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
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
"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.
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.
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.
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.
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).
Сетевое издание «КОРАБЕЛ.РУ» зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Рег. номер: ЭЛ № ФС 77-76728 Учредитель: ООО «РА Корабел.ру» Знак инф. продукции: 16+