книги из ГПНТБ / Смирнов, О. Р. Надежность судовых энергетических установок
.pdfО. Р. СМИРНОВ, Ф. л . ю д и ц к и й
НАДЕЖНОСТЬ
СУДОВЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
УСТАНОВОК
ИЗДАТЕЛЬСТВО „СУДОСТРОЕНИЕ“ ЛЕНИНГРАД
1974
УДК 629.12.03-8-192 |
1о , . • |
|
*чя |
|
|
||
|
бнб/- |
•.*. |
ОР |
•»s ' *■*( -у" |
|L Л~-с*. ■ |
|
; ’ Ла |
■Yi : |
|
||
Надежность судовых энергетических установок. Смирнов О. Р., Юдицкий Ф. Л., |
|||
Л., «Судостроение», 1974 г. |
280 с. |
|
судовых энергетических установок |
Вопросам теории и практики надежности |
(СЭУ) уделяется все больше внимания как на стадии их проектирования, так и эксплуатации. Это обусловлено прежде всего тем обстоятельством, что уровень надежности во многом определяет эффективность эксплуатации установки и судна в целом. Вместе с тем до настоящего времени отсутствуют публикации, посвященные комплексному анализу надежности установок различных типов с учетом особен ностей их назначения и условий эксплуатации.
В книге на основании опыта и обобщения литературных источников дан ана лиз отказов основных элементов установок различных типов и указаны мероприя тия, направленные на их предупреждение и устранение; рассмотрены количествен ные характеристики надежности этих элементов, основных схем их соединения и установки в целом. Раскрыта взаимосвязь надежности установки и экономической эффективности судов с учетом особенностей задач, стоящих перед СЭУ, а также ус ловий ее эксплуатации. Значительное внимание уделено расчету надежности в слу чае произвольного распределения времени безотказной работы и продолжитель ности восстановления.
В качестве основного расчетного метода использован метод дифференциальных уравнений как наиболее удобный для исследования. В указанном общем случае произвольных законов распределения получены интегральные уравнения, опреде ляющие соответствующие характеристики надежности.
Изложение материала иллюстрируется рядом практических примеров. Книга может быть полезна специалистам, занимающимся вопросами проекти
рования и исследования СЭУ, а также аспирантам и студентам кораблестроитель ных институтов,
Илл. 64. Табл, 21. Литерат, 107 назв,
Р е ц е н з е н т ы :
канд. техн. наук Б. П. Арчаков,
инж. Б. А. Бедняков, инж. Г. Д. Морозкин
Н а у ч н ы й р е д а к т о р инж. Л. Г. Васильев
31804—050 С 048 (01)—74 42—74
(Б) Издательство «Судостроение», 1974 г.
О Г Л А В Л Е Н И Е
Условные обозначения и сокращ ения..................................................................... |
|
6 |
||
Введение .......................................................................................................................... |
|
7 * |
||
Задачи теории и практики надежности применительно к СЭУ (7). Значение пра |
|
|||
вил классификационных обществ в обеспечении надежности энергетических |
|
|||
установок и судов (9). Живучесть СЗУ (10). |
|
|
||
Г л а в а |
I. Общие положения надежности судовых энергетических’ |
уста |
12 |
|
|
|
новок ......................................................................................................... |
|
|
§ |
1. |
Основные понятия и определения теории надежности . . . |
.. . .. |
— |
§ 2. |
Классификация отказов С Э У ..................................................................... |
|
17 |
|
§ |
3. |
Особенности надежности судовых энергетических установок с уче |
23 |
|
|
|
том эксплуатации в морских условиях ................................................. |
|
|
Условия эксплуатации (24). Автономность и дальность плавания (24). Много- |
|
|||
режимность (25). Сложность элементов (26). Резервирование (26). Автомати |
|
|||
зация (29). Периодичность действия (29). Некоторые вопросы построения функ |
|
|||
циональных схем СЭУ (30). |
|
|
||
§ |
4. Стандартизация, унификация и н ад еж н о сть ....................................... |
(33). ' |
31 |
|
Стандартизация и нормализация (31). Унификация и агрегатирование |
|
|||
Г л а в а |
II. Анализ эксплуатации основных типов судовых энергетических |
|
||
|
|
установок, главных двигателей, систем и рекомендации по |
36 |
|
|
|
повышению их надежности ............................................................. |
|
|
§ 5. |
Основные типы современных транспортных судов и их энергети |
—, |
||
|
|
ческих установок .......................................................................................... |
|
§6. Надежность дизельных установок с малооборотными двигателями . 38
Состав ДУ, принципиальная и функциональная схемы |
(38). |
Характеристики |
||||||
надежности главных дизелей при эксплуатации |
и требования к |
их |
надеж |
|||||
ности (40). Валопровод |
и дейдвудное устройство |
(44). |
Движители |
(48). |
Топ |
|||
ливная система (51). |
Системы смазки |
(55). Система охлаждения |
пресной |
|||||
воды (58). Система охлаждения забортной |
воды (59). |
Система |
газовыпуска |
(65). |
||||
Система сжатого воздуха (69). Электростанция (72). |
Вспомогательная |
паро |
||||||
генераторная установка |
(75). |
|
|
|
|
|
|
|
§ 7. Надежность |
дизельных установок со средне- и высокооборотными |
||||
|
двигателям и ...................................................................................................... |
|
|
77 |
|
Установка со среднеоборотными двигателями (77). |
Установка |
с |
высокооборот |
||
ными двигателями |
(81). |
|
|
|
|
§ 8. |
На г жность |
газотурбинных установок ..................................................... |
|
|
83 |
ГТУ |
с разутой регенерацией (84). ГТУ авиационного типа (86). |
ГТУ с СПГГ (90). |
|||
§ 9. |
Надежность |
паротурбинных установок ................ |
у |
............................. |
91 |
ПТУ |
судов, находящихся в эксплуатации (91). ПТУ судов |
новой постройки |
и проектируемые (97).
1* |
3 |
Г л а в а |
Ш. Количественные Характеристикинадежности................................ |
|
|
|
98 |
||||||||||
§ 10. |
Характеристики безотказности................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
— |
||||||
§ |
11. |
Характеристики ремонтопригодности..................................................... |
|
|
|
|
|
|
103 |
||||||
§ |
12. |
Характеристики долговечности и комплексные характеристики |
106 |
||||||||||||
|
|
надеж ности..................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Характеристики |
долговечности |
(106). |
Комплексные |
|
характеристики |
надеж- |
|
||||||||
ности П08). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
§ 13. Закономерности возникновения отказов С Э У ................ |
.... |
|
|
112 |
|||||||||||
Схема мгновенных повреждений (экспоненциальный закон. надежности) (112). |
|
||||||||||||||
Основное свойство экспоненциального закона (115). Схема накапливающихся |
|
||||||||||||||
повреждений |
(119). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Г л а в а |
IV. Надежность элемента СЭУ |
........................ |
|
|
|
|
|
|
|
131 |
|||||
§ 14. Надежность простого элемента установки |
|
............................... |
|
|
. . . |
—* |
|||||||||
§ |
1 5 /Надежность сложного элемента ............................................. |
|
|
|
|
|
.... |
138 |
|||||||
Характеристики |
безотказности |
(138). |
Характеристики |
надежности |
с |
учетом |
|
||||||||
восстановления (140). |
|
|
|
|
|
|
|
.' |
|
|
|
|
|||
Г л а в а V. Расчет |
характеристик надежности схем |
|
соединения |
элементов |
144 |
||||||||||
§ |
16. |
в составе СЭУ |
..................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Последовательное (основное) соединение элементов.................... |
|
|
.... |
145 |
|||||||||||
|
|
Схема |
I последовательного соединения................................................. |
|
|
|
|
|
|||||||
Характеристики |
безотказности (145) . |
Характеристики |
надежности |
с |
учетом вос |
|
|||||||||
становления (146). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Схема |
II |
последовательного соединения ................................................. |
|
|
|
|
|
151 |
|||||
Характеристики безотказности (151). Характеристики надежности с учетом вос |
|
||||||||||||||
становления |
(153). |
Характеристики |
надежности |
навешенного элемента |
(155). |
|
|||||||||
§ |
17. Схемы резервирования замещением ..................................................... |
|
|
|
|
|
|
161 |
|||||||
|
|
Схема замещения при. одном резервном элементе ............................. |
|
|
|
— |
|||||||||
Вероятность отказа и безотказной работы (162). Частота отказов (165). Среднее |
|
||||||||||||||
время безотказной работы (166). |
Характеристики надежности с учетом восстанов |
|
|||||||||||||
ления |
(167).- |
Вероятность |
безотказной |
работы с |
учетом восстановления (168). |
|
|||||||||
|
|
Схема замещения при двух резервных элементах . ; |
................ |
|
173 |
||||||||||
Характеристики безотказности (173). Характеристики надежности с учетом вос |
|
||||||||||||||
становления (175). Характеристики надежности в случае произвольных законов |
|
||||||||||||||
распределения (177). Резервирование замещением как способ повышения надеж |
|
||||||||||||||
ности |
(180). Резервирование обводом (182). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
§ |
18. |
Параллельное |
соединение |
элементов |
(постоянно |
включенный |
186 |
||||||||
|
|
р е з е р в ) |
работа двух элементов |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Параллельная |
|
|
|
|
|
|
— |
||||||
Характеристики безотказности (186). Характеристики надежности с учетом вос |
|
||||||||||||||
становления |
(193). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Параллельная ................................................. |
работа трех элементов |
|
|
|
|
|
|
198 |
|||||
Характеристики безотказности (198). Характеристики надежности с учетом вос |
|
||||||||||||||
становления |
(202). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Произвольный ................................закон распределения |
|
|
|
|
|
|
203 |
||||||
|
|
Постоянно включенный резерв как способ повышения надеж |
206 |
||||||||||||
§ |
19. |
ности |
.................................................... .................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
Скользящий ....................................................................................р е з е р в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
208- |
||||
|
|
Скользящий резерв при последовательном соединении рабочих |
—■ |
||||||||||||
|
|
элементов ............................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Характеристики |
безотказности |
(208). |
Характеристики надежности с учетом вое- |
|
|||||||||||
становления (212). Схема скользящего резерва при последовательном соедине |
|
||||||||||||||
нии рабочих элементов |
как способ |
повышения надежности (216). |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Скользящий резерв при параллельном соединении рабочих элемен |
218 |
||||||||||||
|
|
тов |
................................................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристики |
безотказности |
(218). |
Характеристики |
надежности |
с |
учетом вое- |
|
||||||||
становления |
(223). |
скользящего |
резерва при |
параллельном |
соединении |
|
|||||||||
рабочих элементов |
как способ |
повышения |
надежности |
(228). |
|
|
|
|
|||||||
§ 20. |
Некоторые другие схемы соединения элементов в составе СЭУ . . |
230 |
|||||||||||||
|
|
Параллельная ................ ........................ |
работа |
сложных |
элементов |
|
|
|
—■ |
||||||
Характеристики |
безотказности |
(231). |
Характеристики |
надежности |
с |
учетом вос |
|
||||||||
становления |
(231). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
Схема замещения сложного элемента........................................................ |
233 |
Характеристики безотказности (233). Характеристики |
надежности с учетом вос |
|
становления (234). |
|
|
Г л а в а |
VI. Надежность СЭУ в ц ел о м ................................................................. |
235 |
§ 21. |
Пример расчета надежности С Э У ............................................................. |
— |
§22. Некоторые вопросы сбора и обработки статистических данных об отказах и восстановлении элементов СЭУ. Испытания на надеж
|
ность. |
Прогнозирование о т к а зо в ................................................................ |
|
247 |
Г л а в а |
VII. Некоторые вопросы экономики |
надежности С Э У .................... |
253 |
|
§ 23. |
Сравнительный анализ критериев экономической эффективности . |
— |
||
§ 24. |
Учет фактора времени ................................................................................ |
экономической эффектив |
266 |
|
§ 25. |
Связь |
характеристик надежности и |
272 |
|
|
ности |
................................................................................................................. |
|
|
Заключение ..................................................................................................................... |
|
|
275 |
|
Указатель литературы ..................................................................................................... |
|
276 |
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
А— объем удовлетворяемой по требности (количество тонномиль перевезенного груза);
а(t) — частота отказа;
dci (0 — частота отказов системы по отношению к отказам г-й
группы (г = 1, 2, 3);
С— годовая величина себестои мости эксплуатации;
Д— величина дохода;
dH— наружный диаметр трубы;
Зпр (t) — величина |
приведенных |
за |
|||||
трат |
как |
функция времени; |
|||||
£ н — нормативный |
коэффициент |
||||||
эффективности; |
дискотирова- |
||||||
£ нп — коэффициент |
|||||||
ния; |
- |
|
|
|
|
|
|
F (х) — значения функции распреде |
|||||||
ления |
простейшего нормаль |
||||||
ного |
закона; |
|
|
|
|||
G (0 .— вероятность |
невосстановле- |
||||||
ния |
за |
время |
t\ |
элемент |
|||
g0 (t) — вероятность |
застать |
||||||
в произвольный момент |
вре |
||||||
мени |
t |
в исправном состоя |
|||||
нии; |
|
|
|
застать |
элемент |
||
gi (t) — вероятность |
|||||||
в произвольный момент вре |
|||||||
мени |
t |
в |
состоянии |
отказа |
|||
г'-й группы |
(г = |
1, 2, 3); |
К(t) — коэффициент готовности;
К— величина капитальных вло
жений; |
отказа |
эле |
Я (t) — интенсивность |
||
ментов; |
отказов |
си |
Яс (0 — интенсивность |
||
стемы; |
восстановле |
|
р (t) — интенсивность |
||
ния элемента; |
|
|
Нс (О — интенсивность |
восстановле |
|
ния системы; |
|
|
N — общее число элементов;
п (/) — число отказавших за время
tэлементов;
П— величина прибыли;
Р(t) — вероятность безотказной ра боты за время t\
Рщ (0 •— вероятность |
наступления |
т |
|
отказов за |
время |
t; |
|
Ра (t) — вероятность |
безотказной ра |
||
боты системы за время t |
по |
||
отношению к отказам г'-й |
|||
группы (г = |
1, 2, |
3); |
|
Рi~i (0 — вероятность |
безотказной |
ра |
|
боты /-го элемента |
по отно |
шению к отказам г'-й группы;
Р (t) — вероятность безотказной ра. боты с учетом ремонта;
|
Q (0 — вероятность |
отказа |
за вре |
||||
|
|
мя t; |
|
|
отказа г'-й груп |
||
|
Ql (t) — вероятность |
||||||
|
|
пы за |
время |
t |
(г = |
1, 2, 3); |
|
QP (0 — вероятность |
застать |
систему |
|||||
|
|
в момент |
времени t |
в состо |
|||
|
|
янии |
отказа |
г'-й |
группы, |
||
|
|
если отказал /-й элемент; |
|||||
|
R (t) — вероятность |
восстановления |
|||||
|
|
за время |
t; |
|
|
|
|
’ |
г (t) — частота восстановления; |
||||||
о2 — дисперсия |
времени |
работы |
|||||
|
9 |
до отказа; |
|
|
|
|
|
|
ов — дисперсия времени восстано |
вления; Тэ — продолжительность эксплуа
тации;
Т— среднее время работы до от каза с учетом восстановле ния;
Т— среднее время безотказной работы;
Т* — статистическая оценка вре мени безотказной работы;
Т в — среднее время восстановле ния;
тг — время работы до отказа г'-го элемента;
Ф (х) — нормированная функция Л а пласа;
Шф (/) — относительный выигрыш по ' характеристике надежности
Ф(t) за время t;
ц—• величина фрахтовой ставки;
АЭУ — атомная |
энергетическая |
||
установка; |
|
|
|
в. м. т. — верхняя мертвая точка; |
|
||
ВРШ — винт регулируемого шага; |
|||
ВФШ — винт фиксированного шага; |
|||
ГТЗА — главный |
турбозубчатый |
аг |
|
регат; |
|
|
|
ГТУ — газотурбинная установка; |
|||
ДРУ — дизель-редукторная |
уста |
||
новка; |
|
|
|
ДУ — дизельная установка; |
|
и |
|
ЗИП — запасные |
инструменты |
||
приспособления; |
отделе |
||
МК.0 — машинно-котельное |
|||
ние; |
|
|
|
МО — машинное отделение; |
|
|
н. м. т. — нижняя мертвая точка; ПТУ — паротурбинная установка; СВП — суда на воздушной подушке; СПК — суда на подводных крыльях;
ЭУ — энергетическая установка.
6
В В Е Д Е Н И Е
Судовая энергетическая установка представляет собой сложный комплекс теп ловых двигателей, механизмов, устройств, аппаратов и систем, при помощи которых осуществляются процессы преобразования энергии, заключенной в топливе, в энер гию механическую, тепловую и электрическую. Энергия указанных видов необхо дима для обеспечения хода судна с заданной скоростью на всех режимах его работы, функционирования судовых систем и устройств, средств управления, навигации и связи, выполнения специальных задач, обусловленных назначением судна, а также для удовлетворения нужд экипажа и пассажиров.
Судовая энергетическая установка включает в себя:
— главную |
(пропульсивную) установку; |
|
— вспомогательные установки — электростанцию, парогенераторную, опресни |
||
тельную, холодильную, кондиционирования |
воздуха; |
|
— системы, |
обслуживающие установку, |
— топливную, охлаждения, смазки, |
газовыпускную, сжатого воздуха, вентиляции, автоматического управления и кон
троля; |
|
|
|
— хранилища рабочих тел — танки, бункеры, цистерны, баллоны; |
|
||
— магистрали — трубопроводы, |
кабели. |
|
|
Сложность СЭУ определяется многообразием и специфичностью задач, которые |
|||
она выполняет на различных режимах эксплуатации судна |
в морских |
условиях |
|
в отрыве от портов и баз, при значительной автономности плавания. |
|
||
Для'СЭУ характерна большая номенклатура оборудования и изделий, из которых |
|||
она комплектуется. Так, например, |
дизельная установка |
сухогруза |
дедвейтом |
около 10 тыс. т имеет в своем составе 80—90 сложных элементов (двигателей, меха низмов, парогенераторов, фильтров, теплообменных аппаратов и др.). На танкерах типа «София» дедвейтом 50 тыс. т с паротурбинной установкой длина трубопроводов достигает 60 км; а общее количество арматуры составляет несколько тысяч единиц. На судах морского и промыслового флота насчитывается до 70 систем различного назначения. На промысловой базе «Восток» длина трубопроводов систем энергети ческой установки, общесудовых и специальных систем составляет около 160 км [38].
Отказ любого из указанного множества элементов при некотором стечении обстоя тельств может вызвать тяжелые последствия для установки и судна в целом.
Рост энерговооруженности судов, переход к комплексной автоматизации, спе циализация в перевозке грузов и появление в связи с этим новых типов судов, воз растающие требования к повышению экономичности перевозок наводном транспор те — все это приводит к дальнейшему усложнению СЭУ и выдвигает вопросы ее надежности на первый план.
Задачи теории и практики надежности применительно к СЭУ. Наиболее ранние попытки количественно оценить надежность были сделаны в самолетостроении в 30-х годах: надежность измерялась числом отказов, которые могут привести к ава рии на 1 ч полета. Были выдвинуты определенные требования [4] относительно интенсивности аварий, которую в настоящее время можно оценить вероятностью безотказной работы Р (t) = 0,99999 для одночасового полета.
7
Другой областью техники, где проблема надежности стояла особенно остро, являлась радиоэлектроника. Это объяснялось - тем, что кроме ущерба, вызываемого отказами, ненадежная аппаратура требует больших затрат на ремонт. Так, в начале 50-х годов в США на ремонт электронной аппаратуры тратилось 2 долл, в год на каж дый доллар стоимости [4].
Крупные работы по вопросам надежности проведены в ракетной технике, в автомобильной и авиационной промышленности. Например, в настоящее время выпускаются автомобили с гарантией на пять лет (или 50 000 миль пробега) по сравнению с гарантией 90 дней (или 4000 миль пробега) в 1959 г. Известна также про грамма надежности работы систем запуска ракет на мысе Канаверал. Достижения в.этой области позволили за пять лет повысить процент удачных запусков спутни ков с 28 до 83% [98].
Отмеченный прогресс в авиационной и космической технике, радиоэлектронике, как и в других областях специальной техники, оказался возможным только благо даря обеспечению необходимого уровня надежности. Что же касается судового машиностроения, то здесь вопросы, связанные с надежностью СЭУ, получили свое развитие намного позже. Достаточно сказать, что по этому вопросу до 1962 г. в США была опубликована всего лишь одна статья.
Теория надежности является наукой, изучающей общие закономерности пове дения сложных систем, установок и элементов, из которых они состоят, с точки зре ния их надежности; она устанавливает методы расчета характеристик надежности, анализирует и устанавливает методы достижения оптимальной надежности в условиях эксплуатации. Математической основой этой науки являются вероятностные дис циплины: теория вероятностей, математическая статистика, теория массового обслу живания, теория случайных процессов и др.
Советские ученые А. И. Берг, Н. Г. Бруевич, Б. В. Гнеденко, А. М. Половко и многие другие внесли ценный вклад в развитие теории надежности. Отказы эле ментов рассматриваются в этих работах в качестве случайных событий. Характери стики надежности носят вероятностный характер, а информацию, необходимую для рас чета этих характеристик, получают после обработки статистических данных по отка зам отдельных элементов, из которых состоит рассчитываемая система или установка. Указанные данные собирают по результатам эксплуатации элементов на режимах, соответствующих работе установки, или получают в итоге специальных испытаний.
Решения в части повышения надежности СЭУ необходимо принимать на основа нии результатов комплексного сопоставления с другими мероприятиями по улучше нию характеристик СЭУ, в том числе по повышению тепловой экономичности. В ряде случаев мероприятия по повышению надежности могут дать больший экономический
эффект, чем повышение тепловой экономичности СЭУ. |
Так, |
по данным [100], для |
||
ПТУ |
мощностью |
Ne = 18 500 кВт при удельном |
расходе топлива Ье = |
|
= 0,27 |
кг/(кВт-ч) |
уменьшение этого расхода на 7 г/(кВт-ч), |
что во многих случаях |
связано с усложнением установки (например, введение еще одной ступени регене ративного отбора пара), и следовательно, с некоторым понижением ее надежности, дает такую годовую экономию, которая не может компенсировать убытки, если в результате отказа судно простоит в море трое суток.
При разработке технического задания на проектирование судна выдвигается ряд требований к его энергетической установке. В дальнейшем в ходе эскизного и тех нического проектирования путем ряда вариантных проработок эти требования уточ няются и включаются в проект как обязательные показатели (критерии), по которым производится оценка установки и сравнение ее с установками действующих судов и другими проектами.
Такими показателями являются тепловая экономичность, масса и габарит уста новки, маневренные свойства, строительная стоимость, условия обитаемости и ряд других показателей, которые зависят от типа и назначения судна.
В последнее время в число обязательных критериев оценки СЭУ при их проекти ровании включают также показатели надежности. При этом необходимо учитывать, что обеспечение необходимого уровня надежности, т. е. безотказности, долговеч ности и ремонтопригодности, является первостепенным требованием, ибо выполне ние всех других требований при недостаточной надежности теряет свой смысл.
К задачам теории и практики надежности СЭУ можно отнести:
— разработку основных понятий и определений надежности, учитывающих особенности судовых установок и условия их эксплуатации;
§
— разработку методов сбора информации по отказам СЭУ и обработки этик данных для расчета количественных характеристик надежности отдельных элемен тов установок;
—разработку методов ускоренных испытаний на надежность элементов уста новок и анализа их результатов;
—определение количественных показателей надежности элементов установок, исследование методов резервирования элементов и схемных решений, направленных на повышение надежности систем и установки в целом;
—разработку методов количественной оценки надежности СЭУ с учетом режи* мов их эксплуатации на стадии проектирования;
— определение оптимальных периодов проведения профилактических работ в процессе эксплуатации установок и обоснование норм запасных частей;
— определение экономически целесообразного уровня надежности установки Сучетом назначения судна и условий его эксплуатации.
Основные задачи надежности СЭУ, которые должны быть решены с использо ванием теории надежности, заключаются в определении оптимального, экономи чески оправданного уровня надежности с учетом обеспечения безопасности плавания судна и в разработке соответствующих методов расчета применительно к стадиям проектирования, изготовления и эксплуатации СЭУ. Это позволяет достигнуть задан ного уровня надежности и поддерживать его в период эксплуатации.
Значение правил классификационных обществ в обеспечении надежности энер гетических установок и судов. До появления работ по теории надежности не пред ставлялось возможным количественно оценить надежность судов и СЭУ. В этих условиях большое значение имели и имеют в настоящее время Правила Регистра СССР
по классификации и постройке морских судов [69], а также Правила других класси фикационных обществ по обеспечению безопасности плавания, охране человеческой жизни на море и надежной перевозке грузов, которые обобщают большой практи ческий опыт эксплуатации судов.
Создание классификационных обществ сыграло большую роль в повышении надежности СЭУ. В частях Правил по механическим установкам, системам и трубо проводам, котлам и теплообменным аппаратам, электрическому оборудованию и др. приведены требования к установкам в целом, их размещению в машинно-котельных отделениях, маневренным показателям и т. д. Даны формулы для расчета на проч ность ряда ответственных деталей установок (промежуточных, гребных и упорных валов), толщин стенок трубопроводов и сосудов, находящихся под давлением, и т. п.
Необходимо указать, что Правила Регистра СССР во многом направлены на повы шение живучести судов и установок. Однако целый ряд Правил Регистра СССР
(например, требования к резервированию механизмов, комплектации установки за пасными частями) непосредственно направлен на повышение безотказности и ремонто пригодности, т. е. надежности.
Быстрый технический прогресс в области судовых энергетических установок не позволяет в настоящее время ограничиться при решении вопросов надежности СЭУ только выполнением требований и норм Регистра, которые не содержат методов коли чественной оценки надежности СЭУ. Кроме того, анализ о современном уровне надежности морских транспортных судов и СЭУ, полученных по материалам соответ ствующих классификационных обществ, указывает на необходимость его повышения.
Приведем некоторые официальные материалы. По данным Ливерпульской ассо циации страхования, с 1964 г. по 1968 г. включительно в мировом транспортном флоте произошло 44 044 аварий и кораблекрушений и погибло 750 крупнотоннажных судов. Только в 1968 г. вследствие недостаточной надежности валопроводов, греб ных винтов и других элементов СЭУ произошло 1995 серьезных аварий.
По данным Бюро судоходства США, в течение десяти лет ремонтировались или заменялись гребные валы 22% транспортных судов. Как показано в работе [54], среднее время безотказной работы электрооборудования транспортного судна состав ляет всего лишь 40—60 ч.
По данным работы [22], в морском транспортном флоте весьма значительна интенсивность отказов малооборотных дизелей различных типов с прямой передачей, которые принято считать наиболее надежными главными двигателями. Например, число отказов основных узлов двигателя типа МАН по одному судну за 1000 ч работы достигает десяти. Что же касается судов с двигателями типа ФИАТ, то число отказов по одному судну за то же время доходит до двадцати, т. е. в среднем через каждые
9