Sharanov V. Method for increasing the reliability of a ship's navigation complex by using modified epoxy coatings

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U000207

Thesis Registration Form

0826U000207.pdf

Applicant for

Specialization

  • 275 - Транспортні технології (за видами)

Specialized Academic Board

PhD 11836

Kherson State Maritime Academy

Essay

Sharanov V.D. Method for increasing the reliability of a ship's navigation complex by using modified epoxy coatings – Manuscript. The dissertation on competition of a scientific degree of the Doctor of Philosophy on a specialty 275 Transportation technologies. – Kherson State Marine Academy of the Ukraine’s Ministry of Education and Science, Kherson, 2025. The dissertation considers the current scientific and technical problem of ensuring the reliable operation of navigation equipment of ships by developing new epoxy protective coatings. Traditional protective coatings are ineffective due to low adhesion and physical and mechanical properties, which contributes to the corrosion destruction of metal surfaces of navigation complex equipment already at the initial stages of vessel operation. Therefore, an effective means of protecting the navigation complex equipment of ships is a coating based on epoxy oligomers containing hydroxyl, ether, and epoxy groups. These polar groups provide high interaction energy with the metal base and promote diffusion due to compatibility with metal oxides. At the same time, active fillers are used to increase protective coatings’ complex properties. However, the choice of fillers should be based on compliance with international standards and conventions that provide for the absence of lead, tributyltin, and other harmful additives in the binder. Thus, integrating new polymer coatings to improve the operational and repair characteristics of the vessel’s navigation complex meets modern requirements for energy efficiency, environmental friendliness, and reliability of water transport. The work aims to increase the reliability of the surfaces of ships' navigation equipment by using epoxy composite coatings with predicted properties and established patterns of influence of active ingredients on the interfacial interaction of the «polymer-filler» system. The scientific novelty of the work: 1. For the first time, a method has been developed to increase the reliability of the surfaces of ship navigation equipment by using nanomodified epoxy coatings, which differs from the known ones by taking into account the optimal content of the nanodispersed fullerene-carbon black mixture (q = 0.025…0.050 wt. parts), which provides directed regulation of the adhesive, physicomechanical and thermophysical properties of adhesives due to the interfacial interaction of the functional groups of the binder with nanoparticles, reducing residual stresses, which in the complex leads to an increase in the service life of the coatings. 2. For the first time, a structural-molecular model of the interaction of the ingredients of a polymer coating has been obtained and substantiated, according to which the primary amino groups (–NH2) of trimethoprim initiate additional curing of the coatings with the formation of a spatially crosslinked polymer network of increased density, which allows expanding the operational and repair characteristics of the surfaces of the navigation complex. 3. A mathematical model of the influence of the content of heterogeneous fillers on the mechanical characteristics of the polymer has been developed, which allows for the prediction of strength parameters (adhesive strength, impact strength) with an accuracy of 95% and differs from existing models in that it takes into account the significance of regression coefficients according to the Student's t-test, graphical analysis of the errors of the calculated coefficients, and the adequacy of the model was checked using the Fisher criterion. 4. A model has been developed that reveals the idea of the influence of active ingredients on the thermal stability of an epoxy composite coating, which differs from the known ones by taking into account a dual modification mechanism: chemical crosslinking of the polymer matrix with trimethoprim due to primary amino groups and the formation of π–π interactions with a fullerene-carbon black mixture, which creates a diffusion-barrier structure, suppressing thermo-oxidative processes, thereby increasing the operating temperature range of the protective coating from 518 K to 568 K. The introduction substantiates the need to monitor the condition of the external surfaces of the navigation complex, taking into account the requirements of the International Maritime Organization (IMO), the SOLAS Convention, classification societies (DNV, Lloyd’s Register), and the International Association IALA. It is shown that to increase resistance to the influence of an aggressive environment and ensure environmental safety, it is advisable to search for new environmentally friendly components to create effective anti-corrosion coatings.

Read more

Research papers

Сапронов О.О., Шаранов В.Д., Воробйов П.О., Сапронова А.В., Настасенко В.О., Палагній В.І.: Новітні полімерні матеріали для антикорозійного захисту поверхонь суднових вантажних та палубних механізмів. Науковий вісник ХДМА. 2 (25), 48-58 (2021). База даних – Google Scholar. (https://doi.org/10.33815/2313-4763.2021.2.25.048-058)

Сапронов О.О., Шаранов В.Д.: Підвищення надійності роботи засобів навігації для ефективної експлуатації рухом водного транспорту. Наукоємні технології. 4 (64), 509-520 (2024). База даних – Google Scholar. (DOI: https://doi.org/10.18372/2310-5461.63.19761)

Sapronov O., Demchenko V., Sharanov V., Sapronova А.: Improvement of the characteristics of protective coatings intended for the protection of surfaces of aids navigation water transport. Transport Development, (1(24), 100-113 (2025). База даних – Google Scholar. (DOI: https://doi.org/10.33082/td.2025.1-24.08)

Sapronov O.O., Dyadyura K., Vorobiov P.O., Sharanov V.D., Karpash M.O, Bishchak R.T., Hrebenyk L.: Corrosion-Resistant Epoxy Coatings Filled with Nanoparticles of Vegetable Origin to Protect Water Vehicles. Journal of Nano- and Electronic Physics. 15(5), 1-7 (2023). База даних – Scopus та Web of Science. (https://doi.org/10.21272/jnep.15(5).05025).

Maruschak P.О., Kindrachuk M.V., Sieliverstov I.A., Sharanov V.D., Danylenko D.O., Storozhenko M.V., Sapronova L.O., Shulga Y.M., Sharanov O.V., Yatsyuk V.M.: Development and research of epoxy polymer with improved thermophysical characteristics. Functional Materials. 31 (1), 26-33 (2024). База даних – Scopus та Web of Science. (https://doi.org/10.15407/fm31.01.26).

Sapronov O.O., Maruschak P.O., Demchenko V.L., Bishchak R.T., Sharanov V.D., Danylenko D.O., Sapronova A.V., Sotsenko V.V., Vorobiov P.O., Yurenin K.Yu., Aleksenko V.L.: Study of thermal effects in polymer coatings with increasing temperature. Functional Materials. 32 (3), 405-410 (2025). База даних – Scopus та Web of Science. (doi:http://dx.doi.org/10.15407/fm32.03.1).

Sapronov O.O., Demchenko V.L., Sharanov V.D., Danylenko D.O., Sapronova А.V., Sotsenko V.V., Vorobiov P.O., Yurenin K.Yu., Fostyk P.P., Banha M.М., Sytnyk І.О.: Investigation of properties and structure of polymer coatings based on epoxy polymer and trimethoprim. Functional Materials. 2025. 32 (4), 578-585. База даних – Scopus та Web of Science. (https://doi.org/10.15407/fm32.04.578)

Сапронов О.О., Соценко В.В., Сапронова А.В., Шаранов В.Д., Сметанкін С.О.: Модифікування реактопластичного зв’язувача для забезпечення термостабільності композицій призначених для ремонту деталей транспорту. XІV Міжн. наук.-практ. Конф. «Сучасні енергетичні установки на транспорті, технології та обладнання для їх обслуговування». рр. 273-275, Херсон, 16-18 березня (2023)

Сапронов О.О., Вороненко С.В., Шаранов В.Д., Сапронова А.В., Сметанкін С.В.: Дослідження термостійкості епоксидних композитнів, наповнених вуглецевими нанотрубками за методом Бройдо. XV Міжн. наук.-практ. Конф. «Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті (MINTT-2023)». рр. 321-322, Херсон, 24-25 травня (2023).

Сапронов О.О., Шаранов В.Д., Сапронова А.В., Сметанкін С.О.: Адгезійна міцність полімерних матеріалів, наповнених нанодисперсним конденсованим вуглецем. ІХ Міжн. наук.-практ. конф. «Теоретичні і експериментальні дослідження в сучасних технологіях матеріалознавства та машинобудування». р. 157-158, Луцьк, 30 травня – 1 червня (2023).

Соценко В.В., Шаранов В.Д., Сапронова А.В., Браїло М.В.: Підвищення надійності роботи засобів навігації водного транспорту. IIІ Міжн. наук.-практ. конф. «Проблеми сталого розвитку морської галузі», рр.115-116, Херсон, 22 листопада (2023).

Сапронов О.О., Даниленко Д.О., Шаранов В.Д., Сапронова Л.О., Банга М.М., Сметанкін С.О., Акбутаєв Т.О., Романенко Р.М.: Полімерне покриття для захисту поверхонь водного транспорту. VІІІ Міжн. наук.-практ. конф. [Сучасні технології промислового комплексу – 2024]. (Херсон-Хмельницький, 17-19 вересня 2024). Херсон-Хмельницький: ХНТУ. 2024. С. 118-120.

Шаранов В.Д.: Розроблення антикорозійних покриттів для суднового радіонавігаційного комплексу. XVІ Міжн. наук.-практ. конф. [Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті (MINTT-2024)]. (Херсон, 29-31 травня 2024). Херсон: ХДМА. 2024. С. 406.

Сапронов О.О., Демченко В.Л., Шаранов В.Д., Даниленко Д.О., Соценко В.В., Банга М.М.: Підвищення теплофізичних характеристик полімерних покриттів призначених для захисту засобів навігації. VІ Міжн. морська наук.-практ. конф. кафедри СЕУ і ТЕ [Marine Power Plants & Operation MPP&O-2025]. (Одеса, 4 березня 2025). Одеса: ОНМУ. 2025. С.255-258.

Соценко В.В., Сапронова А.В., Браїло М.В., Воробйов П.О., Шаранов В.Д., Торопенко В.В.: Підвищення ударної в’язкості захисних покриттів шляхом оптимізації вмісту інгредієнтів. Міжн. наук.-техн. конф. [Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій», присвячена 180-річчю з дня народження Івана Пулюя та 65-річчю з дня заснування Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя]. (Тернопіль, 28-29 травня 2025). Тернопіль: ТНТУ. 2025. С.106-107.

Патент 160686 Україна, МПК (2025.01) C09D 4/00. Спосіб одержання епоксидного покриття для поверхонь засобів навігації. Сапронов О.О., Шаранов В.Д., Сапронова Л.О., Даниленко Д.О., Сапронова А.В., Алексенко В.Л., Даниленко О.Б., Воробйов П.О., Фостик П.П., Шаранов О. В., Банга М.М.; заявник і патентовласник Херсонська державна морська академія - №u202405766; заявл. 05.12.2024; опубл. 01.10.2025, бюл. № 40. https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1879007/

Read more

Similar theses

0826U000342

Oleksandr O. Holota

Research on the operating modes of the track structure control system of physical model of magneto-levitation transport

0826U000153

Viktoriia V. Sevidova

Improving the efficiency of cargo delivery in international transportation under digitalization conditions

0825U004358

Oleksandr Pohorilyi

Development of an Information Training and Certification Network System for Traffic Safety Management to increase the level of railway transportation security.

0825U003683

Yurii M. Shulha

Increasing the operational and repair characteristics of water transport means by using anticorrosive environmentally friendly composites

0825U003282

Yevchuk Yurii

Justification of traffic light control modes considering the priority for public transport