Научные основы повышения надежности судов ледового плавания с использованием комплексной системы мониторинга параметров прочности и вибрации

• Автор: Матлах, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 342 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Г лава 1. Состояние вопроса и основные направления решения
проблемы повышения надежности судов ледового плавания. Постановка задачи
1.1. Общие положения
1.2. История появления и развития морских транспортных судов ледового плавания
1.3. Современное состояние арктического флота
1.4. Анализ повреждаемости транспортных судов ледового плавания
1.5. Человеческий фактор
1.6. Краткий обзор научных исследований, обеспечивающих
создание надежных и безопасных судов ледового плавания
1.7. Постановка задачи исследования
Глава 2. Исследование вопросов обеспечения использования системы
мониторинга параметров прочности для повышения
надежности корпусных конструкций судов ледового плавания
2.1. Общие положения
2.2. Требования Морского Регистра судоходства к судам
ледового плавания
2.3. Необходимость дальнейшего совершенствования методов прогнозирования действующих ледовых нагрузок
2.4. Использование искусственно нагружаемой модели конструкции ледового пояса для подготовки данных, необходимых
при установке на судах системы определения ледовых нагрузок

2.5. Разработка математической модели определения величины ледовой нагрузки на бортовое перекрытие на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкции
2.6. Исследование методов расчета прочности конструкций
ледовых усилений при глубоком пластическом деформировании
2.7. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния бортового перекрытия под действием перемещаемой локальной ледовой нагрузки
2.8. Направления дальнейших исследований
Основные выводы по главе
Г лава 3. Вибрация судов ледового плавания
3.1. Общие положения
3.2. Анализ имеющихся экспериментальных данных ходовой вибрации судов при движении во льдах
3.3. Расчетное прогнозирование параметров ледовой вибрации
3.4. Расчетное прогнозирование параметров собственных колебаний корпуса и корпусных конструкций судов ледового плавания
3.5. Виброзащнта судовой мебели
3.6. Рекомендации по снижению уровней ходовой вибрации
и улучшению вибрационных условий обитаемости на судах
ледового плавания
Основные выводы по главе
Г лава 4. Информационные технологии при контроле прочности
и вибрации судна в ледовых условиях
4.1. Предварительные замечания
4.2. Система контроля прочности и вибрации судна в ледовых условиях. Концепция и подход
4.3. Реализация концепции системы контроля прочности
и вибрации судна. Архитектура системы

4.4. Судно в ледовых условиях как многорежимная
динамическая система
4.5. Особенности преобразования информации
4.5.1. Вычислительный блок
4.5.2. Матрица коэффициентов влияния
4.5.3. Алгоритм расчета по методу конечных элементов
4.6. Модели принятия решений по контролю прочности
и вибрации судна
4.6.1. Модель, основанная на методах традиционной математики
4.6.2. Нетрадиционные модели контроля прочности
4.6.3. Функционирование системы при различных
режимах движения
4.7. Особенности режимов движения и задач контроля прочности
судна в ледовых условиях
4.7.1. Особенности движения судна в ледяном поле
4.7.2. Соотношение между ледовой прочностью
и скоростью судна
4.7.3. Критерии прочности судна в ледовых условиях
Основные выводы по главе
Г лава 5. Имитационное моделирование и реализация
интерфейса «оператор - ИС» при контроле динамики судна в ледовых условиях
5.1. Разработка алгоритмов контроля прочности судна
в ледовых условиях
5.2. Математические модели контроля динамики взаимодействия
судна с ледяным полем
5.2.1. Оценка скорости движения судна во льдах
5.2.2. Контроль прочности судна в зоне контакта

проводкой мощных ледоколов приспособлены лишь суда класса ЛУ7. Суда класса ЛУ5 (аналог высшего балтийского класса 1А Super Финско-Шведских правил) предназначены для использования в арктических морях лишь в летнеосенний период навигации под проводкой ледокола. Суда класса ЛУ4 (1А Финско-Шведских правил) могут допускаться для плавания в Арктике в летний период навигации при наиболее легких ледовых условиях (в разреженных, разрушенных таянием и мелко битых льдах). Соответственно эти рекомендации содержатся в «Правилах Российского морского Регистра судоходства» и «Руководстве для сквозного плавания судов по СМП».
Статистика распределения повреждаемости судов по ледовым классам за 30 лег эксплуатации флота в Арктике приведена в табл.1.8 [223], [241].
Таблица
Доля повреждаемых корпусов судов основных ледовых классов от общего количества эксплуатируемых судов, %
Класс Годы
1960 1974- 1976 1978 1981 1983 1987 1988 1989 1990 1992 1994
УЛА 3 2 2 1,3 1,3 8 13 16
УЛ 28 5,5 6,5 19 19 41 34 42
Л1 40 73 74 68 54 37 33 16
Как видно из приводимых данных, повреждаемость корпусов эксплуатирующихся в Арктике судов в значительной степени зависит от ледового класса судна.
В настоящее время значительное место в освоении арктических перевозок наливных грузов начинает занимать флот новой судоходной компании «Лукойл-Арктик-Танкер», состоящий из 10 танкеров суммарным дедвейтом 178 тыс. тонн, имеющих классы ЛУ4-ЛУ5. Эти танкеры могут осуществлять безледокольное плавание в арктических морях только в летне-осенний период. Для круглогодичной навигации необходимы суда категорий ЛУ8 и ЛУ9.