Способ выявления повреждений в наружной обшивке корпуса судна
Владельцы патента RU 2689048:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области судостроения и судоремонта и может быть использовано при контроле технического состояния корпусов судов. Способ выявления повреждений в наружной обшивке корпуса судна включает оснащение внутренней стороны обшивки корпуса системой сигнализации, выполненной в виде отдельных изолированных секций. Каждая секция содержит изолирующую пленку, связанные с блоком управления два проводящих электрический ток элемента, один из которых выполнен в виде пленки, контрольный диод, подключенный параллельно проводящим элементам. Подводят напряжение к системе сигнализации такой полярности, чтобы в режиме контроля работоспособности системы контрольный диод пропускал ток, а в режиме выявления повреждений наружной обшивки корпуса контрольный диод был закрыт. При монтаже системы сигнализации изолированной секции используют изолирующую и проводящую пленки в виде полос, которые совмещают, ориентируют проводящей пленкой вверх и вдоль шпангоутов и закрепляют на внутренней стороне обшивки корпуса в середине пролетов в пределах одной секции. В качестве второго проводящего элемента используют струну, которую ориентируют перпендикулярно шпангоутам и закрепляют с использованием изолирующих втулок на стенках шпангоутов рядами над закрепленными полосами пленки параллельно наружной обшивке корпуса на заданном расстоянии. Изобретение обеспечивает оперативный контроль технического состояния наружной обшивки корпуса судна в процессе эксплуатации, что повышает безопасность мореплавания. 3 ил.
Изобретение относится к области судостроения и судоремонта и может быть использовано при контроле технического состояния корпусов судов.
Известен способ контроля технического состояния корпуса судна, заключающийся в выполнении замеров параметров эксплуатационных дефектов в виде остаточных деформаций (вмятин, бухтин, гофрировки) и сопоставлении их с нормативными значениями (Правила классификационных освидетельствований судов в эксплуатации / Российский Морской Регистр Судоходства. - СПб.: РМРС, 2017. - С. 358-384).
Данный способ обладает тем недостатком, что его реализация возможна только в условиях судоремонтного предприятия, так как для осуществления замеров параметров эксплуатационных дефектов требуется постановка судна в док, поэтому данный способ непригоден для оперативного контроля технического состояния корпуса судна в процессе эксплуатации.
Известен способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна (Патент РФ на изобретение №2380273, МПК В63В 9/00, опубл. 27.01.2010 г.), осуществляемый с использованием инструментов, шаблонов и макетов, с предварительной оценкой величин остаточных деформаций и их погрешности для данного вида дефекта по значительному объему статистического материала, с учетом предельной погрешности определения вышеуказанной статистической оценки погрешности в отношении стрелки прогиба гофрировки, бухтин и вмятин.
К недостаткам данного способа относится то, что ему свойственна большая трудоемкость выполнения замеров с использованием инструментов, а также невозможность исключения влияния человеческого фактора на этапе экспертного оценивания, в результате чего не все недопустимые дефекты корпуса судна могут быть обнаружены, что негативно сказывается на безопасности эксплуатации судов. Кроме того, данный способ не позволяет оценивать техническое состояние корпуса судна и его изменение в процессе эксплуатации без постановки судна в док.
В качестве ближайшего аналога принят способ выявления повреждений в наружной обшивке судна и расположения пленок для выявления повреждений в наружной обшивке судна (Заявка DE 102014104358, МПК В63G 13/00, В63В 43/00, опубл. 01.10.2015 г.), при котором две установленные на корпусе судна проводящие пленки разделяются изолирующей пленкой, к проводящим пленкам прикладывается напряжение такой полярности, что в режиме выявления повреждений подключенный параллельно проводящим пленкам контрольный диод закрыт, а в режиме контроля работоспособности обшивки корпуса контрольный диод пропускает ток. Описанная система сигнализации расположена на внутренней стороне обшивки корпуса и выполнена в виде отдельных изолированных секций. А проводящие пленки в каждой секции связаны с блоком управления.
Существенным недостатком данного способа является то, что он позволяет лишь выявлять пробоины в наружной обшивке корпуса судна, возникшие, например, вследствие попадания снарядов, и не позволяет выявлять опасные состояния наружной обшивки корпуса судна, связанные с ростом ее прогибов под действием интенсивных локально распределенных эксплуатационных нагрузок (таких, как ледовые), до образования пробоины. Это существенно снижает безопасность судна, так как не дает возможности экипажу принять меры по недопущению возникновения пробоины, а приводит к необходимости бороться с поступлением воды внутрь корпуса судна.
Изобретение решает задачу повышения безопасности эксплуатации судна за счет своевременного выявления опасных состояний наружной обшивки корпуса судна в виде недопустимых прогибов до появления вод отечности.
Для получения необходимого технического результата в способе выявления повреждений в наружной обшивке корпуса судна, включающем оснащение внутренней стороны обшивки корпуса системой сигнализации, выполненной в виде отдельных изолированных секций, каждая из которых содержит изолирующую пленку, связанные с блоком управления два проводящих электрический ток элемента, один из которых выполнен в виде пленки, контрольный диод, подключенный параллельно проводящим элементам, и подведение напряжения к системе сигнализации такой полярности, чтобы в режиме контроля работоспособности системы контрольный диод пропускал ток, а в режиме выявления повреждений наружной обшивки корпуса контрольный диод был закрыт, предлагается при монтаже системы сигнализации изолированной секции использовать изолирующую и проводящую пленки в виде полос, которые совмещать, ориентировать проводящей пленкой вверх и вдоль шпангоутов, и закреплять на внутренней стороне обшивки корпуса в середине пролетов в пределах одной секции. Второй проводящий элемент, в качестве которого предлагается использовать струну, предлагается ориентировать перпендикулярно шпангоутам и закреплять с использованием изолирующих втулок на стенках шпангоутов рядами над закрепленными полосами пленки параллельно наружной обшивке корпуса на расстоянии ƒдоп (мм), определяемом из условия:
,
где
а - расстояние между шпангоутами, мм;
KЗ - коэффициент запаса.
В предлагаемом способе при деформировании наружной обшивки, когда прогиб достигает предварительно установленного значения, происходит соприкосновение проводящей пленки и проводящей струны, что приводит к замыканию электрической цепи и распознается блоком управления как возникновение опасности разрушения наружной обшивки вследствие недопустимого роста прогибов.
На прилагаемых чертежах изображено:
на фиг. 1 - общий вид бортового перекрытия при реализации предлагаемого способа выявления повреждений в наружной обшивке корпуса судна;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема при реализации предлагаемого способа выявления повреждений в наружной обшивке корпуса судна.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - обшивка корпуса наружная;
2 - шпангоут;
3 - струна проводящая;
4 - пленка проводящая;
5 - пленка изолирующая;
6 - втулка изолирующая;
7 - диод контрольный;
8 - выключатель, образованный проводящей струной и проводящей пленкой;
9 - блок управления;
10 - провод.
При реализации предлагаемого способа на наружной обшивке 1 корпуса, подкрепленной балками главного направления - шпангоутами 2, с внутренней стороны обшивки 1 в середине пролета между шпангоутами располагают и закрепляют совмещенные полосы изолирующей пленки 5 и проводящей пленки 4. Полосы совмещенных пленок ориентируют проводящей пленкой 5 вверх и вдоль шпангоутов 2. Параллельно наружной обшивке 1 и на заданном предварительно рассчитанном расстоянии от обшивки 1 перпендикулярно шпангоутам 2 с использованием изолирующих втулок 6 устанавливают проводящую струну 3. Напряжение от блока управления 9 с использованием проводов 10 подается на проводящую струну 3 и проводящую пленку 4, которые формируют выключатель 8. Параллельно выключателю 8, образованному проводящей струной 3 и проводящей пленкой 4, подключают контрольный диод 7.
Способ выявления повреждений в наружной обшивке корпуса судна осуществляется следующим образом. В процессе эксплуатации судна при воздействии на корпус интенсивных локально распределенных нагрузок нередко наблюдается рост прогибов в наружной обшивке 1 корпуса при отсутствии остаточных деформаций в шпангоутах 2. Для обеспечения безопасной эксплуатации судна необходимо ограничивать стрелки прогибов в наружной обшивке 1 заранее установленными нормативными значениями, так как пластины наружной обшивки 1 разрушаются при достижении их стрелками прогиба определенных значений. Согласно источнику (Беленький Л.М. Большие деформации судовых конструкций - Л.: Судостроение, 1973 - С. 169-170.) разрушение пластин, одна сторона опорного контура которых значительно меньше другой, что характерно для судового корпуса, наступает при стрелках прогиба, составляющих 0,2-0,22 от длины меньшей стороны опорного контура. Данные результаты получены для пластин с жестким распором, т.е. при значениях коэффициента распора равных 1, при этом в реальных судовых конструкциях коэффициент распора меньше, что ведет к некоторому увеличению разрушающих стрелок прогиба пластин наружной обшивки. Поэтому в качестве разрушающей стрелки прогиба для пластин наружной обшивки корпусов судов можно принять величину 0,2⋅а, где а - расстояние между шпангоутами. В предлагаемом способе выявления повреждений при достижении стрелками прогиба в наружной обшивке 1 некоторого заданного допускаемого значения ƒдоп происходит соприкосновение проводящей струны 3 и проводящей пленки 4, в результате чего электрическая цепь замыкается и в ней возникает электрический ток, что распознается блоком управления 9 как возникновение опасного состояния наружной обшивки 1. С учетом вышеизложенного, значение ƒдоп (мм) можно определить из условия:
,
где
а - расстояние между балками главного направления (шпангоутами), мм;
KЗ - коэффициент запаса.
При осуществлении предлагаемого способа выявления повреждений наружную обшивку корпуса судна с внутренней стороны оснащают системой сигнализации, которую делят на отдельные изолированные секции, связанные с блоком управления.
Для контроля работоспособности системы в отдельной изолированной секции проводящую струну 3 и проводящую пленку 4 соединяются при помощи проводов 10 через контрольный диод 7, при этом в режиме контроля работоспособности изолированной системы напряжение к проводящей струне 3 и проводящей пленке 4 прикладывают с такой полярностью, чтобы контрольный диод 7 был открыт. При этом в электрической цепи, содержащей проводящую струну 3 и проводящую пленку 4, проходит электрический ток, что свидетельствует об отсутствии обрывов электрических проводов в системе. В режиме выявления повреждений наружной обшивки 1 напряжение прикладывают такой полярности, чтобы контрольный диод 7 был закрыт.В этом случае, появление электрического тока в цепи возможно только при включении выключателя 8, образованного проводящей струной 3 и проводящей пленкой 4. Это происходит при соприкосновении проводящей струны 3 и проводящей пленки 4, что возможно лишь при достижении стрелками прогиба пластин наружной обшивки 1 заданных допускаемых значений ƒдоп.
Возможны разные варианты монтажа системы сигнализации отдельной изолированной секции, т.е. может быть использована либо одна струна, либо несколько отрезков струн, в последнем случае каждый отрезок струны соединяют с блоком управления. Аналогичным образом можно монтировать ленты проводящей пленки. В пределах одной секции полосы проводящей пленки в соседних пролетах могут быть соединены друг с другом проводами.
Таким образом, предлагаемый способ выявления повреждений в наружной обшивке корпуса судна, в отличие от ближайшего аналога, позволяет в режиме реального времени контролировать техническое состояние наружной обшивки корпусов судов и своевременно выявлять опасные состояния до появления водотечности, что дает возможность экипажу принять меры по недопущению возникновения пробоины, а, следовательно, способствует повышению безопасности мореплавания.
Способ выявления повреждений в наружной обшивке корпуса судна, включающий оснащение внутренней стороны обшивки корпуса системой сигнализации, выполненной в виде отдельных изолированных секций, каждая из которых содержит изолирующую пленку, связанные с блоком управления два проводящих электрический ток элемента, один из которых выполнен в виде пленки, контрольный диод, подключенный параллельно проводящим элементам, и подведение напряжения к системе сигнализации такой полярности, чтобы в режиме контроля работоспособности системы контрольный диод пропускал ток, а в режиме выявления повреждений наружной обшивки корпуса контрольный диод был закрыт, отличающийся тем, что при монтаже системы сигнализации изолированной секции используют изолирующую и проводящую пленки в виде полос, которые совмещают, ориентируют проводящей пленкой вверх и вдоль шпангоутов и закрепляют на внутренней стороне обшивки корпуса в середине пролетов в пределах одной секции, после чего закрепляют второй проводящий элемент, в качестве которого используют струну, которую ориентируют перпендикулярно шпангоутам и закрепляют с использованием изолирующих втулок на стенках шпангоутов рядами над закрепленными полосами пленки параллельно наружной обшивке корпуса на заданном расстоянии ƒдоп (мм), определяемом из условия:
где а - расстояние между шпангоутами, мм;
КЗ - коэффициент запаса.
