Asus UX305FA. Деформация корпуса - это нормально? Измеритель деформаций корпуса корабля Виды деформации и причины их возникновения

Правилами Регистра СССР допускается деформация корпуса судна на крупной волне со стрелкой прогиба, не превышающей 0,001 длины судна. При расположении главного дизеля в средней части судна деформации изгиба будут испытывать детали набора корпуса вместе с машинным фундаментом, машинная рама и коленчатый вал.
Для того чтобы деформация была возможно меньшей, часть набора корпуса под машинным фундаментом и сам фундамент делают более жесткими. Однако это не исключает полностью деформаций машинной рамы. Так, у одного из дизелей Доксфорд длина машинной рамы превышает 18 м. При замере ее упругой деформации стрелка прогиба достигала 1 мм.
Иногда значительные деформации машинных рам и коленчатых валов наблюдаются и у относительно коротких дизелей; очевидно, здесь причиной является недостаточная жесткость набора и машинного фундамента.
Например, на теплоходе «Порт Манчестер» с двумя 14-цилиндровыми V-образными дизелями Пилстик (ЛГ=5660 э. л. с. при л=464 об/мин) спустя 2500 ч работы, вышел из строя коленчатый вал одного из дизелей. В результате обследования было обнаружено, что величины прогиба опор рамовых подшипников при различных состояниях корпуса судна и самого дизеля (дизеле прогретый или холодный, судно в грузу или в балласте) достигают 1,8 мм. Такие деформации должны были привести коленчатый вал к поломке вследствие быстро развивавшегося усталостного процесса.
Имеются и другие данные Измерения упругих раскепов коленчатого вала главного дизеля теплохода «Сан-Франциско» показали, что амплитуда их колебаний при ходе груженого судна на волне достигает 0,3 мм, а стрелка прогиба корпуса судна —70 мм. Это не так уж и много.
Но встречаются и тяжелые случаи. Известна поломка коленчатого вала диаметром 580 мм у 6-цилиндрового дизеля Доксфорд вследствие большой амплитуды колебаний напряжений вала при плавании судна на крупной волне в полном грузу и в балласте. При расследовании аварии было установлено, что максимальная разница в раскепах щек коленчатого вала достигала 0,762 мм.
Но вообще поломка коленчатых валов мощных малооборотных дизелей, построенных за последние 15 лет,—чрезвычайно редкое явление. За весь послевоенный период на судах БМП было только два случая поломок коленчатых валов главных дизелей.
Кроме того, у подавляющего большинства новых судов, не говоря уже о танкерах, главный дизель расположен не в середине судна, а в корме и коленчатые валы даже при сильной качке не испытывают таких напряжений изгиба, которые следовало бы принимать во внимание.
Нет необходимости приводить весь комплекс сложных напряжений, которые испытывает коленчатый вал, особенно во время сильной килевой качки, тем более, что характер и распределение этих напряжений зависят не столько от конструкции самого вала, сколько от жесткости его фундамента и набора корпуса под фундаментом, а также от характера укладки вала. Что касается скорости износа подшипников, то, безусловно, она увеличивается, если коленчатый вал испытывает дополнительные упругие деформации из-за недостаточной жесткости фундамента, но чем более совершенствуется технология постройки современных дизелей, тем более повышается износостойкость основных узлов дизеля.
Однако следует отметить, что по исследованиям чешских специалистов у рамовых подшипников дизеля 6S275IIIPV, работавших в условиях деформаций коленчатого вала, давления отличались от расчетных на 30—50% в сторону увеличения. Объяснялось это несимметричным распределением полей давления относительно продольной оси подшипника.

Все постройки имеют разную чувствительность к осадкам и подвижкам грунта основания, которые могут происходить в процессе строительства и эксплуатации, степень этой чувствительности определяется в основном их жесткостью.

В зависимости от жесткости все здания и сооружения подразделяют на три основных типа:

1. абсолютно жесткие
2. имеющие конечную жесткость
3. абсолютно гибкие

Абсолютно жесткие сооружения имеют очень большую жесткость в вертикальном направлении. Примером такой конструкции может служить башня или дымовая труба. Вследствие значительной жесткости эти сооружения не подвергаются изгибу и другим местным деформациям и испытывают осадку как единый массив. Например, Пизанская башня наклоняется как единый массив (крен).

Абсолютно гибкие сооружения под действием внешних нагрузок следуют за осадками основания, при этом дополнительные усилия в них практически не возникают. К таким сооружениям относят, например, эстакады или наземные теплотрассы.

Абсолютно гибкие и абсолютно жесткие сооружения в индивидуальном жилом строительстве встречаются крайне редко, в большинстве случаем мы имеем дело со зданиями конечной жесткости . Такие сооружения при развитии неравномерных осадок или подвижек грунта получает деформирование, выражающееся в искривлении отдельных участков зданий. Имея конечную жесткость, они способны оказывать некоторое сопротивление неравномерной осадке, выравнивая ее, в результате чего в несущих и стенах возникают усилия, которые часто не учитываются при проектировании, что может привести к образованию трещин, нарушающих нормальную эксплуатацию зданий.

Наиболее распространённые деформаций зданий в индивидуальном жилом строительстве:

Рис. 1. Прогиб

Рис.2. Выгиб

Рис. 3. Сдвиг.

В свою очередь здания конечной жесткости можно разделить ещё на два подтипа:

• условно жесткие, у которых L\H =< 3
• условно гибкие, у которых L\H > 3,

где L - длина самой длинной стены здания, H - высота конструктивной части здания (обычно это высота всех этажей + высота фундамента, кровля не учитывается).

Вот два примера таких зданий из нашего каталога типовых проектов:

• Условно жесткий дом по проекту ; L=15,5 метров, H= 8,5 метров, соотношение L\H=1,8
• Условно гибкий дом по проекту ; L=16,5 метров, H= 4,8 метров, соотношение L\H=3,4

Считается, что условно жесткие в меньшей степени испытывают деформации прогиба (выгиба) или сдвига, а лишь кренятся, как абсолютно жесткие. В части случаев это действительно так, но чтобы окончательно определить, как будет себя вести здания при определённых деформациях, надо учитывать материалы основных несущих и ограждающих конструкций, общую изгибную и сдвиговую жесткость здания, а также рассчитать усилия, возникающие в основных конструкциях этих зданий.

В большинстве случаев эта задача моделирования усилий в конструкциях здания решается путём приведения всего здания к некой абстрактной балке на упругом основании с приведёнными показателями жесткости. В этом случае можно определить изгибающий момент и поперечную силу в сечении здания. А зная эти силовые факторы, рассчитать усилия в каждом элементе конструкции, возникающие при неравномерных подвижках грунта основания.

Например, в ВСН 29-85 приводится такая формула расчёта усилий (изгибающего момента и поперечной силы) в зависимости от величины морозного пучения грунта:

Рис. 4. Формулы расчёта изгибающего момента M и поперечной силы F из ВСН 29-85.

В данной формуле:

B, B 1 - коэффициенты, зависящие от конструкции здания (см. ВСН 29-85, рис. 5 и 6);

Приведённая к простой балке жесткость здания;

Δh fi - разность деформаций пучения различных частей здания;

L - длина самой длинной стены здания

Расчёт усилий в различных конструкциях здания тогда производится по следующей формуле:

Рис. 5. Формулы расчёта усилий в различных конструкциях здания.

где i , i - соответственно изгибная и сдвиговая жесткость сечения рассматриваемого элемента;
G - модуль сдвига, принимаемый обычно равным 0,4E

В целом, жесткость здания создаётся системой взаимосвязанных конструкций:

• основанием фундамента;
• фундаментом;
• стенами;
• железобетонными поясами;
• железобетонными перекрытиями

В зданиях, возводимых из довольно хрупких материалов, например, из газобетона, стены обладают невысокой изгибной и сдвиговой жесткостью, особенно в районах проёмов. А стены из крупногабаритных керамических камней ("теплой керамики"), у которых по вертикали только пазогребневое соединение и нет вертикальных клеевых швов, в принципе не имеют сдвиговой жесткости. В этом случае основная жесткость здания в большей степени определяться другими вышеперечисленными конструктивными элементами.

Таким образом, решая задачу обеспечения нормальной работы здания в будущем, необходимо подходить к его конструкции системно и учитывать:

1. Габаритные размеры здания,в частности высоту его конструктивной части (H) и длину самой длинной стены(L), а также их соотношение.
2. Вероятность возникновения неравномерных осадок или других подвижек грунта, определяемой его однородностью, величиной модуля упругости и пучинистыми свойствами.
3. Жесткость основания фундамента.
4. Жесткость фундамента.
5. Жесткость стен и изрезанность их проёмами.
6. Жесткость перекрытия.
7. Работу арматурных поясов.

Учёт данных факторов позволяет понять, почему для распластанных одноэтажников, типа нашего или проекта Z10 не очень рационально использовать плитные фундаменты:

Рис. 6. Проект К-106-2

Рис. 7. Планировочное решение проекта К-106-2.

В данном проекте соотношение L\H=4,2 при использовании МЗЛФ, а с плитным фундаментом L\H будет равно 5, т.е. дом очень подвержен деформациям и неспособен отрабатывать неравномерные осадки и подвижки грунта. Плитные фундаменты не обладают необходимой изгибной жесткостью, а ребристые плиты типа УШП, имеющие высоту сечения ребра 200-300 мм, ещё и необходимой сдвиговой жесткостью.

Ситуацию с плитным фундаментом способны улучшить , однако надо учитывать, что коэффициент работы верхнего армопояса в одноэтажнике обычно не превышает 20% от максимального, поскольку возможно проскальзывание пояса по кладке или даже отрыв. Значительно лучше работают межэтажные армопояса, поскольку они испытывают значительные нагрузки от вышележащих конструкций, увеличивающих силы трения в точках соединения "армопояс-стена". По этой же причине предпочтительны U-образные блоки для устройства армопоясов, поскольку они увеличивают площадь сцепления пояса со стеной. В ряде случаев коэффициент работы армопояса увеличивается до 30-35%.

Другой вариант использования плитного фундамента для зданий с соотношением L\H > 3 - это повышение жесткости основания, например, путём устройства толстых подушек из хорошо уплотнённого щебня, но в большинстве случаев более рационально выглядит использование относительно высокого МЗЛФ в качестве фундамента.

Все сооружения испытывают различного рода деформации, вызываемые конструктивными особенностями, природными условиями и деятельностью человека.

Наблюдения за деформациями зданий и сооружений начинают с момента их возведения и продолжают в процессе эксплуатации. Они представляют собой комплекс измерительных и описательных мероприятий по выявлению величин деформаций и причин их возникновения.

По результатам наблюдений проверяется правильность проектных расчетов, и выявляются закономерности, позволяющие прогнозировать процесс деформации и своевременно предпринять меры по ликвидации их последствий.

Для сложных и ответственных сооружений наблюдения начинают одновременно с проектированием. На площадке будущего строительства изучают влияние природных факторов и в этот же период создают систему опорных знаков с тем, чтобы заранее определить степень их устойчивости.

На каждом этапе возведения или эксплуатации сооружения наблюдения за его деформациями производят через определенные промежутки времени. Такие наблюдения, проводимые по календарному плану, называются систематическими.

В случае появления фактора, приводящего к резкому изменению обычного хода деформации (изменение нагрузки на основании, температуры окружающей среды и самого сооружения, уровня грунтовых вод, землетрясения и др.), выполняют срочные наблюдения.

Параллельно с измерением деформаций для выявления причин их возникновения организуют специальные наблюдения за изменением состояния и температуры грунтов и подземных вод, температурой тела сооружения, метеорологических условий и т. п. Ведется учет изменения строительной нагрузки и нагрузки от установленного оборудования.

Для производства наблюдений составляют специальный проект, который в общем случае включает в себя:

техническое задание на производство работ;

общие сведения о сооружении, природных условиях и режиме его работы;

схему размещения условных и деформационных знаков;

принципиальную схему наблюдений;

расчет необходимой точности измерений;

календарный план (график) наблюдений;

состав исполнителей, объемы работ и смету.

Основной целью наблюдений за деформациями комплекса сооружений в Северном микрорайоне города Находка (завод КПД-80 - главный корпус, бетоносмесительный цех, склад цемента, столовая, административно-бытовой комплекс, а так же жилые дома) являлось получение информации для оценки устойчивости сооружений, принятия своевременных профилактических мер, а так же проверка качества принятой техники строительства и модели свай, применяемых для фундамента.

Материалы наблюдений были предоставлены научным руководителем Полторак Л.И.

1.Виды деформации и причины их возникновения

Вследствие конструктивных особенностей, природных условий деятельности человека сооружения в целом и их отдельные элементы испытывают различного рода деформации.

В общем случае под термином деформация понимают изменение формы объекта наблюдений. В геодезической же практике принято рассматривать деформацию как изменение положения объекта относительно какого-либо первоначального.

Под постоянным давлением от массы сооружения грунты в основании его фундамента постепенно уплотняются (сжимаются) и происходит смещение в вертикальной плоскости или осадка сооружения. Кроме давления от собственной массы, осадка сооружения может быть вызвана и другими причинами: карстовыми и оползневыми явлениями, изменением уровня грунтовых вод, работой тяжелых механизмов, движение транспорта, сейсмическими явлениями и т.п. При коренном изменении структуры пористых и рыхлых грунтов происходит быстро протекающая во времени деформация, называемая просадкой .

В том случае, когда грунты под фундаментом сооружения сжимаются неодинаково или нагрузка на грунт различная, осадка имеет неравномерный характер. Это приводит к другим видам деформаций сооружений: горизонтальным смещениям, сдвигам, перекосам, прогибам, которые внешне могут проявляться в виде трещин и даже разломов.

Смещение сооружений в горизонтальной плоскости может быть вызвано боковым давлением грунта, воды, ветра и т.п.

Высокие сооружения башенного типа (дымовые трубы, телебашни и т.п.) испытывают кручение иизгиб , вызываемые неравномерным солнечным нагревом или давлением ветра.

Для изучения деформаций в характерных местах сооружения фиксируют точки и определяют изменение их пространственного положения за выбранный промежуток времени. При этом определенное положение и время принимают за начальные.

Для определения абсолютных или полных осадок S фиксированных на сооружении точек периодически определяют их отметки H относительно исходного репера, расположенного в стороне от сооружения и принимаемого за неподвижный. Очевидно, чтобы определить осадку точки на текущий момент времени относительно начала наблюдений, необходимо вычислить разность отметок, полученных на эти моменты, т.е. S=Hтек-Hнач . Аналогично можно вычислить осадку за время между предыдущим и последующим периодами (циклами) наблюдений.

Средняя осадка Sср всего сооружения или отдельных его частей вычисляется как среднее арифметическое из суммы осадок всех n его точек, т.е. Sср=?S/n . Одновременно со средней осадкой для полноты общей характеристики указывают наибольшую Sнаиб и наименьшую Sнаим осадки точек сооружений.

Неравномерность осадки может быть определена по разности осадок ?S каких-либо двух точек 1 и 2, т.е.?S1,2=S2-S1 .

Крен и наклон сооружения определяют как разность осадок двух точек, расположенных на противоположных краях сооружения, или его частей вдоль выбранной оси. Наклон в направлении продольной оси называют завалом , а в направлении поперечной оси - перекосом . Величина крена, отнесенная к расстоянию l между двумя точками 1 и 2, называется относительным креном К . Вычисляется он по формуле K=(S2-S1)/l.

Горизонтальное смещение q отдельной точки сооружения характеризуется разностью ее координатxтек, yтек и xнач, yнач , полученных в текущем и начальном циклах наблюдений. Положение осей координат, как правило, совпадает с главными осями сооружения. Вычисляют смещения в общем случае по формулам qx=xтек-xнач ; qy=yтек-yнач . Аналогично можно вычислить смещения между предыдущим и последующим циклами наблюдений. Горизонтальные смещения определяют и по одной из осей координат.

Кручение относительно вертикальной оси характерно в основном для сооружений башенного типа. Оно определяется как изменение углового положения радиуса фиксированной точки, проведенного из центра исследуемого горизонтального сечения.

Изменение величины деформации за выбранный интервал времени характеризуется средней скоростью деформации vср . Так, например, средняя скорость осадки исследуемой точки за промежуток времени t между двумя циклами i и j измерений будет равна vср=(Sj-Si)/t . Различают среднемесячную скорость, когда t выражается числом месяцев, и среднегодовую, когда t - число лет, и т.д.

Измеритель деформации корпуса корабля относится к средствам измерения положения или смещения и может быть использован при управлении морскими и речными кораблями и судами с целью обеспечения безопасности плавания и не допущения разлома корпуса корабля на волнении или при приеме больших грузов.

Устройство обеспечивает непрерывный мониторинг стрел прогиба/перегиба корпуса при внешних воздействиях с высокой точностью за счет установки антенн ГНСС на одной линии вдоль корпуса корабля параллельной его диаметральной плоскости, при этом процессор определяет по данным приемников антенн, поступившим через систему обмена, стрелы прогиба/перегиба как отстояния внутренних приемных антенн от линии, соединяющей текущее положения крайних носовой и кормовой антенн.

1 п.ф., 2 илл.

Заявляемая полезная модель относится к средствам измерения положения или смещения и может быть использована в частности при управлении морскими и речными кораблями и судами с целью обеспечения безопасности плавания и не допущения поперечного разлома корпуса корабля на волнении или при приеме больших грузов.

Известны устройства для непрерывного мониторинга динамических нагрузок, в том числе напряжений и деформаций судовых корпусов (см. патент США 5942750, МПК H01J 5/16, НКИ 250/227.14, 356/32, 340/555, патент США 6701260, МПК G01L 1/00, НКИ 702/43, 702,42, 73,863.636).

В указанных устройствах используются волоконно-оптические датчики, размещенные в различных точках судовой конструкции для измерения локальных деформаций и напряжений в металле корпуса судна.

Волоконно-оптические датчики регистрируют растяжение-сжатие в локальных областях их установки и не дают достаточной информации для оценки состояния корпуса, характеризуемого величинами стрел прогиба/перегиба корпуса в вертикальной плоскости, например, под воздействием волновых нагрузок.

Известна система для определения относительного положения точек установки антенн, основанная на фазовых измерениях в глобальной навигационной спутниковой системе (ГНСС) (см. заявку США 2004/0212533, МПК G01S 5/14, НКИ 342/357.08, оп. 28.10.2004, принято за прототип).

Система включает один базовый приемник с антенной, несколько дополнительных приемников с антеннами, систему связи и компьютер для проведения вычислений.

Известная система не решает задач контроля стрел прогиба/перегиба корпуса корабля, являющихся объективной характеристикой меры деформации корпуса под воздействием внешних нагрузок.

Техническая задача, решаемая заявленным устройством обеспечение возможности непрерывного автоматического измерения (мониторинга) величин стрел прогиба/перегиба корпуса корабля под влиянием внешних воздействий в целях обеспечения безопасности плавания.

Указанная задача решается за счет того, что в измерителе деформации корпуса корабля, содержащем приемники сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, приемные антенны которых неподвижно закреплены на корпусе корабля, систему обмена данными и процессор, антенны размещены вдоль корпуса корабля на одной линии от носовой до кормовой его части, параллельной диаметральной плоскости корабля, а процессор выполнен с возможностью расчета текущих значений стрел прогиба/перегиба в точках крепления антенн как отстояния внутренних приемных антенн от линии, соединяющей текущее положение крайних носовой и кормовой антенн.

Один из приемников, антенна которого укреплена в крайней носовой или кормовой части корпуса корабля, является базовым, остальные приемники - дополнительные.

Базовый приемник работает в режиме базовой станции, дополнительные - в режиме кинематики реального времени (RTK) с разрешением неоднозначностей фазовых измерений в движении (OTF). Обмен данных между приемниками ГНСС, а также выдача данных из приемников в процессор производится с помощью системы обмена данными.

Точностные характеристики предлагаемого устройства могут быть определены из условия, что средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения единичной разности высот двух антенн ( h) в режиме RTK составляет 20-30 мм:

Тогда СКП единичной разности высот линии, проходящей через крайние антенны и внутренние антенны () не превышает значения:

Известно, что для больших кораблей период килевой качки превышает 10 с, а частота выдачи данных приемником ГНСС достигает значений 20-100 Гц. Таким образом, можно использовать процедуру осреднения единичных значений разностей высот на интервале до 0,5 с, что соответствует числу N=10-50 отсчетов по данным RTK. Следовательно, СКП расчета средней величины прогиба/перегиба составляет величину

При N=10 и h =30 мм, величина 15 мм, что вполне допустимо, т.к. значения стрелы прогиба/перегиба могут превышать 100-300 мм для корпусов больших кораблей. Следовательно, предложенным устройством достигается решение поставленной задачи.

Сущность заявляемого технического решения поясняется фиг.1 чертежа, на фиг.2 представлено положение антенн при деформации корпуса.

На чертеже обозначено:

1 1 -1 n приемник антенны сигналов ГНСС;

2 1 -2 n приемники ГНСС;

3 - система обмена данными между приемниками и процессором;

4 - компьютер для обработки фазовых измерений от всех приемников ГНСС;

5 - корпус корабля в начальном и деформированном (фиг.2) состояниях.

Количество n приемников сигналов ГНСС с приемными антеннами определяется числом точек на корпусе корабля, для которых производится измерения стрелы прогиба/перегиба S 2 -S n-1 .

При работе устройства радиосигналы ГНСС поступают от приемных антенн 1 1 -1 n на входы соответствующих приемников ГНСС 2 1 -2 n , а данные проведения кодовых и фазовых измерений поступают от приемников ГНСС в компьютер 4, через систему обмена данными 3.

В дополнительных приемниках производится решение задач в следующей последовательности:

Формируются разности фазовых измерений между антеннами дополнительных приемников, например, 2 2 -2 n и базовым приемником 2 1 ;

Разрешается неоднозначность фазовых измерений в режиме кинематики реального времени (RTK) в движении (OTF);

Определяются текущие прямоугольные координаты антенн 1 2 -1 n дополнительных приемников 1 2 -2 n относительно антенны 1 1 в топоцентрической системе координат;

В компьютере 4 производится решение задач в следующей последовательности:

Вычисляются текущие прямоугольные координаты приемных антенн 1 2 -1 n относительно приемной антенны 1 1 в топоцентрической системе координат;

Вычисляются текущие параметры линии, проходящей через антенны 1 1 и 1 n ;

Вычисляются значение величин прогибов/перегибов корпуса корабля, как значения расстояния антенн 1 2 -1 n-1 относительно линии, проходящей через антенны 1 1 и 1 n . (S 2 -S n-1).

В начальном положении антенн (при отсутствии деформации корпуса корабля), все антенны размещаются на одной прямой, при этом значение величины стрелы прогиба/перегиба для каждой приемной антенны будет равно нулю ( i =0).

В процессе плавания под влиянием внешних факторов происходит деформация корпуса корабля и, соответственно, изменяется взаимное положение приемных антенн 1 1 -1 n , неподвижно прикрепленных к корпусу корабля (фиг.2). При этом полученные в компьютере 4 расчетные значения величин стрел прогиба/перегиба S для каждой приемной антенны не будут равны нулю, а сравнение их с предельно допустимыми значениями в ПЗУ компьютера, позволяет оценить степень безопасности и предотвратить разлом корабля.

Измеритель деформаций корпуса корабля, содержащий приемники сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, приемные антенны которых неподвижно закреплены на корпусе корабля, систему обмена данными и процессор, отличающийся тем, что антенны размещены вдоль корпуса корабля на одной линии от носовой до кормовой его части, параллельной диаметральной плоскости корабля, а процессор выполнен с возможностью расчета текущих значений стрел прогиба/перегиба в точках крепления антенн как отстояния внутренних приемных антенн от линии, соединяющей текущее положение крайних носовой и кормовой антенн.

Продолжительность службы корпуса судна и его исправное техническое состояние зависят от условий эксплуатации, качества обслуживания и ремонта. В процессе эксплуатации необходимо принимать меры к устранению дефектов, не допуская износа и повреждений судовых конструкций.

Техническое состояние (свойство) изделий и конструкций, которому они должны удовлетворять в процессе эксплуатации, устанавливается по рабочим чертежам и техническим условиям. Отклонение технического состояния изделий, конструкций от технических условий применительно к корпусу судна рассматривается как дефект, а по механической части (двигателю и механизмам) как неисправность.

Износ детали или конструкций проявляется изменением ее размеров, формы, механических свойств материала. Вследствие износа детали или конструкции уменьшается ее надежность и долговечность. Износ судна определяется степенью износа основных его элементов и прежде всего корпуса. Износостойкость судовой детали или корпусной конструкции представляет собой способность их оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях эксплуатации.

Скорость изнашивания характеризуется процессом изнашивания детали или конструкции и определяется отношением величины износа ко времени, в течение которого происходит это изнашивание (например, ежегодное утонение толщины наружной обшивки). Износ и повреждения конструкций корпуса происходят по причинам: коррозии, эрозии и усталости металла.

Коррозия металла - это разрушение металла, вызываемое химическими или электрохимическими процессами. В результате коррозии судовые конструкции теряют ряд своих технических свойств. Поэтому для уменьшения химического или электрохимического воздействия коррозионной среды на металл применяют ряд профилактических мероприятий (окраску, оцинковку и др.).

Конструкции корпуса судна подвергнуты коррозионному износу как с наружной, так и с внутренней стороны. Коррозионный износ корпусных конструкций проявляется как в виде равномерного уменьшения толщины металла на сравнительно больших участках, так и в виде отдельных раковин, глубина которых в некоторых случаях достигает значительной части толщины металла.

Металл конструкций всех частей корпуса и надстроек в большей или меньшей степени находится под действием условий, благоприятно влияющих на ускорение процесса коррозии. Наибольшему коррозионному износу подвергаются: листы бортовой обшивки в районе переменной ватерлинии; листы палубного настила в местах застаивания воды; шпангоуты в районах их пересечения с палубами, где скапливается влага; кницы в льялах; переборки в трюмах на участках пересечения с палубами и платформами; набор и обшивка котельных и машинно-котельных отделений, грузовых трюмов (при перевозке грузов с внутренним теплообразованием), угольных ям, находящихся в условиях воздействия не только влажного воздуха, но и повышенных температур, что способствует коррозии металла; обшивка туннелей гребных валов, палубы наливных судов (влияние паров нефтегрузов).

Эрозия металла - процесс разрушения поверхности металла под ударным действием насыщенной воздухом струи воды в виде капель. К эрозии относится и явление разрушения металла в кавитационной зоне, при которой в потоке воды образуются пространства с пониженным давлением. Наиболее подвержены эрозии наружная обшивка в кормовой части винтовых судов, ахтерштевень, кронштейны гребных винтов, направляющие насадки, гребные винты. Ослабить эрозию металлов можно применением высокопрочных материалов и термической обработкой (закалкой) деталей.

Повреждения судовых конструкций подразделяют на остаточные деформации и разрушения.

К остаточным деформациям относят: вмятины, бухтины, гофры, изломы корпуса; к разрушениям - трещины, разрывы, пробоины. Повреждения судовых конструкций возникают в результате тяжелых условий эксплуатации, аварий, стихийных бедствий, усталости металла, а также нарушения правил технической эксплуатации судна и допущенных во время строительства или ремонта корпуса судна отступлений от рабочих чертежей и нарушений технических условий выполнения работ.

Вмятины (рис. 105, а, б) представляют собой местную деформацию элемента конструкции корпуса и характеризуются размерами и величиной стрелки прогиба. Вмятину в листах корпуса, имеющую плавные очертания (в пределах шпации), называют бухтиной.

В процессе эксплуатации судна вмятины перекрытий (борта, днища, палубы и др.) могут возникать в результате сжатия корпуса судна льдами, столкновения с другими судами, при ударе груза о палубу, замерзания воды в цистернах и др.

Гофры (рис. 105, в) представляют собой ряд бухтин, расположенных между шпангоутами или продольными балками и придающих судовой конструкции ребристый вид. Гофры образуются чаще в носовой оконечности.

Рис. 105. Деформации корпусных конструкций:
а - вмятина (бухтина) листа, б - вмятина борта, в - гофрировка борта

Трещины поверхностные или сквозные - разрушения в элементах конструкции. Местами возникновения трещин являются всевозможные вырезы в углах перекрытий, сварных швах, пересечения набора с поперечными переборками и др.

На рис. 106 изображены трещины 2 в стенке флора 1 в местах прохода продольных днищевых балок 3; на рис. 107 - трещины 2 в поперечной переборке в местах соединения с продольной переборкой 4 ив местах жестких соединений с кницами 5, установленными между переборками. В подводной части наружной обшивки возникают трещины вследствие усталости металла под воздействием вибрации.

Рис. 106. Трещины в стенке флора в местах прохода продольных днищевых балок:
1 - флор, 2 - трещины, балка

Рис. 107. Трещины в поперечной переборке:
1 - поперечная переборка, 2 - трещины в местах оборудования «жестких точек», 3 - днищевая обшивка, 4 - продольная переборка, 5 - кницы, соединяющие переборки

Разрыв (рис. 108) - разрушение, при котором конструкция корпуса судна оказывается разделенной на части.

Рис. 108. Разрушение бортовой обшивки (разрыв) в районе носовой оконечности

Пробоины - это местные разрушения (разрывы) перекрытий. На рис. 109 изображена пробоина в бортовой обшивке судна, полученная в результате столкновения с другими судами.

Рис. 109. Пробоина в бортовой обшивке судна, полученная в результате столкновения

Излом корпуса - остаточная деформация, характеризующаяся изменением упругой линии корпуса, возникает при разрушении и потере устойчивости продольных связей.

Ремонт корпусов производят при:
полном разрушении (трещины, разрывы, проломы) металла в отдельных конструкциях корпуса;
частичном разрушении (коррозионном износе, истирании, царапинах) основного металла или сварных швов;
местных механических повреждениях настилов конструкции корпуса вместе с набором (вмятинах) или отдельных листов (бухтинах);
остаточной деформации судового набора (потеря устойчивости и др.), повышенной гофрировке настилов корпусных конструкций; появлении течи в заклепочных швах; утонении металла вследствие коррозионного износа; повышенных общих деформациях корпуса судна; интенсивном эрозионном износе выступающих частей наружной обшивки в подводной части кормовой оконечности.