Лаврушина Е.Г., Юдин П.В.

Повышение экономической эффективности рыбохозяйственного комплекса с использованием моделирования показателей долговечности гидробиотехнических сооружений

Достижение этой цели требует формирования комплексного подхода к государственному управлению развитием рыбного хозяйства в Российской Федерации, создания эффективной системы управления и предусматривает решение различных задач, и в частности задач, связанных с разработкой комплексных мер по развитию аква- и марикультуры [1].

При анализе существующего положения дел по разведению марикультуры, наряду с многочисленными проблемами, мешающими ее становлению и развитию в нашей стране, и конкретно в Дальневосточном бассейне, отмечается слабо разработанная система оценки экономической и технологической эффективности предлагаемых способов и технологий, методов ведения марикультуры, отсутствие целевого финансирования научных разработок в данной области [2].

Оценка долговечности сооружений и элементов конструкций представляет практический интерес для любого хозяйствующего субъекта, так как напрямую связана со сроками их эксплуатации, полной или частичной заменой, возможностью оптимального режима эксплуатации. 

Будущий успех культивирования морских организмов тесно связан с построением основ проектирования прочных, устойчивых и достаточно долговечных сооружений марикультуры.

В процессе эксплуатации морских плантаций ее гибкие элементы – канаты испытывают воздействие силовых нагрузок, морской воды и светопогоды. Совместное влияние перечисленных факторов приводит к снижению прочности канатов во времени.

Проблема оценки прочности и долговечности является одной из основных проблем развития технологий конструирования и эксплуатации сооружений марикультуры.

Настоящая работа посвящена решению проблемы долговечности несущих конструкций сооружений марикультуры.

Для проверки достоверности предлагаемой методики прогнозирования ресурса основных элементов гидробиотехнических сооружений использовались данные натурных испытаний образцов канатов, проработавших на производственных плантациях [3], а также результаты наблюдений за изменением механических свойств лент и канатов в натурных условиях, которые проводились в климатических условиях Приморского края в течение 15 лет [4].

Рассматривая вариант описания накопления усталостных повреждений с позиций термодинамики необратимых процессов [5], энергетическое уравнение повреждений можно представить в виде [6]:

,                                  (1)

где  - поврежденность ;  - истинный предел прочности материала на разрыв;  - максимальное напряжение за период цикла при данном коэффициенте асимметрии цикла ;  - число циклов;

;                   (2)

 - функциональный параметр. (3)

При проведении исследований в данном случае величина назначалась из расчета , где  - условный предел усталости материала на заданной базе испытания ;  - текущее напряжение;  - нормированное напряжение;  - нормированный параметр при ;  - постоянные, которые определяются по кривым усталости и энергетическому параметру  для различных уровней напряжения.

На основании зависимостей (2) и (3) энергетическое уравнение повреждений принимает вид:

.                                     (4)

При расчете модели было выявлено, что наибольшее отклонение от единицы наблюдается в зоне малых долговечностей ( = 2000 циклов) при высоких уровнях напряжений и зоне предела усталости при малых уровнях напряжений, что связано с некоторым разбросом механических свойств материала.

На основании экспериментальных исследований предлагается вариант термофлуктуационной кинетической теории прочности твердых тел [6]:

,           (5)

где  - долговечность, с;  - плотность внутренней энергии; , ,  - постоянные материалы;  - максимальное напряжение за период цикла;  - величина поврежденности;  - амплитудное напряжение;  - функция влияния уровня амплитудного напряжения на скорость развития повреждений;

 - период цикла нагружения.

С учетом возрастающего интереса к развитию марикультуры в мире, необходимо выработать более полную систему оценки надежности и долговечности ресурсов гидробиотехнических сооружений и орудий рыболовства на основе термодинамического подхода, что позволит оптимизировать затраты на их проектирование, содержание и эксплуатацию, и тем самым позволит увеличить конкурентоспособность российских предприятий занимающихся разведением марикультуры и прибрежным рыболовством. 

Литература:

1. «Концепция развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 года». Одобрена распоряжением Правительства Российской Федерации от 02.09.03 г. № 1265-р. (СЗ Российской Федерации 2003 № 36, ст. 3557).

2. По результатам информационного анализа материалов сайтов www.fishnews.ru, www.fishnet.ru

3. Лаврушина Е.Г. О кинетике развития усталостных повреждений. // Проблемы естествознания и производства. Выпуск 119. Серия 5. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1997. – с. 85-87.

4. Стоценко А.А. Гидробиотехнические сооружения. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1984. – 136 с.

5. Лаврушин Г.А., Лаврушина Е.Г. Закономерности накопления повреждений в твердых телах при циклическом нагружении. // Вестник ДВО РАН №6. – Владивосток: Изд-во ДВО РАН, 2005. – с. 41-45.

6. Лаврушина Е.Г. Энергетический критерий длительной прочности. // Проблемы рынка товаров народного потребления. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 2. – Владивосток: Дальневосточный коммерческий институт, 1996. – с. 120-123.