Вісник Одеського національного морського університету

Метод розрахунку поздовжніх прискорень, що виникають на борту судна під час зустрічі з хвилею

О.О. Каніфольський — 2024-09-01

В статті запропоновано вирішення задачі про розрахунок значень поздовжніх прискорень, що діють на судно при його зустрічі з хвилею. В деяких документах IMO наводяться дані, які отримані дослідницьким шляхом та пропонуються для розрахунку міцності засобів для кріплення вантажу на судні. Створена теоретична база для розрахунків, що пов’язані зі значеннями поздовжніх прискорень. Запропоновано такі прискорення розраховувати за допомогою нової формули, для розрахунку поздовжньої сили. Ця формула отримана після аналізу виразу для Energy Wave Criterion (EWC), який базується на співвідношеннях повної енергії хвилі та кінетичної енергії судна, та має подібність до критерію Ньютона. Повна енергія хвилі розраховується шляхом представлення профілю хвилі в вигляді трохоїди. Розраховано значення поздовжніх прискорень та проведено порівняння цих значень з результатами, які були отримані дослідницьким шляхом. Для порівняння значень сили впливу хвилі на об’єкт, було проведено порівняльний аналіз за допомогою метода Сенфлу, що використовується для оцінки дії хвиль на гідротехнічні споруди.

Методи покращення сейсмостійкості причальних портових гідротехнічних споруд

К.В. Єгупов — 2024-09-01

У дослідженні виконано аналіз діючих та скасованих нормативних документів, що регламентують аспекти проєктування причальних портових гідротехнічних споруд у сейсмічно активних районах. Виокремлено рекомендації щодо концепцій конструювання окремих вузлів причальних споруд типу естакада та типу больверк. Окреслено напрямок проведення подальшого дослідження у сфері покращення сейсмічної стійкості портових причальних споруд.

Надійність проєктів морських гідротехнічних споруд

С.І. Рогачко — 2024-09-01

Надійність морських гідротехнічних споруд багато в чому залежить від надійності їх проєктів, при розробці яких враховуються природнокліматичні умови районів будівництва, їх інфраструктура, наявність місцевих будівельних матеріалів та багато інших факторів. Морські гідротехнічні споруди під час експлуатації піддаються впливу трьох основних природних сил. До них відносяться: штормові вітрові хвилі; дрейфуючі льодові утворення у вигляді рівних крижаних полів, одиночних торосів та полів зрошення; сейсмічні навантаження. Об'єктивне урахування цих факторів при проєктуванні ГТС є наважливішою складовою надійності майбутніх об'єктів за розрахунковий період їхнього терміну служби. Точність оцінки силового впливу природних сил залежить від достовірності вихідних даних та досконалості методів відповідних розрахунків, втілених у рекомендаціях нормативних документів. Силові впливи уточняються на всіх стадіях проєктування морських споруд, у тому числі й у процесі наукового супроводу. У цій роботі наведено аналіз основних причин, що впливають на надійність проєктів морських гідротехнічних споруд.

Силова дія рівних крижаних полів на стаціонарні і плаваючі об'єкти

С.І. Рогачко — 2024-09-01

Як показують результати натурних спостережень, в замерзаючих морях в зимові періоди між відкритою водою та повністю покритою льодовою кригою, існують перехідні зони з уламків рівних крижаних полів. Кількість та розміри цих уламків зменшуються по мірі їх приближення до чистої водної поверхні. Вони дрейфують під впливом вітрів та течій. В штормові періоди, знаходячись на схвильованій штормовій поверхні морів, такі уламки льоду здібні здійснювати динамічний вплив на стаціонарні та плавучі об’єкти. У начальний момент контакту уламків криг з різноманітними перешкодами на малих площах контактів реалізується значний локальній тиск, який представляє загрозу для цілісності таких перешкод. В статті розглянутий підхід до рішення задачі про силовий вплив уламків рівних крижаних полів на опорні частини морських гідротехнічних споруд, які будуть експлуатуватися в умовах відкритого моря в періоди жорстких штормів.

Про вибір бази випробувань матеріалів та деталей на опір втомі

А.В. Конопльов — 2024-09-01

Випробування на опір втомі дозволяють вирішувати багато завдань, пов'язаних із проектуванням, виготовленням та експлуатацією деталей машин. Їх актуальність обумовлена тим, що з їх допомогою можна досягти високої точності в оцінці втомної міцності деталей. Крім того, вони можуть бути єдиним способом для вирішення деяких спеціальних завдань. Наприклад, вони необхідні при визначенні характеристик опору втомі нових матеріалів і сплавів, під час проведення технічної експертизи деталей, що зруйнувалися в процесі експлуатації тощо. Важливим чинником під час проведення випробувань на опір втомі є вибір бази випробувань, що зумовлює їх тривалість та результативність. При її виборі в першу чергу беруть до уваги характеристики міцності матеріалів, орієнтуючись також на рекомендації стандарту. Крім того, необхідно враховувати вид рівняння кривої втоми, від якого залежить співвідношення бази випробувань і точки перелому цієї кривої. У роботі проведено аналіз зміни положення точки перелому кривої втоми залежно від границі витривалості для трьох рівнянь (степеневого, показового та Вейбула). Для проведення розрахунків були використані кореляційні взаємозв'язки між параметрами цих рівнянь та границею витривалості. Аналіз отриманих результатів показав, що положення точці перелому кривої втоми залежить від вибору її рівняння.

Аналіз дефектів металоконструкцій автомобільних кранів

В.В. Стрельбіцький — 2024-09-01

У роботі представлені результати статистичного аналізу виявлених при експертному діагностуванні дефектів металоконструкцій автомобільних вантажопідіймальних кранів, які відпрацювали нормативний термін експлуатації в портах. Аналіз досліджень показав, що основними дефектами є деформації, тріщини та корозія металоконструкцій. Найбільшу кількість дефектів виявлено у стрілі крана. Виявлені дефекти вказують на те, що крани експлуатувалися з порушенням вимог експлуатації встановлених виробником.

Застосування методу поляризаційного опору сталей для контролю деградації металоконструкцій портових кранів

І.П. Легецька — 2024-09-01

Розглянуто проблему, яка пов'язана з застосуванням методу поляризаційного опору сталей для контролю деградації металоконструкцій портових кранів. Досвід експлуатації портового обладнання показує, що його окремі компоненти та елементи викладені значному циклічному навантаженню, яке додається до звичайного статичного навантаження відповідно до регламенту, через постійний та випадковий вплив різних факторів (наприклад, вітрове навантаження, вібрація від аномальної роботи електроприводів, ривки від включення/відключення приводів механізмів підйому вантажу, повороту, зміни вильоту, пересування тощо). У низьколегованих сталях під впливом тривалої комбінованої дії статичних і циклічних навантажень відбуваються значні зміни їх структури та властивостей, переважно через розвиток деформаційного старіння, відомого як експлуатаційна деградація сталей. Ці зміни, які часто відомі як експлуатаційне старіння сталей, не завжди впливають на їх міцність, проте істотно знижують їх стійкість до крихкого руйнування, особливо за низьких температур. Деформаційне старіння обумовлене наявністю домішок вуглецю та азоту у металі, які, взаємодіючи з дислокаційною структурою, викликають зміцнення сталей та ускладнюють розслаблення еластичних напруг за рахунок пластичної деформації. Були встановлені кореляційні залежності між поляризаційним опором та ударною в'язкістю експлуатованих сталей, що становлять основу для розробки електрохімічного методу прогнозування стійкості до крихкого руйнування довготривало експлуатованого металу. Процедура діагностики металу вузлів портальних кранів включала підготовку портативного потенціостата до роботи, під'єднання допоміжного та порівняльного електродів, включення автоматичного режиму потенціодинамічної розгортки, експорт даних у графічні програми та розрахунок значення поляризаційного опору. Отримані дані поляризаційного опору та ударної в'язкості для різних вузлів досліджених портових кранів свідчать про значне зниження цих характеристик під час тривалої експлуатації. Зокрема, ударна в'язкість падає набагато швидше, що робить її найбільш консервативним та інформативним показником для визначення експлуатаційної деградації сталей портових кранів. Для перевірки запропонованого підходу з використанням вирізання металу з вузлів крана були виготовлені та протестовані на міцність зразки. Отримані результати механічних випробувань відповідають діагностованим даним, що підтверджує ефективність запропонованого підходу.

Аналіз безпечної експлуатації пасажирського судна з розмірною модернізацією корпусу за критерієм забезпечення остійності

О.М. Шумило — 2024-09-01

Розмірна модернізація морських пасажирських суден є важливим інструментом підвищення конкурентоздатності круїзних компаній. Світовий круїзний флот налічує значну кількість таких суден, які можуть розглядатися кандидатами для проведення такого виду модернізації. Будь-який вид модернізації, що пов'язаний зі змінами в конструкції корпусу, повинен оцінюватись з позицій безпеки судноплавства. Збільшення розмірів судна за рахунок додавання циліндричної вставки впливає не тільки на міцність корпусу судна, але й на його остійність, яка відіграє важливу роль для забезпечення безпеки пасажирів, судна і судноплавства і ефективності його експлуатації. Оцінка остійності ґрунтується на виконанні п’яти умов, що забезпечують її при різних видах експлуатації, стану погоди і поведінки пасажирів на верхній палубі − дотримання допустимих значень метацентричної висоти, кута крену, що викликається скупченням пасажирів на відкритій палубі біля одного з бортів, кут крену, що викликається спільною дією моментів крену, який виникає від скупчення пасажирів на верхній палубі і від руху на встановленій циркуляції; перевірки параметрів за діаграмою статичної остійності (ДСО); безпечної експлуатації за критерієм погоди. Разом з тим, метацентрична висота відіграє важливу роль при виникненні прискорень і сил інерції в корпусі судна (особливо пасажирського), що зумовило рядом дослідників провести класифікацію метацентричної висоти (точніше кажучи відносної метацентричної висоти) в такому діапазоні остійностей − недостатня, оптимальна, підвищена і надмірна. Це дає можливість створити математичну модель, що за розрахунковми значеннями остійності і згаданою шкалою визначає максимальну довжину судна, яка буде забезпечуватись необхідним критерієм остійності.

Підвищення ефективності ремонту та посилення вихлопної системи дизеля шляхом використання дуже поширеного високотемпературного синтеза сплавів

Е.П. Богомолов — 2024-09-01

Відповідно до вимог Стратегії економічного розвитку України та охоплення процесів економічних підходів до трансформації національної економіки в різних галузях, надаємо окрему методику у сфері відновлення та ремонту морської техніки. Основним напрямком удосконалення суднобудівного виробництва є скорочення тривалості, підвищення якості та здешевлення судноремонту. Такі фактори впливу на виробництво і ремонт, як матеріалозабезпеченість і енергоємність, можна знизити на 10-20 відсотків, якщо застосувати новітні технологічні розробки, які вже розроблені та вдосконалені в дослідженнях як українських, так і зарубіжних учених.

Перспективи використання високотемпературного екзотермічного синтезу металу в промисловій практиці при відновленні циліндрових втулок поршневих двигунів

Е.П. Богомолов — 2024-09-01

Наведено технологічні підходи, та параметри процесу наплав- лення зносостійкого покриття на внутрішню поверхню циліндрових гільз методом СВС у полі відцентрових сил. Були проведені розрахунки зміни стандартної мольної енергії Гіббса для всіх можливих реакцій між компонентами шихти, щоб визначити, яка з цих реакцій теоретично можуть протікати мимовільно. Для оцінки енергетичного потенціалу шихти також проведено розрахунки теплових ефектів (ентальпій) відповідних реакцій. Досліджено процеси тепло- обміну між чавунною поверхнею втулки та продуктами екзотермічної реакції при формуванні зносостійкого шару. Методом математичного моделювання за допомогою програмного пакету ELCUT визначено вплив температури продуктів реакції на цілісність обойми втулки. Розглянуто характерні методи регулювання теплової енергії високо темпе- ратурного термітного розплаву в залежності від щільності шихтового матеріалу та швидкості обертання.

Вплив конструктивних параметрів системи впорскування палива common rail на характеристики паливоподачі двигунів RT-Flex

Е.М. Половинка — 2024-09-01

Компонування систем паливоподачі дизелів полягає, насамперед, у виборі конструктивних параметрів основних функціональних елементів. Розуміння ролі цих факторів необхідне також для ефективної експлуатації систем паливоподачі та двигуна в цілому. Акумуляторні системи паливоподачі сучасних дизелів RT-Flex типу Common Rail досить широко освітлені в технічній літературі, проте питання впливу конструктивних параметрів на характеристики впорскування палива не приділялося уваги. У цьому дослідженні вивчено вплив конструктивних параметрів основного модуля системи ‒ блоку управління впорскуванням БУВ (Injection Control Unit-ICU) – на процес паливоподачі. Сам блок є пристроєм, що забезпечує роботу дозуючого поршня ДП БУВ (QP-Quantity Piston). Його діаметр d_п змінювався в діапазоні 40- 120 мм у процесі імітаційного моделювання із застосуванням програми GT-Power. Розглянуто зміну тиску палива в основних елементах БУВ: буферної p_б.п і робочої p_р.п порожнинах, а також у форсунці p_ф. При збільшенні d_п з 40 до 120 мм p_б.п знижується на 3,3 %, а p_р.п у тих же умовах зростає з 465 до 706 бар (на 241 бар або 41 %), p_ф також зростає: з 383 до 564 бар. Швидкість v_п руху ДП дуже чутлива до зміни умов ходу останнього. Навіть мало помітні зміни режиму переміщення ДП призводять до стрибко-подібної зміни v_п. Циклова подача палива q_ц, зі зростанням d_п збільшилася з 0,0146 кг до 0,0189 кг на 0,0046 кг (27,4 %).

Умовні позначення:

^оПКВ – градуси повороту колінчастого валу; РП БУВ –робоча порожнина БУВ;

БП БУВ – буферна порожнина БУВ; x_п – координата ДП;

v_п – швидкість ДП;

p_р. _п – тиск у робочій порожнині БУВ; p_б.п – тиск у буферній порожнині БУВ;

p_ф – тиск у форсунці;

d_п – діаметр дозуючого поршня; q_ц – циклова подача палива.

g_т– інтенсивність упорскування;

ϕ –кут повороту колінчастого валу.

Специфіка роботи судноплавної компанії при організації вантажних перевезень

Д.О. Вишневський — 2024-09-01

Визначено сукупність вимог, що висуваються до морського транспорту при організації вантажних перевезень. Відзначено вплив цих факторів як на окремі морські компанії, так і на судноплавну галузь в цілому. Враховано роль структури та розміру морського транспортного підприємства у організації перевізного процесу. Запропоновано підхід, що розглядає діяльність морського транспортного підприємства при організації вантажних перевезень в умовах дефіциту ресурсів та часу на прийняття рішення.

Розробка методу оперативного управління судном під час виходу на програмну траєкторію за станом поточної ситуації

Т.В. Калініченко — 2024-09-01

У статті запропоновано спосіб повернення суден на програмні траєкторії руху з урахуванням їхньої координації. Розглянуто принцип координації суден в процесі вибору ними безпечних маневрів повернення на програмні траєкторії руху. Здійснено розробку методу оперативного керування судном під час виходу на програмну траєкторію за станом поточної ситуації, який враховує раніше отримані теоретичні результати та забезпечує як відсутність небезпечного зближення з ціллю, так і точний вихід на програмну траєкторію руху.

Розробка комплексного методу оцінки надійності функціонування систем та обладнання суден

К.С. Корякін — 2024-09-01

У цій статті розглядається метод оцінки безпеки рейсу судна на основі кількісних показників надійності систем та обладнання. Запропонований підхід включає апріорний аналіз на стадії проектування, що дозволяє виявити потенційно слабкі місця в конструкції судна, а також апостеріорний аналіз, який базується на обробці реальних експлуатаційних даних для оцінки фактичної надійності. Визначено ключові середньостатистичні показники, такі як середній час безвідмовної роботи (MTBF) та середній час до відновлення (MTTR), а також кількісні характеристики, включаючи інтенсивність відмов і функцію щільності ймовірності часу до відмови. Результати дослідження демонструють важливість регулярного моніторингу та аналізу даних про відмови, порівняння показників з нормативними вимогами, ідентифікації компонентів з низькою надійністю та впровадження превентивних заходів. Запропонований комплексний підхід до оцінки надійності функціонування систем та обладнання суден сприяє підвищенню безпеки та ефективності експлуатації морських суден, забезпечуючи всебічну оцінку надійності на всіх етапах життєвого циклу судна.

Аспекти підвищення надійності експлуатації безпілотних надводних апаратів

Д.А. Бурлаченко — 2024-09-01

Стаття представляє комплексне дослідження систем енергопостачання для безпілотних надводних апаратів (БпНА) з акцентом на їхню надійність, ефективність та стійкість. Проаналізовано сучасний стан технологій енергопостачання та визначено технічні виклики, пов'язані з автономними морськими операціями. У дослідженні оцінюються різні джерела енергії, включаючи сонячні панелі, літій-іонні та літій-полімерні акумулятори, а також гібридні системи. Розрахунки прогнозують споживання енергії за різних сценаріїв експлуатації, підкреслюючи необхідність розробки ефективних стратегій управління енергією та допомагають проектувати системи, які можуть задовольнити специфічні енергетичні потреби для виконання різних місій. Результати дослідження надають практичні рекомендації щодо підвищення енергоефективності, автономності та надійності БпНА, підкреслюючи важливість інновацій та співпраці у подоланні викликів, з якими стикається морська індустрія.

Дослідження термічних властивостей та умов самозаймання небезпечного вантажу копри

М.В. Шестакова — 2024-09-01

За допомогою термогравіметричного методу аналіза вивчено термічні властивості небезпечного вантажу копри. Встановлено температурні інтервали основних термічних перетворень вантажу та температура його самозаймання. Дослідження критичних умов самозаймання копри дозволило встановити основні етапи виникнення горіння в масі вантажу та температури, при яких вони відбуваються. Зроблено висновки щодо безпечного перевезення копри морем.

Якість проєкту судна як критерій ефективності його роботи

Є.Г. Оберемок — 2024-09-01

Розглянуті питання оцінки ефективності роботи судна як елемента транспортної системи. Показано, що судновласник повинен мати надійний інструмент для прийняття правильних рішень (оцінок) на етапі розгляду пропозиції або проєкту судна для мінімізації ризиків прийняття помилкових комерційних рішень. Запропоновано відносний критерій ефективності проєкту і шляхи його визначення для існуючого судна та для проєкту судна. Крім того розглянуто процедуру побудови рангового критерію ефективності проєкту, який в дослідженні залежить від ваги порожнього судна і бажаних характеристик гвинто-рульового комплексу. Розглянуті критерії застосовані для аналізу якості існуючих балкерів типу Panamax.

Зелена енергетика: сучасний погляд в умовах екологічної безпеки

Л.В. Кошарська — 2024-09-01

Розширення використання відновлюваних джерел (ВДЕ) енергії стало можливим завдяки технічному прогресу в цій галузі, що дозволило, перш за все, значно знизити собівартість виробництва електроенергії вітровими та сонячними електростанціями різних типів. З 2000 року вітроенергетика розвивалася із середньорічним темпом зростання більш ніж на 21 %. У перші роки розгортання вітроенергетики Європа була ключовим регіоном глобального введення вітроустановок. У 2010 році на регіон припадало 47 % світових введень наземних вітроустановок. Після 2010 року швидкий розвиток вітроенергетики спостерігається в інших регіонах, особливо у Китаї. До 2018 року Китай випередив Європу і став найбільшим наземним вітроенергетичним ринком із майже однією третиною встановленої потужності у світі. За оцінкою деяких експертів, протягом наступних трьох десятиліть наземні вітроенергетичні установки повинні мати середньорічний показник зростання понад 7 %. Технології морської вітроенергеики дозволяють країнам експлуатувати загалом вищі, інколи ж і більш стабільні вітрові ресурси, реалізуючи гігаватні проєкти поблизу густонаселених прибережних районів, поширених у багатьох частинах світу. Це робить вітроенергетику важливим доповненням до портфелю низьковуглецевих технологій, доступних для енергетичного сектору багатьох країн. Зелена енергетика, з точки зору впливу на навколишнє середовище, призводить до більш екологічно чистого процесу. Енергія, отримана з природних джерел, таких як вітер, сонце і вода, тобто відновлювана енергія, є кращою для навколишнього середовища, оскільки при її виробництві не утворюються парникові гази – гази, які потрапляють в атмосферу, затримують тепло і спричиняють глобальне потепління. Основною метою роботи є аналіз досвіду масштабного розвитку відновлюваних джерел енергії в ряді країн, його впливу, в тому числі негативного, на традиційну генерацію та ринок електроенергії, з розробкою відповідних конкретних рекомендацій щодо подолання специфічних викликів і бар'єрів та забезпечення екологічної безпеки в кожній країні.

Протидія кібернетичним атакам на морському транспорті

О.І. Полікаровських — 2024-09-01

Протягом багатьох років кількість кібератак стрімко зростає, що призводить до великих фінансових втрат підприємствам, а також побічних збитків ділової репутації підприємств. У цьому відношенні морський сектор, який досі вважався безпечним через відсутність стабільного підключення до Інтернету та ізольованість кораблів у морі, демонструє стрімке зростання кількості порушень кібербезпеки в цій сфері, коли вона вступає у цифрову еру. Велика кількість загроз кібератак на морі лишаються не дослідженими глибоко. Отже, дана стаття містить детальне дослідження протидії кібернетичним атакам на морському транспорті з метою висвітлити проблеми та виклики безпеки. У статті розглянуті суднові системи, якими оснащені морські судна, що можуть бути ціллю зловмисників. Їхні можливі вразливості, якими може скористатися зловмисник, наслідки доступу до системи та фактичні інциденти. Також стаття описує та аналізує можливі заходи протидії, які можна використати заздалегідь, щоб запобігти таким нападам. Нарешті, обговорюються відкриті проблеми для майбутніх досліджень.