3.1.2 Работоспособность и отказ.

Каждый объект харак­теризуется определенными выходными параметрами, определяющими показатели его качества. Выходными параметрами транспортного судна являются его про­возная способность, скорость, управляемость, непотоп­ляемость, прочность, расход топлива на единицу тран­спортной работы, себестоимость перевозок и т. д. Вы­ходными параметрами главного двигателя судна явля­ются мощность, частота вращения, удельный расход топлива, себестоимость единицы вырабатываемой энер­гии и т. д. Значения выходных параметров судна, как сложной системы, зависят от выходных параметров его составных частей (корпус, устройства, механизмы и т. д.).

Работоспособность — это состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения выходных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Под объектом понимаются судно и любые его эле­менты (часть судна, система, агрегат, машина, меха­низм, аппарат и т. д.), имеющие самостоятельное на­значение.

Для судов область допустимых значений выходных параметров (границы работоспособности) определяется нормативами, установленными проектной документа­цией или заданными судовладельцем требованиями, содержащимися в правилах технической эксплуатации элементов судна, в правилах органов надзора за суда­ми, а также требованиями, отражающими условия и особенности эксплуатации (вид перевозок, район пла­вания, работа судна по расписанию и т. д.).

Отказ — это событие, заключающееся в наруше­нии работоспособности объекта.

Работоспособность судна будет нарушена (полно­стью или частично), если из действия выйдет хотя бы один элемент и вызовет изменение хотя бы одного из выходных параметров судна за допустимые рабочие пре­делы.

Область работоспособности судна не всегда харак­теризуется постоянной границей (поле допуска), выход за пределы которой будет квалифицироваться как от­каз. Так, например, если для линейного судна сни­жение заданной скорости на 1—2 уз рассматривается как отказ (нарушение работы по расписанию), то для других судов такое отклонение выходного пара­метра отказом не считается.

Время работы до возникновения отказа является случайной величиной. Оно оценивается либо календар­ной продолжитель-ностью работы объекта, либо в от­работанных часах.

Календарная продолжительность эксплуатации ис­пользуется для оценки времени возникновения отказа судна в целом, судовых систем, трубопроводов и дру­гих объектов, у которых основными причинами нарушения работоспособности являются воздействие внеш­них факторов, коррозия, загрязненность среды, влаж­ность и т. д. Время работы до отказа в этом случае принято называть сроком службы до отказа.

Для большинства машин и механизмов потеря работоспособности оценивается по числу отработанных часов или по объему выполненной работы.

Время работы объекта до отказа, выраженное в часах, называется наработкой до отказа.

3.1.3 Классификация отказов.

Отказы судов и их элементов могут быть классифицированы по следующим признакам:

1. по следствиям, влияющим на работоспособность судна,

2. по характеру возникновения и протекания процессов, приводящих к отказам

3. по причинам их вызывающим (рис. 3.1).

1. По последствиям, влияющим на работоспособность судна, отказы разделяются на три группы: пер­вая — частичные, без вывода судна из действия; вто­рая — полные, с кратковременным выводом судна из дей­ствия; третья — полные, с длительным выводом судна из действия. Такое деление связано с классификацией аварийных случаев с судном, установленной Положе­нием о порядке расследования аварий морских судов.

Примером отказа первой группы для судна в це­лом может быть движение судна с пониженной ско­ростью вследствие обрастания корпуса животными и растительными организмами, а также вследствие ухуд­шения технического состояния главных двигателей, гребных винтов.

Рис. 3.1 Схема классификации отказов судна и его элементов

К отказам второй группы относятся любые вынуж­денные остановки судна в море, связанные с устране­нием неисправностей или отказов главных двигателей, судовых систем, рулевого устройства и. т. д. Основны­ми причинами вынужденных остановок судна с дизель­ной энергетической установкой являются отказы эле­ментов топливной аппаратуры главного двигателя, поломки поршневых колец, трещины в крышках цилинд­ров, повреждения элементов системы газораспределе­ния. Все эти отказы устраняются судовым экипажем без вывода судна из эксплуатации, главным образом путем замены отказавших элементов запасными, при этом продолжительность остановки для грузовых су­дов не должна превышать 6 ч, а для пассажирских - 2 ч.

Примерами отказов третьей Группы могут служить посадка судна на мель, поломка коленчатого вала главного двигателя в одновальной энергетической ус­тановке, поломка концевого вала, потеря гребного винта, пробоина в корпусе судна, поломка редуктора ГТЗА и т. п. Как правило, устранение последствий по­добных отказов связано с длительным выводом судна из эксплуатации на ремонт.

В соответствии с Положением о порядке расследования аварий морских судов повреждения корпуса, двигателей, механизмов, котлов, устройств, систем и других элементов судна, приведшие к по­тере мореходности и требующие не менее 48 ч на восстановление, квалифицируются как авария. К аварии также относится нахожде­ние на мели грузового судна не менее 48 ч, а пассажирского — не менее 12 ч. Если на восстановление мореходности потребовалось менее 48 ч и грузовое судно находилось на мели менее 48 ч, а пас­сажирское — менее 12 ч, то это квалифицируется как аварийное происшествие.

Повреждения корпуса, руля, гребных винтов, главных и вспо­могательных механизмов, полученные в результате плавания судна в ледовых условиях (не по вине экипажа), считаются ледовыми аварийными случаями. Все другие повреждения судна, не привед­шие к потере мореходности, а также случаи касания грунта или посадки судна на мель без повреждения корпуса, когда грузовое судно самостоятельно (несамоходное судно — с помощью букси­ровавшего его судна) сошло с мели в течение 6 ч, а пассажир­ское — в течение 2 ч после посадки, к аварийным случаям не относятся.

2. В зависимости от характера возникновения и про­текания процессов, приводящих к отказам, отказы под­разделяются на постепенные, внезапные и сложные.

Постепенные отказы элементов судна возникают в результате протекания, процессов износа, коррозии, эрозии, эксплуатационных отложений, усталостного разрушения, старения материала, ухудшающих их на­чальные параметры. Вероятность возникновения посте­пенного отказа зависит от длительности предыдущей работы объекта: чем больше объект находился в экс­плуатации, тем выше вероятность возникновения по­степенного отказа. Характерными примерами отказов этого вида являются износы до предельного состояния деталей цилиндропоршневой группы двигателей, под­шипников, появление свищей в элементах судовых трубопроводов, коррозионные разрушения элементов конструкций корпуса судна и т. д.

Внезапные отказы возникают в результате случай­ных воздействий внешних неблагоприятных факторов, влияния нагрузок по значениям, превосходящим воз­можности объекта к их восприятию, а также в результате ошибочных действий обслуживающего пер­сонала. Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением одного или нескольких параметров элемента судна, при этом вероятность его возникно­вения не зависит от продолжительности преды­дущей работы рассматриваемого элемента. Примерами внезапных отказов судна могут служить поломка гребного винта при работе судна во льдах, задир поршня и втулки главного двигателя вследствие прекращения подачи смазочного масла, деформации и разрушения элементов конструкций корпуса, появляющиеся из-за перегрузок, и т. д.

Сложные отказы возникают под воздействием сов­местного влияния процессов износа и случайных не­благоприятных факторов внешней среды. Примером отказов этого вида может быть поломка гребного ва­ла в результате появления усталостных трещин в рай­оне шпоночного паза из-за концентрации напряжений и работы гребного винта в условиях ударных нагрузок (плавание во льдах).