Исследования результатов дефектаций судовых конструкций для разработки методики оценки их достоверности

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
59
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov. 2014. № 1. P. 147−151.
4. Chrustaliov E.J., Ilmenskaja E.M. Methodology of scientific activities controlling for Russian Scientific
Academy’s institutions // Controlling. 2009. № 3 (31) P. 78−84.
ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕФЕКТАЦИЙ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ИХ ДОСТОВЕРНОСТИ
Зиновьев Павел Владимирович к.ф.м.н., доцент Дальневосточного федерального университета
Компанец Василий Андреевич
доцент Дальневосточного федерального университета
Суров Олег Эдуардович
к.т.н., доцент Дальневосточного федерального университета
RESEARCH OF FAULT DETECTION RESULTS OF SHIP CONSTRUCTION TO DEVELOP METHODS OF THEIR AUTHENTICITY
Zinovev Pavel Vladimirovich, Candidate of Science, associate professor of Far Eastern Federal University
Kompanets Vasilii Andreevich, Associate professor of Far Eastern Federal University
Surov Oleg Eduardovich, Candidate of Science, associate professor of Far Eastern Federal University
АННОТАЦИЯ
В статье представлено описание исследований результатов дефектаций судовых конструкций для разработки методики оценки достоверности результатов замеров. Исходная информация для исследований взята из базы данных DEFHULL. Полученные результаты исследований и выводы могут использоваться для оценки достоверности результатов замеров остаточных толщин при дефектации, а также для подготовки отчетной документации о техническом состоянии конструкций корпусов судов, предоставляемой для согласования в инспекцию Регистра судоходства.
ABSTRACT
The article describes the research results of fault detection results of ship construction to develop methods of their authenticity. Baseline information for the research are taken from the database DEFHULL. Research results and conclusions can be used to assess the reliability of the results of measurements of residual thickness is at fault detection, and also for preparation of reporting documentation about the technical condition of hull structures of ships available for approval in the Russian Maritime Register of Shipping.
Ключевые слова — исследование- судно- корпуса судовых конструкций- достоверность- надежность- методика оценки достоверности- дефектация.
Key words — research- ship- hull- authenticity- reliability- the validation techniques- fault detection.
Прочность, надежность и ресурс корпусов являются важнейшими составляющими безопасной эксплуатации объектов морской техники, поэтому вопросы их обеспечения регламентируются обязательными для исполнения в процессе проектирования, постройки и эксплуатации нормативными документами [1, 2]. Документы отражают международные и национальные требования гарантий безопасности мореплавания, содержат расчетные схемы и модели проверки прочности, требования к технологическим процессам постройки, порядку освидетельствований состояния корпуса. Выполнение всех требований нормативной документации должно обеспечивать высокую степень надежности корпусов и спроектированных на их основе объектов морской техники.
В практике традиционные статистические методы, используемые при оценке надежности изделий массового производства, для судовых конструкций малопригодны, т.к. для их реализации необходима однородная статистическая информация об отказах. Такую информацию получить затруднительно для объектов, выпускаемых в единичных экземплярах или малыми сериями и эксплуатируемых в существенно различных условиях. В большинстве случаев оценка надежности судовых конструкций осуществляется индивидуально на основании экспериментальных данных для каждого элемента по результатам периодических обследований (очередных и внеочередных освидетельствований) в установленном объеме [2].
Порядок, объем и методика проведения замеров остаточных толщин регламентируется нормативными документами Российского морского регистра судоходства (РМРС) [3]. Требования по замерам толщин зависят от типа судна, его возраста и вида освидетельствования. С увеличением возраста судовых конструкций количество замеров увеличивается.
Положения по увеличению объема замеров толщин, для районов со значительной коррозией, приведены в [3] и могут дополнительно оговариваться в программе расширенного освидетельствования. Решение о возможности снижения количества точек замеров принимается инспектором РМРС, проводящим освидетельствование в зависимости от состояния корпусных конструкций судна. При этом ответственность за достоверность и актуальность замеров остаточных толщин возлагается как на де-фектовщика, имеющего сертификат, так и на сотрудников РМРС.
Высокая ответственность инспекторов РМРС и др. участников процедуры оценки технического состояния судовых конструкций вызывает необходимость повышения точности и достоверности результатов дефектации при оптимальной достаточности измерений для поддержания надежности на высоком уровне с учетом ограничения временных затрат. Создание вспомогательного инструмента дефектаций в виде методик оценки достоверности результатов замеров остаточных толщин при де-
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
60
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
фектации судовых конструкций позволяет повысить эффективность данной процедуры.
Результаты замеров толщин корпуса оформляются в виде отчета совместно с чертежами корпусных конструкций и соответствующими таблицами в установленном объеме. Формирование таких массивов информации актуализировало потребность создания информационной базы (банков данных, архивов, библиотек) максимального количества освидетельствований с предоставлением доступа определенным лицам для повышения надежности конструкций, развития отрасли [7, 8].
В 1996 г. по заказу РМРС подобный программный комплекс, предназначенный для формирования компьютерного банка данных по техническому состоянию корпусов судов, был разработан в ДВФУ (на тот момент ДВГТУ): система DEFHULL. База данных DEFHULL регулярно дополняется и анализируется. К настоящему времени в ней содержатся свыше 1 млн. замеров остаточных толщин по судам различных классов [7, 8].
Наличие накопленной информации о параметрах технического состояния объекта не гарантирует их достоверности и, соответственно, не позволяет обеспечить повышение надежности объектов ввиду возможности возникновения ошибок и погрешностей измерений и оценки. Достоверность измерений тесно связана с точностью измерений и их достаточным количеством. Величина доверительного интервала прямо пропорциональна коэффициенту вариации полученных данных и обратно пропорциональна корню квадратному из числа испытанных образцов.
Определить истинное значение физической величины (параметра) в условиях промышленного производства затруднительно. Результат любого измерения отличается от истинного значения величины на некоторое значение, зависящее от точности средств и методов измерения, квалификации оператора, условий измерений и т. д. В то же время абсолютная величина ошибки не может быть критерием точности [5, 6].
Точность результатов измерений зависит от ряда факторов: метода измерения- техники, инструмента и соблюдения технологии измерений- субъекта измерений (диагноста, инспектора) — анализа результатов измерений- интерпретации результатов измерений.
Увеличение количества измерений или повышение их точности вызывает значительные финансовые и временные потери без гарантий получения достоверных результатов. Применение выборочного контроля с применением методов теории вероятностей и математической статистики позволяет многократно уменьшить необходимый объем измерений при обеспечении приемлемой достоверности.
Точность результатов указывают в виде доверительных интервалов (нижних и верхних доверительных границ), выражаемых в единицах измеряемых показателей или в относительных единицах. В действующих нормативных документах РМРС [2, 3] доверительных интервалов при проведении аналитике результатов дефектаций в явном виде не указано. Имеются лишь косвенные указания в п. 5.4.1 [3], где количество замеров толщин должно быть увеличено, если разность между измеренными остаточными толщинами более 1,5 мм. Выбор количества точек для листа принимается в зависимости от разброса значений остаточных толщин на участке. Если максимальная разность замеренных толщин в точках на листе с построечной толщиной до 16 мм превышает 2 мм, а свыше 16 мм
— 3 мм, то число точек замеров на участке листа с минимальной остаточной толщиной должно быть увеличено в ячейке листа.
Для обеспечения правильных результатов оценки технического состояния, основанной на замерах остаточных толщин конструкций, и назначения мест ремонта корпуса требуется научно обоснованный подход к проведению измерений, обследования и технического освидетельствования. Разработка методики оценки достоверности результатов замеров остаточных толщин при дефектации судовых конструкций позволит упростить работу специалистов, участвующих в проведении оценки технического состояния судов и повысить надежность эксплуатируемых конструкций.
Достоверность и точность расчета средней величины оценивается с помощью доверительных границ при заданной доверительной вероятности. Для того, чтобы найти доверительный интервал необходимо знать закон распределения вероятностей, с помощью которого по критериям согласия выбирается закон распределения.
В качестве одной из альтернатив можно посчитать доверительные интервалы для каждого закона распределения и принять за окончательный вариант наибольшее значение (при расчете верхней границы) и наименьшее значение (при расчете нижней границы). Согласно [4], во всех случаях можно определить нижнюю границу доверительного интервала по нормальному распределению, а верхнюю — по нормальному распределению или по распределению Вейбулла в зависимости от коэффициента вариации. Так как при нормальном распределении коэффициент вариации показателя не должен превышать
0.3 г 0. 4, то выполнение указанного условия может служить ориентировочным критерием соответствия опытных данных нормальному закону.
В процессе эксплуатации корпусов судов их конструктивные элементы утоняются и, следовательно, прочность конструкций уменьшается (рисунок 1). При этом отклонения измеренных значений остаточных толщин элементов конструкций от средних увеличиваются. При приближении к нормативному сроку эксплуатации частоты распределения отклонений замеров остаточных толщин от среднеарифметического значения имеют максимально широкий спектр и являются функцией от возраста судна (рисунок 1).
Ширина спектра разбросов отклонений замеренных остаточных толщин от их средних значений может быть определена в первом приближений по линейной зависимости от времени эксплуатации. При этом учтем, что при проектировании наружной обшивки корпуса согласно Правил РМРС [1] вводится надбавка на коррозионный износ As = u-(T-12), мм (u -скорость коррозии, мм/год- T = 24 год — нормативный срок эксплуатации), которая в среднем принимается (1. 8г2. 0) мм. Учитывая, что ширина спектра характеризуется средним квадратичным отклонением ст, то в нашем случае для предварительной оценки, на конец нормативного срока эксплуатации примем 3ст и As, тогда ст и As/3 или ст (Т) и 0.6 мм. Следовательно, при периоде эксплуатации судна близким или больше нормативного средние квадратичные отклонения для разности измеренных остаточных толщин элементов конструкций от их средних значений должны быть ст & gt- 0.6 мм.
Для подтверждения и апробации данного подхода были выполнены предварительные расчеты на основе замеров остаточных толщин, хранящихся в банке данных DEFHULL. В качестве объектов рассмотрены две последовательные дефектации по наружной обшивке среднего
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
61
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
рыболовного траулера морозильного, проект 502 М типа «Ольга» постройки 1971 г. в возрасте 29 лет и 33 года. Дефектации производились двумя разными организациями, имеющими сертификат РМРС. Результаты распределения
отклонения измеренных значений остаточных толщин элементов конструкций от средних значений 5j для рассматриваемого судна представлены на рисунке 2.
Рисунок 1. Изменение прочности при эксплуатации корпуса судна и разброс значений остаточных размеров
конструктивных элементов (толщин)
Учитывая сверхнормативный срок эксплуатации судна, разброс отклонений замеров от средних должен быть существенным (рисунок 2, б) ввиду значительного коррозионного износа, ремонтов и прочих факторов, увеличивающих ширину спектра распределения значений 5j. Зависимость, представленная на рисунке 2, а не соответствует истинному техническому состоянию (см. рисунок 1), поскольку более чем для 90% листов наружной обшивки замеры остаточных толщин находятся в пределах ± (0,1 ^ 0,2) мм от среднего значения. Эти отклонения соответствуют погрешности прибора для замеров толщин и недостоверны при сверхнормативном периоде эксплуатации судна.
Такая картина, предположительно, следствие & quot-человеческого фактора& quot-: в первом случае дефектовщик является представителем судовладельца (основная задача -уменьшение сроков и стоимости ремонтно-восстановительных работ), во втором случае дефектовщик — представитель судоремонтного предприятия (основная задача -выявление максимального количества дефектов и отклонений от требований для увеличения прибыли ремонтной
организации). Человеческий фактор обработки и фиксации технической информации случайно или целенаправленно способен существенно исказить изменения подконтрольных характеристик. Заинтересованность судовладельцев в снижении трудоемкости и стоимости проведения освидетельствований, убытков от простоя в ремонте, затрат на ремонтные работы при продаже судов могут дополнительно мотивировать ответственных лиц на целенаправленное искажение результатов проверок. При этом выявить факт отклонения показаний от действительных весьма сложно, прежде всего, по причине большого объема измерений (около 1000 замеров для судна длиной 100 м только для наружной обшивки), а также высокой квалификации исполнителей работ при намеренном искажении результатов.
Зависимость, представленная на рисунке 2, а более опасна, поскольку не учитывает реальные износы конструкций и может привести к аварийной ситуации. С другой стороны, завышение объемов ремонтных работ снижает эффективность судна и прибыль судовладельца.
а)
г- сч ю
о о о о
Распределение 8
б)
1. 0
0. 9
0. 8
0. 7
0. 6
0. 5
0. 4
0. 3
0. 2
0. 1
0. 0
Распределение 8
Рисунок 2. Частоты распределения отклонений замеров остаточных толщин от среднеарифметического значения исследуемого судна: а) дефектация в возрасте 29 лет, с = 0. 18 мм- б) дефектация в возрасте 33 года, с = 0. 65 мм
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- V (12), 2015
Частоты распределения отклонений замеров остаточных толщин от среднеарифметического значения являются функцией от возраста судна. Отклонения измеренных значений остаточных толщин элементов конструкций от средних с возрастом судна увеличиваются. При периоде эксплуатации судна близким или больше нормативного средние квадратичные отклонения для разности измеренных остаточных толщин элементов конструкций от их средних значений должны быть более 0.6 мм.
Для определения вероятностных характеристик отклонений измеренных остаточных толщин элементов конструкций от их средних значений для разных типов судов требуется выполнить углубленные исследования результатов дефектаций, в которых будут учтены: условия эксплуатации, возраст судна и другие факторы, в т. ч. ремонтно-восстановительные работы.
Список литературы
1. Правила классификации и постройки морских судов. Т.1. Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург, 2015.
2. Правила классификационных освидетельствова-
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ний судов в эксплуатации. Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург, 2015.
3. Инструкция по замерам толщин на судах Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург, 2012.
4. Ефремов Л. В. Практика инженерного анализа судовой техники — Л.: Судостроение 1980, 176 с.
5. Кемниц Ю. В. Теория ошибок измерений Издательство геодезической литературы, Москва, 1961
6. Большаков В. Д. Теория ошибок наблюдений — М.: Недра, 1983 г — 223с
7. Кулеш В. А., Пичугин О. Г., Суров О. Э. Компьютерный банк данных и экспертиза технического состояния флота (DEFHULL) // Гос. Комитет по рыболовству РФ. Безопасность мореплавания и ведения промысла. — СПб., 1997. С. 57−61. Вып. 1 (105).
8. Кулеш В. А., Житников А. В., Суров О. Э. Система DEFHULL — инновационная технология в управлении технической эксплуатацией флота. Электронное периодическое издание & quot-Вестник Дальневосточного государственного технического университета& quot-, Научный журнал, № 3 (5), ДВГТУ- Владивосток- 2010. С. 23−34.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ
Кохреидзе Гиви Клементьевич
Доктор технических наук, профессор департамента электротехники и электроники Грузинского технического
университета (ГТУ), г. Тбилиси Прангишвили Григол Важаевич Докторант ГТУ, начальник департамента электроснабжения АО, Гоузинскаяжелезная дорога,
Курашвили Изольда Акакиевна Академический доктор энергетики и электроинженерии, ассистент профессор ГТУ
Тетунашвили Этер Роландиевна
Бакалавриат факультета энергетики и телекоммуникации Гоузинского технического университета
MATHEMATICAL AND COMPUTER MODELING OF PROCESSES IN SEMI-PERMEABLE CONVERTING SYSTEM FOR POWER SUPPLY OF LIFTING SUBSTATIONS
Kokhreidze Givi patronymic Kliment, Doctor of technical sciences- full professor of electrical engineering and electronics department of Georgian Technical University (GTU), Tbilisi City, Georgia
Prangishvili Grigol patronymic Vazha, Doctoral student of GTU, head ofpower supply department of Joint Stock Company «Georgian Railway»
Kurashvili Izolda patronymic Akaki, Academic doctor of electric engineering and energetic, assistant-professor of GTU Tetunashvili Eter patronymic Roland, Bachelor of the faculty of energetic and telecommunication of Georgian technical University
АННОТАЦИЯ
Целью настоящей работы является математическое и компьютерное моделирование электромагнитных переходных процессов в20. трехфазных управляемых выпрямительной и инверторной преобразовательной системе электроснабжения тяговой подстанции. Моделирование производится по методу комплексными преобразованиями пере-менных.В результате расчета и анализа полученны важнейщиезавысимостей между неизвестными электрическими величинами и построенны структурные схемы модели переходных процессов. Составленны комплексные уравнения преобразовательной системы относительно производных токов и полученны интегральные выражения этих токов, позволяющие произвести компьютерные моделирования процессов.
Ключевые слова: выпрямитель, инвертор, потокосцепление, комплексное преобразование, трансформатор, структурнаясхема, переходный процесс, моделирование.
ANNOTATION
Aim of the presented work is mathematical and computer modeling of electromagnetic transition processes in inverter converting system of power supply of lifting substations and in guided tripods tuners. Modeling takes place by the method of variables complex converting. As a result of calculation and analysis one has got very important attitudes among the searching electric values. One has set the structural schedules of the model of their transmission processes. One has done equations

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой