Прогнозирование работоспособности элементов судового валопровода с использованием акустической тензометрии

• Автор: Колыванов, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.08.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1 .Оценка работоспособности гребных налов

1.1. Аналитический обзор надежности эксплуатации гребных валов

1.2. Влияние эксплуатационных факторов на прочность гребного вала

1.3. Условия работы и возможные износы элементов судовых валопроводов

1.4. Причины повреждений гребных валов

1.5. Современные концепции повреждаемости материалов

1.6. Выводы по первой главе

2. Неразрушающие методы диагностирования элементов валопровода

2.1. Понятие о неразрушающих методах контроля

2.2. Оценка разрушающих и неразрушающих методов контроля гребных валов. Характеристика неразрушающих методов контроля гребных валов
2.3. Оценка мегодов контроля напряженного состояния гребных валов
2.4. Диагностика гребных валов с использованием акустического метода неразрушающего контроля
2.5. Разработка аппаратно-программных средств контроля физико-механических характеристик, напряженного состояния материалов гребных валов
2.6. Выводы по второй главе
3. Исследования фнзико-механическнх характеристик напряженного состояния материала гребного вала
3.1. Разработка методики определения характеристик повреждаемости гребных валов
3.2. Определение механических напряжений в гребных валах
3.3. Алгоритм измерений информативных акустических параметров в материалах элементов валопровода
3.4. Влияние режима термической обработки гребных валов на скорость распространения упругих волн
3.5. Выводы по третьей главе
4. Оценка работоспособности гребных валов с использованием акустического метода неразрушающего контроля
4.1. Экспериментальные исследования повреждений гребных валов
4.2. Исследования зон разрушения гребных валов т/х пр.
4.3. Выводы по четвертой главе
Заключение
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Вопрос надежности судовых энергетических установок находится на стыке чрех отраслей: водного транспорта, судостроительной промышленности и судоремонтной промышленности. Отсюда, и вытекает сложность решения эгого вопроса. Решить этот вопрос представляется возможным путем более широкого применения классической науки к практике проектирования, строительства, диагностики и ремонта валопроводов.
При существующей практике довольно часто суда устанавливаются в док при хорошем состоянии гребного устройства и, в таких случаях, дорогостоящие докования судов получаются преждевременными. Но бывают случаи, когда плановый срок докования еще не наступил, а износы гребных валов уже недопустимо превысили предельные нормы, в результате чего нередко возникает повышенная вибрация валопроводов, а затем происходят поломки гребных валов.
В итоге получается, что существующая диагностика гребных валов, проводимая только во время докования, зачастую является несвоевременной и неэффективной по причине отсутствия диагностики гребных валов при положении судна на плаву.
Развитие судовых энергетических установок современных судов обусловило значительные изменения и в составе валопроводов. Наряду с традиционными устройствами для обслуживания (тормозы; системы прокачки смазывающей и охлаждающей жидкостей для дейдвудных устройств и др.) стали предусматриваться комплексы ВРШ; токосъемные устройства; механизированные валоповоротные устройства; устройства для торсиографирова-ния; редукторы; компенсирующие муфты; встроенные валогенераторы и др.
Тем не менее, эксплуатационная надежность валопроводов во многих
случаях оказывается недостаточной. Наряду с традиционными причинами
отказов отрицательное влияние оказывают такие явления, как гидродинами-

ческая неуравновешенность, гребных винтов, чрезмерные износы дейдвудных опор, снижение усталостной прочности гребных валов от агрессивного воздействия забортной воды и др.
Сроки нормальной эксплуатации валопроводов имеют тенденцию к снижению из-за нарушений в работе подшипниковых пар дейдвудного устройства; недостаточной компенсирующей способности дейдвудных уплотнений и местных износов на шейках гребных валов; досрочного выхода из строя подшипников качения в опорах; прогрессирующих износов неметаллических дейдвудных втулок и др.
С увеличением размеров судов и мощности их энергетических установок соответственно увеличиваются диаметры валов; размеры опор; массы гребных винтов, навешиваемых маховиков ДВС, механизмов изменения шага в составе ВРШ и т.д. Имеется достаточно большое количество судов с необоснованно короткими или протяженными валопроводами. Длины пролетов между опорами во многих случаях оказываются укороченными, что ведет к снижению технологической гибкости валопроводов и повышению чувствительности опорных реакций и изгибающих моментов в валах при эксплуатационном изгибе корпуса судна.
Из-за многообразия факторов и сложности их совместного влияния на валопровод, диагностирующие системы и устройства до настоящего времени должного развития и применения на судах не получили.
Судовые валы являются ответственными элементами судовых энергетических установок, к которым предъявляются высокие требования к показателям надежности. В процессе эксплуатации валы приобретают дефекты в виде усталостных трещин, которые являются сильными концентраторами напряжений и приводят к усталостному разрушению.
В процессе освидетельствования Российским регистром, а так же при ремонте в случае обнаружения трещин любых размеров гребные валы бракуются. Судно выводится из эксплуатации, и длительное время находится в
вынужденном простое из-за отсутствия нового гребного вала. Продолжи-