 832,55 кг для Гидрографического судна «Донузлав», 1338,4 кг для Плавучей мастерской «ПМ-138», 1181,75 кг для нефтеналивного судна «Балт Флот 11», 1314,35 кг для накатного судна «Адлер» и 1869,2 кг для рефрижераторного судна «Босфор Восточный».
Таблица 5
Нагрузка масс катодной защиты корпусов судов
РБ-389 Донузлав ПМ-138 Балт Флот 11 Адлер Босфор Восточный
Количество анодных узлов, шт 6 12 18 12 14 16
Масса анодов типа АУ-1М, кг 7,9 7,9 7,9 7,9 7,9 7,9
Количество электродов сравнения, шт 2 4 6 4 4 4
Масса электродов сравнения ЭСХП-СС, кг 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2
Количество преобразователей 1 2 3 2 2 3
Масса ТПЦ3-200-24, кг 300,000 300,000 300,000 300,000 300,000 300,000
Распределительные щиты, силовые и контрольные кабели, контактно -щеточное устройство 20,850 124,950 277,000 474,150 590,950 830,000
Масса катодной защиты, кг 374,650 832,550 1 338,400 1 181,750 1 314,350 1 869,200
Оценка влияния выбора типа защиты от коррозии на нагрузку масс судна
Нагрузка масс протекторной и катодной защиты от коррозии значительно отличается, что показывает объемная гистограмма на рис. 5. Однако не для всех судов масса катодной защиты меньше, чем масса протекторной.
Рис. 5. Масса защиты от коррозии в составе нагрузки масс
На рис. 6 представлена зависимость разницы нагрузки масс от протекторной и катодной защиты от водоизмещения.
4 ООО
-500
Водоизмещение, т
Рис. 6. Влияние выбора типа защиты от коррозии на нагрузку масс судна
Таким образом, с точки зрения уменьшения массы защиты от коррозии целесообразно рассматривать применение системы катодной защиты от коррозии вместо протекторной для судов с водоизмещением более 3400 т.
Заключение
Выполненный анализ нагрузки масс, входящей в состав элементов нагрузки под кодом 01050111 и 050309##, показал, что для судов с водоизмещением более 3400 т наблюдается уменьшение нагрузка масс защиты от коррозии в случае применения катодной защиты вместо протекторной. Выявлена важность оценки нагрузки масс различных типов защиты от коррозии на начальных стадиях проектирования с целью определения минимальной по массе.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и города Севастополь в рамках научного проекта № 18-48-920017.
Список литературы:
[1] Правила классификации и постройки морских судов. Часть II. Корпус. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2019. - 278 с.
[2] Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2018. - 460 с.
[3] Ашик, В. В. Проектирование судов: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1985. - 320 с., ил.
[4] 0СТ5Р.0206-2002 Нагрузка масс гражданских и вспомогательных судов. Классификация элементов нагрузки. - СПб.: НИИ «Лот» ФГУП «ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова», 2003. - 74 с.
[5] Единая система защиты от коррозии и старения. Защита протекторная корпусов судов. Правила и нормы проектирования. - Л.: Типография НПО «Ритм», 1980. - 21 с.
[6] Единая система защиты от коррозии и старения. Защита катодная корпусов судов. Правила и нормы проектирования. - Л.: Типография НПО «Ритм», 1983. - 21 с.
[7] Рейдовый буксир «РБ-389». URL: http://www.kchf.ru/ship/vspomog/rb389.htm
[8] Гидрографическое судно «Донузлав». URL: http://www.kchf.ru/ship/gidrograf/donuzlav.htm
[9] Плавучая мастерская «ПМ-138». URL: http://www.kchf.ru/ship/vspomog/pm138.htm
[10] Кузьмин, Ю.Л. Новая система электрохимической катодной защиты судов от коррозии / Ю.Л. Кузьмин, В. Н. Трощенко, Т. Е. Медяник, Г. В. Тарандо, Л. Д. Ротц, Н. Н. Купцова // Судостроение. - СПб.: Центр технологии судостроения и судоремонта, 2003. - № 6. - С. 35-37.
CORROSION PROTECTION AS STRUCTURE OF A SHIP MASS LOAD
Rodkina Anna V., Senior Lecturer of the Department of Ocean Technology and Shipbuilding Federal State Educational Institution of Higher Education «Sevastopol State University» 33, Universitetskaya st., Sevastopol, 299053
Keywords: mass load, corrosion protection, ship.
The requirements of the Rules and Norms of classification societies are based on the assumption that measures to protect the hull against corrosion in accordance with the standards and other regulations are taken during the construction and operation of ships. Components of the load have been obtained for various types of corrosion protection for the purpose of ship hulls designing. The analysis of mass load changes for the various types of ships hull structure corrosion protection, depending on the displacement. A mass load comparison the various types of ships hull structure protection against corrosion was made; data was generated on the dependence of the corrosion protection load mass on the ship displacement, which makes it possible to choose the smallest type of corrosion protection. The importance of the various types of corrosion protection mass load estimating at the initial stages of design is determined. The practical significance of the work lies in the fact that the obtained results can be used at the design stage to select a smaller weight for ship corrosion protecting.
References:
[1] Pravila klassifikatsii i postroyki morskikh sudov. Chast' II. Korpus. - SPb.: Rossiyskiy morskoy registr sudokhodstva, 2019. - 278 s.
[2] Pravila klassifikatsii, postroyki i oborudovaniya plavuchikh burovykh ustanovok i morskikh statsionarnykh platform. - SPb.: Rossiyskiy morskoy registr sudokhodstva, 2018. - 460 s.
[3] Ashik, V.V. Proyektirovaniye sudov: Uchebnik. - 2-ye izd., pererab. i dop. - L.: Sudostroyeniye, 1985. - 320 s., il.
[4] OST5R.0206-2002 Nagruzka mass grazhdanskikh i vspomogatel'nykh sudov. Klassifikatsiya elementov nagruzki. - SPb.: NII «Lot» FGUP «TSNII im. akad. A. N. Krylova», 2003. - 74 s.
[5] Yedinaya sistema zashchity ot korrozii i stareniya. Zashchita protektornaya korpusov sudov. Pravila i normy proyektirovaniya. - L.: Tipografiya NPO «Ritm», 1980. - 21 s.
[6] Yedinaya sistema zashchity ot korrozii i stareniya. Zashchita katodnaya korpusov sudov. Pravila i normy proyektirovaniya. - L.: Tipografiya NPO «Ritm», 1983. - 21 s.
[7] Reydovyy buksir «RB-389». URL: http://www.kchf.ru/ship/vspomog/rb389.htm
[8] Gidrograficheskoye sudno «Donuzlav». URL: http://www.kchf.ru/ship/gidrograf/donuzlav.htm
[9] Plavuchaya masterskaya «PM-138». URL: http://www.kchf.ru/ship/vspomog/pm138.htm
[10] Kuz'min, YU.L. Novaya sistema elektrokhimicheskoy katodnoy zashchity sudov ot korrozii / YU.L. Kuz'min, V.N. Troshchenko, T.Ye. Medyanik, G.V. Tarando, L.D. Rotts, N.N. Kuptsova // Sudostroyeniye. - SPb.: Tsentr tekhnologii sudostroyeniya i sudoremonta, 2003. - № 6. - S. 35-37.
Статья поступила в редакцию 28.06.2019 г.
