Российская программа для расчета судовых конструкций из композиционных материалов

Постепенно композиционные материалы (КМ) пробивают себе дорогу в российском судостроении. Производители судов и судовых конструкций смотрят на эту группу материалов как на возможность снижения массы конструкций, повышения технологичности постройки таких судов и объектов и снижения их стоимости. Применение КМ в судостроении - неотъемлемая часть обеспечения технологического суверенитета страны.

В отличие от традиционно используемых в судостроении стали и алюминия, КМ являются по своей природе анизотропными, что требует принципиально иных подходов к проектированию и методикам расчета конструкций из КМ. Более того, при постройке судна из КМ сам материал конструкции образуется непосредственно в процессе постройки судна, что обуславливает высокую зависимость прочностных характеристик КМ от технологических факторов.

Следует сказать, что в зарубежной инженерной практике судостроения подходы к проектированию конструкций их КМ достаточно хорошо разработаны. 

Существуют работоспособные методики расчетов из КМ по правилам КО и стандартов, для которых разработано специализированное программное обеспечение – например LRSSC2.0 от Регистра Ллойда (LR), ComposIT от Бюро Веритас (BV), HullScant2.0 по стандарту ISO12215:2019 и т.д.

При разработке отечественной программы SigmaLAM конструкторским бюро АНМК была поставлена задача получить эффективный инструмент для расчетов прочности конструкций из КМ, выполненный на современном уровне, и при этом полностью учитывающий критерии российских КО для таких конструкций. Разработка включала несколько этапов:

• Анализ существующей практики международных стандартов и зарубежных классификационных обществ в области расчетов судовых конструкций из КМ;
  Анализ и тестирование зарубежного программного обеспечения аналогичного назначения;
• Анализ действующих правил Российского морского регистра судоходства (РС) и Российского классификационного общества (РРР/РКО) для судов из композиционных материалов;
• Создание или адаптация существующих алгоритмов расчетов конструкций из КМ для использования с критериями РС и РРР/РКО.

Разработка и сертификация программного обеспечения, позволяющего выполнять расчеты местной прочности и общей судов из КМ для классификации в РФ.

Для большинства реально существующих судов из КМ длиной до 24м (по ряду нормативных документов – до 40м) традиционных пропорций местная прочность является определяющей, а общая прочность обычно обеспечивается с большим запасом. Задачи расчета местной прочности как раз и решает SigmaLAM.

В новой программе КБ АНМК использовало многолетние наработки в области создания конструкций из КМ, а также опыт взаимодействия с иностранными КО в части КМ. По мнению разработчиков, полученная в результате отечественная программа SigmaLAM даже превосходит зарубежные аналоги. Например, она позволяет выполнять оценку конструкции по различным правилам и стандартам в одном интерфейсе, обеспечивает гибкость в задании нагрузок и свойств материалов, позволяет выводить результаты в офисные приложения.

Хочется особо отметить эффективное и нацеленное на результат взаимодействие с Российским Морским Регистром в ходе сертификации и совершенствования программы. Без такого взаимодействия, без участия высококвалифицированных специалистов РС в тестировании программы и параллельного совершенствования алгоритмов расчета и нормативной базы задача разработки отечественного программного обеспечения не могла бы быть реализована. На уровне руководства и сотрудников РС присутствует поддержка инициатив и глубокое понимание значения отрасли композитов для российского рынка судостроения.

Внедрение КМ в судостроение позволит существенно повысить эффективность и скорость строительства судов, с целью реализации государственных программ Правительства РФ «Развитие туризма» (Постановление от 24 декабря 2021 года №2439), «Стратегии развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации» на период до 2030 года (распоряжение Правительства Российской Федерации от 29 февраля 2016 г. № 327-р), программы Госпрограмма РФ «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» и подпрограммы №14 «Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них» (Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2014 года № 328).

На программу ранее было получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, а на текущей неделе – получен сертификат о типовом одобрении программного обеспечения РС.

В настоящее время, производится отладка модуля программы SigmaLAM для расчета конструкций по правилам РКО. Также, завершаются работы по разработке программы SigmaGS для анализа задач общей прочности судов из КМ и комбинированных материалов, включая, например, металлический корпус и надстройку из КМ.