Способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна

Изобретение относится к области судостроения и судоремонта и может быть использовано при оценке технического состояния корпусов судов. Способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна состоит в том, что с использованием лазерного сканера или лазерного трекера осуществляется построение трехмерной модели поврежденной конструкции судового корпуса. Параметры эксплуатационных дефектов определяют путем анализа построенной модели и теоретического чертежа и данных конструктивных чертежей соответствующих районов, их сопоставление с нормативными значениями. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости и объективность ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна. 7 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения и судоремонта и может быть использовано при оценке технического состояния корпусов судов.

Известен лазерный сканер или лазерный трекер с проектором (US 86384469, G01B 11/24, G01B 21/14, опубл. 28.01.2014 г.), представляющий собой устройство измерения координат, имеющее трехмерную систему координат, и включающее источник света, который излучает световой луч в среде, и компонент захвата данных, который захватывает световой пучок, отраженный обратно на лазерный сканер или трекер из окружающей среды.

Данный лазерный сканер или лазерный трекер с проектором обладает тем недостатком, что позволяет лишь построить трехмерную модель контролируемого объекта, в частности корпуса судна, но не определить параметры эксплуатационных дефектов корпуса судна в виде остаточных деформаций, так как для районов корпуса с двоякой кривизной с его помощью не могут быть определены такие параметры эксплуатационных дефектов, как стрелки прогибов элементов корпусных конструкций.

Известны лазерно-оптические системы, применяемые для построения математических моделей при оценке прочности и несущей способности по фактической геометрии (Дульнев А.И., Тумашик Г.А., Тютюков В.Э. Опыт построения математических моделей для оценки прочности оболочек на основе данных обмеров, полученных лазерно-оптическими системами // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2014. - Вып. 82(366). - С. 37-44).

Данные системы и модели обладают тем недостатком, что позволяют только оценить влияние построечных дефектов формы оболочечных конструкций на их несущую способность. Они не могут быть применены при дефектации конструкций корпусов судов в процессе их эксплуатации, так как не позволяют определить параметры эксплуатационных дефектов в виде остаточных деформаций в районах корпуса с двоякой кривизной, так как они не содержат сведений о построечной геометрии корпуса судна.

В качестве ближайшего аналога принят способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна (Патент 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.

Существенным недостатком данного способа является то, что он не позволяет определять стрелки прогиба корпусных конструкций в районах с двоякой кривизной. Кроме того, этому способу 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.

Изобретение решает задачу снижения трудоемкости и обеспечения объективности ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна за счет построения трехмерной модели корпуса судна с эксплуатационными дефектами и нахождения отклонений фактических точек поверхности в местах деформаций от соответствующих точек на теоретическом и конструктивном чертежах корпуса судна.

Для решения поставленной задачи в способе ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна, включающем определение параметров эксплуатационных дефектов, таких как стрелки прогиба вмятин, бухтин, гофрировки, и их сопоставление с нормативными значениями, предлагается предварительно выполнять очистку корпуса судна, после чего поверхность корпуса оптически сканировать, данные обработать и создать трехмерную модель поверхности корпуса судна с эксплуатационными дефектами. Трехмерную модель предлагается сопоставлять с данными теоретического чертежа корпуса судна для районов корпуса, содержащих эксплуатационные дефекты, и данными конструктивных чертежей соответствующих районов. Фактическую стрелку прогиба предлагается определять как расстояние между точками теоретического чертежа и соответствующими точками построенной трехмерной модели корпуса в районе эксплуатационного дефекта. Кроме того, дополнительно предлагается определять протяженность эксплуатационного дефекта путем нахождения его границы, за пределами которой расстояние между соответствующими точками теоретического чертежа и построенной трехмерной модели не превышает величины погрешности изготовления корпуса судна по отношению к его теоретическому чертежу.

На прилагаемых графических материалах изображено:

на фиг. 1 - блок-схема обработки результатов сканирования;

на фиг. 2 - модель носовой оконечности корпуса судна;

на фиг. 3 - окно интерфейса программного продукта;

на фиг. 4 - отображение результата сканирования в окне интерфейса;

на фиг. 5 - результат интегрирования поверхности дефекта в конструкторскую документацию;

на фиг. 6 - модель выпадающих за допуск значений;

на фиг. 7 - блок-схема процесса проведения замеров.

Способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна осуществляется следующим образом. Судно, для которого требуется выполнение оценки технического состояния корпусных конструкций, помещается в док, где выполняется очистка корпуса от обрастания, поврежденных лакокрасочных покрытий и окалины. После этого в доке размещается лазерный сканер или лазерный трекер, который оптически сканирует поверхность корпуса судна. Данные сканирования собираются, сохраняются и отправляются в процессор, где они обрабатываются для создания трехмерного изображения поверхности корпуса судна с эксплуатационными дефектами в виде остаточных деформаций, таких как вмятины, бухтины и гофрировка (фиг. 1). В блоке определения фактических параметров эксплуатационных дефектов созданная трехмерная модель сопоставляется с данными теоретического чертежа корпуса судна для районов корпуса, содержащих эксплуатационные дефекты, и данными конструктивных чертежей соответствующих районов. После этого определяются параметры имеющихся эксплуатационных дефектов, такие как стрелка прогиба и протяженность, и в блоке нормативной базы выполняется их сопоставление с допускаемыми значениями, представленными, например, в (Правила классификационных освидетельствований судов в эксплуатации / Российский Морской Регистр Судоходства. - СПб.: РМРС, 2014. - 350 с.). На основании этого сопоставления, если параметры эксплуатационного дефекта превышают допускаемые значения, делается вывод о необходимости устранения дефекта. Для определения фактической стрелки прогиба на основании построенной по результатам сканирования трехмерной модели и теоретического чертежа определяется расстояние между точками теоретического чертежа и соответствующими точками построенной модели в районе эксплуатационного дефекта. Протяженность эксплуатационного дефекта определяется путем нахождения его границы, за пределами которой расстояние между соответствующими точками теоретического чертежа и построенной по результатам сканирования трехмерной модели не превышает величины погрешности изготовления корпуса судна по отношению к его теоретическому чертежу.

При этом полученная трехмерная модель позволяет определить район расположения для каждого из имеющихся эксплуатационных дефектов (средняя часть корпуса, оконечности, ширстрек и т.д.), что дает возможность сопоставить параметры указанных дефектов с соответствующими нормативными значениями. Следует заметить, что для выполнения дефектации вмятин согласно действующим нормативным документам (Правила классификационных освидетельствований судов в эксплуатации / Российский Морской Регистр Судоходства. - СПб.: РМРС, 2014. - 350 с.) система должна содержать данные о расположении связей корпуса в проектной конструкции на основании конструктивных чертежей совместно с данными теоретического чертежа, что, в частности, необходимо для определения расстояния от сечения балки с максимальным прогибом до ближайшей недеформированной опоры. Такими опорами могут являться перпендикулярно расположенные балки рамного набора, палубы, платформы, переборки и т.д. При этом использование данных теоретического чертежа позволяет определить стрелки прогиба связей корпуса в районах с двоякой кривизной.

В качестве примера реализации предлагаемого способа ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна рассмотрим случай дефектации наружной обшивки носовой оконечности судна с местом дефекта в области со сложной погибью.

При получении технического задания на дефектацию отделом плазовой подготовки была выслана конструкторская документация в форме трехмерной модели носовой оконечности (фиг. 2).

После получения технического задания и прибытия на место, операторы производят установку лазерного трекера с проектором (или лазерного сканера). Для этого выбирается место установки прибора, позволяющее охватить всю область дефектации. Для самой установки системы выставляется треножный штатив, на него крепится зажимным винтом прибор сканирования и выводится в положение близкое к горизонту. Одновременно с этим, второй оператор запускает вычислительную машину с предустановленным программным продуктом SpatialAnalyzer и, посредством протокола подключения Bluetooth, соединяется с прибором. Для этого выбирается функция «Прибор»-«Добавить прибор». Выбирается марка сканирующего устройства и нажимается кнопка «Запустить интерфейс». По готовности прибора на главном экране появляется окно интерфейса (фиг. 3).

Когда прибор и вычислительная машина готовы к работе, оператор, используя интерфейс прибора, включает лазерное наведение функцией «Прибор»-«Laserpointer»-«ON». После этого он производит предварительную ручную наводку на дефект и нажимает кнопку «Тгаск» или клавишу F7, запуская тем самым процесс записывания результатов. Сам процесс длится около 15-20 минут. По завершении замеров на экране вычислительной машины вырисовывается результат сканирования, представленный на фиг. 4.

После получения результатов их необходимо перевести из среды SpatialAnalyzer в среду AutoCAD. Для этого используется функция SpatialAnalyzer «Файл»-«Экспорт»-«Файл DFX». Таким образом осуществляется конвертация результатов в читаемый для AutoCAD формат. Для введения чертежа в конструкторскую документацию используется функция AutoCAD «Вставка»-«Импорт». После импортирования из полученных точек с использованием функции «Поверхность»-«Сеть» создается поверхность дефекта. В качестве привязки полученной поверхности к трехмерной модели используется место пересечения стыка и паза листа наружной обшивки. Результаты сведения модели представлены на фиг. 5.

С использованием программного продукта AutoCAD, производится совмещение двух моделей: модели корпуса с дефектом и теоретической модели, предоставленной отделом плазовой подготовки. При помощи функции «Поверхность»-«Вычитание» получается трехмерная модель с отклонением геометрии дефекта от построечных значений. Результирующая модель представлена на фиг. 6.

Такая модель легко поддается анализу с целью определения зоны, в которой отклонения выходят за допускаемые значения в соответствии с (Правила классификационных освидетельствований судов в эксплуатации / Российский Морской Регистр Судоходства. - СПб.: РМРС, 2014. - 350 с.), и выводу информации по величине подлежащего ремонту участка (в случае превышения прогибами нормативных значений). Сама модель отправляется в отдел плазовой подготовки для дальнейшего анализа. Весь процесс проведения замеров можно представить в виде блок-схемы (фиг. 7).

Таким образом, предлагаемый способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна позволяет, в отличие от ближайшего аналога, в автоматическом режиме выполнить сканирование всех дефектов корпуса судна, относящихся к классу остаточных деформаций, определить фактические параметры эксплуатационных дефектов и сопоставить их с допускаемыми значениями, что существенно снижает время, необходимое на оценку технического состояния корпуса судна, сокращает затраты на эту операцию, а также исключает возможность возникновения ошибок, связанных с человеческим фактором.

Способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна, включающий определение параметров эксплуатационных дефектов, таких как стрелки прогиба вмятин, бухтин, гофрировки, и их сопоставление с нормативными значениями, отличающийся тем, что предварительно выполняют очистку корпуса судна, после чего поверхность корпуса оптически сканируют, данные обрабатывают и создают трехмерную модель поверхности корпуса судна с эксплуатационными дефектами, которую сопоставляют с данными теоретического чертежа корпуса судна для районов корпуса, содержащих эксплуатационные дефекты, и данными конструктивных чертежей соответствующих районов, а фактическую стрелку прогиба определяют как расстояние между точками теоретического чертежа и соответствующими точками построенной трехмерной модели корпуса в районе эксплуатационного дефекта, кроме того, дополнительно определяют протяженность эксплуатационного дефекта путем нахождения его границы, за пределами которой расстояние между соответствующими точками теоретического чертежа и построенной трехмерной модели не превышает величины погрешности изготовления корпуса судна по отношению к его теоретическому чертежу.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к области технологии судостроения. Предложен способ определения производственных размеров для соединительного элемента (301), который должен быть установлен между конструктивными элементами (201, 203) двух взаимно соединенных между собой конструктивных блоков (202, 204).

Изобретение относится к области судоремонта и может быть использовано для ремонта изношенных судовых конструкций, преимущественно настилов палуб и платформ. Предлагаемый способ ремонта корпуса судна состоит из следующей последовательности технологических операций: удаление с поверхности металла ремонтируемого участка 1 ржавчины, старой краски и загрязнений; разметка участка, изготовление листового конструктивного элемента 3 с приданием ему кривизны в направлении действия наибольших нормальных напряжений в ремонтируемой конструкции, нанесение на ремонтируемый участок слоя клеевого полимерного материал 2, установка листового конструктивного элемента и крепление его на изношенном участке корпуса с помощью механических соединительных элементов 4.

Изобретение относится к судоремонту и может быть использовано для ремонта изношенной либо недостаточно прочной наружной обшивки судового корпуса преимущественно на участках действия интенсивных внешних нагрузок, возникающих, в частности, при плавании во льдах и при швартовке в море.

Изобретение относится к области пластмассового судостроения и касается вопроса ремонта несущих трехслойных панелей из полимерных композиционных материалов (ПКМ) со средним слоем из пенопласта.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к технологии строительства танкера, желательно парцельного танкера. Технология строительства танкера включает в себя стадии: создания корпуса, вмещающего в себя по крайней мере один трюм, имеющий доступ через отверстие люка; создания по крайней мере одного автономного модуля танков, включающего в себя ряд грузовых танков; помещения автономного модуля танков в трюме для создания танкера.

Изобретение относится к области судостроения, а также к компьютерному моделированию и может быть использовано в конструировании корпусов судов с применением компьютерных технологий для создания трехмерных цифровых моделей.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкции корпуса судна. При строительстве или модернизации судна из металла набор корпуса устанавливается на наружной стороне обшивки, а выступающие за габариты металлического корпуса элементы наружного набора покрыты слоем искусственного каменного материала на основе вяжущих веществ, например легкими бетонами на основе цемента (газобетон, пенобетон, фибробетон).

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и ремонте судов. Предложен способ регулирования изгиба корпуса судна при его постановке в док, включающий расчетное определение необходимой кривизны корпуса судна и напряжений в нем, установку судна на кильблоки стапель-площадки дока, при этом в контролируемом районе корпуса устанавливают не менее одного датчика для измерения напряжений и/или деформаций, в промежутках между кильблоками симметрично ДП судна на стапель-площадку укладывают надувные емкости с возможностью подачи в них сжатого воздуха и со средствами измерения давления в них, предварительно рассчитывают давление в надувных емкостях, которое с учетом весовой нагрузки судна и изгибной жесткости его корпуса обеспечит необходимый его изгиб.

Изобретение относится к маломерному судостроению и состоит из четырех вариантов конструкции. Для изготовления надувного дна судна, с внутренней стороны которого, вдоль оси симметрии, на материал, формирующий днище и палубу, закрепляют внутренние перегородки.

Изобретение относится к водному транспорту и может быть использовано для прогнозирования траекторий движения корабля, выполняющего сложное маневрирование. Способ определения демпфирующих гидродинамических характеристик корабля заключается в том, что формируют его трехмерную электронную модель, при этом часть корпуса корабля, расположенную выше ватерлинии, отсекают. Вокруг трехмерной электронной модели формируют вычислительную сетку в виде сферического сегмента. Основание сегмента содержит плоскость ватерлинии трехмерной электронной модели, а ось симметрии сегмента совпадает с осью вращения трехмерной электронной модели. Вычислительную сетку в виде сферического сегмента выполняют с возможностью вращения вместе с трехмерной электронной моделью относительно внешней вычислительной сетки. В расчетной области, сформированной внутренней и внешней вычислительными сетками, определяют распределение полей скоростей и давлений потока. При этом задают колебания трехмерной электронной модели по углу дрейфа. В результате определяют нестационарные гидродинамические воздействия на трехмерную электронную модель. Затем определяют демпфирующие гидродинамические характеристики корабля. Достигается повышение безопасности управления кораблем при выполнении им сложного маневрирования за счет прогнозирования его движения по заданной траектории с использованием компьютерного моделирования на базе определяемых демпфирующих гидродинамических характеристик, а также повышение точности управления кораблем. 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения и судоремонта и может быть использовано при оценке технического состояния корпусов судов. Способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна состоит в том, что с использованием лазерного сканера или лазерного трекера осуществляется построение трехмерной модели поврежденной конструкции судового корпуса. Параметры эксплуатационных дефектов определяют путем анализа построенной модели и теоретического чертежа и данных конструктивных чертежей соответствующих районов, их сопоставление с нормативными значениями. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости и объективность ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна. 7 ил.

Наверх