Способ определения остаточного ресурса корпуса при оценке стоимости судов и плавсредств

Cтоимость судна на вторичном рынке зависит от его технического состояния. Техническое состояние судна – совокупность параметров, определяющих прочность, жесткость, непроницаемость корпуса, работоспособность машин, механизмов и судового оборудования и изменяющихся вследствие возникновения и развития дефектов в процессе эксплуатации судна.

Однако визуальный осмотр не позволяет количественно определить остаточный срок службы судна. Таким образом, можно констатировать, что сегодня нет физически обоснованных методик, позволяющих спрогнозировать будущий срок службы судна, и рекомендаций по определению его остаточного ресурса. Это объясняется тем, что суда разных типов отличаются архитектурой, энерговооруженностью, разной насыщенностью техническими средствами, интенсивностью эксплуатации, качеством ухода и технического обслуживания и работают в районах с разными погодными условиями.

Отдельные судовые системы и их элементы, главные и вспомогательные механизмы, элементы винто-рулевого комплекса, технологическое, специальное, навигационное и другое оборудование имеют разные нормативные сроки службы, их регламентное, техническое обслуживание, ремонты и замены выполняются в разное, предусмотренное Российским морским регистром судоходства (далее – Регистр) время.

В связи с этим остаточный ресурс судна в первую очередь зависит от технического состояния корпуса, износ которого определяется сложными физико-химическими процессами. Специалистами отмечается, что скорости износа конструкций корпуса в составе палубного, днищевого и бортовых перекрытий заметно отличаются не только на разных типах судов, но и на судах одного типа (sister ship) [2, 3].

Это обстоятельство отмечено и в работе автора настоящей статьи «Определение остаточного срока службы корпуса судна в задачах оценки рыночной стоимости» [4], изданной в 2008 году, в которой предложен способ определения остаточного ресурса корпуса судна, базирующегося на данных дефектации корпусных конструкций, периодически выполняемых по требованию Регистра. Однако в предложенном методе рассматривался только износ пластин на- ружной обшивки и сделано допущение, что износ набора происходит с меньшими по сравнению с обшивкой скоростями. Это подтверждается на практике на многих типах судов и дает ошибку в безопасную сторону.

Сегодня, с учетом накопленного опыта, предлагаю вниманию читателя более корректный, свободный от отмеченного недостатка метод определения остаточного ресурса корпуса судна.

Как известно, различают общую и местную прочность судна.

Общая прочность определяет возможность безопасной эксплуатации судна. При оценке общей прочности корпус судна рассматривается как полая трубчатая балка, образованная днищевым, палубным и бортовыми перекрытиями.

В процессе эксплуатации корпус судна испытывает одновременно несколько видов деформаций. Эти деформации вызываются общим изгибом корпуса, как балки, а также местным изгибом перекрытий, набора, пластин наружной обшивки. Со временем прочность связей корпуса изменяется, что обусловлено неизбежным старением. Старение проявляется в виде коррозии, остаточных деформаций и других дефектов. Вследствие старения уменьшаются толщины наружной обшивки и элементов связей набора, изменяется первоначальная форма конструкций в результате появления остаточных деформаций, вызванных различными эксплуатационными перегрузками, нарушается целостность отдельных элементов – возникают трещины, разрывы, пробоины как проявление усталости, хрупкости материала. Трещины, разрывы, пробоины и местные эксплуатационные дефекты (пятна, язвенная и канавочная коррозия), по требованию Регистра, выявляются и устраняются при промежуточных и очередных освидетельствованиях судов.

Сложное напряженное состояние корпуса, как балки, представляется в виде суммы напряжений, вызванных изгибом в вертикальной, горизонтальной плоскостях и кручением. Однако основным при оценке общей продольной прочности является расчет напряжений при изгибе в вертикальной плоскости.

При решении этой задачи пустотелая балка заменяется «эквивалентным брусом». Верхняя полка (фибра) эквивалентного бруса формируется обшивкой палубы, палубным стрингером, карлингсами, а нижняя – наружной обшивкой днищевого перекрытия, настилом второго дна, вертикальным килем, днищевыми стрингерами, междудонным листом и продольными балками днищевого перекрытия.

Удовлетворение общей прочности проверяется посредством сравнения моментов сопротивления наиболее нагруженных связей, как правило, палубы и днища, с минимальными, предельно допустимыми по Правилам Регистра.

Для нового судна моменты сопротивления палубы W_{d 0} и днища W_{b 0} определяются в процессе проектирования при назначении требуемых из условия прочности толщин наружной обшивки и выборе размеров подкрепляющих ее ребер жесткости.

Методика построения эквивалентного бруса и расчета величин W_{d 0} и W_{b 0} описана в работах [5] и [6].

В процессе эксплуатации размеры связей корпуса уменьшаются вследствие коррозии, поэтому, по требованию Регистра, на судах, начиная со второго очередного освидетельствования, требуется проведение инструментального замера остаточных толщин наружной обшивки и балок набора. Используя результаты этой дефектации, можно вычислить моменты сопротивления палубы W_dt и днища W_bt через t лет эксплуатации. Тогда скорости изменения моментов сопротивления палубы δ W_d и днища δ W_b за t лет эксплуатации можно определить по формулам:

δ W d = ( W d 0 – W dt ) / t ;

δ W b = ( W b 0 – W bt ) / t .

Теперь можно вычислить остаточные ре- сурсы этих связей корпуса с помощью следующих зависимостей:

T ост d = ( W dt – [ W d ]) / δ W d ;

Tост b = (Wbt – [Wb]) / δ Wb, где [Wd], [Wb] – соответственно минимально допустимые, по требованиям Регистра, моменты сопротивления палубы и днища, определяемые по Правилам [7].

Проиллюстрируем возможность использования предлагаемой методики на условном примере для сухогрузного теплохода т/х «С» грузоподъемностью около 3 000 тонн.

Расчеты эквивалентного бруса судна с построечными толщинами наружной обшивки и балок набора (нового судна) показали, что моменты сопротивления палубы и днища составляют соответственно W_{d 0} = 10 839,16 см²м и W_{b 0} = 13 969,86 см²м.

Используя результаты дефектации через 20 лет эксплуатации, были найдены моменты сопротивления палубы и днища:

W_dt = 9 934,74 см²м ;

W_bt = 12 444,54 см²м .

В таком случае скорости уменьшения моментов сопротивления палубы и днища:

δ W_d = 45,22 см²м/год ;

δ W_b = 76,27 см²м/год .

Минимально допустимые моменты сопротивления палубы и днища, определенные по Правилам [7]:

[ W_d ] = 9 635,47 см²м ;

[ W_b ] = 10 599,02 см²м .

Используя указанные ранее данные, можно рассчитать остаточные ресурсы палубы и днища:

T ост d = ( W dt – [ W d ]) / δ W d = (9 934,74 – – 9 635,47) / 45,22 = 6,62 года ;

T ост b = ( W bt – [ W b ]) / δ W b = (12 444,54 – – 10 599,02) / 76,27 = 24,2 года .

Как видно из проведенных расчетов, наиболее нагруженной на рассматриваемом судне является палуба, остаточный ресурс которой T_{ост d} составил 6,62 года. Эта величина и будет определять остаточный ресурс корпуса судна.

Отметим, что вычисленный таким образом остаточный ресурс корпуса будет верен при условии сохранения режима, районов эксплуатации и уровня технического обслуживания судна в прогнозный период, а также в предшествующий период эксплуатации.