Секция 3 «Прочности и конструкции корпуса судна»
Родился 15 октября 1945 г. Окончил Ленинградский кораблестроительный институт (ЛКИ) (1969). По окончании ЛКИ был оставлен работать инженером НИС при кафедре строительной механики корабля. В 1971 г. был приглашен в Одесский институт инженеров морского флота, где проработал по 1985 г.
В Одессе закончил аспирантуру и защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук — по вопросам докования судов. Работал ассистентом, а затем доцентом кафедры сопротивления материалов и строительной механики корабля — читал курс «Строительная механика корабля». Являлся заместителем декана кораблестроительного факультета. В Одессе активно сотрудничал с предприятиями Министерства морского флота и Министерства судостроительной промышленности. В 1985 г. вернулся в Ленинград (по семейным обстоятельствам) и поступил на работу в ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова.
Основные направления научной деятельности: использование численных методов в строительной механике при обеспечении прочности конструкций корпуса кораблей и судов с динамическими принципами поддержания; разработка нормативных документов, обеспечивающих прочность и надежность судовых конструкций из легких сплавов; проведение экспериментальных исследований прочности контейнеров различных типов для перевозки опасных грузов.
Е. А. Шишенин возглавляет секцию «Прочности и конструкции корпуса судов» РНТО судостроителей им. акад. А.Н. Крылова с 1998 г., сменив на этом посту профессора В. А. Постнова. Был назначен по его рекомендации. Основная деятельность на посту председателя секции в рамках РНТО заключается в организации и проведении традиционных ежегодных всероссийских научно-технических конференций по строительной механике корабля (конференции «Памяти проф. П. Ф. Папковича», «Памяти академика Ю. А. Шиманского», «Бубновские чтения»).
Имеет более 40 научных публикаций (начиная с 1970).
Награжден медалями: серебряной медалью Выставки достижений народного хозяйства СССР, «300 лет Российскому Флоту», юбилейной медалью РНТО судостроителей им. акад. А. Н. Крылова «Министр-кораблестроитель Б. Е. Бутома», cеребряной медалью «Академик А. Н. Крылов» Санкт-Петербургского Морского Собрания, золотой медалью РНТО судостроителей им. акад. А. Н. Крылова в честь 150-летия А. Н. Крылова.
Секция прочности и конструкции корпуса судна ЦП НТО им. акад. А. Н. Крылова была создана на пороге второй пятилетки, когда перед страной встала сложная задача: в условиях дефицита металла и весьма ограниченных производственных ресурсов увеличить за 5 лет в несколько раз мощность морского и речного судостроения. Это потребовало объединения и координации деятельности ученых, инженеров и производственников, использования новейших достижений отечественной и зарубежной техники. Решение этих задач и составило основу деятельности секции прочности ВНИТОСС.
Научной основой деятельности секции, позволившей ей активно содействовать прогрессу судостроения, явились всемирно известные труды А. Н. Крылова, П. Ф. Папковича, Ю. А. Шиманского, В. В. Новожилова.
Секция способствовала разработке и внедрению в промышленность новых рациональных корпусных конструкций высокой прочности и надежности при существенном сокращении металлоемкости.
В послевоенный период страна приступила к массовому строительству флота с широким использованием сварки. В связи с этим предстояло исследовать проблему хрупких разрушений сварных конструкций, учесть особенности работы сварных конструкций в расчетах прочности корпуса и решить проблему концентрации напряжений при его конструировании. Особое значение на этом этапе имели исследования проблемы хрупких и усталостных разрушений, проведенные Е. М. Шевандиным, Г. С. Чувиковским, А. А. Крошкиным и С. С. Кантором.
Дальнейшее развитие сварного судостроения поставило перед специалистами комплекс новых проблем по нормированию прочности и расчету подкрепленных пластин, судовых перекрытий, учету влияния прерывистых связей. В решение этих вопросов основной вклад внесли активисты секции Н. В. Барабанов, В. П. Белкин, Г. В. Бойцов, В. С. Калинин, А. А. Курдюмов, А. З. Локшин, О.М. Палий, В. А. Постнов, Н. С. Соломенко, Н. Л. Сиверс, Г. О. Таубин, В. С. Чувиковский, Я. Ф. Шаров; многие из них впоследствии стали крупными учеными в области прочности судовых конструкций.
Стремление снизить массу металлического корпуса судна привело к использованию в судостроении сталей повышенной прочности (СПП). Задача успешного использования этих сталей была решена лишь после проведения по инициативе секции межведомственного совещания по применению низколегированных сталей в транспортном судостроении.
Связанное с применением СПП усложнение технологии постройки корпусов, дальнейшее повышение интенсивности использования судов потребовали решения ряда вопросов экономической оценки надежности, конструктивно-технологической прочности, ремонтопригодности и др. Успешное решение этих вопросов связано с деятельностью специальных научных семинаров секции, проводившихся под руководством и при активном участии Ю. А. Шиманского, А. Г. Архангородского, Н. В. Барабанова, Г. В. Бойцова, А. И. Максимаджи, В. В. Козлякова, О. М. Палия, В. П. Суслова, В. С. Чувиковского.
Быстрое развитие и изменение архитектурно-конструктивных типов судов и условий их эксплуатации выдвинули в середине 1950-х годов на первый план проблему создания общей теории построения прочностных моделей судового корпуса, что стало возможно благодаря существенным уточнениям каждой из основных проблем строительной механики корабля (внешние силы, внутренние напряжения к дефор мации, нормирование прочности). Значительный вклад в решение проблемы внешних сил внесли активисты секции В. В. Екимов, А. А. Курдюмов, Г. В. Бойцов, В. В. Козляков, Я. И. Короткин, А. И. Макси маджи, Д. М. Ростовцев, Г. С. Чувиковский.
Успехи, достигнутые в решении проблемы внутренних сил, в значительной степени обязаны широкому внедрению современных численных методов в расчеты прочности (результат работы научных коллективов, возглавляемых В. В. Козляковым, Н. Ф. Ершовым, О. М. Палием, В. А. Постновым, В. Е. Спиро, В. С. Чувиковским).
Секцией проводились (в Ленинграде) ежегодные, с изданием сборника избранных докладов, конференции, посвященные памяти профессора П. Ф. Папковича и академика Ю. А. Шиманского (поочередно).
Черноморская межобластная секция провела две Всесоюзных конференции НТО в г. Николаеве и г. Одессе. Всесоюзный симпозиум по численным методам строительной механики корабля секция провела 23 декабря 1970 г. в г. Николаеве, с подробным анализом перспектив внедрения нового эффективного численного метода конечных элементов (МКЭ), с предварительным изданием кратких тезисов. Всесоюзная двухдневная, очень интересная конференция «Корпус — 83» по методам проектирования судов корпусных конструкций по инициативе секции была проведена в г. Николаеве в июле 1983 г. с изданием подробных тезисов на 250 стр.
Многие годы Приморским краевым правлением НТО судпрома руководил Н. В. Барабанов, его заместителем был Николай Степанович Джолос. В те годы по инициативе НТО регулярно проводились научно-технические конференции, семинары и другие мероприятия различного уровня, от всесоюзного до вузовского. В этих мероприятиях постоянно принимали участие специалисты ДВПИ. Результаты исследований публиковались во всесоюзных изданиях, включая основной отраслевой журнал «Судостроение», в тематических сборниках НТО судпрома, в местных изданиях, например, в трудах институтов.
В ДВПИ (с 1992 — ДВГТУ, с 2012 — ДВФУ), начиная с 1957 г., на регулярной основе под эгидой НТО проводились научно-технические конференции, посвященные вопросам судостроения. Организацией этих конференций занимались поочередно две кафедры. Кафедра конструкции судов проводила конференции «Повреждения и эксплуатационная надежность судовых конструкций», кафедра проектирования судов — «Учет особенностей Дальневосточного бассейна при проектировании и эксплуатации судов». Те и другие конференции проходили, как правило, с периодичностью один раз в три года. В работе конференций принимали участие с докладами и в их обсуждении представители Регистра (Главного управления и местных инспекций), вузов, научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, судоремонтных предприятий, пароходств. Среди докладчиков были представители городов Дальнего Востока, Ленинграда, Горького, Москвы, Николаева, Херсона, Одессы, Новосибирска и др.
По итогам конференций не только выпускались сборники материалов, но и принимались решения, включавшие рекомендации для организаций, проектирующих и эксплуатирующих суда. На каждой последующей конференции обсуждалось выполнение рекомендаций, принятых на предыдущей конференции.
Значительный вклад в широкое внедрение численных методов моделирования процессов деформирования судовых конструкций в водовоздушной среде, что во многом определило современное состояние науки о прочности судовых конструкций, был заложен руководителем секции, зав. кафедрой строительной механики корабля ЛКИ — СПбГМТУ В. А. Постновым. Он явился основателем и руководителем одной из научных школ, развивающей методы расчетного проектирования на основе последних достижений вычислительной математики и механики сплошных сред. Результаты этих исследований в первую очередь публиковались в трудах НТО, а затем обобщались в монографиях сотрудников кафедры: «Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций» (1974), «Численные методы расчета судовых конструкций», «Метод супер-элементов в расчетах инженерных сооружений» (1979), «Математические методы проектирования оптимальных конструкций судового корпуса» (1990) и ряд других.
Основные научно-технические разработки и рекомендации секции находили практическое воплощение в практике судостроения, доводились до сведения научно-технической общественности через публикации в специализированных сборниках ЦП НТО. Как сказано выше, успешная работа секции в значительной мере обязана активной деятельности соответствующих секций Ленинградского областного, Калининградского, Черноморского межобластного, Волжско- Камского межобластного, Приморского краевого и др. правлений НТО СП.
2. Список руководителей секции на протяжении всей истории ее работы
В разное время руководителями секции прочности избирались П. Ф. Папкович (1937), Ю. А. Шиманский (1946), В. П. Белкин, В. С. Чувиковский, В. С. Калинин, В. А. Постнов.
3. Современная деятельность секции
Современная деятельность секции заключается в проведении традиционных ежегодных всероссийских научно-технических конференций по строительной механике корабля. За 1998–2014 гг. было проведено 16 конференций. В 2014 г. проводилась конференция «Бубновские чтения», посвященная памяти профессора И. Г. Бубнова и 110-летию кафедры строительной механики корабля СПбГМТУ. В работе конференции «Бубновские чтения» в 2014 г. приняли участие более 120 человек, в том числе 23 доктора и 31 кандидат технических наук из Санкт-Петербурга, Москвы, Владивостока, Калининграда, Астрахани, Северодвинска, Комсомольска-на-Амуре и Одессы, которые являлись представителями различных организаций и предприятий (НИИ, КБ, вузы). На заседаниях было заслушано и обсуждено более 80 докладов. К моменту начала конференции был издан сборник тезисов докладов объемом 174 страницы. В печати находится сборник трудов КГНЦ, в который вошли отобранные Оргкомитетом конференции тексты 16 докладов.
Международную научно-практическую конференцию, посвященную 80-летнему юбилею профессора В. В. Козлякова, секция НТО, совместно с Морским инженерным бюро (МИБ), провела 9–10 апреля 2008 г. в г. Одессе. На конференции выступили 42 специалиста из всех кораблестроительных центров бывшего Советского Союза. В 2010 г. в г. Одессе был издан научный отчет о конференции на 312 стр. в 250 экземплярах.
В 2013 г. секция приняла активное участие в праздновании 150-летия академика А. Н. Крылова. Членами секции подготовлены статьи в сборнике «Академик Крылов. К 150-летию со дня рождения».
Основными направлениями деятельности членов секции с 2000 г. по настоящее время являлись: — Проведение исследований, посвященных обеспечению прочности судов ледового плавания и ледоколов при круглогодичной навигации в Арктике (Е. М. Апполонов, А. Б. Нестеров, А. В. Александров):
— Проведение исследований по гармонизации Правил морского и речного регистров (Г. В. Бойцов, М. А. Кудрин). Итогом внедрения результатов исследований стали «Нормативно-методические указания по расчетам прочности морских судов» и новые редакции Правил РМРС и РРР;
— Проведение исследований вопросов воздействия общих и местных волновых нагрузок и нагрузок от слемминга на корпуса судов и морских сооружений (Г. В. Бойцов, О. Е. Литонов, М. А. Кудрин, В. А. Никитин);
— Проведение исследований по проектированию судов ограниченных районов плавания на основании теории риска (Г. В. Егоров);
— Участие в Арктических ледоисследовательских экспедициях с целью сбора данных о физико-механических свойствах льда на трассах Севморпути (А. В. Александров, А. А. Гаина; см. рис. 1 и рис. 2). На прилагаемых фотографиях показан процесс подготовки скважины для измерения локальной прочности по толщине льда и процесс измерений;
— Проведение исследований напряженно-деформированного состояния корпусных конструкций в упругой и упруго-пластической области при выполнении конечно-элементных расчетов (Е. М. Апполонов, А. Б. Нестеров, Е. А. Маслич, С. В. Сочинский, Е. А. Шишенин);
— Проведение исследований влияния сварочных деформаций и напряжений на прочность судовых корпусных конструкций (В. И. Алферов);
— Проведение исследований в области механики разрушения композиционных материалов и конструкций из них (Н. Н. Федонюк, П. А. Дадонов, О. Е. Ефремова, М. В. Алейникова);
— Проведение исследований в области создания композитных конструкций с повышенными динамическими свойствами (Б. А. Ярцев, Л. В. Паршина, Я. Н. Любомиров, А. П. Лысенко — см. рис. 3);
Рис. 1. Подготовка скважины для измерения локальной прочности льда
Рис. 2. Процесс измерения прочности льда скважинным зонд-индентором
— Проведение исследований прочности корпусных конструкций из композитов кораблей и судов и разработка методов их проектирования (Е. А. Маслич, С. Д. Козлов, А. В. Веденицкий, А. В. Задумов, В. Е. Рыжкин);
— Проведение исследований напряженно-деформированного состояния корпусов обитаемых глубоководных аппаратов и необитаемых подводно-технических средств (В. М. Рябов, В. Е. Костыгов, А. М. Пузырев, В. Э. Тютюков — см. рис. 4);
— Проведение исследований возможности использования сталей высокой прочности для подводного судостроения (О.М. Палий, В. В. Осипенко, В. М. Баранов, В. Э. Тютюков);
— Решение принципиальных вопросов теории гидроупругости судовых конструкций и разработка на этой основе методов расчета вынужденной вибрации и динамического взаимодействия скоростных и высокоскоростных судов с жидкостью, а также волновой вибрации водоизмещающих судов (Г. Б. Крыжевич, Е. С. Норьков);
— Разработка нормативных требований к прочности, надежности и конструкции высокоскоростных судов, а также к расчетам их ресурса и периодичности контроля технического состояния, обеспечивающего эксплуатационную безопасность (Г. Б. Крыжевич, С. Д. Кноринг);
— Внедрение новых алюминиевых сплавов, полуфабрикатов, (включая трехслойные панели) и технологии проектирования и строительства высокоскоростных судов, жилых модулей и вертолетных палуб буровых установок и надстроек судов всех типов (В. М. Шапошников, Г. Б. Крыжевич, Е. А. Шишенин, С. Д. Кноринг);
— Разработка рекомендаций по оценке локальных ледовых воздействий, конструирование и нормирование прочности ледового пояса перспективных инженерных сооружений, работающих на арктическом шельфе, типовых конструкций ледовой защиты райзеров, плавучих буровых установок, обеспечивающих высокую надежность и малую материалоемкость конструкций (Е. М. Апполонов, В. М. Шапошников, Г. Б. Крыжевич, А. Р. Филатов, Е. Б. Карулин, М. М. Карулина);
— Решение принципиальных вопросов обеспечения ледовой прочности, конструирования вертолетных площадок из новых типов алюминиевых панелей и проведения морских операций по транспортировке и сборке уникальных сооружений из крупногабаритных модулей в морских условиях, обеспечивших создание первых в отечественной практике плавучих буровых установок «Полярная звезда» и «Северное сияние», предназначенных для эксплуатации в арктических условиях (В. М. Шапошников, Г. Б. Крыжевич, А. В. Александров, Л. Н. Подгорный, Н. Г. Попов, А. Р. Филатов);
— Поиск конструктивных решений и решение вопросов обеспечения прочности уникальных устройств, обеспечивающих экстренную эвакуацию обслуживающего персонала морских буровых установок на лед при возникновении пожаров, а также сложную швартовку судов к морским платформам и причалам в условиях волнения (Г. Б. Крыжевич, В. И. Алферов, В. И. Таровик, Д. О. Лебедев — см. рис. 5);
— Разработка эффективных инженерных методов расчета упруго-пластических задач деформирования судовых конструкций с большой геометрической и физической нелинейностью (Е. П. Бураковский, П. Е. Бураковский); — Решение принципиальных вопросов расчета параметров общей и местной ходовой вибрации корпусных конструкций кораблей и судов, в том числе при плавании во льдах (Э. И. Иванюта, Е. Н. Щукина, Ю. А. Никольский, В. И. Поляков);
— Проведение комплекса исследований по оценке вибрационного воздействия на экипажи судов, разработка рекомендаций по его уменьшению (В. И. Поляков, И. М. Белов);
— Проведение экспериментальных исследований, направленных на изучение особенностей ходовой вибрации кораблей и судов различных классов и назначений. Разработка предложений по нормированию ходовой вибрации корпуса и корпусных конструкций. Экспериментальные исследования многоцикловой усталости конструкционных материалов и сварных соединений, в том числе в коррозионной среде (Ю. Н. Шавров, О. Н. Лычев);
— Проведение исследований по проектной оценке и эксплуатационному мониторингу вибрации ледостойких платформ (И. М. Белов);
Рис. 3. Виброизолирующая муфта судового валопровода
Рис. 4. Рама глубоководного аппарата
Рис. 5. Арктическая шлюпка свободного падения
Рис. 6. Райзер из алюминиевых сплавов
— Разработка методов и алгоритмов оптимизации конструкций применительно к универсальным расчетным моделям метода конечных элементов и метода суперэлементов (А. А. Родионов, М. Ю. Миронов);
— Анализ нелинейного и нестационарного напряженно-деформированного состояния внутренних корпусных конструкций на основе компьютерного моделирования поведения систем, в том числе и в экстремальных ситуациях (В. А. Коршунов, М. Ю. Миронов, В. А. Манухин, А. А. Родионов, А. И. Фрумен);
— Математическое моделирование силового взаимодействия судовых конструкций с грунтовыми и ледовыми средами с учетом повреждений (М. Ю. Миронов, А. А. Родионов, О. С. Строганова, А. И. Фрумен);
— Исследование вопросов модернизации и подкрепления судовых конструкций с целью снижения их повреждаемости и повышения надежности (В. А. Кулеш, Е. П. Бураковский, П. Е. Бураковский);
— Расчеты прочности системы док-судно, проектирование доковых опорных устройств для нестандартных доковых постановок (С. В. Антоненко, С. В. Сочинский, Е. А. Шишенин);
— Проведение испытаний прочности контейнеров, предназначенных для перевозки опасных грузов (Е. А. Шишенин). Исследования по указанным выше направлениям члены секции выполняют по месту своей основной работы. Результаты же исследований докладываются и обсуждаются на конференциях, проводимых РНТО, и семинарах.
4. Краткая информация о руководителях ведущих направлений исследований и разработок
В. М. Шапошников, к. т. н., начальник отделения прочности и надежности конструкций КГНЦ О. М. Палий, д. т. н., профессор, руководитель научной школы «Прочность, надежность и материалы конструкций» Е. М. Апполонов, д. т. н., и. о. ректора СПбГМТУ А. А. Родионов, д. т. н., профессор, зав. кафедрой СПбГМТУ Г. Б. Крыжевич, — д. т. н., профессор, начальник сектора КГНЦ А. В. Александров, к. т. н., начальник лаборатории КГНЦ Г. А. Тумашик, к. т. н., доцент, начальник лаборатории КГНЦ Н. Н. Федонюк, к. т. н., начальник лаборатории КГНЦ А. И. Дульнев д. т. н., начальник лаборатории КГНЦ
5. Характеристика вклада членов секции в основные направления деятельности и мероприятия РНТО в целом
Е. М. Апполонов работает над созданием прогрессивной методологии обеспечения ледовой прочности корпусов судов ледового плавания и ледоколов нового поколения, способных с необходимой надежностью эксплуатироваться на трассах СМП в сложных ледовых условиях круглогодичной навигации. Результат внедрения — Правила РМРС в части обеспечения ледовой прочности судов ледового плавания и ледоколов.
А. А. Родионов работает над рядом новых современных научных направлений, развитых и оформленных на кафедре строительной механики корабля СПбГМТУ в последние годы. Здесь можно отметить использование перспективных моделей метода конечных элементов для расчетного определения напряженно-деформированного состояния корпусных конструкций в условиях статических и динамических нагружений, решение задач глубокого пластического деформирования и разрушения конструкций при навигационных авариях столкновения судов и посадки судна на мель.
Активно проводятся исследования по созданию численных моделей междисциплинарной задачи нелинейного деформирования и разрушения конструкций, взаимодействующих в водо-воздушном бассейне, необходимых для виртуальных моделей поведения судовых конструкций в экстремальных условиях эксплуатации, в том числе в суровых ледовых условиях.
А. В. Александров работает над развитием и применением современных методов численного решения задач прочности и устойчивости корпусных конструкций морских транспортных судов и сооружений. Разрабатываемые методы позволяют решать задачи гидроупругости и контактные задачи определения локальных нагрузок взаимодействия конструкций судов ледового плавания, ледоколов и ледостойких морских сооружений с ледовым полем.
Г. Б. Крыжевич — ведущий специалист отрасли в области прочности, надежности и конструирования высокоскоростных судов и средств освоения океанского шельфа, руководитель научного направления гидроупругости конструкций скоростных и высокоскоростных судов и динамики взаимодействия их с жидкостью.
Г. А. Тумашик работает по проблеме создания конструкций подводных глубоководных аппаратов и необитаемых подводных технических средств. А. И. Дульнев — ведущий специалист отрасли в области взрывостойкости и конструктивной защиты кораблей и объектов морской техники. Занимается исследованием высокоскоростных динамических процессов при ударном и взрывном воздействии, вопросами повышения эффективности средств конструктивной защиты, в том числе с использованием композитных материалов, разработкой расчетной и экспериментальной оценки взрыво- и ударостойкости конструкций.
Н. Н. Федонюк — ведущий специалист отрасли в области прочности, надежности и конструирования конструкций кораблей и судов из композиционных материалов. Под его руководством и при непосредственном участии разработаны правила конструирования и методики расчетов прочности корпусов кораблей, надстроек, опорных фундаментных рам, виброизолирующих соединительных муфт из композитных материалов. Разработанные технологические решения внедрены при постройке ряда кораблей и судов.
6. Международное сотрудничество
Работа секции проходит в тесном взаимодействии с международными научными организациями и обществами, такими как ASME, AICS, SNAME, ISOPE, ISSC. Члены секции ежегодно выступают с докладами на международных конференциях и конгрессах.