Способ определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна
Владельцы патента RU 2740415:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области судостроения и судоремонта и может быть использовано при оценке технического состояния корпусов судов. Предложен способ определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна, состоящий в том, что с использованием электронно-оптических приборов последовательно сканируют внешнюю и внутреннюю стороны наружной обшивки заданного участка корпуса судна с износами. Строят трехмерные модели наружной и внутренней поверхностей обшивки, а остаточную толщину наружной обшивки определяют как разность расстояний между моделями наружной и внутренней сторон обшивки корпуса судна. Технический результат заключается в повышении безопасности эксплуатации судов и снижении трудоемкости определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна. 1 ил.
Изобретение относится к области судостроения и судоремонта и может быть использовано при оценке технического состояния корпусов судов.
Известен способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна (Патент на изобретение №2689897, МПК В63В 9/00, опубл. 29.05.2019 г.), включающий определение параметров эксплуатационных дефектов, таких как стрелки прогиба вмятин, бухтин, гофрировки, и их сопоставление с нормативными значениями, при реализации которого предварительно выполняют очистку корпуса судна, после чего поверхность корпуса оптически сканируют, данные обрабатывают и создают трехмерную модель поверхности корпуса судна с эксплуатационными дефектами, которую сопоставляют с данными теоретического чертежа корпуса судна для районов корпуса, содержащих эксплуатационные дефекты, и данными конструктивных чертежей соответствующих районов, а фактическую стрелку прогиба определяют как расстояние между точками теоретического чертежа и соответствующими точками построенной трехмерной модели корпуса в районе эксплуатационного дефекта, кроме того, дополнительно определяют протяженность эксплуатационного дефекта путем нахождения его границы, за пределами которой расстояние между соответствующими точками теоретического чертежа и построенной трехмерной модели не превышает величины погрешности изготовления корпуса судна по отношению к его теоретическому чертежу.
Данный способ ведения измерений в ходе контроля местных остаточных деформаций корпуса судна обладает тем недостатком, что не позволяет определять параметры таких эксплуатационных дефектов корпусов судов, как износы наружной обшивки, так как при оптическом сканировании поверхности корпуса с одной стороны остаточные толщины обшивки не могут быть измерены.
Известен способ приближенного определения остаточных толщин (Патент на изобретение №2380272. МПК В63В 9/00, опубл. 27.01.2010 г.), который состоит в том, что определяют деформации элементов корпуса судна, например палубы и днища, с помощью обмера прогибомерами или посредством определения разницы между общими деформациями, а именно: между гибкими линиями корпуса судна при разных загрузках, например, в полном грузу и порожнем, для чего определяют в этих условиях осадки носом, кормой и на миделе, находят положение нейтральной оси эквивалентного бруса с помощью измерений тензометрами в крайних связях корпуса, определяют коэффициенты долевого влияния площадей поперечного сечения всех связей корпуса, кроме перекрытий палубы и днища, в долях от момента инерции всего эквивалентного бруса корпуса при его общих деформациях, в частности прогибе и перегибе, а после этого определяют приведенные площади сечений перекрытий палубы и/или днища и по ним находят остаточные толщины.
Недостатками данного способа являются невысокая точность, невозможность определения толщин при местном износе связей корпуса судна, а также отсутствие возможности определения остаточных толщин в районе переменной ватерлинии, где наблюдается интенсивный износ обшивки.
В качестве ближайшего аналога принят способ определения остаточных толщин элементов корпуса судна на основании замеров, осуществляемый с использованием приборов, использующих метод эхозондирования (Правила классификационных освидетельствований судов в эксплуатации / Российский Морской Регистр Судоходства. - СПб.: РМРС, 2019. - С. 478-481).
Существенным недостатком данного способа является то, что вследствие ограниченности числа замеров могут быть выявлены не все участки корпуса с наибольшим износом, в результате чего не все недопустимые дефекты корпуса судна могут быть обнаружены, что негативно сказывается на безопасности эксплуатации судов. Кроме того, этому способу свойственна большая трудоемкость выполнения замеров с использованием указанных приборов.
Изобретение решает задачу повышения безопасности эксплуатации судов, позволяя с меньшей трудоемкостью и более эффективно обнаруживать недопустимые дефекты корпуса судна, за счет построения и использования для определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна трехмерных моделей наружной и внутренней поверхностей наружной обшивки корпуса судна.
Для получения необходимого технического результата в способе определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна, включающем проведение замеров наружной обшивки корпуса судна с использованием измерительных приборов, предлагается использовать электронно-оптические приборы для последовательного сканирования внешней и внутренней стороны наружной обшивки заданного участка корпуса судна с износами, после чего, предлагается построить трехмерные модели наружной и внутренней поверхностей обшивки, а остаточную толщину наружной обшивки определять как разность расстояний между моделями наружной и внутренней сторонами обшивки корпуса судна.
В предлагаемом способе посредством лазерного сканера или лазерного трекера строится трехмерная модель корпуса судна с эксплуатационными дефектами типа износов, и определяются параметры этих дефектов, такие, как остаточные толщины обшивки, место расположения и протяженность дефекта.
На прилагаемых графических материалах изображено: на фиг. 1 - блок-схема обработки результатов сканирования.
Способ определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна осуществляется следующим образом. Судно, для которого требуется выполнение оценки технического состояния корпусных конструкций, помещается в док, где выполняется очистка корпуса от обрастания, поврежденных лакокрасочных покрытий и окалины. Для реализации предлагаемого способа определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна могут быть использованы как наземные лазерные сканеры, так и системы «Абсолютный трекер + ручной лазерный сканер».
При работе с наземным лазерным сканером операторы, по прибытии, устанавливают прибор на штатив и производят подключение и ориентирование прибора в пространстве судна при помощи отражателей в форме сфер и программного обеспечения, имеющегося в комплекте с прибором. После проведения ориентирования прибора задается область сканирования и запускается сам процесс съемки. По результатам съемки оператор получает облако точек такой плотности, чтобы построить трехмерную модель обшивки заданного участка. Получив необходимые данные, операторы складывают прибор и переходят во внутренние помещения судна, где осуществляют съемку заданного участка с внутренней стороны корпуса. Съемку проводят по уже указанной выше схеме.
При использовании ручных лазерных сканеров для проведения замеров трекер предварительно настраивается на систему координат судна при помощи катафотных или призменных отражателей, установленных на связях корпуса судна. По завершении ориентирования трекера к нему подключается ручной сканер. При помощи отражателей, установленных на корпусе сканера, трекер в программном продукте (register 360) проводит ориентирование трекера в системе координат судна. После всех установок оператор проводит сканером по замеряемой поверхности и, отслеживая сигналы со сканера о правильности выполнения замеров, выполняет обмер наружной обшивки. Обмер наружной обшивки внутри корпуса в помещениях судна происходит аналогичным способом.
Результатом всех съемок станет комплект файлов с каждой отдельной съемкой. После окончания съемки выполняется их согласование между собой в системе координат судна. Полученные трехмерные модели внешней и внутренней поверхности обшивки корпуса судна позволяют определить ее толщину как расстояние между указанными поверхностями, что может быть выполнено в автоматическом режиме.
Таким образом, предлагаемый способ определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна позволяет, в отличие от способа, описанного в ближайшем аналоге, в автоматическом режиме выполнить сканирование всех дефектов наружной обшивки корпуса судна, относящихся к классу износов. Способ существенно снижает трудоемкость и время, необходимое на оценку технического состояния корпуса судна, сокращает затраты на эту операцию, исключает возможность возникновения ошибок, связанных с человеческим фактором, что повышает безопасность эксплуатации судов.
Способ определения остаточных толщин наружной обшивки корпуса судна, включающий проведение замеров наружной обшивки корпуса судна с использованием измерительных приборов, отличающийся тем, что используют электронно-оптические приборы для последовательного сканирования внешней и внутренней сторон наружной обшивки заданного участка корпуса судна с износами, после чего строят трехмерные модели наружной и внутренней поверхностей обшивки, а остаточную толщину наружной обшивки определяют как разность расстояний между моделями наружной и внутренней сторон обшивки корпуса судна.
