ФОРУМ КОРАБЕЛ.РУ
Постановка задачи проектного обоснования подсистемы «Корпус» судна из композиционных материаловТема закрыта для комментирования
Перейти к источнику

Назаров Альберт Георгиевич

15 Октября 2012 г. 20:45 #1
-0+
Спасибо за статью, "технические" темы интереснее обсуждать.
 
Я думаю, главная проблема в развитии судостроения из композитов в России - это "серость" в этой тематике среднестатистического российского корабела, и я бы даже сказал - практически поголовное невежество. Многие из нас видели тут в комментариях ехидные ухмылки по поводу пластиковых судов, из серии "у нас совсем другие условия...". В крайнем случае, знания "крупных специалистов по пластику" ограничены разделом для спасательных шлюпок правил РС, написанных 40 лет назад...
 
Все остальное приложится, если будет более широкое понимание "композитной специфики" у специалистов отрасли - конструкторов, производителей оборудования, инспекторов Регистров, работников морской науки и образования...
 
Для интересующихся, по ссылке кратко обозначены некоторые особенности ВСС из КМ:
http://conference.nuos.edu.ua/catalog/files/lectures/17019.pdf?nameToSave=%d0%9e%d1%81%d0%be%d0%b1%d 0%b5%d0%bd%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b8+%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%b5%d0%ba%d1%82%d0%b8%d1%80%d0%be%d0%b 2%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d1%8f+%d0%b2%d1%8b%d1%81%d0%be%d0%ba%d0%be%d1%81%d0%ba%d0%be%d1%80%d0%be%d1%81%d 1%82%d0%bd%d1%8b%d1%85+%d1%81%d1%83%d0%b4%d0%be%d0%b2+%d0%b8%d0%b7+%d0%ba%d0%be%d0%bc%d0%bf%d0%be%d0 %b7%d0%b8%d1%82%d0%bd%d1%8b%d1%85+%d0%bc%d0%b0%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%b8%d0%b0%d0%bb%d0%be%d0%b2.pdf

Францев Михаил Эрнстович

16 Октября 2012 г. 05:08 #2
-0+
Спасибо за ссылку. По моему мнению целесообразно дополнять результаты расчетов прочности судовых конструкций из КМ, полученные численными методами при проектировании судна, результатами исследований эксплуатационного поведения этих конструкций в процессе работы судна, полученными методами неразрушающего контроля. Особенно это важно для корпусов из КМ судов технически сложных, имеющих нетривиальную конструкцию: скоростных катамаранов и других многокорпусных судов, СДП, особенно, экранопланов и пр. Это позволит усовершенствовать проектные методики и приблизить их к реальным эксплуатационным условиям. Кроме того, это может упростить решение локальных задач, например таких, как оценка поведения моста скоростного катамарана при движении в условиях нерегулярного волнения и ударных нагрузок в мост от волн и т.п.

Кошкин А.м.

16 Октября 2012 г. 08:56 #3
-0+
Михаил Эрнестович.
Вы написали: "При конструировании армированных полимерных композиционных материалов широко используется компьютерная обработка данных, для чего разработано большое количество разнообразных программных продуктов". Действительно ли "большое количество" и "разнообразных"? Не могли бы Вы привести 3-4 программных продукта для данной задачи.

Назаров Альберт Георгиевич

16 Октября 2012 г. 09:20 #4
-0+
Считаю что неразрушающий контроль и дефектоскоп – хороший прибор в руках грамотного исследователя, но крайне вредный для неподготовленного инспектора. Если посмотреть на результаты замеров, то эксплуатацию большинства пластиковых судов, то с точки зрения «сертифицирующих и проверяющих» нужно «срочно запретить» – там полно «дефектов». Но дело в том, что при существующих коэффициентах запаса в судостроении определенный (и неизбежный при изготовлении) уровень дефектов допускается. Скажем, для критерия разрушения первого слоя (FPF) применяется коэффициент запаса 1.5 (как в самолетостроении) или 3.3 как в судостроении – это большая разница.
 
Касательно прочности мостов катамаранов, то тут как раз никаких проблем нет и мост на грамотно спроектированном катамаране высокоскоростном не эксплуатируется в режиме слеминга. Общие нагрузки - поперечный изгиб и кручение вообще с гарантией не являются определяющими для многокорпусных судов длиной до 30...40м, что как раз соответствует их верхней границе из пластика. По крайней мере, с проблемой прочности моста (при наличии 30 реализованных проектов катамаранов) мы ни разу не сталкивались, и результаты расчетов говорят об "автоматически" высоких запасах общей прочности при условии обеспечения местной прочности.
 
Но это все «высокие материи»; пока приходится читать официальные письма от РМРС с требованием «предоставить СТО на стеклопластик» говорить о каком-либо серьезном прогрессе в пластиковом судостроении в России не приходится.

Назаров Альберт Георгиевич

16 Октября 2012 г. 09:44 #5
-0+
Думаю я смогу ответить. Программные продукты можно условно разделить на две группы: выполняющие пакетный анализ ламинатов в "двухмерной" или "балочной/пластинной" постановке и в трехмерной. Первая группа - это программы типа Laminator, VerctorLam Cirrus, a также программы классификационных обществ - LR, GL, BV и др. "Трехмерное" решение - это методы конечных элементов, и тут выбор достаточно среди большой среди имеющихся программных продуктов, многие из них в той или иной степени позволяют моделировать композиционные материалы. Мы пользуемся Strand7, но есть и опыт применения других продуктов.

Францев Михаил Эрнстович

16 Октября 2012 г. 18:32 #6
-0+
Можно привести одну из последних европейских разработок DIGIMAT http://www.digimat.compmechlab.ru Большие возможности представляет пакет ANSYS http://www.emt.ru/products.php?product=9  причем очень много интересных задач по композитам решено в пакете LS-DYNA интегрированном в ANSYS. Менее эффективны, однако при необходимости тоже могут применяться COSMOS, MSC/NASTRAN, SAMSEE для препроцессорной подготовки (построения твердотельной модели и ее конечно-элементного аналога) используются программы SolidWorks, Pro-E

Францев Михаил Эрнстович

16 Октября 2012 г. 18:48 #7
-0+
Согласен, Альберт. Невежество - это вообще страшное явление, особенно, когда оно имеет соответствующие полномочия. В то же время, накопление эксплуатационных дефектов в композитах идет прямо пропорционально ресурсу использования элемента и ряду других факторов. При больших ресурсах использования, происходит слияние накопившихся дефектов, в определенный момент приводя к разрушению конструкции. При этом речь идет, в основном, о внутренних дефектах, которые не могут быть выявлены ничем, кроме НК. Мы принимали участие в нескольких экспертизах для арбитража, как раз по таким фактам: разрушение днищевого перекрытия при движении с номинальной скоростью на штатном волнении. Только чудо и реакция отца предотвратили гибель ребенка. Причина - ошибки в проектировании катера и технологии его изготовления.

Францев Михаил Эрнстович

16 Октября 2012 г. 19:08 #8
-0+
По этим адресам находятся журналы ANSYS ADVANTAGE, при этом здесь http://www.ansyssolutions.ru/pdf/number_8/ANSYS-Advantage-RUS-EMT-8-2008.pdf   описывается применение данного программного продукта в частности для анализа НДС КМ и особенностей проектирования размеростабильной платформы из КМ. А здесь  http://www.ansyssolutions.ru/pdf/number_7/ANSYS-Advantage-SPRING-2008.pdf статья, посвященная применению LS-DYNA при расчетах изделий из КМ (предварительно нужно зарегистрироваться)

Назаров Альберт Георгиевич

16 Октября 2012 г. 19:12 #9
-0+
Интересны подробности - что за судно, каков ресурс на момент разрушения.

Назаров Альберт Георгиевич

16 Октября 2012 г. 19:30 #10
-0+
Основные две проблемы пластиковых судов - это расслоение ламината и горючесть. Но бывает очень редко, не чаще чем с судами из других материалов.
 
Вот такое иногда происходит, это известный случай разрушения Bertram 63:
http://www.yachtforums.com/forums/bertram-yacht/10591-catastrophic-delamination-new-bertram-63-a.htm l
 
Ну или вот, из недавнего:
http://globalmilitaryreview.blogspot.com/2012/10/kri-klewang-indonesian-stealth-trimaran.html

Францев Михаил Эрнстович

16 Октября 2012 г. 21:03 #11
-0+
Ресурс мизерный - 250-300 часов (по утверждению судовладельца). Аналогичные дефекты (продольная сквозная трещина днищевого перекрытия) были выявлены на других судах серии. Подробнее писать не имею права - таковы правила экспертизы. Суть не в этом, а в том, что такие случаи не единичны.

Францев Михаил Эрнстович

16 Октября 2012 г. 21:10 #12
-0+
Просто эксплуатационное поведение судовых конструкций из композитов толком не изучено. Мы недавно дефектовали СПК - выявили очень много интересного (это первое СПК - до этого были только глиссеры и суда переходного режима). Смотрели лодку - участницу ЧМ - на ее днище отпечатана вся "картинка" гидродинамических нагрузок - абсолютная идентичность хорошим расчетным моделям. Это заблуждение, что стеклопластик ведет себя в эксплуатации идентично кристаллическим структурам. У него другое эксплуатационное поведение. Оно кстати описано в специальной литературе. Но не применительно к судам. У нас своя специфика - добавляется влияние воды.

Назаров Альберт Георгиевич

17 Октября 2012 г. 05:45 #13
-0+
Известно достаточно много работ по композитам в судовых конструкциях, так что говорить что поведение не изучено - это большое преувеличение. Другое дело, что коэффициенты запаса в судостроении до сих пор как раз и учитывают "неизученность", разброс свойств материала при изготовлении, возможные скрытые дефекты и снижение прочности в процессе эксплуатации. Если что-то разрушается в начальный период эксплуатации - это скорее всего означает или брак при изготовлении, или (что часто случается) - эксплуатацию в недопустимых режимах, например, на полной скорости на волнении при существенном перегрузе судна.

Францев Михаил Эрнстович

17 Октября 2012 г. 06:19 #14
-0+
Западные источники (я общался в том числе со специалистами по этой тематике и из США), в основном, ограничиваются вопросами развития осмоса. Для НК судовых корпусов из композитов достаточно широко применяют рентген. (Но стремятся к его сокращению по ряду соображений). В последнее время стали появляться публикации описывающие выявление расслоений тепловизорами. При этом, что тепловизионный, что рентгеновский методы НК обнаруживая расслоения, не позволяют измерять их размеры и определять глубину залегания дефектов, для того чтобы оценивать их влияние на изменение характеристик прочности. Данными возможностями обладают пока только акустические методы, в разработке которых зарубежные разработчики существенно отставали от СССР и пока отстают от России (сам тестировал ряд западных приборов последних поколений - нам нужны были альтернативы для определенных задач). Поэтому говорить, что изучено изменение внутренней структуры композита в процессе эксплуатации (особенно на воде!) более чем, преждевременно. Пока у основной части морских специалистов нет даже приблизительно представления о том, что происходит с судовым корпусом из композитов при эксплуатации. При этом на Бот-шоу 2012 в Москве француженка из отдела продаж известной компании (мы обсуждали с ней изменения характеристик долговечности корпусов по результатам освидетельствования лодок их выпуска) сказала мне, что по их мнению, судовладелец должен продавать лодку уже через ЧЕТЫРЕ-ПЯТЬ лет (они дают ОДИН год гарантии на корпус). То есть интуитивно они понимают, что массовые корпуса из композитов (особенно из матов, а не тканей) отформованные низкоквалифицированным персоналом из  стран "удобного флага" недолговечны, но механизмами, позволяющими аналитически оценить эти их ощущения, они не располагают. В то же время суда из композитов в силу уникальности их качеств (немагнитности, низкого уровня физических полей и пр.) необходимы флотам всех стран и за ними будущее в тех сегментах, где их качества являются преимущественными. Поэтому необходимо изучать их эксплуатационное поведение и, опираясь на эти исследования, корректировать методики проектирования.Показать комментарий целиком

Назаров Альберт Георгиевич

17 Октября 2012 г. 06:46 #15
-0+
В последнем выпуске Professional Baotbuilder - материал о диагностике корпусов методом инфракрасной термографии, в том числе и об определении размеров дефектов с интересными примерами. Это все уже давно делается; думать что "зарубежные разработчики существенно отставали от СССР и пока отстают от России" - это большой и необоснованный оптимизм.

Францев Михаил Эрнстович

17 Октября 2012 г. 06:55 #16
-0+
Я читал эти материалы. Они сейчас делают то, что в России начали делать в 1993 году серийно. Дело не в научных приоритетах - это пусть оценивают разработчики инструментов НК. Дело в том, что они только сейчас подошли к рубежу, по сути, постановки задачи освидетельствования для оценки технического состояния методами НК и аналитической обработки полученных результатов. Инфрактрасная термография - это и есть тепловизоры, пользуясь русским языком. Но она не позволяет качественно работать в "полевых условиях", когда на тепловое поле, формируемое прибором, налагается тепловое поле формируемое внешними источниками (солнце, мороз). Поэтому при разработке способа НК судовых корпусов я этот способ не стал использовать, хотя его подробно изучал. Он применим только для эллинга с постоянной температурой. А из 130 освидетельствованных нами корпусов более 80% находились на открытых площадках. Для массовой работы с реальными судами, находящимися в эксплуатации тепловизионный способ, по моему мнению, мало пригоде.

Францев Михаил Эрнстович

17 Октября 2012 г. 07:10 #17
-0+
Вот достаточно передовой уровень работы с диагностикой корпусов из композитов в Германии http://www.franzius.de/index.php?lang=de&nav=ndt&subnav=cat&PHPSESSID=a87966b454f5a140e3e5a7ef72aad0 46 Даже по приведенным снимкам ясно, что в основном, речь идет о констатации наличия дефектов. О каких либо исходных данных для аналитики речь не идет

Францев Михаил Эрнстович

17 Октября 2012 г. 07:18 #18
-0+
Вот здесь речь идет о диагностике с помощью термографии http://www.gutachten-meister.com/thermografie-de.html Кроме общих фраз мало что сказано. Сравните с нашим сайтом, описывающим аналогичные вопросы http://www.neptunsm.com/exp-1.html

Назаров Альберт Георгиевич

17 Октября 2012 г. 07:18 #19
-0+
"они только сейчас подошли к рубежу, по сути, постановки задачи освидетельствования для оценки технического состояния методами НК и аналитической обработки полученных результатов" - списываю это утверждение на недостаточную информированность, это все давно делается, у каждого "яхтенного" сюрвейера (не говоря уже о сюрвейерах КО) давно есть ультразвуковые дефектоскопы. При колоссальном отставании технологий композитов в судостроении в России говорить о каких-либо приоритетах - это маниловщина; на сегодняшний день в России никто просто не в состоянии спроектировать (не имеет практического опыта) судно размером 15+ м из композитов с использованием современных технологий. Если есть сомнения, почитайте правила для стеклопластиковых судов российских регистров и все станет на свои места.

Назаров Альберт Георгиевич

17 Октября 2012 г. 07:24 #20
-0+
Так а кто же выложит данные для аналитики в публичном доступе? Если это сюрвейер (частный или КО), то подобные данные конфиденциальны. Кроме того, обнародование данных по конкретным моделям судов чревато судебными исками от производителей.

Францев Михаил Эрнстович

17 Октября 2012 г. 07:31 #21
-0+
Альберт, я отношу ваше утверждение в область вашей малой осведомленности в области НК. Ультразвуковой дефектоскоп не позволяет измерять дефекты в композите. Он их может только обнаружить. Причем любой (российский, американский). Они существуют в СССР с середины 80-х годов. Все сайты приведенные мной - сайты европейских сюрвейеров. Технологии НК не имеют отношения к технологиям судостроения - это приборостроение, совершенно другая область. К сожалению российские регистры ориентируются в области НК не лучше вас - отсюда и неадекватные в области диагностики правила.

Францев Михаил Эрнстович

17 Октября 2012 г. 07:37 #22
-0+
Мы тоже не выкладываем данных по конкретным судам и даже по моделям и производителям. Но научные обобщения позволяют понять уровень осведомленности. О том, что применяемая аппаратура не имеет устройств для получения аналитики видно по фото. Это чисто аппаратура, предназначенная для выявления и констатации наличия. Аппаратура, предназначенная для измерения геометрических размеров, выглядит совершенно по-другому.

Францев Михаил Эрнстович

17 Октября 2012 г. 07:54 #23
-0+
Добавлю. Без измерения размеров дефектов и учета их местоположения невозможно оценить степень снижения механических характеристик элемента корпусной конструкции, в которой расположен дефект. При этом оценка степени снижения должна идти одновременно по двум направлениям: оценка снижения несущей способности конструкции, с точки зрения штатных нагрузок, и оценка размеров дефекта с точки зрения вероятности разрушения конструкции, потому что при достижении дефектом определенных размеров для каждого элемента конструкции он индивидуален, т.к. зависит от толщины конструкции, примененных связующих и армирующих материалов, схем армирования и еще массы факторов (а дефекты в композитах растут ПОСТОЯННО даже при штатной эксплуатации, сегодня этот факт уже установлен и не только для судов, а, практически, для любых изделий, несущих внешнюю нагрузку).

Назаров Альберт Георгиевич

17 Октября 2012 г. 08:42 #24
-0+
http://www.compositesuk.co.uk/LinkClick.aspx?fileticket=14Rxzdzdkjw%3D&tabid=111&mid=550
Все есть, определяется и измеряется ультразвуковым дефектоскопом - см.рис.2.3. Естественно есть очень простые модели которые таких изображений дефектов не дают, но речь не о них.

Кошкин А.м.

17 Октября 2012 г. 09:51 #25
-0+
Уважаемые Михаил Эрнстович и Альберт Георгиевич.
Спасибо за ценную и полную информацию по программным продуктам.
Вы не авторизованы. Авторизуйтесь, пожалуйста, чтобы общаться на форуме Корабел.ру.

Если Вы уже регистрировались на сайте, тогда просто введите свой "E-mail" и "Пароль":
E-mail:
Пароль:


Если Вы еще не регистрировались, тогда перейдите на страницу "Регистрации".

Если Вы регистрировались, но не помните своего пароля, тогда перейдите на страницу "Восстановления пароля".