Дисертації
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Дисертації за Ключові слова "05.08.03 "Конструювання та будування суден""
Зараз показуємо 1 - 6 з 6
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Визначення оптимальних головних розмірів ескортних буксирів(2021) Ястреба, О. П.; Yastreba, Oleksii P.; Нєкрасов В. О.Ястреба О. П. Визначення оптимальних головних розмірів ескортних буксирів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.03 «Конструювання та будування суден». – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, МОН України, Миколаїв, 2021. В дисертаційній роботі розв’язано низку задач, які забезпечили досягнення поставленої мети наукового дослідження – створення методу визначення оптимальних головних розмірів і характеристик ескортних буксирів на етапі їх концептуального проектування. Розглянуто сучасні тенденції розвитку світового буксирного флоту, визначені шляхи підвищення ефективності та надійності ескортних буксирів. Проаналізовані особливості експлуатації цих суден з урахуванням зацікавленості судновласників отримання найбільшого прибутку з одного боку та власників буксирних компаній або керівництва порту з іншого боку. Виконано аналіз сучасного стану буксирного флоту України та оцінку його за кількісним та якісним показниками. Більша частина буксирів країни – застарілі (66 % мають вік більше 30 років) та не можуть ефективно працювати і бути конкурентоспроможними з новими суднами. Потужність енергетичної установки менше 1000 к. с. (42 % буксирів) не дає їм можливості обслуговувати великотоннажні судна. Надано рекомендації зміни складу буксирного флоту та потужності буксирів в залежності від кількості та дедвейту суден, які відвідують порт. Розглянуто найбільш відомі світові виробники ескортних буксирів, особливості їх роботи та перспективи розвитку. Виконано аналіз існуючих методів оптимізації визначення головних розмірів ескортних буксирів, розглянуті недоліки і переваги кожного методу. На основі аналізу основних елементів і характеристик 50 ескортних буксирів, які були побудовані з 2000 до 2020 року на провідних підприємствах всього світу, та створеної бази даних цих суден отримані регресійні рівняння. Ці рівняння можуть бути використані як для визначення основних елементів та характеристик ескортного буксира в першому наближенні при грубій оцінці його елементів, так і для формування початкової точки пошуку оптимальних значень елементів судна цього типу в оптимізаційній задачі проектування. Вперше розроблено модель інженерних та навігаційних якостей ескортного буксира, в якій на основі даних буксирувальних випробувань таких буксирів в дослідному басейні Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова розроблено метод визначення діючих на корпус буксира гідродинамічних сил, встановлено залежність цих сил від орієнтації буксира щодо набігаючого потоку рідини, швидкості потоку і характеристик форми корпусу, що необхідно для складання і розв’язання рівнянь руху буксира в задачах його функціонування і проектування. Вперше сформульовано задачу функціонування ескортного буксира, в якій основною функціональною операцією обрано обслуговування буксиром сукупності суден різних типів і водотоннажності, які прибувають в морський порт, що дозволяє ескортному буксиру певної потужності ефективно обслуговувати судна певних діапазонів водотоннажності. В якості методу розв’язання трансцендентних рівнянь руху ескортного буксира в цій операції обрано метод нелінійного програмування задачі пошуку безумовного мінімуму. Вперше як критерій ефективності обрано комплексний критерій економічної ефективності і надійності виконання буксиром основних функціональних операцій, що також враховує вимоги класифікаційних товариств щодо забезпечення безпеки ескортних операцій, обумовлених необхідністю компенсації обмеженої керованості супроводжуваних суден при малих швидкостях їх ескортування розвиненою керуючою силою ескортного буксира. Вперше на основі включення в оптимізаційну задачу вибору головних розмірів і характеристик ескортного буксира задачі його функціонування, запропонованих методів визначення діючих на корпус буксира гідродинамічних сил і рішення трансцендентних рівнянь його руху, а також вимог класифікаційних товариств щодо забезпечення безпеки ескортних операцій, отримано метод концептуального проектування ескортних буксирів. Практичне значення одержаних результатів Виконані чисельні розрахунки розв’язання трансцендентних рівнянь руху ескортного буксира під час виконання ескортних операцій та порівняні результати цих розрахунків з результатами натурних випробувань ескортних буксирів. На основі цих розрахунків і порівнянь розроблено методику присвоєння проектованому буксиру ескортного класу без проведення натурних випробувань, яка рекомендована Регістром судноплавства до практичного використання. Ця методика та багаточисельні розрахунки оптимізаційної задачі вибору головних розмірів свідчать про можливість використання створеного методу при проведенні дослідження ефективності ескортного буксира та визначення його характеристик на концептуальній стадії проектування в проектно-конструкторських і науково-дослідних організаціях. Розроблено комплекс прикладних програм “EscortTug”, який забезпечує проведення досліджень ефективності і надійності ескортного буксира та отримання рішення задачі вибору основних характеристик на стадії концептуального проектування. Результати дослідження використані в навчальному процесі Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова при читанні лекцій з курсу ходовості та керованості суден. Розроблені методи визначення зусиль, діючих на корпус буксира під час ескортування, знайшли застосування в проектній організації «АСАБА ДИЗАЙН ЦЕНТР».Документ Зменшення опору руху суден за допомогою використання виїмок та повітряного змащення(2021) Боднарчук, Ю. С.; Bodnarchuk, J. S.; Король Ю. М.Боднарчук Ю. С. Зменшення опору руху суден за допомогою використання виїмок та повітряного змащення – Кваліфікаційна наукова робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.03 «Конструювання та будування суден» – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2021 р. В дисертаційному дослідженні представлені засоби зниження опору судна у вигляді локальних поперечних поглиблень (виїмок) на днищовій поверхні різних типів суден та поглиблень (виїмок) у вигляді кілець на поверхні підводних човнів, а також вплив подачі повітряного мастила природним шляхом на поверхню швидкісного судна. Дисертація складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел. В роботі описаний алгоритм побудови розрахункових проектів в computational fluid dynamics комплексах Flow Vision та Flow Simulation. Підчас створення розрахункового проекту виконується параметричний аналіз за допомогою методів обчислювальної гідродинаміки. Визначаються параметри моделювання для того щоб працював алгоритм диференційних рівнянь, які описують рух рідини, метод кінцевих об’ємів зводить їх до системи лінійних алгебраїчних рівнянь. Процес валідації програмного продукту Flow Vision та Flow Simulation при моделюванні обтікання корпусів суден виконувався для моделі танкеру проекту 005RST01 та підводного об’єкту сигаро подібної форми в різних науково-дослідницьких басейнах. Порівняння результатів розрахунків у вказаних програмних комплексах з даними фізичних експериментів показали дуже високу інформативність і достатню для практичного використання точність цих програм. Також в роботі описується процес дослідження впливу виїмок на відносно простих об’єктах, таких як циліндричне тіло та круговий циліндр, які є перехідними етапами до судна та підводного човна відповідно. Проводилося дослідження ефективності локального поперечного поглиблення (виїмок) на днищовій поверхні суховантажного судна. Перевірка ефективності впливу виїмок на ходові якості судна була виконана на моделі танкера проекту 005RST01. Окрім того, за допомогою computational fluid dynamics пакетів було виконано моделювання як для моделі, так і для натурного судна. Слід відмітити, що розміри і місце розташування виїмок для кожного судна необхідно підбирати окремо, беручи до уваги характеристики обраного натурного судна. В програмних продуктах Flow Vision та Flow Simulation проводилися розрахунки впливу встановлених виїмок на поверхнях двох типів підводних човнів. Проведено дослідження методів зниження опору для швидкісних суден. В програмному комплексі Flow Vision моделювалось швидкісне судно зі встановленою виїмкою в двох варіантах: без урахування вільної поверхні і з урахуванням вільної поверхні для скорочення часу розрахунку і більш детального вивчення ефекту. На моделі погано обтічного тіла, у вигляді паралелепіпеду, досліджувалось питання про ступінь ефективності одночасного використання декількох засобів впливу на прикордонний шар спрямованих на зниження опору тіл при їх русі в рідині. На моделі швидкісного судна досліджується вплив на зниження опору подачі повітря на днищову поверхню корпусу через канали при заданій швидкості та за рахунок перепаду тиску на дні судна та атмосферного тиску зверху, що дало позитивний результат. Сформована загальна схема алгоритму вибору засобів зниження опору руху під час проектування суден, які дають змогу зменшенню витрат палива і вартості перевезеного вантажу (пасажирів) та терміну окупності витрат при впроваджені цих засобів на новому або вже введеному в експлуатацію. Розроблено методику визначення можливості зниження опору руху об’єктів океанотехніки з встановленими місцевими особливостями в основу якої покладені методи обчислювальної гідродинаміки та параметричного аналізу.Документ Наукові основи проектування і підвищення захисту метал-скляними матеріалами елементів суден для радіоактивних вантажів(2019) Казимиренко, Ю. О.; Kazymyrenko, Y. A.; Дубовий О. М.Казимиренко Ю. О. Наукові основи проектування і підвищення захисту метал-скляними матеріалами елементів суден для радіоактивних вантажів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальностями 05.08.03 – конструювання та будування суден (135 – суднобудування); 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів (161 – хімічні технології та інженерія). – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2019 р. Запропоновано, теоретично обґрунтовано та досліджено вирішення науково-технічної проблеми розробки принципово нового наукового підходу до проектування елементів суден і плавучих споруд для радіоактивних вантажів, в основу якого покладено дотримання умов теплової безпеки та теорію захисту конструкцій на основі фізико-хімічних процесів створення нових композицій з полі- та ультрадисперсною структурою шляхом поєднання скляних мікросфер і порошків з металами методами спікання та електродугового напилення. Во вступі обґрунтовано актуальність дисертаційного дослідження за двома спеціальностями, де вирішення проблем з конструювання і будування суден досягається шляхом створення нових комплексно-захисних матеріалів і покриттів на основі скла; наведено зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами; визначено об’єкт і предмет досліджень, поставлені мета і завдання; наведено методи та інформаційну базу досліджень, обґрунтованість наукових положень, висновків і рекомендацій; сформульовано наукову новизну та практичну цінність роботи (окремо за кожною спеціальністю); викладено відомості про апробацію та впровадження результатів. У першому розділі наведено нормативна база та умови перевезення радіоактивних вантажів (РАВ) водним транспортом, їх класифікація та властивості; за викладеним досвідом вітчизняних та зарубіжних компаній проаналізовано конструктивні особливості суден-прототипів, висвітлено проблематику і практику проектування, наведено досвід сучасних наукових шкіл та проектних організацій, розглянуто дослідження теплових процесів в задачах технічних засобів для радіоактивних вантажів; проаналізовано корозійні пошкодження цистерн для рідких РАВ та технологічні напрямки підвищення захисту. Розглянуто методи, критерії та інформаційні ресурси оцінювання технічного стану суднових конструкцій. Визначено умови експлуатації та напрямки застосування неметалічних та ультрадисперсних матеріалів для формування шаруватих конструкцій суден; висвітлено сучасний досвід застосування стекол в технологіях ізолювання радіоактивних відходів та проаналізовано радіаційні дефекти в стеклах; розглянуто використання порожніх скляних мікросфер в технологіях виготовлення суднобудівних та рентгенозахисних матеріалів; обґрунтовано теоретичні і технологічні передумови з’єднання стекол з металами. У другому розділі [1, 5, 18, 31] наведено науково-методичну базу дисертаційного дослідження, яка пов’язує розробку нових наукових засад в області суднобудування з проведенням теоретичних і експериментальних досліджень з розробки нових матеріалів і покриттів з переважним впливом на фізико-хімічні процеси формування їх структури і властивостей скляної складової. Висунуто наукові гіпотези; надано теоретичне обґрунтування щодо вибору стекол систем Na2O‒B2O3‒SiO2, Na2O‒CaO‒SiO2, K2O‒PbO‒SiO2, металевих порошків та зварювальних дротів, наведено їх характеристики. Сформульовано дослідницькі завдання, теоретичні передумови постановки та методи досліджень. Охарактеризовано елементи біологічного захисту: модульного типу, що встановлюються, в основному, на суховантажних суднах, та блоків ‒ для плавучих споруд, на яких зберігаються радіоактивні відходи у рідкому та твердому агрегатному станах. Сформульовано проектні, конструкторські та технологічні завдання, обрано методичне забезпечення з теоретичними і експериментальними методиками. Третій розділ [6, 21, 22, 25, 35, 36, 38‒40, 41, 43] досліджено структуру, морфологію та процеси розм’якшення порожніх скляних мікросфер (система Na2O‒B2O3‒SiO2) та порошків, одержаних механічним здрібненням до дисперсності 10…90 мкм бою кришталевого посуду (система Na2O‒CaO‒SiO2) та рентгенозахисного скла дифрактометра (система K2O‒PbO‒SiO2). Удосконалено конструкцію та виготовлено лабораторний зразок експериментальної установки для спікання у вільному стані та гарячого пресування металевих і неметалевих порошків, за допомогою якої можна досліджувати термодеформаційні та усадочні процеси. Розроблено спосіб отримання склоалюмінієвих матеріалів, який полягає у гарячому пресуванні (Р = 0,7…1,2 МПа, t = 375…490 °С) формувальної суміші, яка складається зі скляних мікросфер з порошком або пудрою алюмінію у рівних об’ємних долях з наступною ізотермічною витримкою при t = 600…700 °С. Спосіб дає змогу виготовляти плитки, для кріплення яких до сталевої поверхні конструкцій запропоновано клейову композицію на основі ЕД-20 з додаванням порожніх скляних мікросфер. Досліджено фізико-хімічні процеси, які відбуваються під час спікання, а саме: усадочні процеси; вигоряння силанового апрету та утворення ультра- та мікропор, які завдяки капілярному ефекту та зовнішньому тиску заповнюються рідким алюмнієм; лікваційні процеси у структурнонеоднорідних стінках мікросфер; утворення локальних ділянок спечених між собою мікросфер з утворенням на поверхні поділу α-тридиміту з розміром областей когерентного розсіювання до 90 мкм. Встановлені закономірності порівняно з процесами спікання скляних мікросфер з іншими металевими порошками (бронзою та бабітом). Досліджено фізико-хімічні процеси структуроутворення на сталевій підкладці із Ст3 електродугових покриттів на основі Св-08Г2С і Св-АМг5, наповнених скляними мікросферами і одержаними порошками: це адгезійні та когезійні процеси через оплавлення поверхні скляних частинок і накопичення склофази; лікваційні процеси під час короткочасного температурного впливу, які на відміну від порошків відбуваються у стінках порожніх скляних мікросфер; формування у покриттях на основі Св-08Г2С на поверхні поділу сталь‒скло нової ультрадисперсної фази Fe5Si3. Встановлені закономірності порівняно з напиленням керамічних (алюмосилікатних) мікросфер. У четвертому розділі [9, 18, 23, 24, 26‒29, 32‒34, 37, 41] надано теоретичне і експериментальне обґрунтування доцільності застосування розроблених матеріалів і покриттів для проектування та виготовлення за їх участю елементів біологічного захисту, науковим підґрунтям для чого є: наведений у аналітичному вигляді вплив пористості і об’ємного вмісту скляних наповнювачів на ефективні механічні характеристики композицій; розрахунково-експериментальні дослідження демпфіруючих властивостей, зокрема коефіцієнта вібраційних втрат та коефіцієнта розсіювання енергії, залежно від об’ємного вмісту скляних наповнювачів результати досліджень їх теплопровідності та рентгенозахисних характеристик та моделювання процесу послаблення іонізуючих випромінювань елементарними комірками. Досліджено вплив скляних включень на радіаційну стійкість метал-скляних електродугових покриттів в умовах γ-випромінювань Со60, в результаті чого розроблено модель поверхневого зміцнення метал-скляних електродугових покриттів дифузним потоком, де фізична постановка задачі полягає у формуванні під дією теплових ефектів температурних полів; при поглинанні теплоти кожним із шарів покриття в місцях найбільшої концентрації напружень формуються наноструктурні елементи. Розроблена модель описує характер зміцнення метал-скляного покриття в умовах транспортування РАВ, які є джерелами γ-випромінювань, та дає нові наукові уявлення про механізми поглинання теплової енергії під час опромінення шарами структурнонеоднорідних композицій з утворенням субструктурних елементів. Граничні умови руйнування метал-скляного шару конструкцій в умовах підвищених температур і опромінення описані у вигляді удосконаленої термомеханічної моделі поведінки в умовах теплових ефектів, яка на відміну від моделей, запропонованих для сферопластиків, дає змогу на мікрорівні прогнозувати умови руйнування по поверхні поділу скло‒метал в залежності від пористості, об’ємного наповнення склом та діаметра ПСМ. Експериментально досліджено термостійкість та корозійну стійкість опромінених метал-скляних покриттів у розчинах кислот. П’ятий розділ [11, 12, 15‒17, 26, 30] містить постановку і розв’язання за допомогою методів системного аналізу задач: підвищення якості композитних суднових конструкцій; управління процесами підвищення техніко-економічних показників під час проектування елементів біологічного захисту за умовами дотримання експлуатаційних вимог та шляхом варіювання характеристиками розроблених матеріалів і покриттів; інформаційної підтримки оцінювання технічного стану. Для цього шляхом побудови причинно-наслідкових діаграм виявлено конструктивні та виробничо-технологічні дефекти, розроблено заходи щодо їх попередження. Проектну оцінку підвищення техніко-економічних показників елементів біологічного захисту представлено у вигляді двох когнітивних моделей з реалізацією взаємного впливу внутрішніх і зовнішніх факторів шляхом формування матриці суміжності. На підставі експериментальних випробувань запропоновано класифікацію експлуатаційних дефектів, в основу якої покладено пошкодження матеріалів та зміна їх структури внаслідок опромінення, температурних факторів, хімічно активних середовищ, механічних пошкоджень під час вантажно-розвантажувальних робіт. Для систематизації інформації розроблено нову інформаційно-пошукову систему «PROTECTIVE COATINGS DATA» з масивом документально фактографічного типу, до якого заносяться технологічні режими підготовки поверхні, напилення, гарячого пресування; інформація щодо властивостей, характеристики вихідних компонентів з графічними об’єктами, результати випробувань зразків, що дасть змогу виключити певні ремонтні роботи через вживання профілактичних заходів. Діагностика здійснюється шляхом порівняння мікроструктур та властивостей зразків при відборі проб з вихідними даними; розроблено алгоритм оцінювання технічного стану композитних конструкцій. У шостому розділі [3, 5, 6, 14, 20] удосконалено теоретичний підхід до проектування модулів біологічного захисту, який враховує його раціональне розташування на суховантажному суді, алгоритмізацію вантажних операцій за дотриманням умов міцності та прогнозування руйнування при виникненні пожежонебезпечних ситуацій під час транспортування РАВ середньої і високої активності. Для цього удосконалено модульну конструкцію біологічного захисту, панелі якої виготовлено з радіаційно-стійкого бетону з облицюванням з одного боку листовою вуглецевою сталлю з нанесеним метал-скляним шаром, що дає змогу у порівнянні з існуючими варіантами приблизно на 10 % знизити масу, розширивши тим самим асортимент вантажів та підвищивши завантаженість судна. Розроблено практичні рекомендації щодо виготовлення тришарових панелей та монтажу конструкції у трюмі суховантажного судна. Запропоновано модель функціонування судна, яка включає у себе розробку нової інформаційної системи та розв’язання оптимізаційної задачі щодо ефективного розміщення модуля біологічного захисту як великої вантажної одиниці на суховантажному судні разом з іншими вантажами за критеріями мінімізації сталійного часу. Ефективність застосування захисних модулів підтверджено моделюванням процесів руйнування конструкцій у пожежонебезпечних ситуаціях на судні, для чого сформульовано та розв’язано у пружній постановці методом скінчених елементів задачу короткочасного термічного навантаження панелі модуля. У сьомому розділі [2, 7‒9, 13, 19, 20, 42] науково обґрунтовано та запропоновано новий підхід до проектування елементів біологічного захисту плавучих споруд, який полягає у моделюванні проектної ситуації з позицій обмежень за потужністю остаточного тепловиділення РАВ. Для цього вперше досліджено процеси теплообміну між вантажами та повітрям, яке циркулює у просторі подвійного борту і дна: сформульовано і розв’язано у спряженій та плоскій постановці на прикладі суднової цистерни з багатошаровою стінкою стаціонарну задачу про тепловий стан вантажної зони, яка враховує потужність остаточного тепловиділення РАВ (Q = 2…20 кВт), теплопровідність кожного з шарів та дозволяє визначати розподіл температур і потоків повітря в умовах природньої конвенції, що дає змогу моделювати проектну ситуацію та обирати найбільш раціональне конструктивно-компонувальне рішення для безпечного зберігання РАВ на плавучих спорудах. Встановлено вплив метал-скляного захисного шару на зниження температури з найбільш розігрітих ділянок вантажної зони плавучої споруди та проектні обмеження (Qпит = 230 Вт/м3). Розроблено конструкторські рекомендації щодо вибору раціональних конструктивно-компонувальних рішень, які забезпечують не тільки умови теплової безпеки на плавучих спорудах, а й сприяють зниженню маси блока більш ніж у два рази за рахунок можливого зменшення товщини шару бетонної заливки навколо бака з 800 мм до 200 мм. Показано можливість застосування розроблених метал-скляних електродугових покриттів для захисту внутрішніх поверхонь вертикальних цистерн, у яких зберігаються рідкі РАВ. Технологічні заходи також включають у себе нові способи виготовлення і ремонту деталей запірної арматури (клапанів, фланців, кранів) вантажних систем, які часто зношуються при зберіганні рідин та під час дезактивації. У восьмому розділі [4, 10] розвинуто теоретичні, методичні, практичні засади підвищення інноваційної привабливості нових технічних рішень у проектуванні і виготовленні за участю метал-скляних матеріалів та покриттів елементів біологічного захисту суден і плавучих споруд, призначених для транспортування та зберігання радіоактивних вантажів. Удосконалено принципи оптимального вибору раціонального конструктивного рішення для елементів біологічного захисту шляхом формування комплексного коефіцієнту технологічності, які ґрунтуються на порівнянні різних варіантів конструкцій з урахуванням нових матеріалів і технологій захисту, що є необхідним для розробки організаційно-технічних заходів і прогнозування динаміки формування факторів економічної ефективності. Результати роботи впроваджено у наукові, проектні, виробничі установи та у навчальний процес Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. У додатках (окрема частина) наведено допоміжні матеріали (нормативні документи, інструкції, методики, схеми випробувань тощо, тексти програм), акти впровадження, копії патентів, список публікацій здобувача.Документ Удосконалення експериментально-теоретичного методу розрахунку втомної міцності суднових корпусних конструкцій(2019) Литвиненко, Д. Ю.; Lytvynenko, D.; Коростильов Л. І.Литвиненко Д. Ю. Удосконалення експериментально-теоретичного методу розрахунку втомної міцності суднових корпусних конструкцій. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.03 «Конструювання та будування суден». – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, МОН України, Миколаїв, 2019. В дисертаційній роботі розв’язано актуальну науково-прикладну задачу з удосконалення експериментально-теоретичного методу розрахунку втомної міцності суднокорпусних конструкцій. Виконано аналіз існуючих методів розрахунку втомної міцності суднокорпусних конструкцій, в результаті чого отримала подальший розвиток їх класифікація за типом показника інтенсивності накопичення втомного пошкодження. Також в результаті аналізу виділені недоліки і переваги кожного методу, показано переваги і доцільність використання експериментально-теоретичного методу для вирішення різного типу практичних задач втомної міцності зварних конструктивних вузлів і розробки відповідних практичних методик. Вперше на основі базового варіанту експериментально-теоретичного методу, з урахуванням впливу на показники втоми основних факторів, розроблено критеріальні залежності для типового концентратора напружень, які дозволяють виконувати оцінку його втомної міцності при стохастичному навантаженні. Надійність таких критеріальних залежностей перевірялась порівнянням результатів їх застосування для визначення величини втомного пошкодження із результатами, отриманими за допомогою методів, які рекомендовані Міжнародним інститутом зварювання. Перевірка виконувалась на прикладі вузла перетину поясків рівновеликих балок. Величина втомного пошкодження вузла розрахована з використанням модифікованого експериментально-теоретичного методу, перевищувала всього на 12,5 % результат, визначений методом номінального напруження. Отриманий експериментально-теоретичним методом результат був нижчим на 10,76 % ніж величина втомного пошкодження, визначена методом фіктивного закруглення концентратора напружень, і тільки на 3,41 % перевищував результат використання методу напруження в «гарячій» точці. На основі виконаного аналізу практично не виявлено впливу середніх номінальних напружень циклу на малоциклову область кривої втоми типового концентратора. Таким чином, криві втоми для випадку регулярного навантаження прийнято будувати за базовими розрахунковими залежностями експериментально-теоретичного методу. Крива втоми суднокорпусного вузла побудована за базовими розрахунковими залежностями експериментально-теоретичного методу для імовірності руйнування конструкції Pf = 50 % мала середнє відхилення від експериментальних даних в малоцикловій області величиною 2,5 МПа в бік заниження втомної міцності, тобто в безпечний бік. Для розрахунку теоретичних коефіцієнтів концентрації напружень в конструктивних вузлах, обумовлених стиковими та кутовими зварними швами, вперше запропоновано використовувати величини радіусів та кутів нахилу профілю таких швів в місці переходу від основного до наплавленого металу, значення яких при заданому рівні забезпеченості визначаються на базі результатів статистичної обробки великої серії опублікованих у літературі даних з врахуванням виду зварювання. В результаті такої статистичної обробки побудовані гістограми та криві, що їх вирівнюють, визначені математичні сподівання, середньоквадратичні відхилення та параметри логнормального розподілу величин радіусів та кутів нахилу профілів швів в місці переходу від основного металу до металу шва. Це дозволяє отримати результат без виконання натурних замірів зазначених величин. Удосконалено метод розрахунку теоретичного коефіцієнта концентрації напружень зварного суднокорпусного вузла добутком коефіцієнта концентрації від загальної геометрії та коефіцієнта концентрації зварного шва при узагальнених значеннях його геометричних параметрів. Це дозволяє суттєво спросити розрахунки та отримати результат із незначним завищенням величини шуканого коефіцієнта. Можна виділити наступні можливі напрямки подальших досліджень за тематикою роботи. a) Уточнення розрахункових залежностей експериментально-теоретичного методу для розрахунків при навантаженні стохастичного характеру. Таке уточнення повинно базуватись на результатах експериментальних досліджень втомної міцності моделей суднокорпусних вузлів при моделюванні реального хвильового навантаження. b) Визначення параметрів логнормального розподілу радіусів і кутів у місці переходу від основного металу до наплавленого для видів зварювання, що не розглядались в дисертаційному дослідженні, а також уточнення отриманих у даній роботі параметрів. c) Розширення сфери застосування експериментально-теоретичного методу для розрахунків на втому суднокорпусних вузлів із алюмінієво-магнієвого сплаву. d) Подальше удосконалення методу визначення теоретичних коефіцієнтів концентрації напружень зварних суднокорпусних вузлів добутком коефіцієнта концентрації залежного від його загальної геометрії та коефіцієнта концентрації зварного шва. Практичне значення одержаних результатів. 1. Розроблено алгоритм оцінки втомної міцності типових осередків концентрації напружень при нерегулярному навантаженні з використанням гіпотези лінійного підсумовування втомних пошкоджень для навантаження з неперервним або ступінчастим розподілом. 2. Отримано параметри розподілу радіусів та кутів нахилу профілю стикових та кутових зварних швів для різних видів зварювання, які використовуються для визначення локального напружено-деформованого стану та концентрації напружень у зварних суднокорпусних вузлах. 3. На базі експериментально-теоретичного методу розроблено методики для розв’язку задач оцінки втомної міцності суднокорпусного вузла при регулярному і стохастичному навантаженні, а також проектування вузла та визначення параметрів допустимого навантаження за умови забезпечення заданого рівня втомної міцності. Вказані методики можуть бути застосовані на стадії проектування суден, а також для визначення залишкового ресурсу конструкцій суден, що експлуатуються. 4. Розроблено програмне забезпечення «ETM fatigue», яке дозволяє автоматизувати побудову кривих втоми суднокорпусних вузлів та розв’язок типових задач втомної міцності з використанням експериментально-теоретичного методу. Розроблені в роботі методики впроваджено у ТОВ «МАРІН ДИЗАЙН ІНЖИНІРІНГ МИКОЛАЇВ» (м. Миколаїв) для виконання оцінки втомної міцності суднокорпусних конструкцій. Результати роботи також впроваджено в навчальний процес при викладанні дисциплін студентам і аспірантам Кораблебудівного навчально-наукового інституту Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова.Документ Удосконалення методики розрахунку льодових навантажень на бурові платформи для Азово-Чорноморського басейну(2018) Заєць, А. Ю.; Zaiets, Anastasiia; Бондаренко О. В.Заєць А. Ю. Удосконалення методики розрахунку льодових навантажень на бурові платформи для Азово-Чорноморського басейну. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.03 – «Конструювання та будування суден». – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2018. У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-прикладна задача удосконалення процесу проектування бурових платформ на початковій стадії з урахуванням особливостей льодового режиму в Азово-Чорноморському басейні та на основі нейромережевого прогнозування товщини льодових утворень. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету і завдання роботи, визначено об'єкт і предмет дослідження, представлено наукову новизну і практичну цінність результатів роботи. У першому розділі розглянуто стан проблеми визначення льодових навантажень з урахуванням особливостей умов Азово-Чорноморського басейну. Виконано аналіз перспективи видобутку вуглеводневої сировини на Азово-Чорноморському шельфі, зовнішніх умов досліджуваного регіону та особливостей видобутку вуглеводневої сировини в умовах Азово-Чорноморського басейну. Проаналізовано досвід використання бурових платформ в Азовському морі та типи бурових платформ для умов Азово-Чорноморського басейну. Причинами аварії при будівництві опорної конструкції для видобувної споруди виявилася відсутність досвіду зведення подібних споруд на шельфі та проблема визначення фактичних льодових навантажень на опорні конструкції морських споруд при впливі льодових полів і окремих льодових утворень, а також моніторингу та обліку фізичних властивостей льоду Азово-Чорноморського басейну. Розглянуті існуючі методики розрахунку льодових навантажень, у яких використовується, або максимальна зафіксована або визначена за емпіричними формулами товщина льоду. Вибрано актуальний напрямок дослідження, який полягає в розробці методики визначення льодового навантаження на підставі нейромережевих технологій, з урахуванням багаторічних реальних статистичних даних Азово-Чорноморського басейну та створенні нейромережевої моделі прогнозування та оцінки реальних льодових навантажень, яка дозволяє виробити рекомендації при проектуванні бурових платформ на шельфі Азово-Чорноморського басейну. Прикладним результатом виконання дисертаційної роботи є розробка програмного комплексу «Ice Loads v.1», що реалізує методику розрахунку льодових навантажень з урахуванням прогнозування товщини льодових утворень. Другий розділ присвячено опису алгоритму визначення льодових навантажень на бурові платформи з використовуванням нейромережевої моделі прогнозування товщини льоду. У якості інструмент для прогнозування товщини льодових полів пропонується використовувати нейронні мережі: однопараметричні і багатофакторні. Перевагою застосування нейромережевих технологій є можливість прогнозувати товщину льодових утворень, як на найближчі години, так і на весь термін експлуатації бурової платформи. Цей прогноз є гнучким, при змінах вхідних параметрів буде змінюватися і прогнозована товщина. Для попередньої оцінки льодового навантаження у дисертаційній роботі була розроблена однопараметрична нейронна мережа, яка прогнозує товщину льоду за статистичними даними товщини льоду, зібраних за деякий період. Для оцінки льодового навантаження в конкретній точці експлуатації бурової платформи в дисертації була розроблена багатофакторна нейронна мережа, в якій в якості вхідних даних крім товщини льоду так само вносяться дані про температуру повітря, швидкості вітру, рівень моря і тип погодних умов, згідно з метеорологічним кодуванням. Встановлено, що прогнозована товщина льоду, яка була отримана з використанням однопараметричної нейронної мережі практично збігається з реальними статистичними значеннями, а похибка не перевищує 5 %, а запропонований багатофакторний підхід дозволяє отримати прогноз товщини льоду в заданому регіоні з відносною похибкою, що не перевищує 1,5 %. Таким чином, багатофакторний підхід дозволяє підвищити точність прогнозу, однак вимагає великих обчислювальних потужностей і більше часу, який витрачається на навчання мережі. Ефективність застосування нейромережевого алгоритму полягає в скороченні часу розрахунків, оперативності оцінки льодової обстановки і проведенні більш складних математичних розрахунків, що в свою чергу надасть можливість вчасного прийняття оперативних заходів при виникненні загрози аварійної ситуації для вже існуючих споруд на шельфі Азовського моря та проведення комплексної оцінки навантаження при проектуванні бурових платформ для перспективних місць видобутку вуглеводної сировини. Третій розділ присвячено визначенню льодових навантажень, з урахуванням прогнозованої товщини льоду. У дисертаційній роботи розглянуто методики розрахунку льодових навантажень на бурові платформи з похилими гранями згідно ISO 19906, авторську методику К. Н. Шхінека, Правил Регістру морського судноплавства, APIRP 2N. В основі цих методик лежать моделі і методи Croasdale і Ralston. Важливим параметром в наведених методиках є товщина льоду. При цьому необхідно враховувати, що товщина льоду є змінною випадковою величиною. У дисертації виконано розрахунок льодових навантажень для існуючого проекту льодостійкої стаціонарної платформи ЛСП-1 з урахуванням отриманої за допомогою багатофакторної нейронної мережі прогнозованої товщини льоду. Для верифікації математичної моделі з розрахунку льодових навантажень на ЛСП-1 було виконано розрахунок льодових навантажень з урахуванням товщин льоду, які прийняті у якості розрахункових та визначення льодових навантажень з використанням прогнозованих товщин льоду. Розрахунок льодових навантажень з використанням прогнозованої товщини льоду дає досить точні значення льодових навантажень в порівнянні з навантаженнями, розрахованими з використанням реальної товщину льоду. Похибка не перевищує 5 %, що дозволяє в подальшому використовувати прогнозовані значення товщини льоду для розрахунку льодових навантажень. Четвертий розділ присвячено визначенню архітектурно-конструктивного типу бурових платформ для шельфу Азовського моря. Для вибору типу платформи у дисертаційній роботи були зроблені допущення величин параметрів зовнішніх впливів, які необхідно враховувати при проектування бурової платформи для шельфу Азовського моря. Було проведено аналіз і застосування зарубіжного досвіду проектування та експлуатації бурових платформ в умовах близьких до умов шельфу Азовського моря, який показав, що більше переваг матимуть льодостійкі стаціонарні платформи. Для визначення архітектурно-конструктивного типу бурової платформи в дисертаційній роботі були розраховані льодові навантаження на багато опорну платформу типу ЛСП-1 та одноопорну платформу типу СМОЛП, які мають похилу конструкцію в районі ватерлінії. Згідно розрахунків платформа типу ЛСП-1 піддається меншим льодовим навантаженням. Для забезпечення видобутку вуглеводної сировини протягом року для льодостійкої платформи типу ЛСП-1 в умовах Азовського моря були розраховані конструктивні параметри, що здатні зменшити вітро-хвильові навантаження в період, коли море не покрите льодом, та льодові навантаження в зимовий період. У роботі розглядаються три глибини постановки бурової платформи, на яких можна розробляти найбільш перспективні ділянки видобутку вуглеводної сировини – 8 м, 10 м та 12 м. Для цих глибин було розраховано кліренс платформи, який становить 7 м.Документ Удосконалення технології спуску суден з похилих поздовжніх стапелів(2018) Воленюк, Л. С.; Voleniuk, L. S.; Рашковський О. С.Воленюк Л. С. Удосконалення технології спуску суден з похилих поздовжніх стапелів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.08.03 «Конструювання та будування суден». – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2018. В дисертаційному дослідженні представлено удосконалення технології спуску суден з похилих поздовжніх стапелів за рахунок реновації та заміни традиційних спускових пристроїв на пневматичні балони. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету і завдання роботи, визначено об’єкт і предмет дослідження, представлено наукову новизну і практичну цінність результатів роботи. У першому розділі на основі огляду вітчизняних і закордонних літературних джерел виконано аналіз стану і виявлені основні проблеми спуску суден на воду з похилих поздовжніх стапелів. Досліджена історія розвитку та використання цього спуску. Представлені основні конструктивні елементи традиційного похилого стапеля й спускових пристроїв. Також досліджені переваги та недоліки відомих методів удосконалення спускових пристроїв. Проведено дослідження інноваційного способу спуску суден – на пневматичних балонах. Для спуску суден на пневматичних балонах необхідно створити плоску похилу поверхню поздовжнього стапеля, яка може бути виконана з крупного піску, дрібного гравію, бетону, металу, дерева та інших матеріалів. Застосування такої технології не вимагає великих витрат на обладнання, дозволяє економити час і кошти на будівництві суден і ремонті будівельних місць, але неможливо використовувати на існуючих стапелях. Даний спосіб застосовується на деяких закордонних суднобудівних заводах, але в літературі відсутні матеріали з його теоретичного обґрунтування та розрахунку. Також в першому розділі розглянуто основні задачі розрахунку спуску суден з похилих поздовжніх стапелів, які необхідно розв’язати для спуску на пневматичних балонах: можливість перекидання або спливання, зіскоку зі стапеля, удару судна об стапель або ґрунт, величину баксового тиску. Обрано основні напрямки дослідження та поставлено основні задачі дисертаційної роботи. Обґрунтовано вибір теми дисертаційного дослідження, показано його важливість і актуальність, а також відповідність спеціальності 05.08.03 «Конструювання та будування суден». Визначені основні методи дослідження. У другому розділі проведено дослідження з реновації існуючих поздовжніх стапелів. На прикладі суднобудівних заводів м. Миколаїв: ПАТ «Чорноморського суднобудівного заводу» і Державного підприємства імені 61 комунара, на яких для спуску суден використовуються похилі поздовжні стапелі, проведено аналіз гідрогеологічних і конструктивних характеристик стапелів. Виявлено основні пошкодження стапелів: дерев’яне покриття спускових доріжок знаходиться у незадовільному стані і потребує заміни, підводна частина стапельних доріжок, включно поріг, вимагає 100 % заміни через тривалий термін експлуатації та знаходження під водою. Вперше розроблено ефективний метод реновації похилого поздовжнього стапеля без його руйнування – створення плоскої поверхні, що дає можливість спускати судна на пневматичних балонах. Плоска поверхня створюється за рахунок використання металевих або залізобетонних проставок, якими заповнюється простір між спусковими доріжками. На основі проведеного техніко-економічного аналізу обрані конструкції металевих та залізобетонних проставок. Розглянуто декілька типових металевих конструкцій, аналогічних конструкціям корпусу судна, які можливо виготовити на обладнанні суднобудівного заводу. Для перевірки міцності металевих конструкцій використовувався програмний комплекс SolidWorks/CosmosWorks «Інженерний аналіз методом скінченних елементів». Вибір конструкції металевих проставок проводився методом аналізу ієрархій за наступними критеріями: стійкість, трудомісткість, металоємність, технологічність. Метод полягає в декомпозиції задачі на більш прості складові частини і подальшій обробці послідовності суджень, згідно парних порівнянь. За результатами дослідження, найбільш оптимальною є конструкція, яка складається з полотнища, підкріпленого зварним повздовжнім тавровим набором. Дана форма перерізу перевершує інші в 1,1...1,5 рази. Також, розглянуто три типові залізобетонні конструкції. Проведено комплексний аналіз за наступними критеріями: технологічність процесу виготовлення, витрати матеріалу, міцність, трудомісткість та собівартість. Виявлено, що найбільш прийнятною є плита, армовану каркасом і сіткою, оскільки її проста форма спрощує технологічний процес і здешевлює собівартість виготовлення, так як не вимагає складних форм і оснастки. Проставки обраного типу є типовими для підприємств, які спеціалізуються на виготовленні залізобетонних конструкцій. Перевірки міцності залізобетонних конструкцій проводилась у розрахунково-конструкторській системі SCAD, яка використовує метод скінченних елементів (програмне додаток АРБАТ). У третьому розділі, досліджено процес спуску судна на пневматичних балонах. Вперше досліджено поведінку системи судно - пневматичні балони в процесі спуску судна на воду та розроблена математична модель спуску судна на воду з похилого поздовжнього стапеля на пневматичних балонах. Для дослідження спуску судна на пневматичних балонах у першому наближенні використовувався метод аналогії, в основі якого лежить статичний розрахунок спуску судна на традиційних спускових пристроях. При статичному розрахунку передбачається, що судно переміщується по спускових доріжках з нескінченно малою швидкістю і, отже, гідродинамічні сили нескінченно малі. Спуск судна з похилого поздовжнього стапеля умовно можна поділити на 4 періоди. Найбільш небезпечним є кінець другого періоду і початок третього, коли починається поворот судна навколо горизонтальної осі. При нормальному спуску (без перекидання) судно поступово спливає. Якщо спуск відбувається з перекиданням, тоді перед спливанням відбувається обертальний рух навколо порога стапеля. Основне завдання статичного дослідження – встановити положення судна, при якому виникає кутове переміщення (перекидання або спливання) і величину баксового тиску. Проведено статистичне дослідження спуску суден з поздовжніх похилих стапелів на традиційних спускових пристроях і на пневматичних балонах. Наведено розрахунок спуску танкера довжиною 174,6 м (вага судна 12035 т) зі стапеля «0» Чорноморського суднобудівного заводу та рефрижератора типу «Бухта русская» довжиною 133,95 м (вага судна 4850 т) зі стапеля «ІІІ» Державного суднобудівного заводу імені 61 комунара. Побудовані англійські діаграми спуску. Порівняльний аналіз показав, що при спуску судна на пневматичних балонах спливання настає раніше, та додаткова плавучість створює додатковий баксовий тиск. Але баксовий тиск, на відміну від традиційних носових копилів, сприймається більшою площею та не перевищує розрахункових навантажень на корпус. За проведеним розрахунком спуску обраних суден перекидання та стрибок відсутні. Також, у першому розділі вперше створена і апробована математична модель руху твердого тіла на пружних опорах у вигляді рівнянь механіки руху твердих тіл в квазістатичному наближенні, яка дозволяє встановити положення судна та навантаження в розрахунковий момент часу з урахуванням зміни положення судна (вертикальне та кутове переміщення) під час спуску. На основі отриманої, у другому наближенні, математичної моделі проведені розрахунки спуску суден та виявлено такі закономірності: положення максимального значення реакцій стабільно протягом спуску, зменшення ширина зіткнення між балоном і днищем судна (звуження суду) істотно зменшує реакції; максимальні реакції, протягом спуску, змінюються на 15…20%. Проведено дослідження по оптимізації вибору пневматичних балонів та виявлено, що максимальний діаметр балонів і мінімальна відстань між ними забезпечують максимально безпечне положення судна. На основі проведених досліджень удосконалена технологія спуску суден на воду з похилих поздовжніх стапелів за рахунок застосування пневматичних балонів. В четвертому розділі проведено техніко-економічне обґрунтування реновації похилого повздовжнього стапеля, порівняльний аналіз вартості спуску судна на традиційних спускових пристроях та на пневматичних балонах. Отримав подальший розвиток техніко-економічний аналіз спуску суден на воду з похилих поздовжніх стапелів. Проведено порівняння вартості ремонту похилого поздовжнього стапеля «0» Чорноморського суднобудівного заводу і реновації його для спуску на пневматичних балонах. За отриманими даними створення плоскій поверхні стапеля для спуску судна на пневматичних балонах в 2,5…3,6 рази дешевше ніж ремонт. Для проведення порівняльного аналізу вартості спуску судна розрахована вартість спуску на традиційному спусковому пристрої за даними Чорноморського суднобудівного заводу та орієнтовна вартість спуску на пневматичних балонах. Застосування пневматичних балонів для спуску суден з поздовжніх стапелів дає економію коштів в 1,64 рази при одноразовому використанні балонів, та 4,2 рази за рахунок багатократного їх використання без додаткових витрат. Наукова новизна отриманих результатів полягає в теоретичному розв’язанні задачі спуску суден з існуючих похилих поздовжніх стапелів шляхом їх реновації та заміни традиційних спускових пристроїв на пневматичні балони. У результаті дослідження: на основі техніко-економічного аналізу металоємності, міцності та технологічності обрано раціональні конструкції металевих та залізобетонних проставок для створення плоскої поверхні стапеля; вперше створено та апробовано математичну модель руху твердого тіла на пружних опорах у вигляді рівнянь механіки руху твердих тіл у квазістатичному наближенні, яка дозволяє встановити положення судна та навантаження в розрахунковий момент часу; вперше досліджено та отримано нові кількісні і якості характеристики поведінки системи «судно-балони» в процесі спуску судна на воду з похилого поздовжнього стапеля; удосконалена технологію спуску суден на воду з похилих поздовжніх стапелів шляхом використання пневматичних балонів; отримав подальший розвиток техніко-економічний аналіз спуску суден на воду з похилих поздовжніх стапелів. Практичне значення отриманих результатів: Розроблений спосіб реновації існуючих поздовжніх стапелів дозволяє спускати судна з них на пневматичних балонах без руйнування стапельної плити шляхом заповнення простору між доріжками спеціальними міцними проставками. Розроблений стандарт підприємства на спуск суден на пневматичних балонах з похилих поздовжніх стапелів може використовуватися в науководослідних і проектно-конструкторських організаціях, на суднобудівних і судноремонтних заводах України. Результати проведених досліджень впроваджені в навчальний процес у кораблебудівному інституті НУК.