Asus UX305FA. Ist eine Körperverformung normal? Verformungsmesser für den Schiffsrumpf Arten der Verformung und Ursachen ihres Auftretens

Die Regeln des UdSSR-Registers erlauben eine Verformung des Schiffsrumpfes bei einer großen Welle mit einem Ablenkungspfeil von nicht mehr als 0,001 der Schiffslänge. Wenn sich der Hauptdieselmotor im mittleren Teil des Schiffes befindet, kommt es zu Biegeverformungen an den mit dem Maschinenfundament, dem Maschinenrahmen und der Kurbelwelle verbundenen Teilen des Rumpfes.
Um die Verformung möglichst gering zu halten, werden Teile des Rahmens unter dem Maschinenfundament und das Fundament selbst steifer ausgeführt. Dadurch werden Verformungen des Maschinenrahmens jedoch nicht vollständig vermieden. So hat einer der Doxford-Dieselmotoren eine Maschinenrahmenlänge von mehr als 18 m. Bei der Messung seiner elastischen Verformung erreichte der Durchbiegungspfeil 1 mm.
Bei relativ kurzen Dieselmotoren werden teilweise erhebliche Verformungen von Maschinenrahmen und Kurbelwellen beobachtet; Der Grund dafür ist offensichtlich die unzureichende Steifigkeit des Sets und des Maschinenfundaments.
Beispielsweise fiel auf dem Motorschiff „Port Manchester“ mit zwei 14-Zylinder-V-förmigen Dieselmotoren Pilstik (LG = 5660 PS bei l = 464 U/min) nach 2500 Betriebsstunden die Kurbelwelle eines der Dieselmotoren aus. Als Ergebnis der Untersuchung wurde festgestellt, dass die Durchbiegungswerte der Rahmenlagerstützen unter verschiedenen Bedingungen des Schiffsrumpfs und des Dieselmotors selbst (beheizter oder kalter Dieselmotor, beladenes oder mit Ballast beladenes Schiff) 1,8 mm erreichen . Solche Verformungen hätten aufgrund des sich schnell entwickelnden Ermüdungsprozesses zum Bruch der Kurbelwelle führen müssen.
Es gibt weitere Daten an den elastischen Öffnungen der Kurbelwelle des Hauptdieselmotors des Motorschiffs „San Francisco“, die zeigen, dass die Amplitude ihrer Schwingungen während der Bewegung eines beladenen Schiffes auf einer Welle 0,3 mm erreicht Pfeil des Schiffsrumpfes beträgt 70 mm. Es ist nicht so viel.
Es gibt aber auch schwere Fälle. Es ist bekannt, dass eine Kurbelwelle mit einem Durchmesser von 580 mm in einem 6-Zylinder-Doxford-Dieselmotor aufgrund der großen Amplitude der Wellenspannungsschwankungen bricht, wenn das Schiff voll beladen und mit Ballast auf einer großen Welle fährt. Bei der Untersuchung des Unfalls wurde festgestellt, dass der maximale Unterschied der Kurbelwellenwangenöffnungen 0,762 mm erreichte.
Generell kommt es jedoch bei leistungsstarken, langsam laufenden Dieselmotoren, die in den letzten 15 Jahren gebaut wurden, zu einem äußerst seltenen Ausfall der Kurbelwelle. Während der gesamten Nachkriegszeit kam es auf BMP-Schiffen nur zu zwei Ausfällen der Kurbelwellen der Hauptdieselmotoren.
Darüber hinaus befindet sich bei den allermeisten neuen Schiffen, ganz zu schweigen von Tankschiffen, der Hauptdieselmotor nicht in der Mitte des Schiffes, sondern im Heck, und die Kurbelwellen unterliegen selbst bei starkem Nicken keinen derartigen Biegebeanspruchungen das sollte berücksichtigt werden.
Es ist nicht erforderlich, den gesamten Komplex komplexer Belastungen darzustellen, denen die Kurbelwelle insbesondere bei starkem Pitch ausgesetzt ist, zumal die Art und Verteilung dieser Belastungen nicht so sehr von der Konstruktion der Welle selbst, sondern von deren Steifigkeit abhängt Fundament und der Rahmenkonstruktion unter dem Fundament sowie von der Art der Schachtinstallation. Was die Verschleißrate der Lager anbelangt, so erhöht sie sich sicherlich, wenn die Kurbelwelle aufgrund unzureichender Fundamentsteifigkeit eine zusätzliche elastische Verformung erfährt, aber je weiter die Technologie zum Bau moderner Dieselmotoren verbessert wird, desto mehr erhöht sich die Verschleißfestigkeit der Hauptkomponenten des Dieselmotors .
Es ist jedoch zu beachten, dass nach Untersuchungen tschechischer Spezialisten die Drücke der Rahmenlager des 6S275IIIPV-Dieselmotors, der unter Bedingungen einer Kurbelwellenverformung betrieben wird, in Richtung des Anstiegs um 30-50 % von den berechneten abweichen. Dies wurde durch die asymmetrische Verteilung der Druckfelder relativ zur Längsachse des Lagers erklärt.

Alle Gebäude weisen eine unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber Niederschlägen und Bewegungen des Baugrunds auf, die während des Baus und Betriebs auftreten können. Der Grad dieser Empfindlichkeit wird hauptsächlich durch ihre Steifigkeit bestimmt.

Je nach Steifigkeit werden alle Gebäude und Bauwerke in drei Haupttypen unterteilt:

1. absolut hart
2. endliche Steifigkeit haben
3. absolut flexibel

Absolut starre Strukturen haben eine sehr hohe Steifigkeit in vertikaler Richtung. Ein Beispiel für eine solche Struktur wäre ein Turm oder ein Schornstein. Aufgrund ihrer hohen Steifigkeit unterliegen diese Strukturen keiner Biegung oder anderen lokalen Verformungen und erfahren Setzungen als einzelne Masse. Beispielsweise neigt sich der Schiefe Turm von Pisa als einzelne Masse (Tilt).

Völlig flexible Strukturen Unter dem Einfluss äußerer Belastungen folgen sie den Sedimenten des Untergrunds, wobei in ihnen praktisch keine zusätzlichen Kräfte entstehen. Zu solchen Bauwerken zählen beispielsweise Überführungen oder Erdwärmeleitungen.

Absolut flexible und absolut starre Konstruktionen sind im individuellen Wohnungsbau äußerst selten; in den meisten Fällen handelt es sich um Gebäude Endhärte. Solche Bauwerke erfahren mit der Entwicklung ungleichmäßiger Setzungen oder Bodenbewegungen Verformungen, die sich in der Krümmung einzelner Gebäudeabschnitte äußern. Aufgrund ihrer endlichen Steifigkeit können sie ungleichmäßigen Setzungen einen gewissen Widerstand entgegensetzen und diese nivellieren, wodurch in tragenden Wänden und Wänden Kräfte entstehen, die bei der Konstruktion oft nicht berücksichtigt werden und zur Bildung von führen können Risse, die den normalen Betrieb von Gebäuden stören.

Die häufigsten Verformungen von Gebäuden im individuellen Wohnungsbau:

Reis. 1. Ablenkung

Abb.2. Biegen

Reis. 3. Schicht.

Gebäude endlicher Steifigkeit lassen sich wiederum in zwei weitere Untertypen unterteilen:

• bedingt starr, für die L\H =< 3
• bedingt flexibel, für die L\H > 3,

G de L ist die Länge der längsten Wand des Gebäudes, H ist die Höhe des strukturellen Teils des Gebäudes (normalerweise ist dies die Höhe aller Stockwerke + die Höhe des Fundaments, das Dach wird nicht berücksichtigt).

Hier zwei Beispiele für solche Gebäude aus unserem Katalog an Standardprojekten:

• Bedingt starres Haus gemäß Projekt; L=15,5 Meter, H=8,5 Meter, Verhältnis L\H=1,8
• Bedingt flexibles Haus je nach Projekt; L=16,5 Meter, H= 4,8 Meter, Verhältnis L\H=3,4

Es wird angenommen, dass bedingt starre Exemplare in geringerem Maße Durchbiegungen (Biegung) oder Scherverformungen erfahren, jedoch nur krängen wie absolut starre Exemplare. In einigen Fällen trifft dies zu, aber um endgültig zu bestimmen, wie sich ein Gebäude bei bestimmten Verformungen verhält, müssen die Materialien der wichtigsten tragenden und umschließenden Strukturen sowie die allgemeine Biege- und Schubsteifigkeit des Gebäudes berücksichtigt werden , und berechnen Sie auch die Kräfte, die in den Hauptstrukturen dieser Gebäude auftreten.

In den meisten Fällen wird dieses Problem der Modellierung von Kräften in Gebäudestrukturen gelöst, indem das gesamte Gebäude auf einen bestimmten abstrakten Balken auf einem elastischen Fundament mit vorgegebenen Steifigkeitsindikatoren reduziert wird. In diesem Fall ist es möglich, das Biegemoment und die Querkraft im Gebäudeabschnitt zu bestimmen. Und wenn Sie diese Kraftfaktoren kennen, berechnen Sie die Kräfte in jedem Strukturelement, die bei ungleichmäßigen Bewegungen des Baugrunds entstehen.

VSN 29-85 bietet beispielsweise die folgende Formel zur Berechnung der Kräfte (Biegemoment und Scherkraft) in Abhängigkeit von der Stärke der Frostaufwirbelung des Bodens:

Reis. 4. Formeln zur Berechnung des Biegemoments M und der Querkraft F aus VSN 29-85.

In dieser Formel:

B, B 1 – Koeffizienten abhängig von der Gebäudekonstruktion (siehe VSN 29-85, Abb. 5 und 6);

Die Steifigkeit eines Gebäudes reduziert auf einen einfachen Balken;

Δh fi - Unterschied in den Hubverformungen verschiedener Gebäudeteile;

L – Länge der längsten Wand des Gebäudes

Die Berechnung der Kräfte in verschiedenen Bauwerken erfolgt dann nach folgender Formel:

Reis. 5. Formeln zur Berechnung von Kräften in verschiedenen Bauwerken.

wobei i, i die Biege- bzw. Schersteifigkeit des Abschnitts des betrachteten Elements sind;
G – Schubmodul, normalerweise gleich 0,4E

Im Allgemeinen wird die Steifigkeit eines Gebäudes durch ein System miteinander verbundener Strukturen erzeugt:

• die Basis des Fundaments;
• Stiftung;
• Wände;
• Stahlbetongurte;
• Stahlbetonböden

Bei Gebäuden aus eher fragilen Materialien, beispielsweise Porenbeton, weisen die Wände insbesondere im Bereich der Öffnungen eine geringe Biege- und Schubsteifigkeit auf. Und Wände aus großformatigen Keramiksteinen („Warmkeramik“), die vertikal nur Nut-Feder-Verbindungen und keine vertikalen Klebefugen aufweisen, weisen grundsätzlich keine Schubsteifigkeit auf. In diesem Fall wird die Hauptsteifigkeit des Gebäudes maßgeblich von den anderen oben aufgeführten Strukturelementen bestimmt.

Bei der Lösung des Problems, den normalen Betrieb eines Gebäudes in der Zukunft sicherzustellen, ist es daher notwendig, seine Gestaltung systematisch anzugehen und Folgendes zu berücksichtigen:

1. Die Gesamtabmessungen des Gebäudes, insbesondere die Höhe seines Bauteils (H) und die Länge der längsten Wand (L), sowie deren Verhältnis.
2. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens ungleichmäßiger Setzungen oder anderer Bewegungen des Bodens, bestimmt durch seine Homogenität, den Wert des Elastizitätsmoduls und die Auftriebseigenschaften.
3. Steifigkeit des Fundamentsockels.
4. Steifigkeit des Fundaments.
5. Die Steifheit der Wände und die Robustheit ihrer Öffnungen.
6. Bodensteifigkeit.
7. Arbeit an Verstärkungsgurten.

Wenn man diese Faktoren berücksichtigt, kann man verstehen, warum es nicht sehr sinnvoll ist, Plattenfundamente für flache einstöckige Gebäude wie unseres oder das Z10-Projekt zu verwenden:

Reis. 6. Projekt K-106-2

Reis. 7. Planungslösung für das K-106-2-Projekt.

In diesem Projekt ist das Verhältnis L\H=4,2 bei Verwendung von MZLF und bei einem Plattenfundament L\H gleich 5, d.h. Das Haus ist sehr anfällig für Verformungen und kann ungleichmäßige Niederschläge und Bodenbewegungen nicht verkraften. Plattenfundamente verfügen nicht über die erforderliche Biegesteifigkeit, Rippenplatten vom Typ USHP mit einer Rippenquerschnittshöhe von 200–300 mm weisen ebenfalls die erforderliche Schubsteifigkeit auf.

Die Situation mit einem Plattenfundament kann verbessert werden, es muss jedoch berücksichtigt werden, dass der Leistungskoeffizient des oberen verstärkten Gürtels in einem einstöckigen Gebäude in der Regel 20 % des Maximums nicht überschreitet, da dies für den Gürtel möglich ist am Mauerwerk entlangrutschen oder gar abreißen. Zwischenbodenverstärkte Gurte funktionieren viel besser, da sie erheblichen Belastungen durch darüber liegende Strukturen ausgesetzt sind, die die Reibungskräfte an den Verbindungspunkten zwischen dem verstärkten Gurt und der Wand erhöhen. Aus dem gleichen Grund werden U-förmige Blöcke für den Bau verstärkter Gurte bevorzugt, da sie die Haftfläche des Gurtes an der Wand vergrößern. In einigen Fällen erhöht sich die Betriebseffizienz des Panzergürtels auf 30-35 %.

Eine andere Möglichkeit, ein Plattenfundament für Gebäude mit einem Verhältnis L\H > 3 zu verwenden, besteht darin, die Steifigkeit des Fundaments zu erhöhen, beispielsweise durch den Einbau dicker Unterlagen aus gut verdichtetem Schotter, aber in den meisten Fällen erscheint die Verwendung rationeller ein relativ hoher MZLF als Grundlage.

Alle Bauwerke unterliegen verschiedenen Arten von Verformungen, die durch Konstruktionsmerkmale, natürliche Bedingungen und menschliche Aktivitäten verursacht werden.

Die Beobachtung von Verformungen von Gebäuden und Bauwerken beginnt ab dem Zeitpunkt ihrer Errichtung und setzt sich während des Betriebs fort. Sie stellen einen Komplex messtechnischer und beschreibender Maßnahmen dar, um das Ausmaß von Verformungen und die Ursachen ihres Auftretens zu ermitteln.

Basierend auf den Beobachtungsergebnissen wird die Richtigkeit der Entwurfsberechnungen überprüft und Muster identifiziert, die es ermöglichen, den Verformungsprozess vorherzusagen und rechtzeitig Maßnahmen zur Beseitigung seiner Folgen zu ergreifen.

Bei komplexen und kritischen Strukturen beginnen die Beobachtungen gleichzeitig mit dem Entwurf. Auf der zukünftigen Baustelle wird der Einfluss natürlicher Faktoren untersucht und gleichzeitig ein System von Stützschildern erstellt, um den Grad ihrer Stabilität vorab zu bestimmen.

In jeder Phase des Baus oder Betriebs eines Bauwerks werden in bestimmten Abständen Beobachtungen seiner Verformungen durchgeführt. Solche nach einem Kalenderplan durchgeführten Beobachtungen nennt man systematisch.

Wenn ein Faktor auftritt, der zu einer starken Änderung des normalen Verformungsverlaufs führt (Änderung der Belastung des Fundaments, der Umgebungstemperatur und des Bauwerks selbst, Grundwasserspiegel, Erdbeben usw.), werden dringend Beobachtungen durchgeführt.

Parallel zur Messung von Verformungen werden zur Ermittlung der Ursachen ihres Auftretens spezielle Beobachtungen von Änderungen des Zustands und der Temperatur von Böden und Grundwasser, der Temperatur des Bauwerkskörpers, meteorologischen Bedingungen usw. durchgeführt. Änderungen in der Konstruktion Die Belastung und die Belastung durch installierte Geräte werden erfasst.

Zur Durchführung von Beobachtungen wird ein spezielles Projekt erstellt, das in der Regel Folgendes umfasst:

Leistungsbeschreibung für die Arbeit;

allgemeine Informationen über den Aufbau, die natürlichen Gegebenheiten und die Funktionsweise;

Anordnung von konventionellen und Deformationszeichen;

schematisches Diagramm der Beobachtungen;

Berechnung der erforderlichen Messgenauigkeit;

Kalenderplan (Zeitplan) der Beobachtungen;

Zusammensetzung der Künstler, Arbeitsumfang und Kostenvoranschläge.

Der Hauptzweck der Überwachung der Verformungen eines Gebäudekomplexes im nördlichen Mikrobezirk der Stadt Nachodka (KPD-80-Anlage - das Hauptgebäude, eine Betonmischerei, ein Zementlager, eine Kantine, ein Verwaltungs- und Freizeitkomplex usw.) sowie Wohngebäude) bestand darin, Informationen zur Beurteilung der Stabilität von Bauwerken zu erhalten und rechtzeitig vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen sowie die Qualität der angewandten Bautechniken und des für die Gründung verwendeten Pfahlmodells zu überprüfen.

Beobachtungsmaterialien wurden vom wissenschaftlichen Betreuer L.I. Poltorak zur Verfügung gestellt.

1. Arten von Verformungen und Ursachen ihres Auftretens

Aufgrund von Konstruktionsmerkmalen und natürlichen Bedingungen menschlichen Handelns unterliegen Bauwerke als Ganzes und ihre einzelnen Elemente verschiedenen Arten von Verformungen.

Im Allgemeinen unter dem Begriff Verformung die Formänderung des Beobachtungsobjekts verstehen. In der geodätischen Praxis ist es üblich, Verformung als eine Änderung der Position eines Objekts relativ zu einem ursprünglichen Objekt zu betrachten.

Unter ständigem Druck der Masse des Bauwerks werden die Böden an der Basis des Fundaments allmählich verdichtet (komprimiert) und es kommt zu einer Verschiebung in der vertikalen Ebene bzw Entwurf Strukturen. Neben dem Druck der eigenen Masse kann die Setzung eines Bauwerks auch andere Ursachen haben: Karst- und Erdrutschphänomene, Veränderungen des Grundwasserspiegels, Betrieb schwerer Maschinen, Verkehr, seismische Phänomene usw. Wenn sich die Struktur poröser und lockerer Böden radikal verändert, kommt es im Laufe der Zeit zu einer schnellen Verformung, genannt Abzug.

Wenn die Böden unter dem Fundament eines Bauwerks ungleichmäßig verdichtet sind oder die Belastung des Bodens unterschiedlich ist, ist die Setzung ungleichmäßig. Dies führt zu anderen Arten von Verformungen von Bauwerken: horizontale Verschiebungen, Verschiebungen, Verzerrungen, Durchbiegungen, die sich äußerlich in Form von Rissen und sogar Verwerfungen äußern können.

Voreingenommenheit Strukturen in der horizontalen Ebene können durch seitlichen Druck von Boden, Wasser, Wind usw. verursacht werden.

Geprüft werden hohe turmartige Bauwerke (Schornsteine, Fernsehtürme etc.). Drehung Und biegen verursacht durch ungleichmäßige Sonnenerwärmung oder Winddruck.

Um Verformungen an charakteristischen Stellen einer Struktur zu untersuchen, werden Punkte erfasst und Änderungen ihrer räumlichen Position über einen ausgewählten Zeitraum bestimmt. In diesem Fall werden eine bestimmte Position und ein bestimmter Zeitpunkt als Ausgangspunkt genommen.

Zur Bestimmung absoluter oder voll Sediment S An der Struktur befestigte Punkte werden regelmäßig durch ihre Markierungen bestimmt H relativ zum ursprünglichen Referenzpunkt, der von der Struktur entfernt liegt und als stationär angenommen wird. Um den Tiefgang eines Punktes zum aktuellen Zeitpunkt relativ zum Beginn der Beobachtungen zu bestimmen, ist es natürlich notwendig, den Höhenunterschied zu diesen Zeitpunkten zu berechnen, d. h. S=Haktuell-Hanfang. Ebenso können Sie den Niederschlag für die Zeit zwischen den vorherigen und nachfolgenden Beobachtungsperioden (Zyklen) berechnen.

Durchschnitt Entwurf Sav Das gesamte Bauwerk oder seine einzelnen Teile werden als arithmetisches Mittel der Summe der Setzungen aller n seiner Punkte berechnet, d.h. Sav=?S/n. Geben Sie neben dem durchschnittlichen Tiefgang der Vollständigkeit halber auch den größten an Snaib und der Kleinste Sname Siedlungen von Bauwerkspunkten.

Unebenheit Niederschlag kann durch die Niederschlagsdifferenz bestimmt werden ?S zwei beliebige Punkte 1 und 2, d.h. .?S1,2=S2-S1.

Bank Und Neigung Strukturen werden als Differenz in der Setzung zweier Punkte definiert, die sich an gegenüberliegenden Kanten der Struktur oder ihrer Teile entlang der ausgewählten Achse befinden. Man nennt die Neigung in Richtung der Längsachse Schutt, und in Richtung der Querachse - verzerrt. Rollmenge im Verhältnis zur Distanz l zwischen zwei Punkten 1 und 2 heißt relative Rolle K. Es wird nach der Formel berechnet K=(S2-S1)/l.

Horizontaler Versatz Q Ein einzelner Punkt einer Struktur wird durch den Unterschied seiner Koordinaten charakterisiert xtek, ytek Und xbeginnend, ybeginnend, erhalten im aktuellen und anfänglichen Beobachtungszyklus. Die Lage der Koordinatenachsen stimmt in der Regel mit den Hauptachsen der Struktur überein. Verschiebungen werden im Allgemeinen anhand der Formeln berechnet qx=xtek-xstart; qy=yaktuell-ybeginnend. Ebenso können Sie die Offsets zwischen dem vorherigen und dem nachfolgenden Beobachtungszyklus berechnen. Außerdem werden horizontale Verschiebungen entlang einer der Koordinatenachsen ermittelt.

Eine Torsion um die vertikale Achse ist vor allem für turmartige Bauwerke typisch. Es ist definiert als eine Änderung der Winkelposition des Radius eines festen Punkts, der von der Mitte des zu untersuchenden horizontalen Abschnitts ausgeht.

Die Änderung der Verformungsgröße über ein ausgewähltes Zeitintervall wird charakterisiert durch Durchschnittsgeschwindigkeit Verformung vav. Zum Beispiel die durchschnittliche Siedlungsrate des untersuchten Punktes über einen bestimmten Zeitraum T zwischen zwei Zyklen ich Und J Die Messungen werden gleich sein vav=(Sj-Si)/t. Es gibt einen Unterschied zwischen der durchschnittlichen monatlichen Geschwindigkeit, wenn T ausgedrückt durch die Anzahl der Monate und den Jahresdurchschnitt, wann T- Anzahl der Jahre usw.

Ein Schiffsrumpf-Verformungsmesser bezieht sich auf ein Mittel zur Messung der Position oder Verschiebung und kann bei der Steuerung von See- und Flussschiffen und Wasserfahrzeugen verwendet werden, um die Navigationssicherheit zu gewährleisten und zu verhindern, dass der Schiffsrumpf bei rauer See oder bei der Aufnahme großer Lasten bricht.

Durch die Installation von GNSS-Antennen auf derselben Linie entlang des Schiffsrumpfs parallel zur Mittelebene ermöglicht das Gerät eine kontinuierliche Überwachung der Auslenkungs-/Biegepfeile des Schiffsrumpfs unter äußeren Einflüssen mit hoher Genauigkeit, während der Prozessor die Auslenkungs-/Biegepfeile als Abstand ermittelt der internen Empfangsantennen aus der Linie, die die aktuellen Positionen der äußersten Bug- und Heckantennen verbindet.

1 Seite, 2 Abb.

Das beanspruchte Gebrauchsmuster bezieht sich auf Mittel zur Positions- oder Verschiebungsmessung und kann insbesondere bei der Steuerung von See- und Flussschiffen und Wasserfahrzeugen eingesetzt werden, um die Schifffahrtssicherheit zu gewährleisten und Querbrüche des Schiffsrumpfs bei rauer See oder bei der Aufnahme großer Lasten zu verhindern .

Es sind Geräte zur kontinuierlichen Überwachung dynamischer Belastungen, einschließlich Spannungen und Verformungen von Schiffsrümpfen, bekannt (siehe US-Patent 5942750, IPC H01J 5/16, NKI 250/227.14, 356/32, 340/555, US-Patent 6701260, IPC G01L 1/ 00, NKI 702/43, 702.42, 73.863.636).

Diese Geräte verwenden faseroptische Sensoren, die an verschiedenen Stellen der Schiffsstruktur angebracht sind, um lokale Verformungen und Spannungen im Metall des Schiffsrumpfs zu messen.

Faseroptische Sensoren erfassen Zug-Druck in lokalen Bereichen ihrer Installation und liefern keine ausreichenden Informationen, um den Zustand des Gehäuses zu beurteilen, der beispielsweise durch die Größe der Auslenkungs-/Biegepfeile des Gehäuses in der vertikalen Ebene gekennzeichnet ist der Einfluss von Wellenlasten.

Ein bekanntes System zur Bestimmung der relativen Position von Antenneninstallationspunkten, basierend auf Phasenmessungen im globalen Navigationssatellitensystem (GNSS) (siehe US-Anmeldung 2004/0212533, IPC G01S 5/14, NKI 342/357.08, op. 28.10.2004). , als Prototyp akzeptiert).

Das System umfasst einen Basisempfänger mit Antenne, mehrere zusätzliche Empfänger mit Antennen, ein Kommunikationssystem und einen Computer für Berechnungen.

Das bekannte System löst nicht die Probleme der Überwachung der Durchbiegung/Biegung eines Schiffsrumpfes, die ein objektives Merkmal der Messung der Rumpfverformung unter dem Einfluss äußerer Lasten ist.

Das durch das beanspruchte Gerät gelöste technische Problem besteht darin, die Möglichkeit einer kontinuierlichen automatischen Messung (Überwachung) der Werte der Auslenkungs-/Biegepfeile des Schiffsrumpfs unter dem Einfluss äußerer Einflüsse bereitzustellen, um die Navigationssicherheit zu gewährleisten.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass in einem Schiffsrumpf-Verformungsmesser, der Signalempfänger des globalen Navigationssatellitensystems enthält, deren Empfangsantennen fest am Schiffsrumpf montiert sind, ein Datenaustauschsystem und ein Prozessor, die Antennen entlang des Schiffsrumpfs angeordnet sind Schiffsrumpf auf der gleichen Linie vom Bug bis zum Heckteil parallel zur Mittelebene des Schiffes, und der Prozessor ist so konfiguriert, dass er die aktuellen Werte der Ablenkungs-/Beugungspfeile an den Antennenbefestigungspunkten als Abstand der berechnet interne Empfangsantennen aus der Linie, die die aktuelle Position der äußersten Bug- und Heckantennen verbindet.

Einer der Empfänger, dessen Antenne im äußersten Bug oder Heck des Schiffsrumpfs montiert ist, ist einfach, die übrigen Empfänger sind zusätzliche Empfänger.

Der Basisempfänger arbeitet im Basisstationsmodus, die Zusatzempfänger im Echtzeitkinematikmodus (RTK) mit Mehrdeutigkeitsauflösung von Phasenmessungen in Bewegung (OTF). Der Datenaustausch zwischen GNSS-Empfängern sowie die Datenausgabe der Empfänger an den Prozessor erfolgt über ein Datenaustauschsystem.

Die Genauigkeitseigenschaften des vorgeschlagenen Geräts können aus der Bedingung bestimmt werden, dass der quadratische Mittelfehler (RMSE) der Messung einer Einheitsdifferenz in den Höhen zweier Antennen (h) im RTK-Modus 20–30 mm beträgt:

Dann überschreitet der SCP der Einheitshöhendifferenz der Linie, die durch die Außenantennen und Innenantennen verläuft (), den Wert nicht:

Es ist bekannt, dass bei großen Schiffen die Nickperiode 10 s überschreitet und die Frequenz der vom GNSS-Empfänger ausgegebenen Daten Werte von 20-100 Hz erreicht. Somit ist es möglich, das Verfahren zur Mittelung einzelner Werte von Höhenunterschieden über einen Zeitraum von bis zu 0,5 s zu verwenden, was laut RTK-Daten der Anzahl N = 10-50 Proben entspricht. Folglich der SKP zur Berechnung des durchschnittlichen Durchbiegungs-/Flexionswerts beläuft sich auf

Bei N=10 und h =30 mm beträgt der Wert 15 mm, was durchaus akzeptabel ist, weil Durchbiegungs-/Durchbiegungswerte können für die Rümpfe großer Schiffe 100–300 mm überschreiten. Folglich erreicht die vorgeschlagene Vorrichtung die Lösung des Problems.

Das Wesentliche der vorgeschlagenen technischen Lösung ist in Abb. 1 der Zeichnung dargestellt; Abb. 2 zeigt die Position der Antennen bei Verformung des Gehäuses.

Die Zeichnung zeigt:

1 1 -1 n GNSS-Signalantennenempfänger;

2 1 -2 n GNSS-Empfänger;

3 – Datenaustauschsystem zwischen Empfängern und Prozessor;

4 – Computer zur Verarbeitung von Phasenmessungen von allen GNSS-Empfängern;

5 - Schiffsrumpf im Ausgangs- und Verformungszustand (Abb. 2).

Die Anzahl n der GNSS-Signalempfänger mit Empfangsantennen wird durch die Anzahl der Punkte am Schiffsrumpf bestimmt, für die die Auslenkung/Beugung des Auslegers S 2 -S n-1 gemessen wird.

Wenn das Gerät in Betrieb ist, werden GNSS-Funksignale von den Empfangsantennen 1 1 – 1 n an die Eingänge der entsprechenden GNSS-Empfänger 2 1 – 2 n empfangen, und Code- und Phasenmessdaten werden von GNSS-Empfängern über den Computer 4 empfangen Datenaustauschsystem 3.

In zusätzlichen Empfängern werden Probleme in der folgenden Reihenfolge gelöst:

Unterschiede in den Phasenmessungen werden zwischen den Antennen zusätzlicher Empfänger, zum Beispiel 2 2 -2 n, und dem Basisempfänger 2 1 gebildet;

Behebt Mehrdeutigkeiten bei Phasenmessungen der Echtzeitkinematik (RTK) in Bewegung (OTF);

Es werden die aktuellen rechtwinkligen Koordinaten der Antennen 1 2 – 1 n von Zusatzempfängern 1 2 – 2 n relativ zur Antenne 1 1 in einem topozentrischen Koordinatensystem ermittelt;

Computer 4 löst Probleme in der folgenden Reihenfolge:

Die aktuellen rechtwinkligen Koordinaten der Empfangsantennen 1 2 – 1 n werden relativ zur Empfangsantenne 1 1 in einem topozentrischen Koordinatensystem berechnet;

Die aktuellen Parameter der durch die Antennen 1 1 und 1 n verlaufenden Leitung werden berechnet;

Die Werte der Auslenkungen/Beugungen des Schiffsrumpfs werden als Werte des Abstands der Antennen 1 2 -1 n-1 relativ zur Linie berechnet, die durch die Antennen 1 1 und 1 n verläuft. (S 2 -S n-1).

In der Ausgangsposition der Antennen (ohne Verformung des Schiffsrumpfes) sind alle Antennen auf derselben geraden Linie platziert und der Wert des Ablenkungs-/Beugungspfeils für jede Empfangsantenne ist gleich Null ( i = 0).

Während der Navigation verformt sich der Schiffsrumpf unter dem Einfluss äußerer Faktoren und dementsprechend ändert sich die relative Position der fest am Schiffsrumpf angebrachten Empfangsantennen 1 1 -1 n (Abb. 2). In diesem Fall sind die berechneten Werte der Ablenkungs-/Ablenkpfeile S, die im Computer 4 für jede Empfangsantenne erhalten werden, nicht gleich Null, und ein Vergleich mit den maximal zulässigen Werten im Computer-ROM ermöglicht eine Beurteilung der Maß an Sicherheit und verhindern, dass das Schiff auseinanderbricht.

Ein Schiffsrumpf-Verformungsmesser, der Signalempfänger des globalen Navigationssatellitensystems, deren Empfangsantennen fest am Schiffsrumpf montiert sind, ein Datenaustauschsystem und einen Prozessor enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen entlang des Schiffsrumpfs auf derselben Linie von platziert sind der Bug zum Heckteil, parallel zur Mittellinie des Schiffs, und der Prozessor ist so konfiguriert, dass er die aktuellen Werte der Ablenkungs-/Wendepfeile an den Antennenbefestigungspunkten als Abstand der internen Empfangsantennen von der Verbindungslinie berechnet aktuelle Position der äußersten Bug- und Heckantennen.

Die Lebensdauer eines Schiffsrumpfes und sein guter technischer Zustand hängen von den Betriebsbedingungen, der Qualität der Wartung und Reparaturen ab. Während des Betriebs müssen Maßnahmen zur Beseitigung von Mängeln ergriffen werden, um Verschleiß und Schäden an Schiffsstrukturen zu verhindern.

Der technische Zustand (Eigenschaft) von Produkten und Bauwerken, den sie im Betrieb erfüllen müssen, wird anhand von Arbeitszeichnungen und technischen Spezifikationen ermittelt. Eine Abweichung des technischen Zustands von Produkten und Konstruktionen vom technischen Zustand in Bezug auf den Schiffsrumpf gilt als Mangel und im mechanischen Teil (Motor und Mechanismen) als Fehlfunktion.

Der Verschleiß eines Teils oder einer Struktur äußert sich in einer Veränderung seiner Größe, Form und der mechanischen Eigenschaften des Materials. Durch den Verschleiß eines Teils oder einer Struktur nimmt dessen Zuverlässigkeit und Haltbarkeit ab. Der Verschleiß eines Schiffes wird durch den Grad der Abnutzung seiner Hauptelemente und vor allem des Rumpfes bestimmt. Die Verschleißfestigkeit eines Schiffsteils oder einer Schiffsrumpfstruktur ist seine Fähigkeit, dem Verschleiß unter bestimmten Betriebsbedingungen zu widerstehen.

Die Verschleißrate ist durch den Verschleißprozess eines Teils oder einer Struktur gekennzeichnet und wird durch das Verhältnis der Verschleißmenge zur Zeit bestimmt, in der dieser Verschleiß auftritt (z. B. die jährliche Verdünnung der Dicke der Außenhaut). Verschleiß und Schäden an Rumpfstrukturen treten aus folgenden Gründen auf: Korrosion, Erosion und Metallermüdung.

Unter Metallkorrosion versteht man die Zerstörung von Metall durch chemische oder elektrochemische Prozesse. Durch Korrosion verlieren Schiffskonstruktionen eine Reihe ihrer technischen Eigenschaften. Um die chemische oder elektrochemische Wirkung einer korrosiven Umgebung auf Metall zu reduzieren, werden daher eine Reihe vorbeugender Maßnahmen eingesetzt (Lackierung, Verzinkung usw.).

Die Schiffsrumpfstrukturen unterliegen sowohl von außen als auch von innen korrosivem Verschleiß. Korrosiver Verschleiß von Rumpfstrukturen äußert sich sowohl in einer gleichmäßigen Abnahme der Metalldicke über relativ große Flächen als auch in Form einzelner Hohlräume, deren Tiefe teilweise einen erheblichen Teil der Metalldicke erreicht.

Die Metallstrukturen sämtlicher Rumpf- und Aufbautenteile unterliegen mehr oder weniger stark ausgeprägten Bedingungen, die die Beschleunigung des Korrosionsprozesses günstig beeinflussen. Dem größten Korrosionsverschleiß unterliegen: Seitenbleche im Bereich der variablen Wasserlinie; Deckplatten an Stellen, an denen Wasser stagniert; Rahmen in Bereichen, in denen sie sich mit Decks überschneiden, wo sich Feuchtigkeit ansammelt; strickt in Bilgen; Schotte in Laderäumen an Kreuzungen mit Decks und Plattformen; Einrichtung und Auskleidung von Kesselräumen und Maschinenkesselräumen, Laderäumen (beim Transport von Gütern mit innerer Wärmeerzeugung), Kohlengruben, die nicht nur feuchter Luft, sondern auch erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, was die Metallkorrosion begünstigt; Auskleidung von Propellerwellentunneln, Decks von Tankschiffen (Einfluss von Ölladungsdämpfen).

Metallerosion ist der Prozess der Zerstörung einer Metalloberfläche unter dem Einfluss eines luftgesättigten Wasserstrahls in Form von Tröpfchen. Zur Erosion gehört auch das Phänomen der Metallzerstörung in der Kavitationszone, in der sich im Wasserstrom Räume mit vermindertem Druck bilden. Am anfälligsten für Erosion sind die Außenpanzerung im Heck von Schiffen mit Propellerantrieb, der Heckpfosten, die Propellerhalterungen, die Führungsdüsen und die Propeller. Die Erosion von Metallen kann durch die Verwendung hochfester Materialien und die Wärmebehandlung (Härtung) der Teile verringert werden.

Schäden an Schiffsstrukturen werden in bleibende Verformungen und Zerstörungen unterteilt.

Zu den verbleibenden Verformungen gehören: Dellen, Windungen, Wellen, Karosseriebrüche; zur Zerstörung - Risse, Brüche, Löcher. Schäden an Schiffskonstruktionen entstehen durch erschwerte Betriebsbedingungen, Unfälle, Naturkatastrophen, Metallermüdung sowie durch Verstöße gegen die Regeln des technischen Betriebs des Schiffes und Abweichungen von den Arbeitszeichnungen und Verstöße gegen die technischen Bedingungen der ausgeführten Arbeiten während des Baus oder der Reparatur des Schiffsrumpfes.

Dellen (Abb. 105, a, b) stellen eine lokale Verformung eines Strukturelements des Körpers dar und werden durch die Größe und Stärke des Auslenkungspfeils charakterisiert. Eine Delle in den Rumpfblechen, die (innerhalb des Abstands) glatte Umrisse aufweist, wird als Bucht bezeichnet.

Während des Betriebs eines Schiffes kann es zu Dellen im Boden (Seiten, Boden, Deck usw.) durch Stauchung des Schiffsrumpfes durch Eis, Kollisionen mit anderen Schiffen, beim Auftreffen der Ladung auf dem Deck, Einfrieren von Wasser kommen Panzer usw.

Wellen (Abb. 105, c) sind eine Reihe von Buchten, die sich zwischen Spanten oder Längsträgern befinden und der Schiffsstruktur ein geripptes Aussehen verleihen. An der Nasenspitze bilden sich häufiger Falten.

Reis. 105. Verformungen von Rumpfstrukturen:
a - Delle (Bucht) des Blechs, b - Delle der Seite, c - Wellung der Seite

Oberflächen- oder Durchgangsrisse – Zerstörung von Strukturelementen. Orte, an denen Risse auftreten, sind alle Arten von Ausschnitten in den Ecken von Böden, Schweißnähte, Kreuzungen des Rahmens mit Querschotts usw.

In Abb. 106 zeigt Risse 2 in der Bodenwand 1 an den Stellen, an denen die unteren Längsträger 3 verlaufen; in Abb. 107 - Risse 2 im Querschott an den Verbindungsstellen mit dem Längsschott 4 und an den Stellen starrer Verbindungen mit zwischen den Schotten installierten Konsolen 5. Im Unterwasserteil der Außenhaut entstehen Risse durch Metallermüdung unter Vibrationseinfluss.

Reis. 106. Risse in der Bodenwand an den Stellen, an denen die unteren Längsträger verlaufen:
1 - Boden, 2 - Risse, Balken

Reis. 107. Risse im Querschott:
1 – Querschott, 2 – Risse an Stellen, an denen „Hardpoints“ angebracht sind, 3 – Bodenbeplattung, 4 – Längsschott, 5 – Halterungen, die Schotte verbinden

Bruch (Abb. 108) ist eine Zerstörung, bei der die Struktur des Schiffsrumpfes in Teile geteilt wird.

Reis. 108. Zerstörung der Seitenbeplattung (Bruch) im Bereich des Bugs

Löcher sind örtliche Zerstörungen (Brüche) von Decken. In Abb. 109 zeigt ein Loch in der Seitenbeplattung des Schiffes, das durch eine Kollision mit anderen Schiffen entstanden ist.

Reis. 109. Loch in der Seitenbeplattung des Schiffes infolge einer Kollision

Bruch des Körpers - Restverformung, gekennzeichnet durch eine Änderung der elastischen Linie des Körpers, tritt auf, wenn Längsverbindungen zerstört werden und an Stabilität verlieren.

Rumpfreparaturen werden durchgeführt, wenn:
vollständige Zerstörung (Risse, Brüche, Brüche) von Metall in einzelnen Wohnstrukturen;
teilweise Zerstörung (korrosiver Verschleiß, Abrieb, Kratzer) des Grundmetalls oder der Schweißnähte;
lokale mechanische Beschädigung des Deckbelags der Rumpfstruktur zusammen mit einem Satz (Dellen) oder einzelnen Blechen (Coils);
Restverformung des Schiffsrahmens (Stabilitätsverlust usw.), erhöhte Wellung des Deckbelags von Rumpfstrukturen; das Auftreten von Undichtigkeiten in Nietnähten; Ausdünnung des Metalls durch korrosiven Verschleiß; erhöhte allgemeine Verformungen des Schiffsrumpfes; starker erosiver Verschleiß der hervorstehenden Teile der Außenhaut im Unterwasserteil des Hecks.