Проекты

Проектирование кормового спуско-подъемного устройства для научно-исследовательского судна

Из-за санкционных мер, направленных на ослабление нефтегазовой отрасли РФ, разведка углеводородных месторождений связана с рядом трудностей. Одной из них является закрытие доступа российским компаниям на вторичный рынок геологоразведывательного оборудования, в том числе на рынок научно-исследовательских судов (НИС). Существующий флот НИС либо устарел, либо не в полной мере отвечает современным требованиям к технологическим процессам разведки месторождений, ввиду чего основным способом увеличения технологической оснащенности флота является модернизация имеющихся судов. Специалистами АО «ЦИФРА» был выполнен подобный проект модернизации, заключавшийся в проектировании кормового спускоподъемного устройства (СПУ), обеспечивающего безопасный спуск в воду элементов разведывательного оборудования.

Исходные данные и нормативная база

Исходными данными, помимо конструкции палубы НИС в районе размещения СПУ и грузовой лебедки, являлся прототип СПУ с габаритами, обеспечивающими заданное расстояние от кромки транца до точки подвеса груза в рабочем состоянии, а также вес груза.

Перед коллективом АО «ЦИФРА» были поставленные следующие задачи:

  • уменьшение массы СПУ при сохранении габаритов и формы прототипа и обеспечении прочности при заданных условиях нагружения;
  • оценка прочности палубы в районе установки СПУ и грузовой лебедки;
  • разработка проекта подкреплений палубы в случае необходимости;
  • проработка иного конструктивного исполнения СПУ при сохранении габаритов.

На первом этапе в вычислительном пакете Ansys Mechanical был выполнен расчет прочности СПУ, для которого была создана геометрическая модель с варьируемым параметром t – толщина листов несущих элементов (прототип СПУ был выполнен из стального коробчатого профиля толщиной 20 мм, масса прототипа – 13,8 т). Прочность СПУ оценивалась в соответствии с Правилами по грузоподъемным устройствам Российского морского регистра судоходства (далее – Правила РС):

где - предел текучести материала, МПа,

– максимальные нормальные и касательные напряжения соответственно, МПа, 0,42 – коэффициент запаса прочности для грузовых устройств грузоподъемностью до 10 т.

Результаты расчетов

Была решена задача определения минимальной толщины коробчатого профиля силовых элементов рамы СПУ (исключая узел крепления к палубе) из условия обеспечения прочности, регламентированной Правилами РС.  Были рассмотрены два положения СПУ – под углом 30 и 45 к палубе судна. Наименьшая толщина профиля, при которой действующие приведенные напряжения не превосходят допускаемого Правилами РС значения, – 6 мм. Результат расчета исходной и облегченной конструкции представлен в таблице 1.

Таблица 1. Результаты оптимизационного расчета

Угол наклона рамы к палубе, град Допускаемые напряжения, МПа Приведенные напряжения, МПа Масса СПУ, т
Исходная конструкция Облегченная конструкция Исходная конструкция Облегченная конструкция
30 98,7 45,5 98,6 13,8 6,5
45 98,7 29,7 65,7

Как видно из данной таблицы, в результате оптимизации конструкции силовых элементов СПУ удалось уменьшить её массу на 47% при обеспечении требуемого Правилами РС запаса прочности. 

Приведенные напряжения при угле наклона 30°

 

Приведенные напряжения при угле наклона 45°

Проверка местной прочности палубы в районе установки СПУ и грузовой лебедки показала, что существующая конструкции палубы выдерживает расчетные нагрузки с достаточным запасом, ввиду чего дополнительные подкрепления не потребовались.

Действующие напряжения в палубе

В результате выполненных расчетов была предложена облегченная конструкция СПУ, отвечающая требованиям Заказчика, и разработан комплект рабоче-конструкторской документации для её изготовления и монтажа в соответствии с требованиями Российского морского регистра судоходства.

Связанные новости
АО «ЦИФРА» приняла участие в треке «Математическое моделирование» в рамках образовательного форума "Phygital universe", который проходил в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. 27 апреля руководитель инженерной группы АО «ЦИФРА» Юрий Лавров, а также инженеры Рубцов Иван и Васильева Дарья выступили в Высшей школе теоретической механики с презентацией проектов из инженерной практики. 29 апреля Юрий и Дарья оценивали навыки математического моделирования и инженерного мышления участников форума при решении практического кейса от АО «ЦИФРА». По результатам защиты кейсов выбрано 5 победителей, которые получат дополнительные 10 баллов при поступлении в магистратуру в СПбПУ.
В марте 2022 года эксперт по судостроению АО «ЦИФРА» Алексей Петров принял участие в натурных испытаниях буксировки судна во льдах по Северному морскому пути. Буксировка выполнялась универсальным атомным ледоколом «Сибирь» проекта 22220, введенным в эксплуатацию в декабре 2021 года.
Связанные публикации в блоге
Бронеодеждой или БО согласно ГОСТ 34286-2017 называют средства индивидуальной броневой защиты, выполненные в виде пальто, накидок, плащей, костюмов, курток, брюк, комбинезонов, жилетов и т.п., предназначенные для периодического ношения с целью защиты туловища и (или) конечностей человека (за исключением стоп ног и кистей рук) от воздействия холодного оружия и огнестрельного стрелкового оружия, а также поражения осколками (далее - средства поражения). БО применяется тогда, когда может потребоваться защита жизни и здоровья человека. Она классифицируется и для нее проводятся испытания согласно назначенным классам.
Основной эксплуатационной характеристикой судна, определяющей возможности работы судна в ледовых условиях, является его ледовый класс. В прошлом каждое классификационное общество имело свою уникальную систему классификации судов ледового плавания, и, как следствие – свои нормативные требования к таким судам, однако в начале 2000-х годов Международной ассоциацией классификационных обществ (МАКО) была проведена работа по унификации этих требований, результатом которой стало введение двух систем классификации судов ледового плавания: системы балтийских ледовых классов (для плавания в Балтийском море и схожих по ледовым условиям морях) и системы полярных классов (для плавания в полярных водах), при этом требования каждого классификационного общества-члена МАКО остались в силе. Со вступлением в силу в 2017 году Международного кодекса для судов, эксплуатирующихся в полярных водах (Полярного кодекса) особенно актуальным стал вопрос присвоения судну полярного класса. Несмотря на то, что МАКО была определена приблизительная эквивалентность ледовых классов различных систем классификации (см. рис. 1), на практике для получения полярного класса необходимо подтверждение соответствия судна требованиям IACS UR I – requirements concerning Polar Class. Эти требования разделяются на корпус и механические установки. Рассмотрим пример выполнения анализа соответствия механических установок судна полярному классу.
Связанные вебинары
В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.
АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.