Обоснование методики оптимизационного проектирования скоростных пассажирских катамаранов Николаев Владимир Александрович

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Определение проектных размеров пассажирского катамарана с учетом вместимости и компоновки 44

1.1. Методика выбора типа скоростного парома 45

1.2. Статистический анализ основных характеристик скоростных катамаранов 49

1.3. Определение суммарной вместимости, требуемой для размещения пассажиров и сопутствующих помещений 63

1.4. Решение уравнения вместимости с учетом формы и ярусности надстройки 77

1.5. Анализ вопросов разработки схем общего расположения 82

Глава II. Анализ состава нагрузки скоростного катамарана 90

2.1. Расчет нагрузки скоростного катамарана 90

2.2. Удифферентовка пассажирского парома 100

2.3. Уточнение массы корпуса с использованием методики расчета эквивалентного бруса 102

Глава III. Разработка теоретического чертежа катамарана. Оценка ходкости и мореходности 109

3.1. Обоснование формы корпусов катамарана 109

3.2. Построение теоретического чертежа катамарана с использованием методов аффинного перестроения и интерполяции 113

3.3. Оценка ходкости катамарана переходного режима движения 118

3.4. Определение интерференционной поправки коэффициента остаточного сопротивления с использованием формул А.Г. Ляховицкого 126

3.5. Определение расчетной мощности энергетической установки с использованием данных каталогов по водометам 130

3.6. Определение характеристик некавитирующего гребного винта с использованием зависимостей по ГДХ 135

3.7. Учет требований мореходности при проектировании катамарана 138

Глава IV. Маркетинговые исследования и схема оценки экономической эффективности эксплуатации скоростного парома 145

4.1. Анализ перспективных секторов рынка для эксплуатации скоростных катамаранов

4.2. Особенности разработки задания на проектирование 149

4.3. Расчет стоимости постройки катамарана 160

4.4. Определение эксплуатационных расходов скоростного парома 163

Глава V. Анализ методики проектирования скоростных катамаранов 165

5.1. Алгоритм методики проектного анализа характеристик скоростного катамарана 165

5.2. Анализ результатов параметрических расчетов 178

Заключение 184

Литература 187

• Статистический анализ основных характеристик скоростных катамаранов
• Удифферентовка пассажирского парома
• Построение теоретического чертежа катамарана с использованием методов аффинного перестроения и интерполяции
• Особенности разработки задания на проектирование

Введение к работе

BL Общая характеристика диссертационного исследования

Актуальность темы

Проектированию скоростных катамаранов в отечественном судостроении уделялось значительно меньше внимания, чем проектированию СПК, глиссеров и судов на воздушной подушке (СВП). Известные методики проектирования катамаранов в большинстве сориентированы либо на стальные катамараны речного класса, либо на скеговые СВП. Кроме того, эти методики не учитывают вопросов оценки экономической эффективности при рыночной экономике, что является серьезным недостатком в современных условиях.

На основании обработки статистики (п. ВЗ.) можно отметить, что катамараны составляют свыше 50% мирового скоростного флота. Такая популярность двухкорпусных паромов объясняется тем, что при сопоставимых размерах и цене катамараны обладают большей пассажир овместим остью и лучшей ходкостью, чем однокорпусные суда. В результате коммерческая эффективность катамаранов в большинстве случаев выше, чем других типов судов.

Экономическая эффективность скоростного пассажирского судна во многом зависит от таких базовых характеристик как пассажировместимость, скорость парома, его главные размеры, форма и материал корпуса, тип энергетической установки и др. Вопрос обоснования выбора основных характеристик судна является наиболее важным при решении внешней задачи проектного анализа. Выбор этих характеристик, в основном, производится на стадии проектного сопоставления различных вариантов.

На данный момент назрела необходимость замены старых морально и технически устаревших скоростных паромов новыми, более совершенными. В связи с этим перед российским судостроением появилась перспектива

повышения спроса на скоростные паромы. Существует потребность в большом количестве новых проектов оптимальных скоростных паромов, способных конкурировать с аналогичной зарубежной продукцией.

Поэтому актуальным является создание комплексной методики, позволяющей производить расчет характеристик проектируемого катамарана путем решения уравнений теории проектирования судов. Особое внимание в данной методике должно быть уделено повышению точности расчетов характеристик гидродинамического комплекса, разработке схем оценки вместимости парома, его нагрузки, построечной стоимости и эксплуатационных затрат. Особенностью данной методики является ориентированность на широкое применение баз данных с информацией, взятой из каталогов фирм, а также модульный принцип построения, который позволяет усовершенствовать каждый модуль по отдельности, без изменения методики в целом.

Цель и содержание работы

Целью данной работы является создание методики оптимизационного проектирования скоростного пассажирского катамарана (для начальной стадии разработки проекта). Концепцией методики является определение основных характеристик скоростного катамарана (пассажировместимости, скорости, дальности плавания, главных размерений, мощности, структуры масс, стоимости и другие), которые соответствуют конкретным условиям эксплуатации, представленными заказчиком, и при этом удовлетворяют выбранному критерию. Глубина проработки соответствует этапу предэскизного проектного анализа. Этот этап является одним из самых важных, так как на нем производится выбор основных характеристик судна, влияющих на его эффективность.

В модели оптимизации скоростной катамаран рассматривается как совокупность взаимодействующих подсистем. Каждая из подсистем представлена одним либо несколькими отдельными модулями.

Первоначальные расчеты построены на использовании статистических зависимостей, далее используются уравнения теории проектирования судов в качестве ограничений на область оптимизации. Вместимость определяется с использованием схем компоновки и нормативных коэффициентов площадей помещений и открытых палуб. Расчеты ходкости производятся с использованием базы данных по теоретическим чертежам, движителям и двигателям, а также по аналитическим зависимостям, построенным по результатам испытаний. Масса корпуса находится методом пересчета с использованием статистических измерителей масс с дальнейшим уточнением методом расчета эквивалентного бруса. Масса энергетической установки определяется с использованием данных каталогов по двигателям, дизель-генераторов, редукторов, а также винтов и водометов. Расчет экономики позволяет определить затраты на постройку судна и на его эксплуатацию. Рассматриваемая модель учитывает также мореходные качества судна.

Объект исследования и теоретическая база

Объектом исследования являются скоростные пассажирские катамараны водоизмещением от 50 до 500 тонн, движущиеся в диапазоне чисел Фруда от 2,2 до 3,3. В работе имеется ряд положений создающих возможность анализа автомобильно-пассажирских паромов с водоизмещением от 500 до 1500 т. Однако эта часть работы требует дальнейших уточнений.

Теоретической базой исследования являются основные положения теории проектирования скоростных судов, теории оптимизации и математического моделирования, методики обработки статистических данных и функционально-стоимостного анализа.

Предмет защиты

Предметом защиты являются:

Формирование оптимизационной методики проектирования скоростных катамаранов. Использование декомпозиционного расчетного метода, основанного на поэтапном вовлечении уравнений

теории проектирования судов, причем на каждом этапе уравнения применяются в разной степени детализации, в зависимости от наличия информации по проектируемому судну.

Адаптация существующих методик для использования в рамках данной модели на стадии исследовательского проектирования. У скоростных судов базовыми являются уравнения ходкости, вместимости, нагрузки и экономичности.

Разработка методики архитектурно-компоновочного проектирования скоростного катамарана, особенностью которого является определение основных размерений путем анализа уравнения компоновки-вместимости.

Обоснование рациональной схемы расчета ходкости скоростного катамарана с учетом оценки мореходности и с использованием данных каталогов по двигателям и движителям.

Разработка способа оценки массы корпуса на стадии проектного анализа, использующего методику расчета эквивалентного мидель-шпангоута.

Создание схемы оценки экономической эффективности для стадии проектного анализа.

Научная новизна

В результате выполненных исследований в работе получен ряд новых научных результатов. Наиболее важным новым результатом является методика оптимизационного проектирования, позволяющая обосновывать главные характеристики скоростного катамарана. Разработана новая алгоритмическая модель, охватывающая основные уравнения теории проектирования скоростных судов, необходимые на стадии исследовательского проектирования. Эта модель ориентирована на широкое применение баз данных, что позволяет повысить точность расчетов и

использовать данные каталогов для локальной оптимизации подсистем и оптимизации системы в целом. Новые результаты, полученные в диссертации, включают в себя также:

способ определения основных размерений катамарана, основанный на анализе уравнения компоновки-вместимости, который позволяет повысить точность расчетов основных характеристик парома-катамарана;

усовершенствование методики расчета ходкости, учитывающей мореходные качества катамарана и позволяющей оптимизировать базовые характеристики гидродинамического комплекса;

способ оценки массы корпуса, учитывающий влияние требований мореходности на массу корпуса и водоизмещение в целом;

схему оценки экономической эффективности пассажирского катамарана, основанную на маркетинговом анализе и позволяющую учесть влияние на эффективность экономических факторов как в регионе постройки, так и в регионе эксплуатации;

получен ряд новых формул, уточняющих проектные характеристики катамаранов.

Практическая ценность и внедрение

Практическая значимость диссертационного исследования обеспечена прикладной направленностью и созданием конкретных программных продуктов, приспособленных к применению в практике работы проектных организаций и снабженных примерами численных расчетов. Разработки по определению экономической эффективности проекта катамарана в рамках конкретных маркетинговых условий внедрены в ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова. Методика разработки проекта скоростного пассажирского катамарана реализованная в программном обеспечении внедрена в ОАО

«Инженерный центр судостроения». Основные положения разработанной методики используются в учебном процессе СПбГМТУ.

Апробация

Работа докладывалась на научных семинарах и конференциях СПбГМТУ, а также:

на международной конференции ISC-98, проходившей в ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова;

на научно-технических конференциях Моринтех-1999, Моринтех-Юниор-2002 и Моринтех-2003;

на международной конференции Нева-1999;

на международной конференции "Shipbuilding and Ocean Engineering" SOPP-98;

на научно-технической конференции в СПбВМИИ в 2000 году.

Публикации Основные части работы опубликованы в десяти публикациях.

В2, Постановка задачи

Под исследуемым объектом подразумевается скоростной катамаран переходного режима движения, который как объект проектирования представляет собой сложную техническую систему с развитой иерархической структурой. Проектирование такого объекта является сложным итерационным процессом последовательных приближений к характеристикам технического задания.

Важные решения, связанные с выбором базовых характеристик, которые в дальнейшем сказываются на всем процессе проектирования, принимаются уже на начальных этапах разработки проекта, целью которых является создание эскиза проекта конкурентоспособного судна, удовлетворяющего

требованиям заказчика и обладающего высокой экономической

эффективностью. Для решения этих задач простых проектировочных зависимостей оказывается недостаточно. Ориентация на проектирование с помощью ЭВМ позволяет создать методику достаточно подробную и в то же время приспособленную к задачам исследовательского проектирования. Именно разработка такой методики применительно к катамаранам является целью проводимого исследования.

Для обоснования оптимальных характеристик проектируемого катамарана переходного режима необходимо:

1. Разработать задание на проектирование катамарана на основании
результатов маркетингового анализа, проведенного для конкретных
маршрутов. Необходимо учесть экономические и навигационные условия
в рассматриваемом регионе, а также технико-экономические возможности
вероятного завода-изготовителя. Основными характеристиками
технического задания являются пассажировместимость,
эксплуатационная скорость, дальность плавания, уровень мореходности
(высота волны Пз%), степень комфортабельности, уровень цены на билет,
прибыльность и окупаемость. Для обеспечения конкурентоспособности
при одинаковых уровнях комфорта для пассажиров цена билета (Цб) и
ходовое время (tx) должны соответствовать аналогичным параметрам
конкурентов:

4- -, ТТКОНК. .КОНК. ,-,

б^х^<]Дб -Ц - (1)

2. Провести статистический анализ основных характеристик проектов катамаранов. Результаты статистического анализа могут быть использованы для задания диапазона ограничения изменения тех или иных базовых характеристик проекта.

3. Определить габаритные размеры катамарана с учетом требований вместимости и ограничений по ходкости и мореходности. При выборе

габаритных размеров катамарана необходимо учесть требование по минимизации его длины:

^&>Ss_i+^Ss_j;

k=l i=l j

a.-L.B^Es'+ESp ⁽²⁾

L>f(h_3%;Fr);

L —> min.

4. С использованием статистических зависимостей на основании данных по габаритным размерам парома определить ориентировочные значения водоизмещения катамарана и мощности его энергетической установки, а также длины по ватерлинию, осадки и ширины боковых корпусов:

D =

f(L₀); №о,в_о);

N = N-D-u; (3)

L = k_L-L₀;B = f(N); T = f(L;B;D).

5. На основании рассчитанных ранее характеристик необходимо произвести более детальные расчеты ходкости, нагрузки, удифферентовки и экономической эффективности, уделяя наибольшее внимание доминирующим функциональным подсистемам: гидродинамическому комплексу, корпусу, энергетической установке. Искомыми величинами являются мощность (N), масса корпуса катамарана (Р_корп.) и себестоимость парома (С), которые также могут быть использованы как локальные критерии оптимизации. Мощность энергетической установки определяется путем расчета сопротивления движению и эффективности

движителей (4). Массу конструкций катамарана необходимо определять с учетом расчетов эквивалентного мидель-шпангоута (5).

N =

Л₅Лр'

R = f(L3,T,5,C,Fr,h_3s...) (4)

N -> min.

"корп. ^— ТкРпоп. ' ^L * ^*мкд " ^'

fi_mj|=f(L,B₀,B,H,D_>Fr,h,_s...) (5)

^Рхор_П.->^тІП-

Себестоимость парома определяется, как сумма стоимости материалов, выполняемых работ и расходов на производство рассматриваемого

судостроительного предприятия.

С = к,з.-(С_МЭТ+С_р),

і J

С —> min,

6. Вопросы расчета непотопляемости и остойчивости не являются для катамаранов особо значимыми, по причине наличия избыточных ширины парома, высоты его борта и отсутствия препятствий при размещении водонепроницаемых переборок в его корпусах. После уточнения характеристик скоростного катамарана необходимо провести проверку его соответствия требованиям центровки и мореходности. С учетом размещения отдельных компоновочных объемов и соответствующих им масс могут быть определены их координаты Xj и zj, что позволяет установить суммарные координаты положения центра тяжести (центра масс) по выражениям:

і і

_2p,=d.

Зная координаты центра тяжести и центр величины корпусов катамарана (полученный из расчетов ТЧ) можно проверить условие центровки парома:

х_с-Дх_с<х₈<х_с + Дх_с. (8)

7. Проверка мореходности включает в себя оценку понижения скорости на максимальном волнении, в зависимости от ограничений по вертикальным ускорениям в салоне парома и по мощности двигателей.

» - -- ₍₉₎

(^Rt.b. + ^Raw)-u

К» 10 уз-

Минимальная скорость на волнении при этом не должна быть меньше определенного предела, ниже которого эксплуатация судна становится небезопасной с позиций управляемости, а также неэффективной с экономической точки зрения.

8. Кроме себестоимости скоростного парома особенно важно определить его цену и эксплуатационные расходы. Цена катамарана определяется с учетом маркетинговых условий и цен на паромы конкурентов и включает в себя себестоимость, налоговые отчисления, а также ожидаемую прибыль. Если судно не превосходит своих конкурентов по технико-экономическим характеристикам, то и цена его должна быть сопоставимой.

^Ц,=с_+Н+^п_;

ц Ц—

Эксплуатационные расходы, в свою очередь, зависят от цены судна, его пассажировместимости, количества членов экипажа, водоизмещения порожнем и массы топлива, а также от экономических условий в регионе эксплуатации:

^{Е = ґ}(Ц„;^ппас;^пзк;^Е>по_Р.;^ртош_І;з_і;-) (и)

После уточнения базовых характеристик скоростного пассажирского катамарана необходимо оценить его экономическую эффективность, повышение которой является основной задачей верхнего уровня оптимизации. В качестве критерия экономической эффективности можно принять как приведенные совокупные затраты (12), так и норму прибыли (13), цену билета (14) либо коэффициент загрузки пассажирами (15).

П = Ц_п-Е_м+ХВ:^тт; (12)

.ГОД.

пас.

[л_при, ] = ^(Д""" " ^Е„"⁽¹" ^Л"^ал- ^ -> max; (13)
Ц₆=^->тіп; (И)

[а,] = ^--ишп; (15) к_ри6.]~Д (16)

Приведенные совокупные затраты не учитывают маркетинговые условия, такие как приемлемая цена билета, среднесуточный пассажиропоток и другие, поэтому не могут в полной мере отражать экономическую эффективность парома. В современных условиях наиболее удобным для исследователя и учитывающим маркетинговые условия региона является

рентабельный коэффициент загрузки пассажирами, так как он учитывает как цену билета, так и норму прибыли, но при этом обладает значительным разбросом значений для различных районов эксплуатации и маршрутов. Кроме того, информация по коэффициентам загрузки мало доступно и часто является коммерческой тайной фирмы-перевозчика.

Для оптимизации верхнего уровня актуально использование метода вариации, который является примером сеточного оптимизационного метода. Этот метод прост в реализации и требует от функции критерия и ограничений только вычислимости. С другой стороны он связан с большим объемом вычислений. Общее число вычислений математической модели

проектируемого судна составит М^п, где п - число варьируемых переменных; М - число значений, на которые разбит диапазон изменения переменных (предполагается, что для всех переменных эти числа равны). Так, например, при п = 5, М = 3 число вычислений составит 125 вариаций, а при n = 10 -1000 вариаций.

Для оптимизации нижнего уровня подсистем парома в ряде случаев наряду с сеточным методом удобно использовать также другие методы оптимизации (градиентные, алгоритмы случайного поиска и другие).

Выше охарактеризованы элементы постановки задачи. В совокупности задача диссертационного исследования представляет собой типичную оптимизационную задачу:

1. критерий, который должен достичь экстремума, может быть выражен в нескольких формах в зависимости от уровня задачи: (1), (6), (Ю)..(15);

2. интервальные ограничения на область оптимизации типа (3) устанавливается далее на базе статистических исследований;

3. функциональные ограничения выражены зависимостями типа (4)..(9) (другие ограничения рассмотрены далее)

1 о

4} варьируемыми параметрами - объектами оптимизации являются :

1. во внешней задаче - нассажировместимость, скорость, дальность плавания.

2. во внутренней задаче - компоновочные решения, коэффициент общей полноты и осадка, тип энергетической установки и другие.

ВЗ. Обзор рынка скоростных параноє

За последние десять леї рынок скоростных коммерческих; судов значительно увеличился и в количественном отношении, и с точки прения появления новых типов судов. Постоянный рост интереса к подобным судам связан с возрастающей потребностью в увеличении скорости морских перевозок. Существует большое количество транспортных линий., на которых скоростные паромы и контейнеровозы могут успешно конкурировать с другими видами морского, наземного и воздушного транспорта. Скоростные суда являются перспективным развитием водного транспорта в мире.

19ЭД

т*я

Рис. 1. Число судов, находящихся в эксплуатации н их средняя пасеажироЕ^тстимоеті..

Іак за лериол с 1990 по 1997 сод обшес »гасзго скорое? нъ/х судод,

находящихся л жошуатацип возросло дочтд на 43% я составило более 810 едннвд. Необходимо учесть, что п ото число вс вошли суда, находящиеся в

ptMOHTe, ЛВЙо ПО КаКОИ-Либо ПрИЧИВС ГірОСГіШВаКїїЦИе. КЄ ИСКОДЬ'іУЮЇДНЄСЯ

до назначению. Отметив, чю средняя наееада-гровмеетимоеть при -ігом увеличилась более чем на 50% д составила 260 пассажирские мест в 1997 году. Ориентировочный годовой объем пассажирских перевозок увеличился в.оч;:и к два ра:;а и еоставпл : S99S году Зі" 8 мжллиов'оь человек' в год. Реальные же объем перевозок, пойї-ідимому, значительно больше.

Ш-. у-

'.VMM. .-.-frerfi) »»;'.. "і5i-'J\ 4<.'.ї.

19-J!

1:::

Ш11Ш111111|111||ШТ'^:

иіііііЩііііРі»***^

гад ;:скї з so tot>

Рис. 2. Рос: кслач^стез (-ерево-ЗйМЬЕ>: «шхаїккроїї та 1989.. [998 к>ды.

В конце восьмидесятых - начале девяностых годов вошди а строй первые скоростные шпомобн:шо-иасс-іширски паромы. Их акеш-уатация окааалаоь достаточно зффеїсгншо.йУ что привело к значительному росту числа аьтомобмльво-иасс^окирекдх паромов в мире -sa период с 1995 по 199? год. Tax число 'піічї'й паромоїї возросло в 2.5 раза, состави» 60 єдиний, в то время как их оОщая алтомобидедмеотдмосль увеличилась ь 3,5 раза и составила около 7300 автомобильных мест. Длвдй таких судоь- ва данный" момеш

достигает 125 метров, а дедвейт превышает тысячу тонн. Скорость быстроходных автомобильно-пассажирских паромов колеблется в диапазоне 35..55 узлов. Эти суда, на данный момент, составляют серьёзную конкуренцию традиционным паромам, скорость которых не превышает 25 узлов. В последние годы среднегоннажные скоростные автомобильно-пассажирские паромы стали использоваться для перевозки трейлеров с контейнерами; существует большое количество проектов скоростных контейнеровозов.

За последние три десятилетия мировой флот скоростных судов пополнился новыми типами быстроходных паромов. Так в конце семидесятых - начале восьмидесятых годов появились и постепенно заняли значительную позицию в сфере паромных перевозок скоростные катамараны. Учитывая форму корпуса можно выделить следующие типы катамаранов:

катамараны с круглоскулыми обводами;

катамараны с остроскулыми обводами;

волнопронзающие катамараны;

катамараны с малой площадью ватерлинии;

гибриды.

С другой стороны, классифицируя по режиму движения, можно выделить следующие группы:

катамараны, движущиеся в переходном режиме;

глиссирующие катамараны;

катамараны с динамической разгрузкой (на подводных крыльях);

катамараны со статической разгрузкой (скеговые СВП).

Кроме того, в восьмидесятых годах возвратили свои позиции и скоростные однокорпусные суда, которые очень активно используются в качестве пассажирских паромов и особенно автомобильно-пассажирских паромов.

І у

LjOTHJ-KS: 21 2Й 23 М 35 34

:k;hy& ! 2>s 334 г^л :й2 в;> ?.о>

kass? № tff м 3S (й 5-і

ikjvjh w м 'к ш І гіі; 52і

!S С AT IS? 2?X 328 ;iO.S Ж 5

Рж. .'?.. Двафамма р^еип^зелеишї морского флота оистрохо;з>;ы:< судов по т типу.

Из диаграммы (Рис. Ъ) видно, что за неедедгуемый период доля катамаранов увеличилась на 16% от общего числа быстроходных судов, находящихся в эксплуатации. Они постепенно вытесняют C'TIK m состава мироаого флота. На 5,5% уменьшилась доля скеготдх СВП. Такое паление .интереса к С.ПХ и ССВП связано, .прежде всего, с повышенными расходами ва жсплуагахиво отих судов. Кроме того, повышение водсгдзмешепия СЇІК ограничено сверху (примерно 400-500 гони}, что весьма сужает область их использования, в частности, такой тип судна ис применим для оре/шетоинажиыл ают^тби.гн>ноч)иеоажпре.ких паромов, а тем более для грузопассажирских лайнеров. Следователь но, катамараіінвій и однокорнусиыя типы являются более эффективными для. средяетоштажвых паромов, которые дешевле в постройке и эксплуатации, чем другие типы скоростных судов.

Средний возраст миро»оп> скоростного флеші колеблемся в диапа^ояе 9..9,5 лет. Из диаграммы (Рис. 4) видно, что с увеличением возраста число скоростных паромов уменьшается. Из этого можно сделать выводи, что л

целом мировой флот быстроходных паромов обновляется вовремя; число ігаромов со сроком службы превышающим: яорму (25..30 зет) ве велико. Следовательно, сатвитие мирового скоростного флота ироходиі равномерно, без кризисных н застойны* ситуации, а значит можно с достачочной етепеиыо уверенности зірог локировать наличие потребности в постройке ноьых судов и в будущем.

_{І ШМЫ;}

;'. -L-Ч'

::::13.4 ;:л!»м

о. з

і..:? П.ГіЯ :v.M 35 .ДО X»

Коч-во саромон

Рж.. А, Р;іС-їі|)адЄ,^;іі:ЇЇИі: ОЬКИрОХОДІВ^Х ЗіЗраМОІЇ СЇС ВОЗрЗСТу

Рассмотрим первую деодку стран по численности их скоросшых флотов. Анализируя диаграмму (Рис. 5}., можно заметить, что значительно увеличилась .доля стран, не вхеданих в неё но численности своих скоростных флотов, что является сведением значительного- развития флотов тс их стран (в особенности Малайзии, Филиппин и Индонезии) и появления новых етра-н начинающих зхеплуатироь-ат.ь быстроходные суда {'Иран, Відтінім, Иордания, Канада, Израиль и др У Флоїьї Гонконга, Италии, Норвегии, .Великобриіаіиш и Австралии но-т.иломому насушений и не нуждшотсч в ^олнчстииеішом нополнетшк, так кик их доля в мировом скоростном флоте с ростом его численности уменьшилась. В то же нремя

продолжают варлщ;иватъ свои скоростные флоты Греция, Япония, США. Южная Корея. В первую десятку вошел флот Народной Республики Китай (PR.C}-. вытеснив ф;їог Югославии, который значительно лоредся после сё раздеаа.

S4rtP !С:..!-:,5^'А N«wsv

Рис. 5. Раазре деление численности мирового флота во странам.

Активно обновляет (но не увеличивает) свой флот Италия; так средний йозраст её судов на 1990 год бы;) равен 13,.б пет, а к 1997 году он снизился до 12_:6 лег. Прячем обновление проводится преимущественно 'Ні счет паромов катамвранного и одв.окорпуеного типов Обновлять свой флот собираются л судовладельцы Греции, средний возраст их быстроходных паромов (в основном СПК. российского производства) достиг 17 лет, вдо почти в два раза превышаем средний возраст метрового флота. Вовремя свои флоты обновляют Норвегия, Гонконгу Япония. Австралия и Франция; средний иоэрасч и>: судов не превыадает эначитедьно средний возраст мирового скоростного флота.

Своеобразная ситуация сложилась у строителем скоростных паромов. Распределение количества построенных паромов по годам очень неравномерно. Значительный спад произошел к 1992 году, но в дальнейшем ситуация стабилизировалась и в /делом молено отметить лостенеиштй рос/' потребности в новых паромах. Учитывая стремление многих стран к созданию своих быстроходных флотов, к их модернизации н обноазенню, а

также росі числа ереднетоннажных скоростных автомои'ильно-паесажирских шромо», можно с достаточной степенью уверенности прогнозировать дальнейший рост производства скоросітшх паромов. С другой стороны, тенденция увеличения средней нассажировместимости скоростного парома может привести к уменьшению количества строящихся паромов. Например, греческие судовладельцы вместо двух отслуживших свой срок СПК с паосажировместимостыо около ста человек, вводят в эксплуатацию, как правило, однії 250 местный катамаран.

Г^ЇШ

Ш&*:^:жі типа

_v ^{^ --^JW}

,^^#Vsw-V ,.' ~—

С А'і

4)-:4

*>%

i^;;9fl їчМ ЇЖ mi 19<М 1SJS ї^іт SSS

Рис. б. Зависимость числа nocrpcei-nibix скоростных паромов от года постройки.

На данный момент в области скоростного судостроения лидируют Австралия, сильно оторвавшаяся от конкурентов и настроившая более двухсот паромов за восемь лет, Норвегия, Сингапур и Япония. Во многом этому лидерству способствовали активная поддержка государства (в Австралии на первых порах существовала фантовая система поддержки судостроения), высокий уровень квалификации рабочего персонала п судостроительные традиции, уходящие глубоко в историю (Норвегия),

вытодвое (Срриторкадьное месторасположение (Сингапур) И, К'ОНСНІХК летние свободного капитала (Япония).

Рі-їі;. 7. Джпаа сирам -- хрупа^іисих проатв сдавлен схсаостаых -mpoiuaa, a irons

ІХ.аіуїДіЛІНСЙ і-ЇМЇ-і npO;SVKi!Uf: ОТ ЧІІСЯІі ПОСТрОчТа-ЫХ. зй 1У90..19У? гї. суасм:.

Не последнее место в десятке пдугшенших производителей скоростных промов бРдс. 7} занимает и Роесше но о хаждьтм іродом увеличивается вероятд-остс- того.. чао она не сможет удлахкать своих нотиїдій. Чгобы "ПОГО не

ПрОИЗОШЛО НСобХОДИЖі 6'0ЛС*С ЧуГКО ОТОЛеЖМЇїаГЬ її(УфеІИО(Лїї |>Е»1ї-Кй

быстроходных судов, разработать вовые проект самых расорострапешп.о; да данный момент уитіов паромов {тсс&жярекш к ага тарань; її однокорпуеиые ітаромьі_), которые будут наилучшим образом учитывать потребности рьшка. современные требования МНООВВ'Х КааСЄНфИ:0!іД.ЮНД:>!Х обгдеета. Чтобы не терять аавоевшньїе сектора рынка нужно занимать оовые. а дт этого необходимо иметь более гибкий подход к допросу создания новых проектов. Что касается перспектив развита российской иродукнїш в пой области, ло протяжении последних 20.30 лет основдвшн зксоортньлан рынками сбыта российской иродухід-пї а области быстроходных паромов

были страны Восточной Европы, Греция и Италия. В основном туда поставлялись СПК типа «Метеор», «Комета», «Колхида». Однако мореходность этих судов ограничена, они могут эксплуатироваться только на реках, озерах и в прибрежной зоне, да и сами проекты значительно устарели и в моральном, и в техническом плане. Поэтому, если в бассейне реки Дунай они могут ещё серьёзно конкурировать паромами иностранного производства, если будут модернизированы с учетом европейских стандартов, то в районе Средиземного моря они проигрывают в конкурентной борьбе. Многие судовладельцы Греции и Италии за последнее время выражают своё стремление обновлять свой флот катамаранами и однокорпусными паромами. Причем Италия стремится обновлять свой флот за счет СПК, однокорпусных паромов и катамаранов собственного производства, изредка покупая катамараны за границей (77% судов 1992..1997 года- итальянской постройки, 23% — иностранной), что говорит о небольших шансах у отечественного производителя. В свою очередь Греция начала обновлять свой флот за счет катамаранов иностранной постройки (два катамарана норвежской и нидерландской постройки). Следовательно, при условии наличия современных проектов скоростных паромов и учитывая давние экономические и политические связи России и Греции, российские производители могут потеснить конкурентов на греческом рынке. Необходимо также обратить внимание на новые сектора рынка, такие как Иран (в особенности Каспийский регион), страны Ближнего Востока (западно-средиземноморский регион, регионы Красного моря, Персидского залива), в том числе Турция, и Индия. За исключением Турции, все эти страны только начинают создавать свои флоты скоростных судов, так например, Иран с 1993 по 1996 год закупил три 44 метровых катамарана австралийской фирмы WaveMaster, Иордания также эксплуатирует норвежский катамаран, закупленный в 1993 году. Особый интерес представляет Турция, фирма Instanbul Deniz с 1987 года ввела в

эксплуатацию 19 катамаранов норвежской и австралийской постройки, 9 из них были построены за 1994.. 1997 год.

Отметим, что лидерами в проектировании и постройке скоростных
паромов являются австралийские кампании "InCat", "Austal", "NQEA",
"AMD", норвежские компании "Kvzerner Fjellstrand" и "Westamarin" и др. Эти
же компании снабжают проектами заводы других стран, таких как Китай,
Корея, Сингапур, США и т.д. Эти страны полностью заняли основные
сектора рынка сбыта, а именно Малазийско-полинезийский сектор,

Китай, Японию, которая сама обеспечивает большую часть своего рынка, Европейский регион и Американский регион. Поэтому основной базой, для с быта российской продукции являются отечественный рынок, рынок балканских стран и новые рынки, на которых еще не закрепилась ориентация на продукцию определенной страны.

В4. Современное состояние работ в области методики проектирования скоростных судов и оптимизации их

характеристик

В современной методической литературе мало методик, систематически рассматривающих все основные вопросы проектирования скоростных катамаранов. С другой стороны существуют публикации, в которых рассматриваются важные вопросы проектирования катамаранов и близких по типу судов, таких как скеговые СВП, речные катамараны, скоростные однокорпусные суда.

Основные положения теории проектирования судов детально изложены в учебниках Ашика В.В. «Проектирование судов», Ногида Л.М. «Проектирование морских судов» и Бронникова А.В. «Проектирование судов». Приведены методики пересчета нагрузки с прототипа, а также дифференциальные уравнения нагрузки, методики построения

теоретического чертежа. Рассмотрены вопросы проектного анализа характеристик судов и кораблей, выбора показателей формы корпуса и определения мощности энергетической установки проектируемого судна, обеспечения непотопляемости и остойчивости транспортных судов и кораблей. Также рассмотрены требования классификационных обществ и Морского Регистра к проектированию судов. Немаловажное значение придается вопросу автоматизации процесса проектирования судов. Несмотря на то, что эти вопросы чаще всего изложены применительно к морским транспортным судам и кораблям, общий подход справедлив и для скоростных судов. Отдельные вопросы по катамаранам рассмотрены Ашиком В.В. вполне конкретно.

В книге В.М. Пашина «Оптимизация судов» подробно рассмотрены методы оптимизационного обоснования программ пополнения флота (задача внешнего проектирования), оптимизационного проектирования как судна в целом (верхний уровень внутреннего проектирования), так и отдельных его подсистем (нижний уровень). Особое внимание уделено вопросам координации оптимизационного проектирования верхнего и нижнего уровня при помощи локальных критериев, согласованных с общим. В работе дано много рекомендаций по порядку проведения оптимизации, выбору и построению критериев. В монографии также рассмотрены примеры оптимизации состава флотов, как внешней задачи проектирования.

Книга Смирнова С.А. «Суда на воздушной подушке скегового типа» рассматривает вопросы создания скеговых СВП на начальных этапах проектирования. Особое внимание уделено вопросам оценки ходкости и мореходных качеств, а также вопросам проектирования конструкции корпуса, выбора типа энергетической установки и подъемного комплекса и их размещения на скеговых СВП. В работе также была рассмотрена методика определения ориентировочной массы корпуса скеговых СВП, основанная на методике расчета эквивалентного бруса.

Вопросы детального определения составляющих нагрузки скеговых СВП, расчета ходкости, выбора энергетической установки парома рассмотрены в диссертационном исследовании Цымлякова Д.Е. «Проектирование скеговых СВП».

В книге «Гидродинамика судов на мелководье», написанной Басиным A.M., Веледницким И.О. и Ляховицким А.Г. изложены методы оценки ходкости однокорпусных и многокорпусных судов с использованием экспериментальных данных и аналитических зависимостей, позволяющие проводить расчет для судов, движущихся как на мелководье, так и на глубокой воде. В работе также уделено внимание оценке мореходности судов на мелководье.

Книги Дубровского В.А. и Ляховицкого А.Г. «Многокорпусные суда» и «Design of Catamarans» особое внимание уделяют вопросам оценки ходкости и мореходности катамаранов, движущихся как в режиме докритических скоростей (числа Фруда по длине 0,15..0,45), так и в зоне сверхкритических скоростей (Fn_L = 0,55..0,75). В работах также рассматриваются вопросы проектирования катамаранов, обеспечения их прочности, а также технологии их постройки и ремонта.

Особый вклад в развитие проектирования катамаранов в России внес Алферьев М.Я. В его книге, написанной в соавторстве с Г.С. Мадорским, подробно рассматриваются вопросы расчета ходкости и мореходности речных катамаранов с использованием экспериментальных данных и аналитических зависимостей, а также вопросы расчета прочности конструкций. Приведены рекомендации по методике определения главных размерении и нагрузки пассажирских и грузовых катамаранов, на основе данных по построенным проектам.

В публикациях Соколова В.П. [1], [2] автор рассмотрел вопросы проектирования скоростных пассажирских катамаранов, методы повышения

их мореходности, путем применения стабилизирующих крыльев, а также способы оценки экономической эффективности судов в условиях рынка.

Необходимо также отметить работы Соломенцева О.И. в которых автор последовательно рассмотрел вопросы влияния мореходности на обоснование характерных размеров катамарана [1], [2], [3], проектирования теоретического чертежа [4], разработки математической модели катамарана [5, 6], а также провел сопоставительный анализ катамаранов и однокорпусных судов [7].

Работа Б.З. Леви «Пассажирские суда прибрежного плавания» содержит систематизированный материал, обобщающий опыт проектирования, строительства и эксплуатации водоизмещающих пассажирских судов, предназначенных для обслуживания прибрежных линий и переправ. Значительное внимание уделено компоновке таких судов, определению их основных параметров, вопросам остойчивости, непотопляемости, ходкости, качки, борьбе с шумом, особенностям конструкций корпуса, а также эксплуатационно-экономическим требованиям. Наряду с однокорпусными судами рассмотрены некоторые особенности проектирования катамаранов.

Большой вклад внесли в разработку теории и практики проектирования скоростных судов главные конструкторы ЦМКБ Гойнкис П.Г. и Ермаш Л.Л.. Под их руководством были разработаны проекты, по которым было построено большое количество катеров. При разработке новых проектов проектант сталкивается с противоречивой информацией по скоростным судам, которые отличаются большим разнообразием конструкций и оборудования. В связи с этим особенно актуально использование теории промежуточного прототипа, в разработке которой вместе с И.Г. Бубновым и А.И. Балкашиным принимал участие один из их последователей П.Г. Гойнкис.

Помимо руководства проектным отделом Л.Л. Ермаш вел курс проектирования катеров на кафедре проектирования судов ЛКИ, благодаря

чему его методические рекомендации получили широкое распространение не только в практике проектирования, но и в обучении студентов кораблестроительным специальностям. В его монографии «Применение клееной древесины в судостроении» был показано, что современные клееные конструкции из древесноволокнистых материалов по относительной массе на единицу площади приближаются к конструкциям из алюминиево-магниевых сплавов при массовом производстве катеров. А в случае применения ценных пород дерева, имеющих удельную массу значительно ниже единицы, удается получить более выгодные конструкции.

Особую роль в развитии методик проектирования скоростных судов играет учебник A.M. Ваганова «Проектирование скоростных судов», в котором были рассмотрены основные принципы проектирования глиссеров, СПК и СВП. В данной работе особое внимание было уделено вопросам определения основных размерений скоростных судов с использованием уравнений компоновки-вместимости, а также статистических зависимостей. Также большое внимание уделяется методикам расчета ходкости скоростных судов, детально рассмотрен постатейный расчет нагрузки. Кроме того, в работе даны рекомендации по выбору рациональной формы обводов и теоретического чертежа скоростных судов.

«Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания» Б.А. Колызаева, В.А. Косорукова и В.А. Литвиненко содержит методики по проектированию СПК и СВП в первом и во втором приближении, учитывающие не только расчеты вместимости, ходкости и нагрузки, но и экономическую эффективность скоростного судна. Эти методики удобны для реализации на ЭВМ и позволяет проводить оптимизационный анализ подсистем и системы в целом.

В книге Юхнина Е.И. «Проектирование катеров» исследованы вопросы проектирования скоростных кораблей на начальных стадиях обоснования основных характеристик. Изложенные вопросы выбора начальных

параметров (соотношения главных размерений, коэффициентов полноты и т.п.) очень ценны с точки зрения проектного анализа, так как являются обобщением опыта проектирования. Особое внимание уделено вместимости, даны рекомендации по выбору нормативов площадей помещений и палуб. Также изложены способы выбора энергетической установки, а также рулевого и движительного комплекса. В работе большое значение придается вопросам размещения и номенклатуры помещений, а также приведены компоновочные характеристики вооружения.

Учебное пособие Царева Б.А. «Оптимизационное проектирование скоростных судов» рассматривает задачу оптимизационного проектирования судна как сложной системы, состоящей из ряда взаимодействующих подсистем разного уровня функциональной значимости. В нем предлагается способ решения оптимизационной задачи путем выявления и анализа доминирующих функциональных подсистем, для которых должны выполнятся условия целевых функций. Особое значение придается выбору критериев оптимизации. В работе разработан алгоритм поэтапного вовлечения уравнений теории проектирования (нагрузки, ходкости, вместимости, плавучести, центровки, мореходности и др.) при оптимизационном проектировании скоростного судна. Выведены практические формы данных уравнений, для некоторых из них приведены упрощенные аналитические зависимости более пригодные для применения на стадии проектного анализа. Большое внимание уделено вопросу определения экономической эффективности скоростного судна и его строительной стоимости. Разработаны вопросы прогнозирования характеристик скоростных судов. Изложенные методические положения и блок-схемы получили практическую реализацию в оптимизационных расчетах диссертации.

В учебном пособии Царева Б.А. «Проектирование экологически чистых и энергосберегающих судов» изложены вопросы проектирования судов, имеющих в качестве основных или дополнительных движителей —

движители, использующие энергию ветра, такие как парус, парус-крыло, роторные движители и другие. Рассмотрены вопросы повышения экологичности транспортных судов и охраны окружающей среды.

Работа Б.А. Царева «Модульные задачи в проектировании судов» рассматривает вопросы по применению модульного подхода при решении конструктивных, компоновочных и технологических задач, а также при решении задач комплектации судна оборудованием, двигателями, системами и устройствами и другими. Особое внимание уделено применению модулей при решении архитектурно-компоновочных задач для грузовых судов (контейнеровозов, лихтеровозов, ро-ро и других).

В учебнике Демешко Г.Ф. «Проектирование судов. Амфибийные суда на воздушной подушке» рассмотрены вопросы проектирования судов на воздушной подушке, даны способы расчета нагрузки судна и рекомендации по обеспечению остойчивости, безопасности эксплуатации судна. Особое внимание уделено вопросам проектирования энергетического комплекса, расчета конструкции корпуса и подъемного комплекса СВП. Подробно рассмотрены вопросы методологии, начиная от формирования технического задания и заканчивая реализацией проекта. Эти подходы справедливы и для катамаранов.

С тех же позиций важна работа Демешко Г.Ф. «Использование метода приращений в расчетах нагрузки скоростных судов», опубликованная в трудах ЛКИ, в которой освещен вопрос использования уравнений нагрузки в дифференциальной форме при модернизации, переоборудовании или незначительном изменении характеристик прототипа.

В статье Демешко Г.Ф., Цымлякова Д.Е. «Место и тенденции развития скоростных судов в мировом судоходстве» рассматриваются тенденции развития скоростных судов в мире. Отмечается значительное сокращение количества СПК и СВП, а также рост количества катамаранов и однокорпусных судов в мировом портфеле заказов середины 90-х годов.

Статья Демешко Г.Ф., Ренни М.В. «Архитектурные и компоновочные проблемы при разработке общего расположения скоростных пассажирских и автомобильно-пассажирских однокорпусных судов» рассматривает вопрос о модульном подходе при разработке компоновки судна. На основе обработки статистических данных о построенных судах произведено выделение номенклатуры типовых помещений и объемов, позволяющие производить решение уравнения вместимости.

В работе Гайковича А.И. «Основы теории проектирования сложных технических систем», а также в его учебном пособии «Применение современных математических методов в проектировании судов» изложены с точки зрения системного анализа методы описания сложной системы и его подсистем с помощью математических моделей. В работах изложен новый подход к решению задач компоновки судна путем использования логико-лингвистических моделей. Рассмотрены основные виды математических моделей и порождающие их проектные задачи. Особое внимание уделено методам оптимизации характеристик судна и его подсистем.

Книга Логачева СИ. «Суда будущего» рассматривает возможные пути развития морских транспортных судов и их роль мировой транспортной системе настоящего и будущего. Проанализированы причины, определяющие изменения архитектурно-конструктив ного типа, размеров и скорости судов, а также появления новых типов судов. Особое внимание уделено оценке перспективы развития скоростных транспортных судов. Многие прогнозы данные в ней более 25 лет назад подтверждаются в наше время.

В книге Логачева СИ. и Чугунова В.В. «Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития» обобщены результаты исследований по прогнозированию конъюнктуры рынка судостроительной продукции, проанализировано развитие как мирового судостроения, так и

судостроения отдельных стран. Рассмотрены особенности финансирования судостроения в особенности в условиях, сложившихся в России,

Книга Аносова В.Н. «Быстроходные суда в конце XX столетия» посвящена вопросам развития мирового скоростного флота. Рассмотрены особенности деятельности крупнейших судоходных компаний и ведущих судостроительных фирм. Затронуты вопросы конкурентной борьбы между компаниями. Систематизированы и проанализированы характеристики современных быстроходных паромов - однокорпусных судов и катамаранов.

Вопросы маркетингового анализа в судостроении, а также анализ перспектив развития скоростного флота в России рассмотрены в статьях Паравяна Э.А. «Перспективы российского бизнеса в деле строительства и эксплуатации скоростных судов» и «Инвестиционные перспективы использования скоростных судов для пассажирских перевозок на морских каботажных линиях».

В статьях Разуваева «Оценка концепции судна на начальной стадии проектирования», «Обеспечение конкурентоспособности морской техники на начальных этапах проектирования», а также в работе «Методы прогнозирования в проектировании судов», написанной в соавторстве с В.И. Михайловым и Ю.Н. Семеновым рассмотрены использование экспертного метода и метода функционально-стоимостного анализа при оценке основных технико-экономических параметров судна и его конкурентоспособности на начальных этапах проектирования, а также рассмотрены некоторые вопросы инженерного прогнозирования, показано место прогнозирования в условиях научно-технического прогресса, дан обзор современных методов прогнозирования.

Статьи Дробышевского Р.В. «Учет взаимосвязи характеристик посадки и параметров обводов при проектном анализе судов переходного режима движения», «Обоснование выбора энергетической установки при проектном анализе скоростных судов» и его диссертационное исследование «Разработка

методики оптимизации обводов корпуса при проектировании судов переходного режима движения» посвящены таким важным вопросам, как оптимизация характеристик формы корпуса по требованиям ходкости (по критерию, учитывающему многорежимность работы судна). В таком же плане рассмотрен вопрос обоснования характеристик энергетической установки. Выведены теоретические зависимости, показывающие зависимость сопротивления, площади смоченной поверхности от посадки судна. Производится выбор варианта энергетической установки для рассчитанных мощностей на минимальных и максимальных скоростях. На основе этого производится оптимизация формы корпуса и размерений по критерию минимума расхода топлива.

Значительный вклад в развитие методики проектного анализа скоростных судов внесли работы А.В. Шляхтенко «Проектные аспекты создания и направления развития малых высокоскоростных боевых кораблей и катеров».

Из наиболее современных работ большое значение играет диссертационные исследования С.Н. Рюмина «Обоснование проектных и конструктивных характеристик скоростного судна с учетом нормативных требований» и А.А. Кутенева «Разработка методики проектного оптимизационного анализа скоростных пассажирских судов и катеров»

В работе Жинкина В.Б. «Теория и устройство судна» изложены вопросы расчетов сопротивления движению, гребных винтов, расчеты остойчивости, непотопляемости, управляемости как обычных морских судов, так и скоростных судов.

Методы снижения сопротивления воды движению водоизмещающих судов рассмотрены в книге Титова И.А., Егорова И.Т. и Дроболенкова В.Ф. «Ходкость быстроходных судов». Также намечены пути совершенствования ходовых качеств судов с динамическими принципами поддержания. Большое внимание уделено проблеме повышения эффективности действия судовых движителей.

В работе Войткунского «Сопротивление движению судов» рассмотрены методы экспериментального и теоретического определения сопротивления движению судов, в том числе глиссеров, СВП, СПК и многокорпусных судов.

Работы Гарина Э.Н. «Конструкция корпуса судов на подводных крыльях» и «Конструкция корпуса судов на воздушной подушке», Локшина А.З. «Расчетное проектирование связей корпуса судна на подводных крыльях», статье Бойцова Г.В. «О прочности корпусов на подводных крыльях», статье Кузовенкова Б.П. «Весовые характеристики корпусов и крыльевых устройств судов на подводных крыльях» излагают методы расчета корпусных конструкций скоростных судов из легких сплавов и весовые характеристики их корпусов. Эти данные могут быть использованы как аналоги для формулирования рекомендаций для катамаранов.

В «Справочнике по строительной механике корабля» Ю.А. Шиманского собраны методики расчетов прочности как стальных, так и алюминиевых конструкций, даны рекомендации по коэффициентам пересчета характеристик от стальных к алюминиевым конструкциям.

Методики расчетов стержней, стержневых систем, расчета рам, пластин, перекрытий, проектирования профилей, расчетов устойчивости и другие изложены в книгах Короткина Я.И. и др. «Изгиб и устойчивость стержней и стержневых систем», Короткина Я.И., Постнова В.А., Сиверса Н.Л. «Строительная механика корабля и теория упругости», Справочнике по строительной механике корабля под редакцией О.М. Палия, Федосьева В.И. «Сопротивление материалов».

Монография Бойцова Г.В. и Палия О.М. «Прочность и конструкция судов новых типов» рассматривает теоретические основы и методы определения эксплуатационных нагрузок, внутренних усилий и работоспособности корпусных конструкций. В книге сформулированы специфические задачи

обеспечения прочности корпусов судов новых типов, в том числе контейнеровозов и судов с горизонтальной погрузкой.

В работе Лазарева В.Н., Курдюмова В.А., Смирнова Ю.А. и Тряскина В.Н. «Определение изгибающих моментов на тихой воде и на волнении» изложены методики определения нагрузок, действующих на корпус морских судов и способы построения эпюр.

Работы Тряскина В.Н., Лазарева В.Н., Смирнова Ю.А., Курдюмова В.А. «Проектирование корпусных конструкций морских судов», Павлова А.И. «Судовые конструкции из алюминиевых сплавов», Петинова СВ. «Основы инженерных расчетов усталости судовых конструкций» посвящены расчетным методам проектирования стальных корпусных конструкций и узлов, расчетным методам определения нагрузок, действующим на судно. Также вопросы расчетов и проектирования корпусных конструкций скоростных судов изложены в книге П.П. Зиганченко, Б.П. Кузовенкова и И.К. Герасимова «Суда на подводных крыльях: конструкция и прочность».

В работе Смирнова Ю.А., Гарина Э.Н. «Применение линейного программирования в САПР корпусных конструкций: Проблемы проектирования конструкций корпуса» рассмотрены принципы и методы оптимизации корпусных конструкций и их практическая реализация.

Результаты буксировочных испытаний серии быстроходных моделей с водоизмещаюшими обводами приведены в статье Y.H. Yeh "Series 64 Resistance Experiments on High-Speed Displacement Forms.

В статье Tony Armstrong "Statistical analysis of the characteristics of catamarans" изложены результаты статистического анализа характеристик современных скоростных катамаранов.

Вопросам повышения эффективности разработки обводов и оптимизации гидродинамики корпусов быстроходных водоизмещающих катамаранов и судов с малой площадью ватерлинии с использованием компьютерных

технологий посвящена статья A. Papanicolaou, P. Kaklis, С. Koskinas, D. Spanos "Hydrodynamic Optimization of Fast-Displacement Catamarans".

В статьях Edward D. Fry и Timothy Graul "Design and Application of Modern High-Speed Catamarans", R.G. Lattore и P.D. Herrington "Design of a 33-knot Aluminum Catamaran Ferry", A. Davidson, J. Benckuysen и G. Francoeur "Design of a Catamaran Sounding Vessel for Operation in the St. Lawrence", William A. Wood и John A. Hunter "TRICAT High Speed Ferry - Redesign for the U.S. Market", A. Papanicolaou, G. Zaraphonitis и M. Androulakakis "Preliminary Design of a High-Speed SWATH Passenger/Car Ferry", а также в публикациях фирм International Catamaran Designs "The ВС Ferries Catamarans", "A 40 Knot Wave Piercer Freighter", General Dynamics "Catamaran Study", The Glosten Associates, Inc и Robert Allan Ltd. "Fast Vehicle Ferry. Design Study Report" широко рассмотрены вопросы проектирования скоростных пассажирских, автомобильно-пассажирских и грузовых катамаранов.

Из обзора видно, что при создании методики проектирования скоростных катамаранов можно в наибольшей степени опираться на те работы, в которых развиваются методы оценки гидродинамических характеристик катамаранов. Благодаря этому можно считать, что блоки «Оценки ходкости», «Построение теоретического чертежа», «Расчет движителей» могут опираться на существующие методики.

По блокам «Разработка технического задания», «Анализ данных по нагрузке», «Удифферентовка», «Оценка стоимости» структура методики вполне сложилась, но необходимо учесть особенности катамаранов и уточнить ряд количественных параметров.

Остальные вопросы методики нуждаются в разработке, что и будет являться предметом дальнейшего исследования. В первую очередь будет обращено внимание на блоки «Определение габаритной длины», «Расчет вместимости», «Разработка компоновочных схем», «Определение

сопротивления движению скоростного катамарана с учетом мореходности», «Анализ падения скорости на волнении», «Оценка эксплуатационных расходов», «Оценка рентабельного коэффициента загрузки и рентабельного пассажиропотока».

С учетом отмеченных проблем последовательность разработки диссертационного исследования изложена в пункте В.5.

В5* Схема решения задачи

Можно выделить следующие основные задачи, решаемые при проектировании скоростных пассажирских паромов: -1. Аналитическо-методологическая задача, включающая в себя аналитические и статистические исследования проектируемой системы и внешней среды, в которой эта система работает, а также методологические исследования процесса проектирования этой системы.

- 2. Операционно-концептуалъная задача, определяющая разработку

проектного задания и выбор глобальных критериев оптимизации.

- 3. Задача вместимости, определяющая тип, количество и площадь

размещаемых на пароме помещений, а также число палуб парома.

- 4. Архитектурно-компоновочная задача, предусматривающая

разработку схем компоновки парома и придание судну привлекательного внешнего вида.

- 5. Гидростатическая задача, связанная с определением всех элементов

нагрузки парома и направленная на обеспечение судну гидростатического равновесия.

- 6. Гидродинамическая задача, включающая в себя придание корпусу

судна рациональной формы, позволяющей добиться оптимальных мореходных качеств; в эту задачу также входит отработка движительно-рулевого комплекса и стабилизирующей системы.

- 7. Конструктивно-прочностная задача, решением которой является

достижение минимальной массы корпуса при соблюдении всех конструктивных и прочностных требований.

- 8. Энергетическая задача, связанная с вопросами установки на судне

главной и вспомогательной энергетических установок, обеспечивающих судно разными видами энергии (механической, электрической ...).

- 9. Задача нагрузки и удифферентовки, направленная на определение

массы парома и обеспечение требуемой посадки относительно воды.

- 10. Задача мореходных качеств, включающая в себя обеспечение парому

необходимых мореходных качеств (остойчивости, качки, непотопляемости, устойчивости и управляемости), -11. Задача связи, контроля и управления, предусматривающая разработку системы связи, контроля и управления, позволяющей экипажу получать точную информацию о состоянии судна и внешней среды, принимать на основании этой информации правильные решения (экспертные системы) и управлять судном.

- 12. Эргономическая задача, связанная с обеспечением эргономических

условий для экипажа и пассажиров. -13. Функциональная задача, касающаяся оборудованное судна для выполнения его основного назначения, предполагающая наличие специальных устройств, систем и другого оборудования для нормального функционирования судна.

- 14. Экономическая задача, решение которой направлено на определение

стоимости судна, его эксплуатационных затрат и экономической эффективности. -15. Рабочая задача, включающая в себя разработку рабочей документации и сопровождение её в процессе постройки судна. (РБ)

- 16. Технологическая задача, связанная с разработкой схем

технологических процессов и сопутствующей технологической документации для постройки судна.

- 17. Эксплуатационная задача, относящаяся к разработке пакета

эксплуатационной документации и предполагающая дальнейшее сопровождение построенного судна в процессе его эксплуатации.

Весь процесс проектирования представляет собой комбинацию решений этих основных задач. На каждом этапе проектирования часть из рассмотренных задач может отсутствовать. Так на этапе предконтрактного проектирования скоростных пассажирских катамаранов практически отсутствует решение рабочей и эксплуатационной задачи, а технологическая задача и задача контроля управления решаются в минимальном объеме. Кроме того, возможно, что в некоторых случаях, например при модернизации проекта, в процессе проектирования решение некоторых из указанных задач тоже могут быть необязательными. Некоторые вопросы рассматриваются на протяжении всех трех этапов, например, конструкционная задача.

Рассмотрим вопросы, которые необходимо учесть на предконтрактном этапе проектирования и степень их проработки. На предконтрактном этапе проектирования с использованием метода последовательных приближений проводятся следующие расчеты:

в первом приближении - с использованием статистических зависимостей определяются параметры вместимости парома и его основные характеристики;

во втором приближении - на основании более точных расчетов разрабатываются эскизные схемы теоретического чертежа, конструктивного мидель-шпангоута и общего расположения; определяются составляющие массы парома, его стоимость и эксплуатационные расходы.

В следующей таблице указана значимость принятых проектантом решений по основным вопросам на предконтрактном этапе.

Таблица№ 1. Основные задачи, решаемые на предконтрактном этапе проектирования в

первом и втором приближении.

Из таблицы видно, что в первом приближении преимущественно решаются вопросы вместимости, архитектурно-компоновочная задача, гидродинамическая, энергетическая задачи, а также эргономическая, экономическая задача и задача нагрузки. В данном диссертационном

РОССИЙСКАЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

исследовании предлагается общий алгоритм решения этих задач в первом приближении, представленный на рисунке 8.

СНАЧАЛОЗ

Разработка технического задания Основные характеристики:

Пли, W»t Пз%» І_ші, К, Тммнг.

Определение габаритной длины \l₀ =(0,25..0,5 5)v\;

Расчет нагрузки парома і

*^>1%.

0„4

[Нет

Расчет вместимости L₀B₀^k,.Xsfⁿ;

Sf =f(n„;n_M;L₀B_o).

Анализ данных по нагрузке и ходкости

для оценки основных характеристик

катамарана: D, L, N, В, Н

Удифферентовка парома

I

Разработка компоновочных схем,

уточнение габаритной ширины

катамарана и ширины его корпусов

Анализ падения скорости на волнении

і

_Й>

Расчет движителей; уточнение требуемой мощности ЭУ

Да

\6

Оценка стоимости паром а-катамарана

Определение эксплуатационных

расходов

Опенка рентабельного коэффициента

загрузки [Г|,] и рентабельного

пассажиропотока [Q„]

1 Да

Удачное завершение первого приближения

Рис. 8. Общая схема алгоритма методики проектирования пассажирского катамарана Данный алгоритм включает в себя следующие этапы:

1. Этап определения вместимости парома, разработки его архитектурно-компоновочных схем и определения основных размеров, который рассматривается в первой главе диссертации.

2. Этап расчета гидродинамического комплекса и выбора энергетической установки парома, рассмотренный в третьей главе работы.

3. Этап расчета нагрузки и центровки парома, который рассмотрен во второй главе диссертационного исследования.

4. Этап оценки экономической эффективности, рассмотренный в четвертой главе работы.

Статистический анализ основных характеристик скоростных катамаранов

Для оценки диапазона изменения основных характеристик проекта можно использовать зависимости, полученные в результате статистического анализа выборки из 75 точек, которые рассмотрены в этом параграфе.

Значительное влияние на характеристики скоростного катамарана оказывает число ярусов надстройки. Увеличение числа палуб влечет, прежде всего, ухудшение остойчивости судна. На катамаране эта проблема решается путем увеличения расстояния между корпусами судна, но при этом возникают трудности с обеспечением прочности соединительного моста и удовлетворительных параметров качки. Вопрос с качкой решается путем правильного подбора размеров катамарана и установкой стабилизирующих активных или стационарных крыльев, последнее значительно влияет на стоимость судна. Вопрос с прочностью решается путем применения новых типов конструкций, требующих более сложных и дорогих технологий, либо просто путем увеличения размеров связей, причем оба эти пути не линейно увеличивают стоимость этих конструкций. Таким образом, увеличение числа палуб катамарана значительно влияет на увеличение его стоимости, что может свести на нет эффект от увеличения числа пассажиров.

Рассмотрим диаграмму зависимости числа палуб от пассажировместимости, из которой будет видно - при каком числе перевозимых пассажиров имеет смысл рассмотреть двухпалубный и трехпалубный вариант проекта.

Зависимость числа пассажирских палуб от числа перевозимых пассажиров. Анализируя эту диаграмму, можно отметить: пассажировместимость скоростных пассажирских катамаранов находится в диапазоне от 50 до 500 человек; при пассажировместимости менее 150 человек использование двухпалубной и тем более трехпалубной компоновки будет малоэ ффективно; использование двухпалубной схемы эффективно для катамаранов в диапазоне пассажировместимости от 150 до 450 человек; при пассажировместимости более 350 человек имеет смысл рассмотреть трехъярусную компоновку, которая значительно может уменьшить горизонтальные размеры судна, хотя легальное рассмотрение показывает, что трехъярусная компоновка встречается довольно редко (рис. 1.3) либо на катамаранах с пониженной мореходностью, либо подразумевает наличие третьей открытой палубы.

Если катамаран рассчитывается на переходный режим движения, то ширина его корпусов определяется путем нахождения компромисса между двумя тенденциями: ? стремлением улучшить мореходные качества катамарана и его ходкость - ведет к уменьшению ширины корпуса; ? необходимостью обеспечения достаточной вместимости ДЛЯ размещения в корпусе МО с топливной системой, которая ограничивает ширину по минимуму; ? для глиссирующих катамаранов ширина становится важной в виду обеспечения удовлетворительного гидродинамического качества глиссирующих корпусов, поэтому в данном случае необходимо установить компромисс между стремлением повысить ходкость катамарана и обеспечить ему удовлетворительную мореходность. Часто этот вопрос решается путем применения поперечных реданов, итерцепторов и транцевых плит.

Как уже было отмечено выше, определяющим фактором в выборе ширины катамарана является потребность в определенном объеме МО, причем важно обеспечить не только место для установки главного двигателя, но и место для проведения профилактических ремонтов двигателя. Как правило, для этого необходимо, чтобы расстояние между двигателем и бортом было не менее 0,7-0,8 м (расстояние между двигателем и набором не менее 0,5 м). В данном случае решается оптимизационная задача, которая должна учитывать: затраты на профилактический ремонт двигателя с учетом его извлечения из корпуса судна более трудоемки, а значит и дороги, кроме этого необходимо освободить значительную площадь ГП под люки доступа» что приводит к менее эффективному её использованию; значительное увеличение ширины на небольших катамаранах приводит к значительному приросту волнового сопротивления, а значит и к увеличению эксплуатационных расходов.

На катамаранах длиной более 30 м и пассажировместимостью свыше 200..250 чел, как правило, стремятся к обеспечению объемов МО, достаточных для проведения профилактических работ на борту судна. Таким образом, ширина корпуса подобных катамаранов значительно зависит от размеров двигателей, установленных на них, что подтверждается диаграммой на рис. 1.8. Эта зависимость описывается регрессионной формулой:

Высота борта при ориентировочном расчете определяется как функция от длины. При более точном подходе необходимо учесть требования непотопляемости и мореходности к высоте надводного борта. Зависимость высоты надводного борта в носу от высоты борта.

Удифферентовка пассажирского парома

Для скоростных судов особенно важной является правильная удифферентовка парома, причем дифферент на нос, как правило, недопустим. Основное условие, необходимое для ровной посадки скоростного катамарана без крена и дифферента выражается формулой (2.24): xc-Axc xg xc+Axc, (2.24) где Дхс можно принять равным 0,025Lo. Координаты центра величины бокового корпуса катамарана можно рассчитать по теоретическому чертежу, используя формулу (2.25): л L/2 хс = — fcoxdx, (2.25) -L72 где V - объем погруженной части корпуса; со - площадь погруженной части мидель-шпангоута. Координаты центра тяжести всего катамарана можно определить путем расчета нагрузки по формулам (2.26): = = 0 = 1 (2.26) где Pj, Xj, уі - статьи нагрузки и координаты их центров тяжести.

Для статей нагрузки «Конструкции» и «Оборудование» абсциссу и аппликату центра тяжести можно получить, либо путем более подробной разбивки на подстатьи и определения для них масс и положений центров тяжести, либо путем пересчета центра тяжести конструкций и оборудования прототипа, если прототип имеет близкий к рассматриваемому архитектурный тип. Во втором случае формулы определения абсциссы и аппликаты ЦТ корпуса и оборудования катамарана будут следующими: xg=kx-x-L0; zg=kz-z-H0, (2.27) где х\ z - коэффициенты пересчета; kx, kz - поправочные коэффициенты; L0, Но - габаритные длина и высота катамарана. Для скоростных катамаранов коэффициенты пересчета для статей «Конструкции корпуса» и «Оборудования» можно приближенно принять следующими: х = 0,009.Д015; (2.28) у = 0,30..0,40. Координаты ЦТ механизмов. Координаты центра тяжести механизмов считаются по формуле (2.29) с использованием эскиза общего расположения и зависят от размещения энергетической установки в боковых корпусах катамарана: х =к Р В-! Х; Лмех х Х р (2.29) s ДВ.І УР -z. 7 =]с ДВЛ мех Az \ р Э / J ДВ.І где kx, kz - поправочные коэффициенты; Рд , xj, z\ - массы и координаты ЦТ двигателей одного из корпусов. 102 Координаты ЦТ снабжения. Координаты центра тяжести укрупненной статьи «снабжение» вычисляются аналогичным способом, что и координаты центра тяжести механизмов, с использованием эскиза: Лсн х Х Р / І сн.і УР -z. / СНЛ 1 УР / J СНЛ ZCH - z (2.30) где kx, kz - поправочные коэффициенты; РДВ.І, XJ, ZJ - массы и координаты центра тяжести пассажиров и экипажа, расположенных в различных ярусах надстройки. Координаты ЦТ топлива. Абсцисса центра тяжести топлива на скоростных судах должна совпадать с абсциссой центра тяжести всего судна, поэтому топливо размещают в боковых корпусах после определения ЦТ всего катамарана.

Координаты ЦТ запаса водоизмещения. Координаты центра тяжести запаса водоизмещения принимаются равными координатам центра тяжести всего судна. Альтернативным способом определения массы конструкций парома-катамарана, может служить методика расчета эквивалентного бруса на результатах исследований как российских, так и зарубежных ученых [9, 19, 84, 95» 103, 110, 114, 122]. Данная методика учитывает влияние внешних сил и геометрических размеров корпуса на его массу.

Для скоростных пассажирских и автомобильно-пассажирских катамаранов можно выделить две схемы поперечного сечения продольных связей эквивалентного бруса. В первом случае (рис. 2.7 а.), учитываются продольные связи боковых корпусов и соединительного моста. Во втором случае (рис. 2.7 б.), дополнительно к первой схеме учитываются продольные связи надстройки. На выбор схемы поперечного сечения эквивалентного бруса влияют протяженность надстройки и способ её крепления к основному корпусу. В случае жесткого крепления надстройки и её протяженности более 50% от габаритной длины рекомендуется вторая схема. Если надстройка устанавливается на упругих опорах, что часто делается для снижения уровня вибрации и шума в помещениях надстройки, рекомендуется первая схема, причем в данном случае на последующих этапах проектирования необходимо провести расчеты прочности упругих опор надстройки и самой надстройки на этих опорах. В таблице 2.4 представлены формулы расчета элементов поперечного сечения эквивалентного бруса для обеих схем. На рисунке 2.8 приведена схема конструктивного мидель-шпангоута скоростного автомобильно-пассажирского парома-катамарана "PACIFICAT", спроектированный австралийской компанией International Catamaran Design совместно с фирмой Canadian Naval Architects, и построенный для судоходной компании British Columbia Ferry Corporation. Из схемы видно, что надстройка, включающая в себя автомобильных яруса, составляет единую конструктивную схему вместе с корпусом парома. Пассажирские ярусы надстройки отделены от остальной конструкции и крепятся к ней через специальные упругие опоры. Такая схема конструкции характерна для автомобильно-пассажирских паромов. Для пассажирских катамаранов автомобильные яруса надстройки исключаются, а пассажирские яруса, как правило, также крепятся к металлическому корпусу через упругие прокладки.

Построение теоретического чертежа катамарана с использованием методов аффинного перестроения и интерполяции

Существует много способов построения теоретического чертежа судна, среди них можно выделить следующие: ? аффинное перестроение с теоретического чертежа прототипа; ? интерполяционный метод; ? перестроение чертежа прототипа на основании строевой по шпангоутам проекта; ? параболический метод; ? лучевой метод и т.д.

В первом приближении нет необходимости в создании точного и оптимально отработанного «вылизанного» для данной задачи теоретического чертежа. Точность полученных характеристик проекта не велика, а информация о нем непостоянна и в дальнейшем не раз будет изменяться, поэтому затраты, направленные на разработку оптимального теоретического чертежа не оправданы. Следовательно, для данного этапа проектирования наилучшим образом подходят методы, связанные с пересчетом теоретического чертежа с прототипа. Аффинный метод предполагает равенство коэффициентов полноты проекта и его прототипа, поэтому он не подходит для решения данной задачи, так как при изменении коэффициента полноты, необходимо использовать другой прототип (должно быть очень много прототипов). Наилучшими в данном случае являются интерполяционный метод и метод пересчета с использованием строевой по шпангоутам. В данной работе будет рассмотрен интерполяционный метод, выбранный автором.

Как уже было отмечено выше, коэффициенты полноты скоростных катамаранов изменяются в достаточно широком диапазоне. Поэтому для построения теоретического чертежа желательно использовать как минимум три чертежа-прототипа, с которых будет вестись пересчет координат.

Заметим, что с ростом коэффициента общей полноты центр величины для рассматриваемых теоретических чертежей смещается в нос. Это связано с тем, что обеспечение большего коэффициента общей полноты достигается в большей степени путем увеличения полноты носовой части корпуса.

Кроме построения теоретического чертежа боковых корпусов катамарана, необходимо разработать чертеж формы его моста. Форма моста характеризуется кривой, получающейся в результате пересечения обшивки моста с диаметральной плоскостью, которая задается аппликатой ZbdP (рис. 3.11), а также кривой, получающейся в результате пересечения обшивки моста с обшивкой боковых корпусов, которая задается ординатой Yb и аппликатой Zb Форма моста носовой части корпуса может быть как плоской, так и клиновидной формы для повышения мореходности катамарана.

Основной задачей расчета ходкости является обеспечение проектируемого судна знергешчеекой установкой, параметры которой были бы достаточны для достижения" судном заданной скорости.

Коэффициент остаточного сопротивления одиночного корпуса можно определить на основании экспериментальных данных. Многими научно-исследовательскими центрами, а также проектными фирмами проводились серийные буксировочные испытания моделей в экспериментальных бассейнах. Часть информации по этим испытаниям приведена в технической литературе. В данной работе использована информация по буксировочным испытаниям моделей корпусов, которые оыли проведены в оаесейне ЦЫ1И им, акал. АЛ і Крылова [Дне, Дубровского] а также данные но буксировочным испытаниям серии 6% проведенные в Тейлоровоеком бассейне, США [МТ "651.

Особенности разработки задания на проектирование

В условиях рыночной экономики перед любой коммерческой фирмой стоит единая цель - получение прибыли. При наличии свободной конкуренции наибольшую прибыль получает то предприятие, которое наилучшим образом удовлетворяет потребителя при наименьших затратах. Таким образом, для поддержания конкурентоспособности необходимо разрабатывать проекты паромов с учетом спроса и потребностей заказчика и условий эксплуатации, затрачивая на разработку проектов минимальные усилия, что на данный момент подразумевает широкое использование маркетинга, менеджмента и новейших информационных технологий. В данной работе вопросы менеджмента (вопросы управления и организацией проектирования) рассматриваться не будут, однако вопросу маркетинга необходимо уделить особое внимание.

Основными задачами маркетингового исследования являются определение потребностей рынка сбыта продукции и выделение секторов этого рынка, перспективных для фирмы-проектанта. Для решения этих задач необходимо: о определить регионы, в которых существует спрос на паромы, то есть где есть реальные либо потенциальные пассажиропотоки; о определить степень удовлетворенности этого спроса, наличие достаточного количества паромов; о определить возраст этих паромов, а соответственно и потребность в дальнейшей их замене новыми паромами; о проверить конкурентоспособность с наземным и воздушным транспортом; о проверить наличие фирм-конкурентов и их способность удовлетворить потребность рынка в данном регионе; Также немаловажное значение имеют позиции, занимаемые фирмой в регионе, географическое положение региона, политические и экономические отношения между странами региона и страной, в которой находится проектная фирма и тому подобное.

После выбора потенциального региона эксплуатации проектируемых паромов проектаїпу необходимо определить перспективные маршруты для данного региона. Так, например, для региона Балтийского моря можно выделить следующие вероятные маршруты:

Таллинн - Хельсинки: расстояние между городами невелико, однако, наземный транспорт не перспективен, пока не будет построен туннель под Финским заливом, напрямую связывающий эти города, а авиатранспорт является более дорогостоящей альтернативой морскому транспорту; Санкт-Петербург - Хельсинки: при определенной интенсивности перевозок (свыше 500 чел. в сутки) скоростной морской транспорт может успешно конкурировать с наземным и по длительности перевозки и по стоимости билета.

Указываются все пункты маршрута и расстояния между ними. Определяется расстояние, которое должно проходить судно без дозаправки (дальность плавания RA), а также максимальное расстояние между пунктами маршрута (R-MAX). Дальность плавания парома должна быть более, чем максимальное расстояние RMAX» также желательно, чтобы оно было равно сумме расстояний между пунктами маршрута, так как это позволит расположить судно в наиболее экономически выгодном пункте маршрута.

Указываются уровень шума (LN, дБ) и вибрации (LV, дБ), максимально допустимые ускорения на волнении (ах, ау, az, ay piI. м/с2), диапазон обеспечиваемых температур в салоне и грузовых помещениях при данном диапазоне температуры воздуха в рассматриваемом районе (Тт;п, Ттах, Татт, Татах), требования к мебели, дополнительному оборудованию (телевизоры), к изоляции и т.п.

При определённом уровне комфорта необходимо указать максимальное время нахождения пассажира в рейсе, учитывая степень утомляемости пассажиров. Если предполагается использовать судно в ночное время, то должны быть учтены соответствующие требования к оборудованию и мебели.

Волнение в данном регионе. Прилагаются графики волнения для каждого маршрута либо для всего региона. Здесь представлен такой график (Рис. 4.3). По нему можно определить сколько дней в навигацию судно можно эксплуатировать с учетом его мореходности. Так проведя из точки, соответствующей данной бальности волнения, при которой судно может безопасно эксплуатироваться, вертикаль, мы получаем процент обеспеченности, который также является процентным отношением числа дней эксплуатации к общему числу дней навигации.

На этом этапе необходимо также определить оптимальное количество паромов и их пассажировместимость. В целом это достаточно сложная оптимизационная задача. В данном ракурсе необходимо заметить, что с точки зрения эксплуатации, оперирование одним большим паромом более выгодно, чем использование нескольких малых. Этот вывод вытекает из того, что чем больше паром, тем выше его экономическая эффективность, в том числе он обладает лучшими мореходными качествами, а значит, может находиться в эксплуатации большее число дней навигации. Поэтому на линиях с равномерным распределением пассажиропотока и с относительно небольшим временем нахождения парома в рейсе эффективна эксплуатация парома с наибольшей пассажировместимостью. В случае же, когда перевозятся пассажиры, отправляющиеся на работу, когда время эффективной эксплуатации сужено, становится выгодным использовать несколько паромов меньшей пассажировместимости. Также выгодно порой эксплуатировать несколько паромов на некоторых линиях, если время нахождения судна в рейсе составляет несколько часов.

Похожие диссертации на Обоснование методики оптимизационного проектирования скоростных пассажирских катамаранов

Методика проектирования скоростных пассажирских и спасательных катамарановПхио Цза Хейн

Разработка методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями Сахновский Эдуард Борисович

Методика проектирования и технико-экономическое обоснование характеристик наливных рыболовных судов для удаленных районов прибрежного рыболовства СРВНго Дык Тханг

Проектное обоснование рациональных характеристик пассажирско-автомобильных катамарановЕгорова Екатерина Викторовна

Разработка методики проектного обоснования технических и архитектурно-компоновочных решений при прогнозировании развития авианосцевКурочкин Дмитрий Владимирович

Методика проектного обоснования скоростных пассажирских судовЙин Тхун

Методика проектного обоснования скоростных туристских судов для Союза МьянмаЙе Тхет Хтун

Разработка методики проектного оптимизационного обоснования судов обеспечения глубоководных работ Гайкович Борис Александрович

Разработка методики проектирования скоростных многокорпусных судов, сочетающих статическое и динамическое поддержание Соколов Виктор Петрович

Разработка методики проектирования верхних строений малых судов на основе многослойных оболочковых конструкцийФранцев Михаил Эрнстович