6.6.Дефекты корпуса судна.

Связи корпуса, являющегося сложной пустотелой

балкой, подкрепленной набором участвуют одновременно в нескольких

видах деформаций. Эти деформации вызываются как общим изгибом корпуса, так и местным изгибом перекрытий, набора и пластин. Задача определения напряжений осложняется еще и тем, что прочность связей корпуса изменяется во времени в связи с неизбежным износом и остаточными деформациями.

. Старение корпуса выражается в уменьшении толщины листовых элементов и набора вследствие неизбежного износа; в изменении первоначальной формы конструкций в результате появление остаточных деформаций ,вызванных различного рода эксплуатационными перегрузками; в нарушении целостности отдельных элементов в виде трещин, разрывов, пробоин, являющихся следствием проявления усталости, хрупкости или вязкого разрушения при аварийных ситуациях. В результате этих изменений уменьшается прочность корпуса и его элементов, ухудшается мореходность судна, нарушается непроницаемость наружной обшивки ,переборок, настила второго дна и других конструкций. Последствием появления вмятин ,бухтин и гофров корпусных конструкций являются большие пластические деформации в местах их образования. В экстремальных случаях эти деформации могут привести к разрушению конструкций, при меньших деформациях возникает наклеп, материал становится более хрупким, снижается надежность конструкций.

Определенная степень уменьшения со временем прочности корпуса и его элементов вследствие износа предусматривается при проектировании. Это предусматривается либо явно в виде прямых надбавок на износ, либо не явно, с помощью расчетных допускаемых напряжений.

В период эксплуатации судна, допускаемые значения уменьшения прочности вследствие износа регламентируется специальной нормативной документацией. Все дефекты конструкций корпуса ,появляющиеся в процессе эксплуатации ,подразделяются на две группы :повреждения и разрушения. Под повреждением (damage)понимают дефекты, которые ограничивают дальнейшую нормальную эксплуатацию корпуса, а под разрушением (collapse)-дефект, который приводит корпус в состояние ,совершенно непригодное для дальнейшего использования по прямому назначению. Нормативная документация регламентирует только допускаемые пределы дефектов первой группы (повреждений); для устранения дефектов второй группы (разрушений) требуется восстановление корпуса - ремонт.

Различают два вида опасных состояний конструкций корпуса: искажение формы и нарушение целостности. В качестве признаков наступления этих опасных состояний рассматривают четыре критерия; пластическое деформирование, потерю устойчивости, усталостное и хрупкое разрушения. Опасное состояние «искажение формы» обычно проявляется в виде остаточных деформаций, причиной возникновения которых являются растягивающие напряжения, превышающие предел текучести материала(критерий пластической прочности) ,и сжимающие напряжение, превышающие критическую величину (критерий устойчивости).

Опасное состояние «нарушение целостности» обычно проявляется в виде различных трещин, причиной возникновения которых в растянутых связях судового корпуса оказывается действие как однократной ,так и циклической, относительно умеренной нагрузки.

«Хрупкие трещины» - наиболее опасный вид отказа судовых конструкций ввиду высокой скорости их распространения. В условиях низкой температуры они могут возникать, даже если уровень номинальных напряжений невысокий. Предупреждение возникновения хрупких трещин в судовых конструкциях в современной практике обеспечивается специальными требованиями к вязкости материала.

Рассмотрим подробнее повреждения судовых конструкций в виде остаточных деформаций и разрушений. К остаточным деформациям относят: вмятины, бухтины, гофры, изломы корпуса, а к разрушениям -трещины, разрывы, пробоины. Повреждения судовых конструкций возникают в результате тяжелых условий эксплуатаций, аварий, стихийных бедствий, усталости металла, а так же нарушения правил технической эксплуатации судна и допущенных во время строительства или ремонта корпуса судна отступлений от рабочих чертежей и нарушений технической условий выполнения работ.

Вмятины (рис. 6.8а, б) представляет собой местную деформацию элемента конструкции корпуса и характеризуется размерами и величиной стрелки прогиба. Вмятину в листах корпуса, имеющую плавные очертания (в пределах шпации), называют бухтиной. В процессе эксплуатации судна вмятины перекрытий (борта, днища, палубы и др.) могут возникать в результате сжатия корпуса судна льдами, столкновения с другими судами, при ударе груза о палубу, замерзания воды в цистернах и др.

Гофры (рис. 6.10, в) представляют собой ряд бухтин, расположенных между шпангоутами или продольными балками и придающих судовой конструкции ребристый вид. Гофры образуются чаще в носовой оконечности.

Трещины поверхностные или сквозные – разрушения в элементах конструкции. Местами возникновения трещин являются всевозможные вырезы в углах перекрытий, сварных швах, пересечения набора с поперечными переборками и др. На рис.6.11 изображены трещины 2 в стенке флора 1 в местах прохода продольных днищевых балок 3.В подводной части наружной обшивки возникают трещины вследствие усталости металла под воздействием вибрации, а на рис.6.12. показаны трещины в переборке и «жестких» точках.

Рис. 6.10 Деформация корпусных конструкций

а – вмятина (бухтина) листа, б – вмятина борта, в – гофрировка борта

Рис. 6.11 Трещины в стенке флора в местах прохода продольных днищевых балок: 1 – флор, 2 – трещины, 3 – балка.

Рис. 6.12 Трещины в поперечной переборке: 1 – поперечная переборка, 2- трещины в местах оборудования «жестких точек», 3 – днищевая обшивка, 4 – продольная переборка, 5 – кницы, соединяющие переборки

Рис. 6.13 Пробоина в бортовой обшивке (разрыв)

Разрыв - это разрушение, при которой конструкция корпуса судна оказывается разделенной на части.

Пробоина - местное разрушение разрывы перекрытий. На рисунке 6.13 изображена пробоина бортовой обшивки судна, полученная в результате столкновения.

Излом корпуса - остаточная деформация, характеризующаяся изменением упругой линии корпуса, возникает при разрушении и потере устойчивости продольных связей.

Ремонт корпусов производят при:

полном разрушении (трещины, разрывы, пролом) металла в отдельных конструкциях корпуса;

частичном разрушении (коррозионного износа, истирание, царапинах) основного металла или в сварных швов;

местных механических повреждениях настила в конструкции корпуса

остаточные деформации судового набора (потеря устойчивости и др.), повышенной гофрировка настилов корпусных конструкций, появления течи в заклепочных швах, утонение металла и т.д.

Таким образом, очевидно, что одним из внешних факторов обеспечения безопасности судна является техническое состояние корпуса судна, от которого зависит и общая, и местная прочность корпуса.

Очевидно, что в процессе эксплуатации, нарушение местной прочности происходит не только от внешних воздействий и старения корпуса (коррозионный износ, истирания, трещины, гофрировка, бухтина, местные разрывы связей и т.д.), но и от "человеческого фактора" в виде пробоин вмятин, разрушение конструкций и т.д., полученных по вине экипажа и работников порта, от нарушения правил технической эксплуатации и технических условий.

Если нарушение общей продольной прочности судна обычно приводит к гибели (слом и перелом судна), то нарушение местной прочности обычно устраняют во время очередного или аварийного ремонта.