Прогнозирование срока службы ваеров (Зозулин В.Г. и Шаматурин И.Г., НПО промрыболовства) (УДК 632.2.081.117.21.002.52-427.4)

В процессе эксплуатации стальные канаты, используемые в качестве ваеров в промышленном рыболовстве, испытывают воздействие многократно повторяющихся нагрузок, которые приводят к усталостному разрушению канатов. Цена отказа может быть высокой и на современном крупнотоннажном траулере достигает 20 тыс. руб. Анализ статистических данных показал, что в 1974- 1975 гг. на судах Северного бассейна на 1000 ч траления обрыв ваера наблюдался в среднем в 57 % случаев. За последние 12 лет в связи с ростом интенсивности промысловых операций, а также с появлением новых типов стальных канатов, трудно поддающихся визуальной оценке, этот показатель вырос до 67 %. Аналогичные трудности в эксплуатации стальных канатов, имеющих повышенную степень заполнения сечения металлом, существуют и за рубежом. Эксплуатируемые на полимерных блоках канаты с профилированными проволоками внезапно рвутся без внешних разрывов проволок. В связи с этим возникла необходимость прогнозирования технического состояния канатов для предотвращения их отказа. Прогнозирование позволит также перейти к более рациональной и прогрессивной эксплуатации ваеров по техническому состоянию (в отличие от эксплуатации по ресурсу) путем периодической оценки сроков службы.

Рис. 1. Упругая поперечная деформация ваера

В результате экспериментальных и теоретических исследований в НПО пром- рыболовства разработана методика, позволяющая определять состояние работоспособности ваеров и прогнозировать срок их службы в промысловых условиях. Экспериментальным путем установлено, что параметром, наиболее полно характеризующим стальной ваерный канат как систему, подвергающуюся усталостному разрушению, является величина упругой поперечной деформации Δd (рис. 1), которую можно оценить разностью диаметров каната в ненагруженном состоянии d_p=0 и под действием рабочей нагрузки d_p≠0:

Установлено также, что параметр Δd при постоянной нагрузке подчиняется экспоненциальной зависимости от наработки (рис. 2). Состояние ваера при Δd=0 является предельным, т. е. происходит его усталостное разрушение.

Рис. 2. Зависимость изменения упругой поперечной деформации от наработки

Нами получена следующая зависимость расчетного срока службы ваера от изменения параметра Δd:

где τе - наработка каната между первым и последующим измерением диаметра;

Δd0 - упругая деформация в начале эксплуатации при τе= 0;

Δde - упругая деформация в момент времени τе;

Δdпp - критерий выбраковки ваера, равный половине цены деления измерительного инструмента, т. е. порогу его чувствительности.

Полученная формула является алгоритмом экстраполяции и позволяет решать задачу прогнозирования: по результатам диагностирования объекта в предшествующие моменты времени оценивать его работоспособность в последующие периоды функционирования.

Экспериментальные исследования по прогнозированию срока службы ваеров проводились в 1985-1988 гг. на крупно- тоннажных судах НПО промрыболовства типа "Атлантик-1" и "Атлантик-2". В качестве объекта исследования использовались стальные канаты номинальным диаметром 24,0 мм, изготовленные по ГОСТ 2688-80, 7665-80 и ТУ 14-4-1218- 82 (четырехпрядный канат). Результаты работ представлены в табл. 1.

Таблица 1

Данные эксперимента показали, что по количеству оборванных наружных проволок канат по ГОСТ 2688-80 находился в состоянии, требующем немедленной выбраковки в соответствии с правилами техники безопасности флота рыбной промышленности. Однако по потере упругих свойств его состояние предпочтительней, так как после эксплуатации в равных условиях у рабочего участка ваера по ГОСТ 7665-80 значение упругой деформации ближе к критическому, что и отразилось в прогнозе срока службы.

Во время испытаний четырхпрядных канатов на РТМА "Зунд" и "Астероид" количество оборванных проволок на шаге свивки было минимальным - 5 шт., что не вызывало опасений в отказе. Велись также наблюдения за упругой поперечной деформацией, позволившие рассчитать прогноз по сроку службы (табл. 2).

Таблица 2

Из табл. 2 ясно, что спрогнозированная наработка отличается от фактической в пределах, не превышающих 5 %, причем, что очень важно, в сторону предупреждения аварийной ситуации.

В результате исследований можно сделать следующие выводы.

Физический параметр диагностирования Δd характеризующий упругую поперечную деформацию, в большей степени отражает состояние ваера, чем количество оборванных наружных проволок на шаге свивки.

Использование в промысловой практике критерия выбраковки Δd=0 как признака критического состояния позволит: своевременно снимать с эксплуатации ваера и тем самым избегать как аварийных ситуаций, так и преждевременной выбраковки.

Зависимость (2) позволит достаточно точно прогнозировать срок службы как стандартных круглопрядных, так и пластически обжатых конструкций ваеров в конкретных условиях промысла.

Промысловая проверка методики продолжается на крупнотоннажных траулерах Калининградской базы тралового флота, Запрыбпромразведки и НПО промрыболовства в различных районах океана.