Структурна цілісність корпусу судна. Проблеми, контроль, технічне обслуговування

Це лише деякі з факторів, які можуть вплинути на стан судна. Щоб запобігти пошкодженню корпусу судна та забезпечити його безпеку, необхідно вживати відповідних заходів щодо регулярного обслуговування та ремонту.

За даними Міжнародної морської організації (IMO), лише за один 2019 сталося 2256 аварій, пов'язаних з корпусом судна. Це становило 34,5% від загальної кількості аварій у світовому морському транспорті. Роком раніше згідно зі звітом Американського бюро статистики праці сталося 59 смертельних нещасних випадків на суднах під прапором США. З них 18 випадків пов'язані з причинами, які стосуються корпусу судна. Згідно зі звітом класифікаційного товариства суден Lloyd's Register, за минуле десятиліття сталося 378 аварій, пов'язаних із корпусом судна, зокрема 17 втрачених суден (Рис.1).

Ці дані свідчать про те, що пошкодження корпусу судна можуть призвести до серйозних аварій та нещасних випадків, і наголошують на важливості регулярного обслуговування та контролю стану корпусу для безпеки на морі.

Рис. 1 Аварії суден, пов'язані з погодними умовами [9]

Підводна інспекція стану корпусу судна є критично важливою процедурою забезпечення безпечної експлуатації судна. Це дозволяє виявити потенційні проблеми, такі як пошкодження корпусу, порушення цілісності антикорозійного покриття, приховані дефекти та інші причини, які можуть спричинити аварію судна. Підводна інспекція проводиться за допомогою спеціальних обладнання. Останнім часом, все більшого поширення набуває використання безпілотних підводних апаратів (БПЛА) та роботів-очисників, які можуть здійснювати візуальний огляд корпусу та збирання даних про стан його поверхні. Ці дані потім аналізуються фахівцями, щоб визначити ступінь зносу та потенційні проблеми, які можуть вимагати ремонту.

Важливість підводної інспекції наголошується на тому, що дефекти корпусу можуть призвести до надзвичайно небезпечних ситуацій, таких як втрата остійності судна, витік палива чи інших шкідливих речовин, проникнення води у внутрішні відсіки судна та інші серйозні наслідки. Тому регулярна підводна інспекція є важливою частиною обслуговування корпусу судна та гарантує безпеку його експлуатації. Алгоритм обслуговування корпусу судна може включати наступні кроки (Рис.2):

Рис. 2 Алгоритм обслуговування корпусу судна

Спочатку візуальний огляд корпусу на наявність дефектів та пошкоджень. Якщо необхідно то виконується очищення корпусу від нальоту та забруднень. Для цього можуть використовуватися різні методи, наприклад, механічне очищення, хімічне оброблення, гідроабразивне очищення тощо. Оцінка стану захисного покриття. У випадку якщо покриття пошкоджене або зношене, воно має бути замінено або оновлено. Перевіряється корпус на наявність корозії і якщо корозія виявлена, необхідно вжити заходів для її усунення, наприклад, шляхом очищення та нанесення антикорозійного покриття. Перевіряється пошкодження корпусу, таких як тріщини або деформації та виконується перевірка системи захисту від морського біофулінгу та заходи щодо її усунення, якщо вона не працює належним чином. Далі проводиться перевірка та заміна елементів кріплення, таких як болти, гайки, стрижні тощо і заміна елементів обшивки корпусу, якщо це необхідно. Перевірка та регулювання системи баластових танків. Перевірка стану гідродинамічних характеристик корпусу, таких як гладкість поверхні та товщина покриття, та проведення необхідних заходів щодо покращення цих характеристик. Слід додати, що такий алгоритм обслуговування корпусу може бути доповнений або змінений залежно від типу та характеристик судна, його експлуатаційних умов та наявності специфічних проблем з корпусом.

Для проведення оцінки стану корпусу судна можна використовувати наступний алгоритм визначення інтервалу обслуговування корпусу судна на основі оцінки ризиків та витрат:

1. Розрахунок корозійної швидкості:

KS = (K х Z х A) / T (1)

де: KS - корозійна швидкість, мм/рік; K - коефіцієнт, що залежить від типу корозії; Z - коефіцієнт, що враховує стан поверхні корпусу; A - площа поверхні корпусу, м²; T - час експлуатації судна, роки.

2. Оцінка ймовірності виникнення пошкоджень:

P = (N х F) / T (2)

3. де: P - ймовірність виникнення пошкоджень; N - кількість рейсових циклів; F - частота виникнення пошкоджень за один цикл; T - час експлуатації судна.

4. Оцінка потенційних збитків:

U = Р х С (3)

де: U - потенційна шкода; Р - ймовірність виникнення проблем; С - вартість усунення проблеми.

5. Розрахунок вартості обслуговування:

MC = С1 + С2 + С3 +... + Сп (4)

де: MC - вартість обслуговування; С1, С2, С3.. тощо. - Вартість кожного окремого заходу обслуговування; n - кількість заходів обслуговування.

Це лише деякі приклади, які можна використовувати у межах стратегії обслуговування корпусу судна. В цілому, стратегія обслуговування повинна бути комплексним підходом, що включає оцінку стану корпусу, визначення ризиків, розробку плану обслуговування і контроль ефективності заходів, що проводяться:

Размещено на http://www.allbest.ru/

де: Iopt - Мінімальний інтервал обслуговування; Ср - вартість запобігання збиткам (зниження ймовірності пошкодження корпусу судна); Cf - вартість збитків (витрати на відновлення/ремонт пошкодженого корпусу судна); Ch - вартість тривалої зупинки судна (витрати на простий судна під час ремонту корпусу); Cm - вартість обслуговування (витрати на обслуговування корпусу протягом певного періоду часу).

Таким чином, оптимальний інтервал обслуговування корпусу судна визначається коефіцієнтами, які характеризують різні аспекти експлуатації судна. Дані коефіцієнти мають бути визначені на основі аналізу конкретної ситуації та специфічних характеристик корпусу судна.

Нові технології в обслуговуванні корпусу судна включають різні інновації і методи, які допомагають поліпшити ефективність, безпеку і економічність роботи. Деякі з них можуть включати:

• Безпілотні підводні апарати (БПЛА), що використовуються для огляду та обстеження корпусу судна без необхідності занурення дайверів. Це дозволяє скоротити витрати на трудові ресурси та зменшити ризики для людського життя.

• Роботи-очисники, які можуть автоматично очищати корпус судна від водоростей, морських раковин та інших небажаних утворень. Це дозволяє знизити опір корпусу та покращити гідродинаміку, що у свою чергу може зменшити витрату палива.

• Нано- та мікрооболонки, які наносяться на поверхню корпусу судна та створюють гладку поверхню з мінімальним опором води. Це допомагає покращити гідродинаміку та знизити витрату палива.

• Дрони, які використовуються для моніторингу стану корпусу судна, у тому числі для визначення пошкоджень, тріщин та інших проблем, які можуть виникнути на корпусі.

• Технології видалення фарби, які використовують лазери або гідроабразивні методи видалення старої фарби з корпусу судна. Це може скоротити час та витрати на обслуговування корпусу.

• Антикорозійні покриття, що створюють захисний шар на поверхні корпусу та запобігають корозії металу. Це допомагає продовжити термін служби корпусу судна.

Загалом нові технології в обслуговуванні корпусу судна допомагають скоротити витрати, збільшити ефективність та покращити безпеку роботи. Для видалення фарби з корпусу судна існують різні технології, включаючи використання лазерів та гідроабразивних методів. Лазерна технологія використовує лазерний промінь для видалення фарби з корпусу судна. Цей метод особливо корисний видалення фарби з металевих поверхонь. Лазерний промінь може бути точно налаштований для видалення верхнього шару фарби, не пошкоджуючи металеву поверхню. Цей метод очищення екологічно безпечний і не виділяє шкідливих речовин у довкілля. Гідроабразивна технологія використовує воду під високим тиском, змішану з абразивними частинками для видалення фарби з поверхні корпусу судна. Цей метод очищення може бути використаний на різних поверхнях, включаючи металеві та неткані матеріали. Гідроабразивна технологія є ефективною, але може вимагати великої кількості води та не є екологічно безпечною. Обидва методи мають свої переваги та обмеження, і вибір технології залежить від типу фарби та матеріалу корпусу судна. Використання технологій видалення фарби може значно скоротити час і витрати на підготовку корпусу судна перед нанесенням нового шару фарби.

Антикорозійне покриття призначене для захисту поверхні корпусу судна від корозії та інших руйнівних факторів. Ці покриття можуть створюватися за допомогою різних технологій та матеріалів, включаючи такі:

• Епоксидні покриття які мають відмінні властивості адгезії та стійкості до води, що робить їх ідеальними для використання як антикорозійні покриття на корпусі судна.

• Поліуретанові покриття, які мають високу стійкість до ультрафіолетового випромінювання та механічних пошкоджень, що робить їх ідеальними для використання як захисний шар на поверхні корпусу судна.

• Цинкові покриття, одним із найбільш ефективних матеріалів для захисту від корозії, і його використання як покриття на поверхні корпусу судна може значно продовжити термін служби судна.

За допомогою нанотехнологій можна створити антикорозійні покриття, які можуть самостійно ремонтувати мікротріщини на поверхні корпусу судна, що може значно покращити ефективність захисного шару. Антикорозійні покриття можуть суттєво покращити захист корпусу судна від впливу навколишнього середовища та зменшити витрати на ремонт та заміну пошкоджених ділянок корпусу.

Дрони успішно використовуються у морській промисловості для моніторингу стану корпусу судна. За допомогою дронів можна отримувати високоякісні зображення корпусу судна з різних кутів, а також проводити інспекцію на важкодоступних місцях, таких як кормові зони, обшивка та підводні частини судна. Дрони зазвичай оснащені високоякісною камерою та іншими датчиками, такими як термокамери та лазерні сканери, які можуть виявляти пошкодження, корозію та інші проблеми, які можуть бути не видно неозброєним оком. Дрони можуть бути керованими оператором із землі або програмуватися для автономних польотів. Вони можуть працювати в різних погодних умовах та можуть швидко обстежити великі поверхні корпусу судна. Використання дронів для моніторингу стану корпусу судна дозволяє швидко та точно визначати проблеми, які можуть вимагати ремонту, що допомагає запобігти можливим аваріям та знизити витрати на обслуговування судна. Крім того, використання дронів може знизити ризики для працівників, оскільки вони можуть проводити інспекцію без необхідності використання водолазів.

Нано- та мікрооболонки - це технології, які використовуються для захисту поверхні корпусу судна від різних видів забруднень та корозії. Ці оболонки наносяться на поверхню корпусу судна у вигляді тонких плівок і мають мікро- та наномасштабні структури, які можуть знижувати опір води та опір корозії. Нанооболонки - це тонкі покриття, що складаються з наночастинок, які можуть змінювати властивості поверхні, такі як гідрофобність (відштовхування води) або гідрофільність (тяжіння води). Це може допомогти зменшити опір води, що, в свою чергу, може знизити енергоспоживання судна. Крім того, нанооболонки можуть мати антикорозійні властивості, захищаючи корпус судна від іржі та інших видів корозії.

Мікрооболонки - це тонкі плівки, які мають мікроструктури на поверхні, створюючи тисячі мікроскопічних повітряних кишень. Це може допомогти знизити опір води та покращити гідродинамічні властивості корпусу судна. Також мікрооболонки можуть запобігти утворенню водоростей та інших морських організмів на поверхні корпусу судна. Нано- та мікрооболонки використовуються в суднобудуванні та морській промисловості для захисту корпусів суден від корозії, забруднення та покращення гідродинамічних властивостей. Вони також можуть знизити експлуатаційні витрати на суднах, покращуючи їхню енергетичну ефективність та знижуючи необхідність частого очищення корпусу.

Роботи-очисники - це автоматичні пристрої, які можуть очищати корпус судна від водоростей, мікроорганізмів та інших відкладень, які можуть знижувати швидкість та маневреність судна. Ці роботи використовуються обслуговування корпусу судна і можуть працювати як на поверхні, так і під водою. Роботи-очисники оснащені різними типами щіток, які можуть очищати корпус судна від різних типів відкладень. Вони також можуть використовувати водострум для видалення відкладень, які важко видалити щіткою. Крім того, деякі роботи-очисники оснащені системами вакуумного очищення, які можуть збирати відкладення з поверхні корпусу судна. Очищення корпусу судна за допомогою роботів-очисників має низку переваг. По-перше, це дозволяє знизити витрати на обслуговування судна, тому що немає необхідності залучати велику кількість робітників для очищення. Подруге, це дозволяє підвищити якість очищення, оскільки роботи-очисники можуть працювати більш точно та ефективно, ніж людина. По-третє, це дозволяє знизити ризик травм та інших проблем, пов'язаних із роботою у воді, оскільки немає необхідності занурюватися у воду для проведення очищення.

Роботи-очисники використовуються у різних сферах, включаючи суднобудування, морську промисловість, рибальство та інші області, де потрібне обслуговування корпусу судна.

Безпілотні підводні апарати (БПЛА) - це автономні підводні апарати, які можуть працювати без участі людини та використовуватись для різних завдань, у тому числі для огляду та обстеження корпусу судна. БПЛА оснащені камерами та іншими датчиками, які дозволяють отримувати детальні зображення та дані про стан корпусу судна. Це дозволяє проводити обстеження без ризику людського життя, оскільки немає необхідності у використанні дайверів. БПЛА можуть бути використані для пошуку та виявлення пошкоджень корпусу, огляду недоступних місць, а також контролю за процесом очищення корпусу. Вони можуть працювати в різних умовах, у тому числі в глибинах до кількох тисяч метрів, що дозволяє використовувати їх для обстеження як великих морських суден, так і для роботи з невеликими катерами та яхтами. Використання БПЛА в обслуговуванні корпусу судна має низку переваг. По-перше, це дозволяє знизити витрати на обстеження та зменшити час, необхідний для проведення робіт. По-друге, це підвищує безпеку роботи, оскільки немає потреби занурюватися в небезпечні зони для огляду корпусу. По-третє, це дозволяє отримати більш точну та повну інформацію про стан корпусу судна, що допомагає запобігти проблемам та пошкодженням у майбутньому.

Час експлуатації судна може призвести до природного зносу корпусу, що може призвести до його пошкодження. Так, термін служби є одним із важливих факторів, що впливають на стан корпусу судна з приводу того термін служби матеріалу визначається не лише його якістю, а й режимами експлуатації, умовами експлуатації та технічним обслуговуванням тому фактори, які впливають на термін служби корпусу судна, включають все перераховане. Загалом термін служби корпусу судна може змінюватись від кількох років до десятиліть, залежно від матеріалів, умов експлуатації та технічного обслуговування.

Відсутність регулярного обслуговування є одним із ключових факторів, які можуть негативно впливати на стан корпусу судна. Це включає перевірку корпусу на наявність дефектів, очищення від нальоту і забруднень, а також ремонт пошкоджень. Якщо судно не проходить регулярне обслуговування, на його корпусі можуть з'являтися дефекти та пошкодження, які можуть призвести до серйозних наслідків. Наприклад, корозія металевих поверхонь може призвести до втрати структурної міцності корпусу, що може призвести до аварій. Накопичення нальоту та забруднень на поверхні корпусу може також призвести до зменшення швидкості та маневреності судна, що може вплинути на морехідні якості судна і його безпеку. Регулярне обслуговування корпусу судна є важливим елементом підтримки його стану та безпеки експлуатації. Воно дозволяє виявляти та усувати дефекти та пошкодження на ранній стадії, що знижує ймовірність виникнення аварійних ситуацій та продовжує термін служби корпусу.

Страхування корпусу судна є одним із дієвих та важливих аспектів забезпечення безпеки мореплавання. Страхування корпусу судна дозволяє захистити судновласника від фінансових втрат, пов'язаних із пошкодженням корпусу чи втратою судна. Основними видами страхування корпусу судна є страхування від каско-ризиків та страхування від морських ризиків. Страхування від каско-ризиків надає захист від фінансових втрат, пов'язаних із пошкодженням або втратою корпусу судна внаслідок зіткнення, пожежі, вибуху, атаки піратів та інших аналогічних подій.

Страхування від морських ризиків надає захист від фінансових втрат, внаслідок несприятливих погодних умов, затоплення, аварій під час вантажних операцій та інших аналогічних подій. Варто зазначити, що умови страхування корпусу судна можуть значно відрізнятися залежно від типу судна, його технічних характеристик, умов експлуатації та інших факторів. Тому при виборі страхового покриття необхідно враховувати всі особливості судна. Загалом страхування корпусу судна є важливим інструментом забезпечення безпеки мореплавання та захисту інтересів судновласників. При цьому необхідно вибирати оптимальне страхове покриття з огляду на всі особливості конкретного судна та умов його експлуатації.

Висновки

Використання нових технологій в системі технічного обслуговуванні корпусу судна може значно покращити ефективність та точність процесів моніторингу та контролю. Автоматизовані системи дозволяють суттєво збільшити швидкість та точність виконання завдань з обслуговування корпусу судна, а також знизити ризики для працівників які виконують такі операції. Інноваційні матеріали та технології дозволяють створювати ефективні захисні заходи, що може значно продовжити термін його служби та зменшити витрати на ремонт та підтримку задовільного стану. Таким чином, використання нових технологій може призвести до більш ефективного та економічно вигідного процесу обслуговування суден, покращення контролю та технічного сервісу корпусу судна з метою забезпечення його безпеки та структурної цілісності.

Література

1. Кушнір, М. І. (2019). Аналіз міцності і надійності корпусів суден [Analysis of ship hull strength and reliability]. Наукові праці Одеської державної академії будівництва та архітектури, 58(1), 67-73.

2. Ломоносов, О. М., Марчук, С. В., & Шпаковський, Я. І. (2018). Про оцінювання міцності та надійності корпусу судна [On the evaluation of the strength and reliability of a ship's hull]. Морський транспорт, (38), 131-140.

3. Ткачук, А. М., & Бойко, В. І. (2016). Методика оцінки міцності корпусу судна при пошкодженні [Method for assessing the strength of a ship's hull in case of damage]. Вісник Одеської національної академії харчових технологій, 51(1), 98-103.

4. Архипов, О. В., & Коваленко, О. В. (2017). Дослідження структурної цілісності корпусу судна методом комп'ютерного моделювання [Investigation of the structural integrity of a ship's hull by computer modeling]. Науковий вісник Національного університету кораблебудування, (1), 15-22.

5. Lamb, T. (2016). Ship Design and Construction. CRC Press.

6. Zou, D. H., Wang, X., Ou, J. P., & Ni, Y. Q. (2016). Structural Health Monitoring of Large Structures. John Wiley & Sons.

7. Pedersen, P. O. (2018). Ship Structural Components: Practical Analysis and Design. Springer.

8. O'Brien, J. A., Altenkirch, R. A., & Pinheiro, C. (2017). Ship Structural Engineering: From First Principles to Practical Applications. Elsevier.

9. Zhang, Zhiwei & Li, Xiaoming. (2017). Global ship accidents and ocean swell-related sea states. Natural Hazards and Earth System Sciences. 17. 2041-2051. 10.5194/nhess-17-2041-2017.

10. Melnyk, O. Onyshchenko, S. (2022) Navigational safety assessment based on Markov- model approach. Scientific Journal of Maritime Research, 36 (2), 328-337. https://doi.org/ 10.31217/p.36.2.16

References

1. Kushnir, M. I. (2019). Analiz mitsnosti i nadiinosti korpusiv suden. [Analysis of ship hull strength and reliability]. Scientific works of Odesa State Academy of Civil Engineering and Architecture, 58(1), 67-73.

2. Lomonosov, O. M., Marchuk, S. V., & Shpakovsky, Y. I. (2018). Pro otsiniuvannia mitsnosti ta nadiinosti korpusu sudna. [On the evaluation of the strength and reliability of a ship's hull]. Marine Transport, (38), 131-140.

3. Tkachuk, A. M., & Boyko, V. I. (2016). Metodyka otsinky mitsnosti korpusu sudna pry poshkodzhenni. [Method for assessing the strength of a ship's hull in case of damage]. Bulletin of the Odesa National Academy of Food Technologies, 51(1), 98-103.

4. Arkhipov, O. V., & Kovalenko, O. V. (2017). Doslidzhennia strukturnoi tsilisnosti korpusu sudna metodom kompiuternoho modeliuvannia. [Investigation of the structural integrity of a ship's hull by computer modeling]. Scientific Bulletin of the National University of Shipbuilding, (1), 15-22.

5. Lamb, T. (2016). Ship Design and Construction. CRC Press.

6. Zou, D. H., Wang, X., Ou, J. P., & Ni, Y. Q. (2016). Structural Health Monitoring of Large Structures. John Wiley & Sons.

7. Pedersen, P. O. (2018). Ship Structural Components: Practical Analysis and Design. Springer.

8. O'Brien, J. A., Altenkirch, R. A., & Pinheiro, C. (2017). Ship Structural Engineering: From First Principles to Practical Applications. Elsevier.

9. Zhang, Zhiwei & Li, Xiaoming. (2017). Global ship accidents and ocean swell-related sea states. Natural Hazards and Earth System Sciences. 17. 2041-2051. 10.5194/nhess-17-2041-2017.

10. Melnyk, O. Onyshchenko, S. (2022) Navigational safety assessment based on Markov- model approach. Scientific Journal of Maritime Research, 36 (2), 328-337. https://doi.org/ 10.31217/p.36.2.16

Размещено на Allbest.ru