Мореходство. Техника
Важное достоинство телеметрических комплексов для постоянного контроля состояния наиболее ответственных узлов морских сооружений — независимость осуществления контроля от состояния моря. Создание подобных комплексов особенно интересно с учетом того, что именно во время тяжелых погодных условий, как правило, морские сооружения и подвергаются наибольшим нагрузкам.
Если же во время шторма произошло разрушение элементов конструкции, то как по его окончании быстро определить размеры ущерба и оценить возможность дальнейшей эксплуатации сооружения? В этом случае рекомендуется применять метод вибрационного анализа целостности сооружений. Он основан на том, что любая конструкция может быть охарактеризована строго определенной частотной характеристикой, представляющей собой суперпозицию независимых собственных частот элементов. Если один из элементов конструкции разрушается, то суммарный спектр, описывающий всю колебательную систему как единое целое, искажается. Будучи сопоставленным с эталоном — спектром колебаний заведомо целого сооружения,— искаженный спектр может свидетельствовать о тех или иных поломках.
В настоящее время уже отработаны две разновидности метода вибрационного анализа. Они основаны на получении различных откликов конструкции в зависимости от приложенного
к ней колебания-усилия, что освобождает от необходимости одновременного измерения колебаний в различных точках. Возбуждения могут быть местными и создаваться небольшим вибратором, прикрепляемым к исследуемому элементу конструкции,— метод вибродетекции, или общими, создаваемыми мощным вибратором,— метод модального анализа. Последний метод наиболее подходит для контроля целостности морских оснований в виде пространственных ферм. Если первый вариант метода используется для непосредственного определения вида разрушения в заданном элементе, то второй — для опенки общего состояния сооружения и принятия решения о возможности дальнейшей его эксплуатации. Для измерений вибрационных откликов выбирают определенные характерные точки, в которых заранее могут быть установлены соответствующие вибродетекторы. В процессе измерений можно измерять не только спектральные характеристики колебаний, но и декременты их затухания. Последние, свидетельствуя о скорости диссипации энергии колебаний, позволяют оценивать усталостные характеристики сооружений и их элементов, что также немаловажно для предотвращения аварий. Эта особенность вибрационных измерений придает им совершенно самостоятельное значение при контроле сооружений и определении возможностей их дальнейшего использования в заданных проектированием режимах. Подобные испытания проводились, например, французскими исследователями в 1980 г. на одной из платформ, установленной в Аравийском море. Платформа представляла собой четырехопорную стальную конструкцию массой около 400 т, установленную на глубине 28 м. Выбрав характерную несущую ферму, исследователи подвергли ее серии нагружений с последовательным увеличением искусственно сделанного в материале дефекта в виде щели. Структурные изменения в элементе привели к существенному изменению колебательных свойств, регистрируемых акселерометрами, в то время как контролируемые аналогичные фермы не изменили своих спектральных характеристик.