Технические науки/4. Транспорт

Д.т.н. Антоненко С.В.

Профессор Дальневосточного федерального университета,

г. Владивосток, Россия, E-mail: antonenko48@rambler.ru

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДОКОВАНИЯ СУДОВ

Судно во время ремонта в сухом или плавучем доке испытывает специфические нагрузки, по величине и характеру приложения существенно отличающиеся от действующих при плавании в море. При проектировании морского судна размеры прочных связей его корпуса определяются, в первую очередь, из условий восприятия нагрузок, действующих на экстремальном морском волнении. При этом необходимо обеспечить выполнение требований к общей и местной прочности.

Во время стоянки в доке судно опирается на доковое опорное устройство (ДОУ), состоящее из килевой дорожки и боковых клеток. В составе доковых опор имеются как жёсткие, так и податливые элементы – деревянные подушки. Давление на них на порядок выше, чем давление воды при плавании судна на волнении (если не принимать во внимание ударные нагрузки при слеминге). Поэтому в составе проекта докования судна выполняется расчёт реакций ДОУ с проверкой общей и, главное, местной прочности корпуса судна, а также килевой дорожки. Такой расчёт выполняет проектант судна применительно к некоторому условному сухому доку, а при необходимости – и специалисты судоремонтного завода или обслуживающего его конструкторского бюро, уже для конкретного дока, сухого или, чаще, плавучего. Расчётной схемой судна, стоящего на доковых опорах, традиционно считается непризматическая балка, опирающаяся на винклеровское упругое основание или некоторое количество независимых податливых опор. Используемые в расчёте характеристики жёсткости ДОУ (модуль упругости древесины деревянных подушек) регламентируются руководящим документом [1].

Автор в течение длительного времени занимался выполнением экспериментальных и теоретических исследований при постановке судов в доки. Произведены измерения формы килевых линий более чем 300 судов, для многих из них – неоднократно [2]. Во время 200 докований измерялись просадки деревянных подушек кильблоков и клеток [3]. Выполнялись измерения напряжённо-деформированного состояния при постановке ряда крупных кораблей в крупнейший в мире плавучий док грузоподъёмностью 80000 т [4].

Теоретические исследования включали серийные расчёты балок на упругом основании при наличии строительной погиби в форме прогиба или перегиба различной величины, а также свешивающихся оконечностей в широком диапазоне соотношений жёсткостей балки и основания [5]. Анализировались различные варианты докования реальных судов [6]. Большое внимание было уделено вопросу распределения реакций доковых кильблоков и клеток. Разработан (впервые в мировой практике) простой вероятностный метод определения коэффициента неравномерности нагрузок на килевую дорожку [7]. В отличие от обычного подхода, когда этот коэффициент назначается нормативно на основе имеющихся статистических данных, предложенный метод позволяет рассчитывать его в зависимости от условий конкретной доковой постановки. Показано, что случайные факторы, как правило, оказывают определяющее влияние на напряжённо-деформированное состояние судна в доке. Исследован вопрос об определении реакции кормового кильблока при постановке в док судна с дифферентом и показано, что эта реакция значительно меньше, чем определённая по общепринятой формуле, предполагающей, что килевая дорожка абсолютно жёсткая. Для крупнотоннажного судна реакция благодаря податливости кильблоков может уменьшиться на порядок, что даёт возможность значительно увеличить допустимый дифферент и соответственно уменьшить количество балласта, принимаемого на судно перед вводом в док и выводом из дока [8]. Разработана методика расчёта реакций боковых клеток [9]. В отличие от традиционного подхода, который рассматривает все клетки одного борта как одну точечную опору, а неравномерность нагрузок на них учитывает нормативно назначаемым коэффициентом [1], предложенная методика позволяет учесть каждую клетку индивидуально, с учётом таких характеристик, как её отстояние от диаметральной плоскости судна, угла наклона к горизонту и высоты деревянной подушки. Показано, что разброс этих характеристик при реально возможных смещениях судна относительно теоретического положения приводит к значительной неравномерности их реакций, намного превышающей нормативные значения.

Выполнен анализ точности различных расчётных схем, от наиболее простых до сложных, применительно к случаю постановки крупнотоннажного корабля в большой стальной плавучий док. Показано, что податливость конструкций дока, переменная жёсткость ДОУ по длине судна и другие факторы сильно влияют на характер напряжённо-деформированного состояния системы док – судно [10]. В некоторых случаях, особенно при расчётах постановки крупнотоннажных судов в стальные плавучие доки, когда и судно, и док могут получать значительные упругие деформации, использование общепринятых расчётных схем может приводить к серьёзным ошибкам как в безопасную, так и в опасную сторону. В то же время в текущей работе судоремонтного завода нередко можно удовлетвориться простейшей схемой жёсткого штампа, от которой давно отказались специалисты. Выбор метода расчёта и расчётной схемы должен быть увязан с характеристиками судна и дока, достоверностью исходных данных и возможностями расчётчика.

Эти исследования велись в тесном контакте с заводами и проектно-конструкторскими организациями, их результаты оформлялись в виде практических рекомендаций как общего характера, так и совершенно конкретных для определённых судна и дока. Они могли включать сведения о рекомендуемой балластировке и посадке судна на момент постановки в док, количестве, расположении и конструкции кильблоков и клеток и др. Общая цель рекомендаций состояла в повышении безопасности доковых постановок (уменьшении вероятности нарушений прочности судна, дока и опор; возможно, также в безопасности операций ввода – вывода судна) при одновременном уменьшении материальных и трудовых затрат. Это, казалось бы, противоречие обусловлено значительным повышением точности исходных данных, внедрением ряда мероприятий по снижению неравномерности реакций доковых опор, выявлением избыточных запасов прочности и на этой основе повышением допускаемых нагрузок.

При обычных, «стандартных» доковых постановках, когда используется штатная килевая дорожка и подготовка ДОУ не требует существенных затрат, названные меры не приносят большого эффекта. Выполненные разработки направлены в значительной мере на «нестандартные» доковые постановки, когда, по меньшей мере, требуется набирать новую килевую дорожку или существенно переделывать штатную. Здесь имеются в виду корабли и суда, имеющие недостаточную прочность днища, большие свешивающиеся оконечности, выступающие части ниже основной плоскости (требующие увеличенной высоты килевой дорожки), а также, например, аварийные или гружёные суда. В некоторых случаях крайне важно учитывать строительную погибь килевой линии, которая чрезвычайно редко отражается в судовой документации и может стать причиной повреждений днищевых конструкций при постановке в док.

Результаты исследований обобщены в монографии [11].

Литература:

1. РД5-076.011-82. Методические указания. Корпуса кораблей и судов. Методы расчёта прочности. Расчёт на ЭВМ общей и местной прочности кораблей и судов при постановке в сухой и плавучий доки. Л.: 1982. – 237 с.

2. Аникин Е.П., Антоненко С.В. Некоторые результаты экспериментального изучения опорных реакций в сухих доках // Судостроение. – 1978. - № 10. - С. 72 – 75.

3. Антоненко С.В. Результаты исследований прочности, жёсткости и ползучести деревянных подушек кильблоков // Судостроение. – 1991. - № 1. – С. 43 – 46.

4. Аникин Е.П., Антоненко С.В., Чубенко Н.Н. Опыт проектирования опорного устройства и постановка лихтеровоза «Алексей Косыгин» в плавучий док // Судостроение. – 1988. - № 1. – С. 37 – 39.

5. Антоненко С.В. Опыт постановки в плавучий док судов с большими свесами оконечностей // Судостроение. – 2010. - № 3. – С. 62 – 67.

6. Антоненко С.В. Постановка в плавучий док судов с большими свесами оконечностей // Судостроение. – 2010. - № 5. – С. 59 – 62.

7. Антоненко С.В. Об использовании вероятностных методов для расчёта и нормирования прочности доковых опорных устройств // Судостроение. – 1981. - № 6. – С. 53 – 55.

8. Антоненко С.В. Шубин А.В. О реакциях кильблоков при доковании судов, имеющих начальный дифферент // Межвузовский сб. / Дальневост. гос. ун-т, Дальневост. политехн. ин-т. – 1976. – Выпуск 1. Строительная механика корабля. – С. 108 – 121.

9. Антоненко С.В. Совершенствование расчёта боковых клеток дока // Судостроение. – 1992. - № 1. – С. 33 – 35.

10. Линник Е.В., Антоненко С.В. Расчёт трёхсекционного плавучего дока как пространственной пластинчатой конструкции // Судостроение. – 2011. - № 1. – С. 52 – 56.

11. Сергей Антоненко. Докование судов. Теория и практика. LAP LAMBERT Academic Publishing, Германия, Саарбрюкен, 2013. – 300 с.