Содержание к диссертации
Введение
1 Модель проектного анализа рыболовного судна 9
1.1 Сведения о районах промысла и орудиях лова 9
1.2 Состав флота 13
1.3 Исследование базы данных посудам 20
1.4 Особенности обоснования судов с повышенной скоростью 23
1.5 Обзор литературы 28
1.6 Постановка задачи оптимизации 34
2 Основные эксплуатационные характеристики рыболовных судов 37
2.1 Определение среднесуточного улова 37
2.1.1 Определение производительности оборудования для обработки и
хранения улова на рыбопромысловых судах 41
2.2 Определение режимов работы рыболовных судов 44
2.3 Определение численности экипажа 48
2.4 Система экономических показателей
2.4.1 Доход добывающего судна 51
2.4.2 Эксплуатационные расходы 54
2.4.3 Стоимость постройки судна 58
2.4.4 Способы оценки стоимости судна 59
2.5 Оптимизационные ограничения и условия 63
3 Технические характеристики рыболовного судна 66
3.1 Типизация компоновки. Надводный борт. Незаливаемость 66
3.1.1 Типизация компоновки рыбопромысловых судов 66
3.1.2 Надводный борт. Обеспечение незаливаемости
3.2 Расчет нагрузки и положения центра тяжести рыболовных судов 75
3.3 Форма корпуса. Оценка вместимости. Определение размерении судна с учетом обеспечения вместимости
3.3.1 Форма корпуса 81
3.3.2 Оценка вместимости 83
3.4 Обеспечение удифферентовки и начальной остойчивости 88
3.4.1 Обеспечение удифферентовки 88
3.4.2 Обеспечение требований начальной остойчивости 91
3.5 Возможность обеспечения непотопляемости 95
4 Ходкость, управляемость и мощность судовой электростанции 99
4.1 Обеспечение ходкости при проектном обосновании 99
4.2 Проектирование движителей 104
4.3 Определение мощности энергетической установки 106
4.4 Управляемость рыбопромысловых судов 109
4.5 Мощности электростанции, холодильной установки и вспомогательных механизмов 112
5 Формулирование методики и результаты расчета 117
5.1 Общая характеристика разработанной методики 117
5.2 Описание разработанного программного комплекса 117
5.3 Методические указания по использованию программного комплекса 123
5.4 Исходные данные для вариантных расчетов 125
5.5 Результаты обоснования характеристик судна 127
5.6 Пример расчета по разработанной методике 134
Заключение 139
Список литературы
- Особенности обоснования судов с повышенной скоростью
- Определение режимов работы рыболовных судов
- Расчет нагрузки и положения центра тяжести рыболовных судов
- Мощности электростанции, холодильной установки и вспомогательных механизмов
Введение к работе
Актуальность рассматриваемой темы определяется высокой важностью отрасли промышленного рыболовства для государства, так как рост населения требует использования всех пищевых ресурсов, среди которых рыба издавна играет существенную роль. Развитие рыболовства на основе создания более эффективного рыболовного флота является одной из первостепенных задач, решаемых в настоящее время и в нашей стране.
Первоочередной для России является задача обновления флота малых и средних рыболовных судов, как связанная с наименьшими затратами на постройку при том, что выделяемые на рыболовный флот ресурсы ограничены. Только при одновременном развитии как дальнего, так и прибрежного лова на эффективных судах, возможно стабильное развитие промышленного рыболовства, чему примером могут служить скандинавские страны. В повышении эффективности рыболовных судов высокое значение имеет улучшение методической базы их проектирования.
Вопросам решения внешней и внутренней задач оптимизации и проектирования рыболовных судов были посвящены работы Л. М. Ногида, В. М. Пашина, А. И. Ракова, Н. Б. Севастьянова, Г. В. Аракельяна, С. И. Логачева, Ю. И. Нечаева, А. П. Иванова, В. П. Иванова, С. В. Дятченко, Е. В. Маслюка, А. С. Токарева, В. В. Ярисова, Е. В. Каменского. На основе этих работ можно развивать методики обоснования характеристик рыболовных судов конкретного назначения.
При проектировании современного рыболовного судна необходимо учитывать как изменившуюся в годы перестройки экономическую обстановку, так и результаты развития общей методики проектирования и теории судов. В этой связи положения и выводы диссертации опираются на проектные исследования В. В. Ашика, А. В. Бронникова, А. В. Букшева, А. И. Гайковича, Г. Ф. Демешко, Р. В. Борисова, Э. О. Егорова, А. Г. Ляховицкого, Ф. А. Морейниса, Г. В. Савинова, Б. М. Сахновского, А. Н. Суслова, В. Н. Тряскина, Л. Г. Цоя и других специалистов СПбГМТУ, ЦНИИ Морского Флота и института «Гипрорыбфлот». Наряду с этим актуален анализ методического опыта проектирования в ведущих рыбопромышленных странах, в том числе работ Богуцки Д., Гаммона М., Кинета А., Лвина А. С., Мая К. Ч., Мирояниса А., Нгуена К. В. и ряда других специалистов. Главный вывод состоит в том, что в современных экономических условиях следует перейти от принятой ранее доктрины развития экспедиционного океанского рыболовства к более приемлемой практике базирования на прибрежный лов.
Таким образом, основная задача диссертации состоит в разработке методик оптимизационного проектного обоснования технических элементов и экономических характеристик рыболовных судов, которые смогут эффективно применяться в западном и северном регионах России. Для этого должны решаться внешняя и внутренняя задачи оптимизации.
Предметом исследования являются способы и алгоритмы вычисления, составляющие методику проектного обоснования рыболовных судов, основанные на современных научных и технических принципах и алгоритмических моделях.
Объектом исследования являются логико-математические модели, описывающие проектирование и эксплуатацию, а также вопросы организации и технологии самого процесса ловли рыбы средними и малыми рыболовными судами.
Целью исследования является разработка методики проектирования рыболовных судов, учитывающей возможные изменения экономических условий рыболовства в России, а также проверка работоспособности данной методики на конкретных частных примерах.
Для достижения цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Конкретизировать математическую модель, описывающую проектирование и эксплуатацию среднего и малого рыболовного судна;
2. Разработать способы, алгоритмы и программы оптимизации характеристик рыболовных судна, провести параметрические расчеты;
3. Разработать типовые варианты рыболовных судов с изменением исходных требований и формулированием проектных рекомендаций.
В качестве научной новизны результатов проводимого исследования можно отметить такие положения:
– Разработаны новые методики: методика решения задачи оптимизации исходных данных проектных заданий (то есть внешней задачи); частные методики проектного обоснования основных элементов и характеристик средних и малых рыболовных судов в рамках внутренних задач.
– Установлены на основе базы данных характерные тенденции взаимовлияния главных размерений малых и средних рыболовных судов, различные для отечественных и зарубежных разработок;
– В методике проектного анализа разработан новый подход к уточнённому определению нагрузки масс и положения центра тяжести рыболовного судна с учетом конкретизации его архитектурно-компоновочного вида;
– Для практического применения в алгоритмах проектного анализа рыболовных судов разработан ряд новых формул, графиков и программ.
Достоверность разработанных положений и выводов основывается на использовании проверенного логико-математического аппарата теории проектирования и оптимизации судов и их конструкций, строительной механики и теории корабля, теории математической статистики. Тестовые расчёты подтвердили чувствительность методик к изменению входных данных и показали согласованность результатов с данными практики.
Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:
– Для обоснованной в рамках диссертационного исследования методики проектного анализа разработаны соответствующие алгоритмы расчета и рабочие программы;
– Проведены параметрические расчеты, позволившие дать ряд конкретных проектных рекомендаций и показавшие работоспособность, а также практическую применимость указанной методики.
Теоретическая значимость диссертационного исследования состоит в разработке и обосновании новых положений в методике повышения эксплуатационных и мореходных качеств проектируемого рыболовного судна при его оптимизационном исследовании.
Апробация работы. Наиболее важные результаты исследования докладывались в 2010 г. на конференции НТО Судостроителей им. акад. А. Н. Крылова «Единение науки и техники», г. Санкт-Петербург; на Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании – 2011», г. Южно-Сахалинск; дважды на научном семинаре НТО Судостроителей им. А. Н. Крылова, г. Санкт-Петербург.
Внедрение. Разработанные в диссертации методики обоснования элементов и характеристик рыболовных судов дополнили методический аппарат теории проектирования судов. Наиболее важные положения методик внедрены в проектно–конструкторском бюро ЗАО «ПКЦ–Флот» (г. Калининград), в группе компаний «ФОР» (г. Калининград), в региональном научно-образовательном центре проблем транспорта и судостроения Балтийского федерального университета им. И. Канта (г. Калининград).
Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 6 статьях, из которых 3 – в рецензируемых журналах и изданиях. Из публикаций в одной работе доля диссертанта составляет 100%, в трех работах доля автора составляет 50% и еще в двух работах 33%.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 161 страниц основного текста (в том числе 41 таблицу и 65 рисунков). Список литературы включает 168 наименований на 15 страницах. Объем приложения составляет 39 страниц.
Особенности обоснования судов с повышенной скоростью
Представленные в данном разделе зависимости позволяют на самых ранних этапах оценить основные характеристики проектируемого промыслового судна. Они могут использоваться для определения исходных значений оптимизируемых величин в допустимой области оптимизации технических характеристик.
Будучи основанными на данных спроектированных судов, зависимости показывают средние значения. Во многих случаях осредненные характеристики оказываются близким к оптимальным в конкретных условиях проектных ограничений, если в использованной базе данных учитывались разработки только опытных проектантов.
Особую группу рыболовных судов представляют малые универсальные суда с повышенной скоростью хода. Основным продуктом таких судов является свежая или охлажденная рыба. Именно для обеспечения требований нормативов по сроку хранения свежей неохлажденной и охлажденной рыбы назначается завышенная по сравнению с обычными рыболовными судами скорость.
Подобные суда обычно имеют длину до 20 м, однако для Дальнего Востока, в том числе, для японской рыбной отрасли, характерно использование и больших судов с повышенной скоростью. В качестве материала корпуса для таких судов используются в основном стеклопластики и легкие сплавы. Архитектура и компоновка скандинавского малого универсального рыболовного судна с повышенной скоростью представлена на рисунке 1.13.
Малые суда ярусного лова имеют надстройку или рубку в носовой части судна. Обычно рубка совмещает функции ходовой и навигационной. Палуба рубки слегка приподнята над уровнем верхней палубы, что позволяет увеличить высоту жилого помещения. Ниже ярусом расположено жилое помещение с местами для отдыха и камбузом.
Машинное отделение занимает кормовую часть судна. Часто главный двигатель располагают со сломом вала для уменьшения длины машинного отделения. Трюм занимает среднюю часть судна. Обычно для подобных судов численность экипажа составляет до 3 человек. Для малых ярусников схема компоновки принимает вид: L = LX + LT+LM0 (1.12) где Ьж - длина жилого помещения. Уравнение компоновки позволяет определить требуемую длину судна исходя из необходимости размещения функциональных помещений. Корпус малого судна имеет смешанные обводы, гладкие в носу и с явно выраженной скулой в корме. Для размещения винта большего диаметра у некоторых подобных судов выполняется туннель. Число Фруда по длине для малых судов может доходить до единицы. Для обеспечения удифферентовки таких судов могут использоваться бульбовые носовые образования, которые, как отмечено в личной переписке с одним из изготовителей, не влияют на сопротивление движению и необходимую мощность главного двигателя. Рис. 1.13. Внешний вид ярусника 13,0 м
Схема подпалубных помещений малого ярусника 13,0 м В связи с тем, что малые рыболовные суда имеют повышенную скорость и, как следствие, работают в переходном к глиссированию режиме, оценка требуемой мощности должна выполняться с учетом этого фактора. Для оценки глиссирующих судов в переходном режиме и режиме глиссирования наиболее широко применяется методика, разработанная Дениэлом Савитским. Им же предложена методика учета сопротивления при движении на волнении.
При обосновании длины проектируемого малого рыболовного судна с повышенной скоростью следует учитывать его особенности. Одна из которых заключается в контейнеризации улова. В настоящее время существует несколько стандартных габаритных размеров для изолирующих рыбных контейнеров, обеспечивающих сохранение улова. Габариты европейских контейнеров представлены в Таблица 1.5. Соответственно длина трюма должна выбираться таким образом, чтобы обеспечить размещение кратного количества контейнеров. Ширина судна также должна по возможности обеспечивать удобное размещение контейнеров. Размер раскрытия люка должен обеспечивать возможность строповки полных контейнеров в порту.
Назначение грузоподъемности малых скоростных судов должно исходить из величины возможных среднесуточных уловов, специфики ярусного лова, а также нормативов на срок хранения свежей и охлажденной рыбы. Длинный евро Малые рыболовные суда обычно работают на однодневных рейсах, таким образом жилые помещения предполагают только временное нахождение, соответственно, отсутствие спальных мест. Бытовые помещения ограничиваются совмещенной с рубкой кают-компанией и санитарным помещением. В кают-компании может быть оборудована зона для разогревания пищи.
Масса корпуса в первом приближении может быть оценена по ближайшим прототипам с учетом используемых материалов. В связи с тем, что компоновка подобных судов обычно меняется в небольших пределах, положение центра тяжести может быть также оценено по данным прототипа в зависимости от длины и высоты борта судна.
В зависимости от устанавливаемого промыслового оборудования могут быть введены ограничения на требуемую площадь палубы, необходимую для размещения оборудования, или высоту борта в корме и у правого борта, где обычно располагается ярусовыборочная машина.
Незаливаемость малых рыболовных судов при движении на умеренных скоростях обеспечивается увеличением высоты до палубы бака, что также позволяет обеспечить необходимую высоту помещений в корпусе. Однако незаливаемость палубы обычно не обеспечивается. Для ограничения попадания воды в жилой отсек, а также в трюм значение высоты комингсов увеличивается. Высота комингса люка может доходить до высоты фальшборта.
Информация данного раздела позволяет понять, почему при систематизации опубликованных данных иногда появляются высокие значения скоростей, выпадающие из общих тенденций.
Для рассмотренных в работе районов лова применение подобных судов пока представляется невозможным. В Баренцевом море использованию высоких скоростей препятствые суровые климатические условия. В Балтийском море нет дорогих видов рыбы, способных покрыть высокие затраты.
Определение режимов работы рыболовных судов
Донными неводами ловят донную и придонную рыбу на глубине до 120-150м. На Дальнем Востоке снюрреводы (донные неводы) применяют для ловли минтая, камбалы, терпуга, трески. Также лов донными неводами распространен в Японии, Дании, Норвегии и Англии, где этим способом добывают минтая, камбалу, треску, пикшу, скатов, морского окуня. Замет донного невода производят с кормы или борта после его наборки. Выборка донного невода выполняется с постановкой на якорь или без нее.
Кошельковый невод представляет собой сетную стенку большой высоты и длины, которой окружают скопление рыбы. Верхняя подбора невода находится на поверхности воды, а нижняя кошелькуется стяжным тросом. Кошельковым неводом ловят преимущественно косячную рыбу в поверхностных слоях моря до глубины 100-150 м.
Лов кошельковыми неводами дает примерно пятую часть мирового улова и занимает второе место после тралового лова. Наиболее развит в Японии, США, Перу, Норвегии, Исландии, Канаде и т.д.
Постановка кошелькового невода производится с кормы. Выборка обычно осуществляется с помощью силового блока с борта судна. Сейнеры обычно имеют короткую надстройку, расположенную в средней части судна, смещенную к корме. Жилые помещения располагаются в первом ярусе надстройки. Также возможно носовое расположение надстройки. В этом случае силовой блок для выборки невода устанавливается кормовее надстройки. Рыбный ящик и грузовой люк находятся в средней части судна. Такое расположение надстройки с одной стороны снижает воздействие вибрации и шума от машинного отделения, с другой стороны повышается влияние качки. Носовое расположение надстройки характерно для малых сейнеров до 18 м.
Машинное отделение находится в корме. Суда обычно оборудуются носовым и кормовым подруливающими устройствами.
Грузовое пространство занимает среднюю и носовую часть судна от машинного отделения до отделения носового подруливающего устройства.
Ярусный лов является крючковым способом добычи рыбы. Ярусный порядок состоит из большого числа секций. Каждая секция представляет собой хребтину - синтетическую веревку или шнур диаметром 4-8 мм, к которой крепят поводцы с крючками. Ярусные порядки по способу установки делятся на стационарные и дрейфующие, а по расположению в толще воды на поверхностные пелагические, придонные и донные. Ярусом ведется промысел хищных рыб, которые не образуют больших скоплений или держатся в местах, не доступных другим орудиям лова.
Традиционно постановка яруса осуществляется с кормы через специальный порт для средних ярусников и через фальшборт для малых. Выборка яруса осуществляется с борта с помощью специального ярусоподъемника.
В рассматриваемой базе рыболовных судов ярусники представлены двумя отдельными группами. К первой группе относятся малые многоцелевые суда до 16 м, ко второй группе относятся ярусники длиной более 35 м. Архитектура судов этих групп различна. Подробно архитектура и другие вопросы, связанные с малыми ярусниками, рассмотрены в разделе 4.2 данной работы.
Ярусники длиной более 35 метров отличаются расположением надстройки. Кормовую часть первого яруса надстройки занимают жилые помещения. В носовой части расположено помещение приема яруса. На нижней палубе расположено технологическое оборудование по переработке улова, расположенное в нос от миделя. В кормовой части - жилые помещения. Второй ярус надстройки - удлиненный ют - занят жилыми помещениями.
Машинное отделение расположено в корме. Трюм занимает место между машинным отделением и форпиком или отделением носового подруливающего устройства, если таковое имеется. Средние ярусники могут иметь особенность, заключающуюся в методе выборки ярусных порядков. Вместо традиционного подъема яруса с правого борта, Он может проходить под корпусом судна и через специальный порт в днище судна подниматься на палубу обработки.
Согласно статистике аварий промысловых судов, собранной IMO, приблизительно половина случаев потери остойчивости рыболовных судов, предшествующей их опрокидыванию, связана с заливанием палубного колодца и проникновением воды во внутренние помещения судна. Общие требования безопасности, появившиеся в 1977 году в рамках Международной конвенции по безопасности рыболовных судов, предъявляемые к рыболовным судам длиной свыше 24 м, оговаривают требования к минимальному надводному борту. Согласно Международной конвенции высота надводного борта в носу должна быть достаточна, чтобы предотвратить избыточное заливание с учетом реальных условий погоды, волнения , типа судна и его назначения.
Для промысловых судов неограниченного плавания Конвенция рекомендует следующие минимальные значения надводного борта в носу. /Я=0Д17Д1- ) (3.6) Зависимость применяется для судов длиной менее 110 м. Заливаемость носовой оконечности в первую очередь связана с таким свойством судна, как всхожесть на волну [99], которое в свою очередь характеризуется сдвигом по фазе изменения волнового профиля и вертикальным перемещением носовой оконечности. Для обеспечения хорошей всхожести на волну требуется расположением масс ближе к миделю и соответственного облегчения оконечностей. Такая задача может быть решена в рамках выбора архитектурно-компоновочного типа проектируемого судна. В случае положения судна лагом к волнению для предупреждения возможности заливания палубы Конвенция предлагает следующие зависимости для оценки защищенного надводного борта. В данном случае защищенным надводным бортом считается расстояние от минимальной точки планширя фальшборта до ватерлинии, соответствующей самой большой осадке судна.
Однако выбор высоты надводного борта нельзя осуществлять только на основании минимальных требуемых величин, не учитывающих влияние надстроек. На рисунке ниже представлены данные по высоте надводного борта в соответствии с длиной рыболовных судов. Показаны линии, соответствующие среднему значению надводного борта при фактическом количестве отсеков. Подобная диаграмма позволяет оценить высоту надводного борта с учетом требуемой непотопляемости для выбранного количества водонепроницаемых отсеков проектируемого судна. Для представленных судов из базы данных непотопляемость обеспечена в большинстве случаев при затоплении одного отсека. Для части судов дан комментарий - «кроме затопления машинного отделения», «кроме затопления рыбного трюма».
При рассмотрении фактических компоновок обычно видно, что небольшое увеличение высоты борта сверх минимального, учет водонепроницаемых надстроек или уменьшение длины отсека на одну шпацию позволили бы снять этот комментарий и повысить уровень безопасности проектируемого судна.
Расчет нагрузки и положения центра тяжести рыболовных судов
На основании проверочных расчетов выбора гребного винта для ряда рассматриваемых в рабочем примере рыболовных судов получена следующая зависимость для приближенного определения коэффициента полезного действия гребного винта средних и малых промысловых судов на свободном ходу.
Судовая энергетическая установка является техническим средством автономного обеспечения судна всеми требуемыми для его эксплуатации видами энергии. В составе СЭУ выделяют главные и вспомогательные энергетические установки.
В состав главной энергетической установки входит главный двигатель, главная передача, валопровод и движитель. Энергия комплекса используется для движения судна. В рыбопромысловой отрасли достаточно давно применяются схемы отбора мощности главной энергетической установки с помощью валогенераторов для обеспечения нужд судна в электроэнергии. Для привода в действие вспомогательных механизмов требуется электрическая энергия, для подогрева топлива - пар низких параметров. Источниками энергии для этого служат судовые электрические станции (СЭС) и вспомогательные котельные установки (ВКУ). Агрегаты СЭС и ВКУ составляют вспомогательную энергетическую установку.
Схема организации судовой энергетической установки определяет параметры основных ее элементов. На судах промыслового флота используются исключительно дизельные энергетические установки. Для удобства потребляемую судном для его работы энергию можно разделить на механическую и электрическую. Первая используется исключительно в качестве пропульсивной - для движения судна, вторая - для обеспечения остальных потребностей в энергии. Источниками энергии на судне являются главные и вспомогательные энергетические установки. Таким образом, можно выделить наиболее распространенные схемы организации СЭУ по источникам обеспечения механической и электрической энергии:
По типу главной передачи главные энергетические установки делятся на дизель-электрические, механические и прямые. В дизель-электрических установках гребной винт приводится в движение электродвигателем, питающимся от главных дизель-генераторов. Механическая передача предполагает наличие редуктора, обычно используется со средне- и высокооборотными двигателями. Прямая передача используется с малооборотными двигателями, на рассматриваемых судах не применяется из-за высоких массовых характеристик МОД.
Особенностью траулеров является наличие двух основных режимов работы - свободного хода (возвращение с промысла) и траление (буксировка трала). Таким образом, устанавливаемый гребной винт должен работать в двух режимах. Поэтому широкое применение на судах рыбопромыслового флота нашли винты регулируемого шага. Дополнительным преимуществом использования ВРШ является возможность работы главного двигателя при постоянных оборотах, что позволяет использовать устройства отбора мощности (валогенераторы).
Определение мощности судовой энергетической установки следует начинать с определения ее схемы. Так потребная величина мощности (механическая и электрическая часть) распределяются между главной и вспомогательной энергетической установкой. Буксировочная мощность, расходуемая на движение судна определяется исходя из сопротивления движению судна. EPS = R- vs -0,514 (4.9) Здесь R - буксировочное сопротивление, vs - скорость судна, в уз. Следует отметить, как говорилось выше, для траулеров характерно наличие двух основных режимов движения, поэтому следует определять потребную мощность в этих двух режимах (свободный ход и буксировка трала). При передаче мощности от главного двигателя на винт происходит ряд потерь, которые определяются соответствующими кпд NE— (4.10) ПоПвПт Здесь г}0 - пропульсивный коэффициент; г\в - кпд валопровода; г\гп кпд главной передачи.
Коэффициенты полезного действия валопровода и главной передачи зависят от длины валопровода и типа главной передачи. 108 В случае отбора мощности от главного двигателя валогенератором выражение для определения мощности принимает вид: NE=- - + k3- - (4.11) ПоПв гп ІВГ ОТ Здесь Рвг - максимальная нагрузка валогенератора; г]вг,Г)от - кпд валогенератора и узла отбора мощности; к3 - коэффициент запаса мощности валогенератора.
Среди важных мореходных качеств судна выделяется комплексное понятие управляемости, то есть, способности судна изменять или сохранять курс по мере необходимости. В рамках управляемости судна выделяют следующие вопросы: поворотливость - способность судна менять траекторию движения при перекладке руля; устойчивость на курсе -способность сохранять выбранную траекторию; торможение - возможность замедлить движение вплоть до полной остановки с помощью обратной работы (реверса) движителей. Отдельно рассматриваются вопросы управляемости при воздействии ветра и волнения, и на мелководье. Выделяется также понятие маневренности судна, то есть, способности выполнять маневр (преднамеренное действие судоводителя по изменению характеристик движения судна) с определенной скоростью.
Обеспечение определенных свойств управляемости судна связано с массово-геометрическими характеристиками корпуса судна, движительного комплекса, а также рулевого устройства. Теоретическая задача управляемости является сложной аэрогидродинамической задачей.
Одним из приближенных решений этой задачи являются имитационные расчеты. Имитационные расчеты движения судна при маневре широко разрабатываются многими авторами [159, 167]. Такие расчеты основываются на общей системе дифференциальных уравнений движения судна.
Мощности электростанции, холодильной установки и вспомогательных механизмов
Целью расчета в программном комплексе является определение экономически оптимальных значений основных элементов и характеристик проектируемого рыболовного судна в рамках внешней и внутренней задачи для заданных предполагаемым заказчиком значений конкретных эксплуатационных условий.
Так как результаты расчета позволяют оценить влияние изменения заданных значений на экономические показатели, то результаты диссертационного исследования позволяют в ряде случаев предложить заказчику направление корректировки некоторых исходных требований.
Исходные данные Для выполнения расчетов необходимо подготовить следующие величины:
Данные по району промысла, характеризуемые удаленностью района промысла от порта базирования, R, миль; средней суточной производительностью, характерной для рассматриваемого типа судна в данном районе промысла, q, т/сут.
В случае наличия на проектируемом судне обработки улова задается величина коэффициента выхода готовой продукции, в зависимости от которой определяется необходимая мощность перерабатывающего и морозильного оборудования. Как показало исследование, для обеспечения необходимых площадей по результатам анализа базы данных эксплуатируемых судов при наличии обработки улова в разделе архитектуры и компоновки проектируемого судна следует задавать 2 палубы.
Для определения экономических показателей проектируемого судна считаются известными стоимость основной продукции, стоимость вспомогательной продукции (в случае наличия обработки улова), а также стоимость топлива. Последовательность проектного обоснования Последовательность подготовки исходных данных и проведения оптимизационных расчетов различается при работе с внешней и внутренней задачей оптимизации. При работе с программным комплексом по внешней задаче кроме перечисленных исходных данных необходимо определить диапазон значений грузоподъемности, скорости хода и численности экипажа, соответствующий эксплуатационным условиям. Для этого используются базы данных характеристик эксплуатируемых рыболовных судов.
По диапазону значений грузоподъемности определяется рабочий диапазон значений длин рыболовного судна, используемый непосредственно в программном комплексе.
В разработанном программном комплексе используется типовые формы корпуса, соответствующие малым и средним промысловым судам. Они задаются опорой на конкретные прототипы по мере выявления требований к форме судна. В результате этого расчеты объемов и сопротивления выполняются на основании конкретной формы корпуса.
Уровень автоматизации расчета вариантов проектируемого судна в программном комплексе поддерживается диалоговым режимом. В составе комплекса практически автоматизированы решения уравнения плавучести и нагрузки, а также вместимости. Решения уравнений плавучести и нагрузки, а также вместимости осуществляются с помощью итераций.
Для заданного значения длины судна определяются другие проектные характеристики путем решения тех уравнений проектирования, которые вошли в систему ограничений. Приемлемость решения определяется диапазоном допустимых отклонений для значения грузоподъемности и вместимости отсеков. Характеристики варианта, соответствующего сбалансированному решению для данного значения длины, записываются в файл-протокол. Таким же образом выполняются расчеты для других значений длины из установленного диапазона.
По рассчитанным значениям экономических показателей и основных характеристик в рабочем диапазоне длины и соответствующем ему диапазоне грузоподъемностей строятся графики зависимости срока окупаемости от грузоподъемности с нанесением области допустимых значений по остойчивости, а также требованию к длительности рейса.
Решением внешней задачи оптимизации являются такие значения грузоподъемности, скорости хода и численности экипажа из области допустимых значений, которые обеспечивают минимальное значение срока окупаемости.
Для решения внутренней задачи по полученному на этапе решения внешней задачи значению грузоподъемности определяется рабочий диапазон длины рыболовного судна. Процесс выполнения расчетов далее не отличается от решения внешней задачи, однако в качестве варьируемых характеристик выступают главные размерения и коэффициенты формы.
По построенным аналогичным образом графикам зависимости срока окупаемости от главных размерений и грузоподъемности определяется такое сочетание главных размерений, которое соответствует заданному значению грузоподъемности и минимальному значению срока окупаемости.
В работе в качестве примера расчета по разработанной методике рассматриваются задачи обоснования основных проектных характеристик промысловых судов для Балтийского и Баренцева моря с базированием в Калининграде и Мурманске соответственно. Таким образом определяется удаленность района промысла от порта базирования, составляющая 350 миль для судов, базирующихся в Мурманске, 40 миль для малых судов, базирующихся в Калининграде - район промысла для Балтийского моря ограничен 26 подрайоном. Таким образом, в первом случае дальность составляет 700 миль, а во втором - 80 миль.
Район промысла определяет породный состав улова. Для варианта промыслового судна, работающего в Баренцевом море основным объектом промысла также рассматривается треска. Траловый лов в Балтийском море ограничивается треской.
Параметром, определяющим промысловое судно, является на ряду с другими величинами, вид вырабатываемой продукции. Вид продукции определяется для судов, работающих по автономной схеме промысла, временем, требующимся для возвращения судна в порт базирования. Свежая охлажденная рыба в воде или льду может храниться в таких условиях в течение нескольких дней в зависимости от породы рыбы и температурных условий. Срок хранения мороженной рыбы значительно превышает длительность рейса рыболовных судов. Косвенно на вид вырабатываемой продукции влияют условия размещения обрабатывающего и морозильного оборудования.
Таким образом вид вырабатываемой продукции может быть связан с размерной характеристикой рыболовного судна: малые судна не обладают средствами обработки улова и вырабатывают охлажденную рыбу, более крупные суда имеют на борту обрабатывающее оборудование, позволяющее вырабатывать как мороженную рыбу целиком, так и филе и сопутствующие продукты (технический и медицинский жир, мука).
