CC BY-NC
60
DOI: 10.24937/2542-2324-2019-2-S-I-24-33 УДК 629.5.012.001.26
А.И. Гайкович, A.C. Николаев, С.Г. Поминов
Военный институт ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия», Санкт-Петербург, Пушкин, Россия
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРЕНИЙ КОРАБЛЯ КОМПЛЕКСНОГО СНАБЖЕНИЯ МЕТОДОМ ВАРИАЦИЙ
Основой для разработки технических проектов служат результаты, получаемые на этапе исследовательского проектирования с использованием математических программ, которые предназначены для обеспечения многовариантного исследования проектной концепции корабля с последующим выбором конкретного варианта для разработки технического предложения. Актуальность темы обуславливается необходимостью разработки новых предложений по формированию технического облика кораблей, получении рациональной совокупности элементов и характеристик кораблей комплексного снабжения на стадии исследовательского проектирования.
Ключевые слова: корабль комплексного снабжения, математическая модель, метод вариаций. Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
DOI: 10.24937/2542-2324-2019-2-S-I-24-33 UDC 629.5.012.001.26
A. Gaikovich, A. Nikolaev, S. Pominov
N.G. Kuznetsov Naval Academy, Pushkin, St. Petersburg, Russia
VARIATION-BASED PARAMETRIC OPTIMIZATION OF MAIN DIMENSIONS FOR FLEET REPLENISHMENT SHIP
Detailed designs usually rely on research study data obtained in software packages for investigation of possible design alternatives. The relevance of this topic is due to the necessity to develop new proposals on development of overall ship design and optimal combination of elements and parameters of fleet replenishment ships at research design stage. Keywords: fleet replenishment ship, mathematical model, variation-based method. Authors declare lack of the possible conflicts ofinterests.
Введение Introduction
Проектирование кораблей - многоэтапный и сложный процесс. Технические проекты разрабатываются на базе результатов, которые получены в ходе исследовательского проектирования с использованием математических программ, предназначенных для обеспечения многовариантного исследования
проектной концепции корабля с последующим выбором конкретного варианта для разработки технического предложения.
Формирование современного вспомогательного флота в значительной степени связано с концепцией использования сил быстрого развертывания. Реализация концепции системы базирования флота предусматривает создание и содержание в составе сил быстрого развертывания кораблей
Дня цитирования: Гайкович А.П., Николаев А.С., Поминов С.Г. Параметрическая оптимизация главных размерений корабля комплексного снабжения методом вариаций. Труды Крыловского государственного научного центра. 2019; Специальный выпуск 2: 24-33..
Еог citations: Gaykovich А.I., Nikolaev A.S., Pominov S.G. Variation-based parametric optimization of main dimensions for fleet replenishment ship. Transactions of the Krylov State Research Center. 2019; Special Edition 2: 24-33 (in Russian).
комплексного снабжения (KKC) (рис. 1), которые наряду с боевыми кораблями флота участвуют в процессе подготовки и проведении различных операций. Они должны иметь согласованную систему основных тактико-технических характеристик, параметров связи и боевого управления, унифицированные средства приема и передачи грузов и оборудования, единые стандарты обеспечения хранения и условий транспортировки людей, военных грузов и имущества.
Специфика ККС не всегда позволяет применять при его проектировании методы, предназначенные для боевых кораблей и вспомогательных судов. Так, существуют некоторые архитектурно-конструктивные отличия ККС, необходимость которых обуславливается многофункциональностью и использованием специализированного оборудования, перевозкой широкой номенклатуры грузов и проведением с ними погрузочно-разгрузочных операций, как в море, так и в базе. Все это находит свое отражение при подготовки исходных технических требований, необходимых при оптимизации характеристик ККС.
Материалы и методы
Materials and methods
В начале процесса моделирования любой проектируемой технической системы ее состояние описывается техническим заданием - так называемым вектором технического задания на проектирование С{ср}, р еР, элементы которого означают количественные и качественные требования к данной системе.
В ходе разработки элементы судна определяем как вектор оптимизируемых переменных Х={хг}, / е /, где / -множество элементов. Его компонентами становятся главные элементы соответственного типа судна. Для множества А;-подсистем судна аналогично введем такой вектор переменных Хк= {х^.}, к с К, где
К - множество подсистем, j е Jk, где Jk- множество переменных А;-подсистемы. Вектор переменных считается точкой в J-мерном евклидовом пространстве EJ. Математическая задача заключается в выборе вектора Х={х/}, область изменения которого определяется заданными ограничениями.
Условия и ограничения зададут в пространстве EJ некоторую область G, называемую границей области допустимых решений. Для выбора оптимального решения критерий сравнения (ЦФ) представляется в виде числовой функции fix, хк); его значение для наилучшего варианта экстремально. Поэтому на верхнем уровне фактически решается задача оптимизации судна в целом:
Рис. 1. Корабль комплексного снабжения Fig. 1. Fleet replenishment ship
(xi) . <xi<(xi) , / = 1,
V 1 /mm 1 V 1 /max ' •>•>•>
x, = ||xv||, / = 77 + 1,...,N, i =
gs(x,c) = bs(c), VseSi; ^
gs{x9c)>bs(c)9 \/seS2; f(x,xk)^> min;
qr(x,c)®Qr(c) = yr,reR, yr ={0,1},
где n и N - непрерывные и дискретные переменные вектора X соответственно, причем дискретные переменные могут быть булевыми; Цх^Ц - матрица допустимых значений для дискретных оптимизируемых переменных; Qr - требование логических условий к характеристикам; Sh S2 - множества ограничений, выполняемых в виде равенства и неравенства (SxkjS2 =S).
В теории проектирования доминирующим средством формализации знаний о корабле является его математическая модель. Средствами обработки знаний, а также имитаторами процедур принятия решений являются алгоритмы оптимизации. Однако на пути дальнейшего внедрения экономико-математических методов проектирования серьезным препятствием представляется большая трудоемкость создания математических моделей проектируемых судов при их узкой специализации, что препятствует адаптации модели к новым задачам.
Определение математической модели проектируемого корабля (ММПК) базируется на представлении и анализе его как сложной системы и на понятии гомоморфизма. Корабль интерпретируется как алгебраическая система A(M,R,P), состоящая из множества элементов М, множества отношений между ними R и множества свойств Р. Система А\М, R\ Р') является моделью системы А, если отображение А в А' есть гомоморфизм.
Интерпретация математической модели АКМ -это множество переменных, описывающих реальные элементы конструкций и оборудования, подсистемы и корабль в целом, а также факторы внешней среды, в которой корабль функционирует; К - представляет собой формулы, уравнения, неравенства, логические операторы, связывающие элементы х'еМ' (т.е. множество Я' является отражением множества физических связей Я мслсзу реальными элементами корабля из множества М); 1'' - множество оценок качеств реального корабля, входящих в множество Р.
Современный аппарат теории проектирования также может быть представлен в виде совокупности множеств
Г=Г(7,С,Д,Ф,£/), (2)
где 7 - аргументы теории, представляющие собой главные размерения корабля, их соотношения, коэффициенты полноты и т.д.; С - множество констант, куда входят элементы задания на проектирование корабля (скорость, дальность плавания и пр.), коэффициенты эмпирических формул; Я - множество отношений, связывающих между собой аргументы и константы, а также их объединения (формулы Ф и уравнения (неравенства) II).
Множество Я удобно рассматривать как объединение трех подмножеств И = 1Д=1 К, - где Я; -множество отношений, связывающих аргументы и константы в формулы:
(з)
ъ Ууг. с7, Уск сС;
Я2 - множество отношений между формулами, связывающих формулы в уравнения или неравенства теории проектирования судов (плавучести, остойчивости, нагрузки, вместимости и т.д.):
щ с С/,И,. =г2{и1/1}; Г2 сЯ2; У/,сФ, (4)
Яъ - множество отношений между уравнениями и неравенствами, задающих, например, порядок их решения или расчета.
Математическая модель проектируемого корабля, описанная как формальная алгебраическая система, образуется комбинацией подмножеств аппарата теории проектирования судов: множество № является объединением множеств 7, С, Ф и и, а множество Я' - объединением подмножеств Я^
Разработка методики проектирования корабля конкретного типа (что эквивалентно построению его ММПК) проходит по следующим этапам:
1. определение номенклатуры исходных данных, т.е. определение подмножества /,) с 7;
2. определение состава выходной информации, т.е. определение подмножества Ц с 7;
3. определение варьируемых переменных, т.е. определение подмножества X с 7;
4. выбор, корректировка и вывод формул для определения характеристик корабля, образующих множество О, т.е. определение подмножеств с с С, фсФ, г2 сй2;
5. определение порядка вычислений в методике (ММПК), т.е. определение подмножестваг2 с Я2. Повышение адекватности является целью самоорганизации ММПК и требует дополнения множеств элементов и отношений модели, чтобы увеличить мощность множеств № и Я'. На практике такой путь приводит к увеличению степени полноты и детализации модели, к увеличению требуемых ресурсов ЭВМ; к возрастанию числа переменных и ограничений при решении оптимизационных задач; к увеличению трудоемкости разработки модели. Возникает основной конфликт между адекватностью и сложностью. Под сложностью понимается мера вычислительных возможностей, необходимых для реализации данной модели.
Из противоречия между адекватностью и сложностью вытекает задача оптимизации сложности ММПК при заданном уровне адекватности. Подобная оптимизационная задача является основой процесса самоорганизации ММПК.
Рассмотрим процесс самоорганизации на примере синтеза ММПК для оптимизации главных размерений ККС.
Задача оптимизации главных размерений корабля может быть представлена в виде
(5)
ехггХ); / = 1,...,и;_/ = 1,...,т,
где X - вектор оптимизируемых главных размерений, их соотношений и коэффициентов полноты; /0+ - вектор элементов задания на проектирование; Gj - функция, оценивающая /-с качество корабля;. I, - требование к/-му качеству; 2 - критерий эффективности.
Математическая модель проектирования корабля обеспечивает расчет функций ([,. . I,. 2. Задача синтеза ММПК для решения (4) формулируется следующим образом:
с О: Щ;Х с Г; О = О {с/, , и [Ф, Я2, Ф (Л", С,Щ)]};
М' ,\/'(//.('..У ¡; Я' = А4'(0): (б)
5{Р'(М,Л')Л"}<е;
V ,! г ||; • -I1 • 1г':: \Ь ...:: • |0'
В задаче (6) векторы /,). Л" считаются подмножествами множества аргументов У теории проектирования судов. Функции О,- и 2 являются элементами множества условий О задачи (5), которое, в свою очередь, образовано на объединении различных множеств теории проектирования (2). Ограничения и критерий эффективности задачи (5) могут быть сформулированы различным образом:
1. как входящие в множество готовые уравнения и формулы теории, порядок вычисления и решения которых заданы элементами множества Яз,
2. как заново составленные уравнения из готовых формул, входящих в множество Ф с помощью элементов из Я2: из вновь выведенных формул, основанных на константах О и аргументах У теории проектирования, связанных между собой элементами множества 1<\.
Множество АГ в определении ММПК как алгебраической системы является набором элементов из С, Л'. Множество отношений А'' однозначно определяется множеством О. Требования необходимой адекватности ММПК для решения задачи (5) формулируются как непревышение меры расхождения результатов моделирования 5 над заданной мерой точности е. Мера расхождения 5 зависит как от моделируемых свойств корабля /'" (не обязательно отраженных в множестве О), так и от внутренней организации ММПК, определяемой матрицей Л' с булевыми переменными щ, и,. Первый индекс V соответствует индексу множества теории проектирования судов (1), а второй \г задает номер элемента в множестве при предположении, что все множества ограничены и счетны. В качестве критерия задачи самоорганизации принимается минимизируемая сложность синтезируемой ММПК. Таким образом, задача самоорганизации ММПК сводится к определению таких элементов матрицы структуры X. чтобы при минимальной сложности модели достигался требуемый уровень адекватности. Для практического решения задачи (6) автоматического синтеза ММПК необходимо определить е.
Основные научные
результаты
Main results
В расчетной математической модели ККС основными оптимизируемыми характеристиками корабля являются: 5 - коэффициент общей полноты, поскольку он оказывает комплексное влияние на геометрические и мореходные свойства корабля; /-относительная длина характеризующая остроту обводов корабля и его ходовые качества (в зависимости от типа решаемой задачи в качестве оптимизируемых параметров могут быть приняты и другие характеристики корабля). Математическая модель проектирования и функционирования ККС включает в себя уравнения нагрузки масс, вместимости, остойчивости и балластировки, а также оценку эффективности использования ККС. Таким образом, разработанная математическая модель проектирования корабля комплексного снабжения позволяет определить изменения проектных характеристик ККС в зависимости от тактико-технического задания.
Определение длины и ширины производится на основе решения уравнения вместимости грузовых палуб и трюмов корабля с учетом принятых архитектурно-конструктивных типов, типа энергетической установки и конструкции корпуса (рис. 3).
Весь сухой груз при его перевозке на кораблях комплексного снабжения можно рассматривать как эквивалентный грузовой контейнерный пакет If: (рис. 2), который характеризуется своими габаритами и полнотой:
Щ If. ■ If. . ;г: • /г.. (7)
где W\ - объем контейнерного груза, расположенного на верхней палубе; /Г- - объем груза, расположенного в ангаре; /Г; - объем груза, расположенного на грузовой палубе; /Г; - объем груза, расположенного в грузовом трюме.
= ^ ' hEU ' WEU ' hTEU - ®
где к - заданная контейнеровместимость судна; |§р№ hlv,;. hjEij - габаритные размеры стандартного 20-футового контейнера.
Длину между перпендикулярами L можно определить через ее составляющие (рис. 3). Путем преобразований окончательная формула определения длины корабля примет вид
L=пРк (W+%) + \»рк -i)4« +
+ (яф+<7й)1а+Угш, (9)
где 12к - величина зазора между контейнером и ячеистой конструкцией; /яч - габариты ячеистых конструкций в центральной и грузовой зонах; ЬА -длина ахтерпика; аа, - поправочные коэффициенты ахтерпика и форпика; к0 - поправочный коэффициент типа установки ПВО.
Ширина грузовой палубы зависит от заданного количества контейнерных рядов по ширине грузовой палубы пкр и определяется как
Вгр = Пкр ( bTEU + b;k ) + 2b=bk - hzk >
(10)
где Ь2к - величина зазора между боковыми стенками контейнеров; ЪТЕи ~ ширина 20-футового контейнера; Ь2ьк - величина зазора между боковой стенкой контейнера и внутренним бортом.
Высота надводного борта для кораблей комплексного снабжения определяется по Правилам РМРС-2017 с учетом архитектурно-конструктивных особенностей проектируемого судна, т.е. принимается отсутствие седловатости для всего диапазона длин:
H
0,01
100Г-
5„+0,68
1-0,0LR(Z) 1,36
-(1/150)-Д(£) + 0,75АС(£)--(/H/2Z)-AC(Z)-^HAH(Z)],
(11)
где R(L) = L/4,8, при Z<120m; R(L) = 25, при L > 120 м; 5P= [5T+ a(0,5H-T)] / 0,5H - коэффициент общей полноты при осадке, равной 0,5Н; FS(L) = = 2L - 71,5, при 100m<L < 195 м; Fb(L) = 2Z+26, при 195 m<L <250 м; Ас= (1,11Z + 25)/100 - недостаток седловатости; /H=(0,14±0,03)Z - длина надстройки [4]; Ан= 0,6L + 35, при 100 м <Ь < 150 м; Ан= 107, при Z>150 м.
Для расчета мощности энергетической установки следует определить ходовые качества судна, т.е. сопротивление воды движению судна, эффективность действия его движителя и взаимодействие системы «корпус - двигатель - движитель» в процессе проектирования и эксплуатации корабля.
Потребная мощность главных двигателей определяем по формуле
Ne =(i?-0,514-vJ/r|/75, л.
с.
(12)
Выражение для расчета сопротивления воды движению судна имеет вид
R =
(^ост )о ОСТ ni
Ц-Ъ (13)
где X/ и Xô - экстраполяторы по относительной длине и по коэффициенту общей полноты соответ-
Рис. 2. Общая схема эквивалентного контейнерного пакета
Fig. 2. Equivalent container package: général layout
Рис. 3. Типовая схема размещения груза на корабле комплексного снабжения
Fig. 3. Cargo arrangement aboard comprehensive support ship: typical layout
ственно. полученные при помощи экстраполяцион-ного метода Гирса [6]; и - коэффициенты сопротивления трения и остаточного сопротивления соответственно; Ас,!С,(/i/7) - поправка для учета влияния В/Т на с,,С1: Ас, - надбавка на шероховатость; р - плотность воды т/м3; v - расчетная скорость м/с; £1 - площадь смоченной поверхности, мг.
Общий пропульсивный коэффициент определяем как
1-f
П П. : ' Ч г:- П
1-ю
(14)
(16)
у=1
Для определения водоизмещения порожнем ДюР универсального корабля комплексного снабжения, вследствие отсутствия взаимосвязи массы корпуса и главных размерений для судов этого типа. воспользуемся апробированной методикой формирования уравнения масс для универсальных сухогрузных судов [1,2|, обладающей большой физичностыо и соответствующей всей совокупности условных расчетных статей нагрузки, принятой в практике проектирования:
п = р + р
' -м К!р ' МК О]
р + р + р
1 эу -1 сзч L ж
р*
(17)
где коэффициент полезного действия валопровода в соответствии с [5] примем равным т)вал= 0,98; коэффициент полезного действия передачи г)пер = 0,9 (передача на винторулевую колонку); коэффициент неравномерности потока I = 1,02.
В данной работе предусматривается выбор в качестве главного двигателя среднеоборотного дизеля, в качестве движителей предлагается применение винторулевых колонок.
В условиях проектирования корабля «от груза» значение осадки Т. в отличие от значений длины и ширины судна, напрямую не зависит от габаритов контейнерного груза, но зависит от его массы, поэтому для определения значения осадки требуется решать уравнение нагру зки в фу нкции от главных размерений:
рЫЖ-Р(Ь,Ь,В,Т,Н,г,г,...)-Рш =0, (15)
где р5ЬВТ = В - сумма масс, являющихся функцией многих параметров, в том числе и измерителей масс; Р.. - сумма независимых (заданных) масс.
Главная особенность уравнения масс для ККС заключается в представлении массы металлического корпуса, контейнерного груза, мощности главного двигателя и, соответственно, его массы, массы запасов топлива и масла в виде функционала от осадки судна на основе расчетного моделирования.
При определении массы корпуса судна расчетное моделирование - это совокупность структурного и расчетного проектирования корпусных конструкций для определения значения составляющей нагрузки Р, методом ее разделения на отдельные элементарные составляющие (конструктивные элементы):
где Рык - масса металлического корпуса и защитных материалов (покрытий от коррозии и обрастания), т; Рок - масса оборудования корпуса, т; Рэу - масса пропульсивной установки, т; Рсу, - масса инвентарного снабжения и запчастей, т; - масса постоянных жидких гру зов, т; Рв - масса вооружения, т.
Дедвейт кораблей комплексного снабжения в общем случае может быть расписан на следующие составляющие:
Р: + р
6л-
(18)
где Ргр - грузоподъемность судна, т; Рш - масса запасов топлива и смазочного масла, т; I',-, - масса экипажа, провизии и пресной воды, т; Р6л - масса балласта, т.
Одной из важнейших статьей нагрузки для ККС является масса балласта Р6л. для расчета которой необходимо определить параметры остойчивости корабля и составить алгоритм балластировки.
Из-за наличия нескольких палубных штабелей контейнеров и высокого надводного борта на палубе значительно увеличивается площадь парусности, которую можно определить как сумму:
= Ш +
'-'пар ' 'кор ' 'коп
(19)
где 5"Кор - площадь проекции надводной части корпуса на диаметральную плоскость (ДП), м2; 5"Кон -площадь проекции боковых стенок палубных контейнеров на ДП, м2; Л'||(1Л - площадь проекции баковой стенки надстройки на ДП, м2.
Возвышение центра парусности определяется по формуле
1
гпар ^
S
КОр 2
где у - номер конструктивного элемента; Р, - масса /-го конструктивного элемента; п, - количество однотипных конструктивных элементов.
+SKOH(l,22nnK+H-Т) +
(20)
Кренящий момент:
Мкр = 0,001/WSirap'Zirap, (21)
где рвет - давление ветра, Н/м2.
В данной работе требования начальной остойчивости удовлетворяются приемом балласта и снятием части контейнеров. Балластировка осуществляется только в том случае, когда относительная поперечная метацентрическая высота оказывается недостаточной.
По предложению работы [6] для ККС балластировка производится тремя возможными путями (рис. 4):
1. прием балласта в свободные цистерны, т.е. сначала в цистерны двойного дна, а затем в цистерны двойного борта (Н-Т > min);
2. прием водяного балласта с одновременным снятием контейнеров с верхнего палубного яруса (ll-l'= min), т.е. суммарно масса принятого балласта равна массе снятых контейнеров;
2. снятие контейнеров с верхнего палубного яруса при отсутствии свободных емкостей в цистернах. Массу балласта, необходимую для получения желаемой остойчивости судна с выбранными основными элементами, можно определить как
В
-А-
4 1-^бл-(6/а)
1-Ä
бл
Нз
1/3
= 0,
(22)
где А, = hol(2аф); А2=($/а2у (Н/Т); А3=(а1/а2); ах =(l/2)-Ja/8 ; а2= а2/(11,45); t, = zg/H - относительная аппликата центра тяжести судна; Рбл = Рбл /D - относительная масса балласта; z6jl = zai /// - относительная аппликата центра тяжести балласта [3].
Уравнение нагрузки масс в функции главных размерений для универсального корабля комплексного снабжения имеет вид
£> = 0,0LD + 7 • 10"3 KLBH + 0,75 • 10"2 k„LB +
+0,18£>
0,667
+ 0,ЩЬВН)°'667 +1,29-10"4Z7V2 +
+ (о,05mk + 0,43 • 10~3 рк )
п, + -
1,051-53,5
+1,007 • кызксыкиыртхЫГ)
R ■ — +
+ (12,08 + 0,004А) пэ
+ 23,71 +Ррм+Рбл,
(23)
где Ррм - суммарная масса статей нагрузки, определяемая на основе расчетного проектирования, т.
Конечным этапом являются расчеты времени выполнения задачи, а также строительной стоимости судна, параметров провозной способности и связанных с ними эксплуатационных расходов с выходом на критерий экономической эффективности, а также выбор конкурентоспособного варианта.
Критерием выбора предпочтительного варианта ККС определена минимизация ресурсного показателя при ограничении на показатель эффективности:
Е(Х, Хк) > Ео, S(X, Хк) min,
(24)
где /'XX А/.) - показатель эффективности варианта ККС; Ео - заданное значение показателя эффективности ККС; Л'(Л'. Л/.) - стоимость создания и эксплуатации варианта ККС.
С учетом непрерывного и дискретного характера переменных вектора X для оптимизации характеристик ККС выбран комбинированный алгоритм случайно-релаксационного поиска. Он применяется при любых типах функции критерия, ограничений и переменных. Для непрерывных переменных искомого вектораХ шаг оптимизации описан как
Хг=х;+Г(хг) -(*,.). 1-уа
I I t /щах v 1 'min j
(25)
где xi - /-компонент вектора оптимизируемых переменных; хг - /'-компонент, соответствующий предыдущему шагу; (х,)тах и (х,)тт - границы диапазона допустимых значений; 7 - случайная величина, принимающая любое значение на сегменте [-1, 1]; М— целое положительное нечетное число.
Шаг оптимизации для дискретных компонентов вектораХ:
J,=JI+nrY
м
(26)
где •/, - индекс /-го значения /-й дискретной пере-
*
менной в таблице возможных значений; Ji - индекс, соответствующий лучшему значению критерия эффективности, достигнутому на предыдущем шаге оптимизации. Значение•/, существует в диапазоне ограничения
1 <J,<nt.
(27)
Алгоритм случайного поиска требует расчета большого числа вариантов проектируемого судна, причем часть полученных вариантов может не удовлетворять системе определенных ограничений. Ускорение поиска оптимума в алгоритме случайного поиска возможно за счет сокращения числа отказов. Поэтому предложена процедура, выбирающая
Рис. 4. Алгоритм балластировки корабля комплексного снабжения
Fig. 4. Ballasting algorithm of fleet replenishment ship
очередной компонент вектора для шага не по порядку номеров, а с помощью специальной матрицы уравнения алгоритмом (28):
U = |ü/fcI; к =l,...,m; i = \,...,п, (28)
где ни - вероятность выбора /-го компонента вектора оптимизируемых переменных Л' в случае нарушения А"-го ограничения. С помошью этой матрицы управления размерность экстремальной задачи сокращается по каждому ограничению и позволяет сэкономить время при вычислении.
Заключение
Conclusion
Рассмотрены вопросы проектирования, связанные с определением главных размерений корабля комплексного снабжения, выведены зависимости определения длины и ширины судна в зависимости от геометрических характеристик пакета контейнерного груза для ККС различного архитектурно-конструктивного типа. Определены границы диапазона допустимых значений для высоты борта. Приведен расчет остойчивости и разработан алгоритм балансировки при приеме балласта. Для решения задачи оптимизации выбран комбинированный алгоритм случайно-релаксационного поиска. Метод состоит в последовательном изменении одного из компонентов вектора переменных до тех пор, пока после серии шагов не будет достигнуто наилучшее значение критерия. Эти условно оптимальные решения выбираются по заданной разнице критерия оптимизации. В последующих приближениях выбирается окончательный оптимальный вариант корабля [1, 8]. По результатам расчетов, произведенных предложенным способом, представляется возможным формирование элементов тактико-технических заданий на проектирование кораблей комплексного снабжения.
Библиографический список
1. АишкВ.В. Проектирование судов. JL: Судостроение, 1985. 320 с.
2. АшикВ.В., Гайкович АЛ., Семенов ЮЛ., Захаров A.C. Расчет нагрузки при оптимизации элементов сухогрузных судов. JL: Судостроение. 1976. №7. С. 8-11.
3. Бронников A.M. Морские транспортные суда: основы проектирования. Л: Судостроение, 1984. 352 с.
4. Вашедченко АЛ Автоматизированное проектирование судов. Д: Судостроение, 1985. 164 с.
5. Гайкович A.II., Камп'кА.С., Козлов А.С., Пега-гиевГ.Ю., Смирнов С.А., ФирсовВ.Б. Предэскизное автоматизированное проектирование надводных кораблей (судов) // Судостроение. 2002. № 5. С. 16-19.
6. Гайкович АЛ., Рюмин СЛ. Курсовое и дипломное проектирование с использованием УИ САПР «ФЛОТ». СПб.: СНЫ МТУ. 2005. 78 с.
7. Гайкович АЛ. Проблема самоорганизации математических моделей проектируемых судов // Тематический сборник. Юбилейный выпуск. СПб.: Моринтех, 1998. С. 131-140.
8. Поминов С.Г. Методика оценки эффективности использования корабля комплексного снабжения // Сборник трудов ВУНЦ ВМФ «ВМА». 2016. С. 120-131.
9. Бурменский АЛ Методика определения главных размерений безлюковых контейнеровозов // Материалы международной конференции «Кораблестроение и океанотехника. Проблемы и перспективы» (SOPP-98). Владивосток, 1998. С. 35-38.
References
1. V. Ashik. Design of ships. Teningrad, Sudostroyeniye, 1985, 320 pp. {in Russian).
2. t\ Ashik, A, Gaikovich, Yii. Semenov, A, Zakharov. Toad calculations in optimization of carrier ship elements. Teningrad, Sudostroyeniye, 1976, No. 7, pp. 8-11 {in Russian),
3. A. Bronnikov. Sea-going carrier ships: fundamentals of design. Teningrad, Sudostroyeniye, 1984 {in Russian).
4. A. Vashedchenko. CAD-based ship design. Teningrad, Sudostroyeniye, 1985, 164 pp. {in Russian).
5. A. Gaikovich, A. Kalniuk, A, Kozlov, G. Pegashev, S. Sminiov. К Firsov. Preliminary CAD-based design of surface ships // Sudostroyeniye (Shipbuilding), 2002, No. 5, pp. 16-19 {in Russian).
6. A. Gaikovich, S. Ryumin. Preparation of term and year projects in Flot CAD system for students. St. Petersburg State Maritime Technical University, 2005, 78 pp. {in Russian).
7. A. Gaikovich. Self-organization of mathematical models for ships under design // Topical compendium. Anniversary issue. St. Petersburg, Morintech, 1998, pp. 131-140 (in Russian).
8. S. Pominov. Operational efficiency assessment procedure for fleet replenishment ship // Compendium of papers, N.G. Kuznetsov Naval Academy, 2016, pp. 120-131 (in Russian).
9. A. Butwensky. Determination procedure for main dimensions // Materials of international conference Shipbuilding and Ocean Engineering. Problems and Per-
spectives (SOPP-98). Vladivostok, 1998, pp. 35-38 (in Russian).
Сведения об авторах
Поминов Сергей Геннадьевич, к.т.н., старший преподаватель Военного института (военно-морского политехнического) ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия». Адрес: 190195, Россия, Санкт-Петербург, Пушкин, Кадетский бульвар, 1. Тел.: +7-921-770-02-46. E-mail: [email protected].
Гайкович Александр Иосифович, д.т.н., профессор Военного института (военно-морского политехнического) ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия». Адрес: 190195, Россия, Санкт-Петербург, Пушкин, Кадетский бульвар, 1. Тел.: +7-812-494-01-37. E-mail: [email protected].
Николаев Андрей Сергеевич, старший оператор научной роты ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия». Адрес:
190195, Россия, Санкт-Петербург, Пушкин, Кадетский бульвар, 1. Тел.: +7-812-494-01-37. E-mail' [email protected].
About the authors
Pominov, Sergey G., Cand.Sc., Senior Lecturer, Naval Poly-technical Institute of N.G. Kuznetsov Naval Academy. Address: 1, Kadetsky Bulvar, Pushkin, St. Petesburg, Russia, post code 190195, tel.: +7 921 770-02-46. E-mail: [email protected].
Gaikovich, Aleksaiidr I., D.Sc,, Prof., Naval Polytechnical Institute of N.G. Kuznetsov Naval Academy. Address: 1, Kadetsky Bulvar, Pushkin, St. Petesburg. Russia, post code 196602, tel.: +7 812 494-01-37. E-mail: [email protected]. Nikolaev, Andrei. S., Senior Operator of Scientific Troop, N.G. Kuznetsov Naval Academy. Address: 1, Kadetsky Bulvar, Pushkin, St. Petesburg, Russia, post code 196602, tel.: +7 812 494-01-37. E-mail: [email protected].
Поступила/ Received: 21.06.19 Принята в печать / Accepted: 27.08.19 © Коллектив авторов, 2019
