Реферат 3
Ведение 4
1. Первые результаты разработки Свидетельства о допустимых режимах
плавания судна 5
2. Критерии оценки 7
3. Описание самоподъемной плавучей установки 7
4. Механизм взаимодействия ледового покрова с прямостенным бортом ... 9
5. Физико-механические характеристики льда 11
6. Расчет прочностных характеристик ледового образования,
определяющих силовое воздействие льда на корпус 12
7. Экспериментальное исследование прочности льда на сжатие 17
8. Выбор материала объекта и указание его свойств 19
9. Наложение на модель необходимых физических условий 20
10. Моделирование нагрузок
21
11. Мероприятия по предотвращению неприемлемых последствий реализации проекта 23
Вывод 25
Литература 27
Приложения 29
Актуальность работы обусловлена тем, что подобный расчет и детальное изучение рекомендованной методики РМРС необходимы для предоставления рекомендаций судоводителям при планировании морских операций и разработки Свидетельства о допустимых режимах плавания судна во льдах. Само свидетельство предназначено для снижения риска получения повреждений корпуса судна при взаимодействии со льдом.
К примеру, в Наставлении по эксплуатации в полярных водах, Раздел 1 (Эксплуатационные возможности и ограничения) должен включать информацию о допустимых режимах движения судна во льдах, которая является результатом получения кривой допустимой скорости с предварительным анализом кривой фактической прочности конструкции, взаимодействующей со льдом [4].
При выполнении расчета по определению фактической прочности корпусных конструкций необходимо брать во внимание режим движения, район эксплуатации, ледовые условия и техническое состояние корпуса, что усложняет саму методику.
В соответствии с Методическими рекомендациями был выбран режим движения в битых льдах, как наиболее распространённый режим эксплуатации судна.
Так же в соответствии с данными рекомендациями, область применения ледовых Правил ограничивается четко определенной формой и конфигурацией носовой части корпуса, т.е. углы наклона ватерлинии, шпангоута и т.п. строго регламентируются (Рисунок 1). Все отклонения от требований являются предметом специального рассмотрения Регистра, что предполагает выполнение прямых расчетов с использованием численных методов.
ISSC Committee V.6: Arctic Technology
Рисунок 1 - Сценарий взаимодействия судна со льдом
В работе объектом исследования является самоподъемная установка (СПУ) «Ирбен», используемая для проведения грузоподъемных операций, строительные размеры элементов корпуса и данные для расчетов которой приняты из эксплуатационной документации Центрального научно - исследовательского института морского и речного флота (Приложение 1).
На основании результатов общего анализа прочности СПУ, в работе используется модернизированная геометрия узла колонны -понтон, результаты расчета которой представлены в [2, 5]. Тогда задача
заключалась в определении несущей способности понтонов и исследования применимости метода конечных элементов к проектированию морских нефтегазовых сооружений. Так как результаты сравнения аналитических расчетных схем при изгибе и численного анализа дали адекватные значения и модель себя оправдала, то было решено использовать данную СПУ для определения ледовых нагрузок, (Приложение 2, 3).
Методика РМРС по определению прочностных характеристик ледовых образований и локальной ледовой нагрузки позволяет оценивать местную прочность конструкций судов и плавучих сооружений, форма корпуса которых отличается от регламентируемой Правилами PC. Данный факт очень важен при разработке документа о допустимых режимах движения судна во льдах, при расчете которого учитывается, что зона контакта корпуса судна со льдом ограничивается районом носовой оконечности и имеет ненулевые значения углов наклона борта в районе ватерлинии, соответствующей расчетной осадке.
Также, при горизонтальном нагружении, когда осуществляется сценарий взаимодействия ледового образования с прямостенным бортом, характерной чертой прочности льда на смятие является масштабный эффект от площади контакта. Данная особенность связана со случайностью разрушения элементов льда вдоль зоны контакта. Поэтому для оценки интегральной силы необходимо использовать методы, основанные на экспериментальных данных.
Если сравнивать полученные результаты расчета, приведенные в Таблице 5 и оценку локальной ледовой нагрузки, полученную рядом испытаний на Рисунке 12 (Taylor et al., 2009; Li et al., 2010), то заметна явная сходимость в зависимостях прочности льда на смятие от площади контакта.
Кроме того, на сегодняшний день в комплексе возможно выполнение прямых расчетов с использованием численных методов, что является актуальным при анализе напряженно-деформированного состояния корпусных конструкций. Так, например, с увеличением скорости и толщины льда, процесс смятия нижней кромки ледового покрова становится превалирующим, что приводит к росту высоты смятия льда и увеличению ледовой нагрузки на набор корпуса.
Таким образом, по результатам подобных комплексных расчетов и анализа в соответствии с получаемыми нагрузками, возможно назначение ледовых усилений частей судна, имеющих форму, отличную от требований РС к носовым обводам.
