Введение к работе
Актуальность темы. Суда, перевозящие тяжеловесные и негабаритные грузы (ТНГ)> как правило, всегда имеют необходимый объем перевозок. Существуют грузы, транспортировку которых можно осуществлять только морем, поскольку их вес и габариты не позволяют производить перевозки с использованием другого вида транспорта без дорогостоящего демонтажа (перевозки военной техники, портальных кранов, тепловозов, барж, землечерпалок, средств буровой техники и т.п.). При постоянном специализированном фрахте суда-Тяжеловозы способны приносить судовладельцам немалые прибыли, несмотря на значительную стоимость их постройки и эксплуатации. Они могут оказать помощь при решении сложной и весьма дорогостоящей задачи - освоении шельфовых районов Арктики, обеспечивая транспортное обслуживание буровых и добычных установок (под транспортным обслуживанием понимается завоз всех необходимых грузов для монтажа буровых средств на морских месторождениях и вывоз отходов и добытой продукции на берег). Учитывая эти обстоятельства, стране с развитым морским сообщением целесообразно иметь в составе флота суда для перевозки тяжеловесных и негабаритных грузов. Существующие в настоящее время в пашен стране суда подобного типа уже имеют значительный срок эксплуатации и поэтому, весьма вероятно, что в недалеком будущем встанет проблема обновления парка судоз для перевозки тяжеловесных и негабаритных грузов (например при освоении нефтегазовых месторождений в районах Крайнего Севера).
Проектирование, постройка и. эксплуатация таких судов
относительно дороги из-за их уникальности, поэтому для лучшей
обоснованности проекта и углубления его проработки
целесообразно использовать вычислительную технику на стадиях
обоснования технико-эксплуатационных требований (ОТЭТ) и
технико-экономического обоснования (ТЭО), а также ранних
стадиях проектирования. Следовательно разработка
математической модели и использование компьютерных технологий для этого является актуальной научной и практической задачей. Цель работы
1. Исследование особенностей эксплуатации судов при
перевозке тяжеловесных и негабаритных грузов с
различными транспортно-технологическими
характеристиками.
-
Разработка математической модели проектирования судна для перевозки ТНГ с учетом размещения предполагаемых к перевозке грузов при решении задачи оптимизации параметров грузового пространства (грузовых характеристик) и главных размерений.
-
Разработка компьютерной технологии проектирования -судов указанного типа на ранних стадиях и создание программного комплекса для ее реализации. '
-
Проверка ' адекватности математической модели и работоспособности разработанных программных средств.
-
Обобщение необходимой информации и ее структурирование для реализации возможности взаимосвязи с задачами проектирования, а также с эксплуатационными задачами.
-
Создание аппарата, позволяющего производить экспресс-анализ нагрузки и остойчивости судов, перевозящих тяжеловесные негабаритные грузы, в процессе эксплуатации при помощи бортового компьютера.
Предмет г зашиты - совокупность результатов исследований (включающая в себя алгоритмы и программы), которая формирует методику и математическую модель оптимизации грузового пространства и главных размерений судов, перевозящих тяжеловесные грузы и образует средство для решения важных практических задач в области судостроения.
Научная новизна работы заключается в следующем: в Проведен анализ типов существующих судов, перевозящих ТНГ, и обоснована целесообразность разработки компьютерной системы проектирования судов типа "ро-флоу" с учетом транспортных характеристик грузов и их компоновки.
Выполнено исследование использования возможностей компьютерных технологий проектирования в судостроении при решении задачи оптимизационного проектирования судов, перевозящих ТНГ.
По проведенному анализу функционирования судов разработана имитационная модель формирования партий ТНГ, на базе которой построен алгоритм выбора грузов для предполагаемых перевозок.
Построена математическая модель и алгоритм оптимизации грузового пространства и главных размерений с учетом аналитических зависимостей, учитывающих характерные особенности судов типа "ро-флоу", для проведения работ на стадиях ОТЭТ и ТЭО, а также проектирования этих судов на ранних стадиях. Разработана компьютерная программа, соответствующая указанному алгоритму.
Разработана структура хранения информации о перевозимых грузах и создана компьютерная реализация базы данных в виде электронных таблиц Excel. База данных служит как для хранения информации, так и для анализа прогнозов перевозок.
Создана методика, алгоритм и программа оптимизации размещения грузов в трюме судна, учитывающая особенности перевозки и погрузки.
Практическая ценность работы состоит в том, что:
1. Разработанные методики, математическая модель и программы для ПЭВМ могут использоваться в проектных и научно-исследовательских организациях для выполнения работ по обоснованию технико-эксплуатационных требований к судам, перевозящим тяжеловесные и негабаритные грузы, при составлении технического задания на проектирование "ро-флоу", а также на ранних стадиях проектирования.
'2. Анализ проектных вариантов дает возможность построить зависимость провозоспособности от особенностей архитектурно-конструктивного типа (АКТ) и основных параметров указанных судов (для разных грузов с учетом их приоритетности). Эти зависимости могут быть использованы также при вероятностном расчете предполагаемого экономического эффекта от эксплуатации судна.
-
Программы компоновки грузов при заданном состоянии балластных, топливных и проч. танков могут быть использованы администрацией судна или агентами-фрахтователями для проведения расчетов посадки-остойчивости в режиме эксплуатации или априорно в режиме оценки возможности перевозки.
-
Удобный пользовательский интерфейс позволяет применять программные комплексы при обучении студентов в курсах "Системы автоматизированного проектирования в судостроении", "Основы баз данных", а также в качестве тренажеров при подготовке членов экипажей судов, отвечающих за погрузку.
5. На базе математических зависимостей, положенных в основу модели проектирования, разработана и внедрена в эксплуатацию программа, позволяющая моделировать на компьютере процесс погрузки и перевозки, выполнять необходимые расчеты посадки и остойчивости, делать заключения о возможности перевозки и принимать необходимые схемы балластировки судна типа "Стахановец". Программа проверена и одобрена Морским Регистром судоходства России.
Внедрение результатов диссертационной работы:
-
В Военно-Морской академии им. Кузнецова при преподавании курса по системам автоматизированного проектирования.
-
В АО Балтийское морское пароходство на судах "Стахановец Котов" и "Стахановец Ермоленко" для проведения расчетов по посадке-остойчивости судов (с экономическим эффектом).
-
В АО "Морской компьютерный сервис" для проведения эксплуатационных расчетов с использованием датчиков уровня и крена-дифферента (с экономическим эффектом).
Апробация работы. Результаты работы докладывались на международных, всесоюзных и отраслевых конференциях, симпозиумах и совещаниях в Санкт-Петербурге, Минске, Харькове, Севастополе, Усть-Нарве.
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 15 работах автора, из которых 5 является личными публикациями, а 10 выполнены в соавторстве. Из публикаций одна является учебным пособием, остальные опубликованы в издании АН УССР, журнале "Проблемы судостроения", сборниках Трудов ЛКИ и ВМА им. Кузнецова, материалах конференций "Графикон-92" и "Нева-95", в ?иде отчетов по НИР.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа
содержит .13іі.страниц основного текста, ..^.5... рисунков ^..,.
таблиц, список литературы нз..{.0.8... наименований.