Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема развития грузовых перевозок в Союзе Мьянма 8
1.1. Особенности водных путей Союза Мьянма 8
1.2. Особенности грузопотоков по водным путям Союза Мьянма 10
1.3. Обоснование конкурентоспособности водного транспорта в Союзе Мьянма 13
1 4 Особенности ограничения строительной базы Союза Мьянма 16
1.5.Анализ сопоставления условий перевозки грузов 19
Глава 2. Обоснование типа накатно-контейнерного судна смешанного плавания для Союза Мьянма 22
2.1.Существующие типы грузовых судов внутреннего и прибрежного плавания 22
2.2. Обоснование типа проектируемого накатно-контейнерного судна смешанного плавания 35
Глава 3. Математическая модель проектируемого судна 46
3.1.Расчёты допустимого варианта проектируемого судна 46
3.2 . Математическая модель для оптимизации главных размерений судна 51
3.2.1. Расчёты ходкости проектируемого судна 51
3.2.2. Выбор диаметра гребного винта 57
3.3.Расчёты нагрузки корпуса проектируемого судна по геометрическим размерам конструктивных элементов 59
3.3.1 .Расчёты нагрузки в математической модели оптимизации характеристик проектируемого судна смешанного плавания 61
3.3.2 .Расчёты весов конструктивных элементов корпуса судна 65
3.4 Расчёт вместимости проектируемого судна 87
3.5.Ограничение по остойчивости в математической модели проектируемого судна 90
З.6.Требование к минимальному надводному борту 90
3.7.Удифферентовка 91
3.8.Экономические расчеты 92
3.9.Блок-схема математической модели проектируемого судна смешанного плавания 98
Глава 4. Постановка оптимизационной задачи проектирования судна 101
4.1 .Обоснование методики оптимизации 101
4.2. Формирование задачи проектирования как экстремальной при оптимизации 103
4.2.1 .Выбор вектора исходных данных 103
4.2.2 .Выбор вектора оптимизируемых параметров 104
4.2.3 .Система ограничений математической модели проектирования накатно-контейнерного судна 105
4.2.4 .Выбор и обоснование критерия эффективности 110
4.3 .Выбор алгоритма оптимизации при оптимизационной задаче 110
Глава 5. Исследование математической модели проектирования накатно-контейнерного судна смешанного плавания для Союза Мьянма 118
5.1. Программный комплекс для реализации математической модели проектирования накатно-контейнерного судна 118
5.2.Постоптимизационный анализ 123
5.2.1.Определение коэффициента эластичности 130
Заключение 132
Литература 133
Приложения 142
- Обоснование конкурентоспособности водного транспорта в Союзе Мьянма
- Обоснование типа проектируемого накатно-контейнерного судна смешанного плавания
- Математическая модель для оптимизации главных размерений судна
- Формирование задачи проектирования как экстремальной при оптимизации
Введение к работе
Союз Мьянма — развивающаяся страна Юго - Восточной Азии, расположенная в западной части полуострова Индокитай. Целью правительства страны является превращение Союза Мьянма в аграрно-индустриальное государство. Союза Мьянма ведёт экспортную и импортную торговлю, в том числе и по морским путям, с разными странами.
Развитие страны, превращение ее в аграрно-индустриальную, требует наличия развитой инфраструктуры. Основой инфраструктуры является эффективная транспортная система. В Союзе Мьянма, в основном, используется для транспортировки грузов наземный транспорт (автомобильный и железнодорожный). Объём перевозок грузов водным транспортом незначителен из-за малоразвитого грузового флота. Во время сезона дождей, (этот сезон длится 4 — 5 месяцев в год), наземный транспорт на большой части территории страны функционировать не может. Поэтому развитие грузового флота речного и прибрежного района плавания является для Союза Мьянма актуальной задачей. В Союзе Мьянма большая протяженность внутренних водных путей: она составляет 12800 км. Наличие речных портов в больших городах, создает предпосылки для развития водного транспорта как основы транспортной сети страны.
Для нашей страны характерна большая протяженность морского побережья, на котором расположены порты и главная река Ayeyarwady связывающая столицу с северной частью страны. В настоящее время перевозки осуществляются морскими судами, а по реке Ayeyarwady -речными. Возникает необходимость в перевалке грузов при переходе из реки в море, что приводит к большой затрате времени и средств. В этих условиях весьма перспективной представляется такая рационализация транспортных связей, которая позволила бы устранить или резко сократить перевалку перевозимых грузов речным флотом.
Главными направлениями перевозок грузов водным транспортом является центральный район (линия, Yangon - Mandalay) и нижний район
(линия, Yangon - южные города). Последний маршрут проходит по Адаманскому морю. Максимальная протяжённость этих линий примерно 493 миль. Следовательно, для обеспечения судоходства, целесообразно использование грузовых судов смешанного плавания.
Главное ограничение при проектировании таких судов - это недостаточная глубина главной реки Ayeyarwady, особенно в период засухи (примерно с 15 ноября до 15 мая). В течение сезона засухи допустимая осадка по маршруту Yangon - Mandalay не превышает 1.5 м. Прямые перевозки на судах смешанного плавания дают возможность не только уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты, но и разгрузить многие перегруженные устьевые порты, сократить сроки доставки грузов и обеспечить их большую сохранность, что особенно важно при перевозке ценных генеральных грузов. При этом сокращаются сроки доставки, лучше сохраняется груз. Кроме того, использование судов смешанного плавания (река-море) на перевозках по прямому бесперевалочному варианту позволяет избежать простоев на различных технологических операциях транспортного процесса при передаче с одного вида транспорта на другой и снизить нагрузку в напряженные периоды года на железнодорожном и морском транспорте.
В данной диссертационной работе обосновывается тип накатно-контейнерного судна. В качестве прототипа выбрана десантная баржа II - ой мировой войны как простая в технологическом исполнении и доказавшая свою надёжность с точки зрения эксплуатации в тропических условиях на мелководье.
Диссертационная работа содержит решение двух задач. Первая задача -это построение математической модели накатно-контейнерного судна смешанного плавания на базе системного анализа. Вторая задача — это исследование построенной модели и выработка рекомендаций для создания крупной серии накатно-контейнерных судов на верфях Союза Мьянма. Методологически диссертационная работа опирается на результаты,
полученные: в части системного анализа - в трудах [5],[12],[13],[14],[15], в части теории проектирования судов - в трудах [1],[7],[9],[11],[23] и в части теории оптимизации судов - в трудах [12],[13],[16],[22],[29].
Десантная баржа, как архитектурно-конструктивный тип судна представляет собой небольшое плоскодонное судно с откидывающееся аппарелью. Техника десанта выгружается собственным ходом. Данная технология разгрузки сокращает время десантирования и не требует использования причалов, оснащенных кранами. Целью диссертационного исследования является анализ и научное обоснование технических решений, обобщение и совершенствование методов проектного обоснования оптимальных элементов (главных размерений) судна указанного типа.
Для решения первой задачи, построения математической модели судна, необходимо установить зависимости эксплуатационных и мореходных качеств судна от его элементов; главных размерений, их соотношений, показателей формы обводов. Для того чтобы наиболее правильно выбрать тип и элементы судна, необходимо установить его общую архитектуру, рассмотреть условия его эксплуатации, проработать схему общего расположения, правильно разместить различного рода устройства, выбрать энергетическую установку. Важное значение в решении указанной задачи имеют экономические расчёты, на основе которых выбирают тот или иной вариант решения.
Проектирование современного судна в соответствии с принципами системного анализа становится невозможным в отрыве от свойств систем более высокого уровня (т.е. с учётом состояния транспортной системы в целом). Поставленная проблема в диссертационной работе решается с использованием методов общепроектного анализа, а также современных методов математического моделирования и оптимизации.
С позиций теории проектирования судна метод моделирования обладает рядом достоинств: применение метода моделирования на этапах замысла и начальных стадиях проектирования судна позволяет заранее
определить успешность функционирования судна и исключить ненужные затраты людских и материальных ресурсов на постройку судов с нерациональными характеристиками. Моделирование является чрезвычайно гибким методом, который позволяет воспроизводить любые как реальные, так и гипотетические ситуации. С помощью метода моделирования необходимая информация о судне может быть получена быстро и в большом объёме искусственным путём без дорогостоящих, а иногда и вообще невозможных испытаний.
Математическая модель дает вариант проектного решения, алгоритм оптимизации организует построение такого вариантного ряда, который приводит к оптимальному решению. Таким образом, в диссертационной работе сделана попытка решить актуальную для Союза Мьянма оптимизационную задачу по обоснованию важнейшего элемента её водной инфраструктуры.
Обоснование конкурентоспособности водного транспорта в Союзе Мьянма
В диссертационной работе, для предварительного обоснования конкурентоспособности, предполагается, что количество рейсов из столицы составит 32 рейса в эксплуатационный год (334 суток) при скорости 12 узлов в разные районы страны. Максимальная дальность плавания по речному пути и прибрежному пути — 493 миль. Ходовое время составляет примерно 4 суток, время ожидания в порту и время погрузки и выгрузки примерно 1.2 суток на один рейс. Поэтому на один рейс получается 5.2 сутки и всего 64 рейса в год. Но в обратном рейсе перевозятся рис и цемент. Поэтому предполагается 32 кругловых рейсов в год. Средний грузовой поток перевозимой сельскохозяйственной техники составляет около 3200 тонн. Предполагаемая грузоподъёмность проектируемого судна примерно -100 тонн (4 грузовика).
Протяжённость автодорог наземного транспорта составила приблизительно 28,200 км в 2002 году. Автопарк страны насчитывает 73900 легковых автомобилей и 49300 грузовиков. Железнодорожная система Союза Мьянма, составляла приблизительно 4000 км в 2002 году. Большинство грузоотправителей используют железные дороги благодаря тарифу перевозки грузов, который два раза меньше, чем перевозки по автодорогам. Однако железнодорожного сообщения с другими странами Союз Мьянма не имеет.
Количество тонн грузов, перевезённых по автодорогам, железным дорогам и водным транспортам показаны на рис. 1.7. Очевидно, что объём перевозки грузов водным транспортам значительно меньше чем наземным транспортом. Рассмотрим особенности водных путей Союза Мьянма, протяжённость навигационных путей между основными портами с районами плавания показаны в таблице 1.3 и 1.4[57].
Минимальное расстояние опор мостов достаточно широко и высота мостов достаточно высока. Минимальная ширина между опорами и высота моста по реке Ayeyarwady (гидрологические особенности) в ходу при речном режиме , Yangon - Mandalay приведены в таблице 1.5; (Это мост называется " Maubin " и находится в городе Maubin в районе I, между городами Yangon и Mandalay). Условия прохождения под мостами не являются лимитирующими.
При плавании прибрежном районе, Yangon - Myeik, протяжённость побережья составляет примерно 400 миль и находится в южном районе страны. В этом районе страны большинство автодорог и железных дорог в сезон дождей редко используются. В южней части страны, автодороги используют только летом и зимой. Главный перевозимый груз в столицу из этой части страны - цемент. Большинство грузов из Таиланда перевозят в прибрежные города и далее - в столицу. В южной части страны, представляющий собой вытянутую полосу между Андаманским морем и западным Таиландом, находятся города - Mawlamyaing, Dawai, Myeik и Kawthaung . По всем прибрежному и речному району, имеется достаточно доступных мест на берегу, для погрузоразгрузочных работ перевозимых грузовиков.
Судостроительная промышленность является одной из отраслей промышленности, представляющих собой важное звено в народном хозяйстве Союза Мьянма. Судостроительная промышленность связана с деятельностью других отраслей промышленности и оказывает существенное влияние на их развитие. Судостроительная промышленность включает в себя комплекс подразделений (проектные и научно-исследовательские организации, судостроительные заводы, верфи), в которой работает значительная доля населения страны. Поэтому развитие судостроения всегда было показателем научно-технического уровня страны, её промышленного потенциала. В настоящее время в нашем регионе в области судостроения лидерами являются Южная Корея, Япония, Вьетнам и Китай.
Гражданское судостроение обеспечивает потребность отечественного морского, речного и промыслового флота в транспортных средствах. Судостроение является важным аспектом в развитие транспортных, как внутренних, так и внешних, коммуникаций страны. Правительство Союза Мьянма использует официальные меры поддержки отечественного судостроения с целью обеспечения национальных интересов, в области национальной безопасности для сохранения рабочих мест.
Судостроительная промышленность страны развивается с 50-х годов XX века. В Союзе Мьянма есть большие ресурсы полезных ископаемых для развития тяжёлой промышленности. Объём производства стали, основного конструкционного материала для судостроения достигает 150000 тонн в год. Верфи размещаются в столице страны. Верфи страны могут строить морские, речные и суда смешанного плавания дедвейтом до 2000-т в соответствии с правилами международных классификационных обществ. На верфях Союза Мьянма строятся следующие типы судов; танкера, десантные суда, сухогрузные суда, патрульные суда, буксиры, суда внутреннего плавания, паромы, пассажирские суда баржи. В 1993 был заключен, первый заграничный контракт на постройку 9 грузовых барж (800 тонн водоизмещения) от корпорации Китая. Потом были построены 4 двухпалубных пассажирских судов с малой осадкой [91].
Первое экспортное специальное судно было построено в 1995г согласно Правилам Регистра Ллойда для компании Индонезии. Второе экспортное буксирное судно, было построено согласно Правилам Американского Бюро Судоходства для компании Сингапура в 1997 г. С 1999 г до 2003г согласно Правилам Регистра Ллойда и Американского Бюро Судоходства, были построены суда с горизонтальной грузообработкой и буксиры для компании Сингапура. В 2004 г, построили яхту для компании Франции и прогулочный катер для компании Таиланда в 2005г. Верфи страны способны к ремонту морских, прибрежных и судов внутреннего плавания до 12000 т дедвейта.
Таким образом у судостроительной промышленности Союза Мьянма есть хорошие перспективы. В настоящий момент единственной поддержкой судостроительной промышленности, как и экономики в целом, является экспорт судов. Заказы от иностранных покупателей способствуют загрузке производственных мощностей судоверфей, сохранению уровня занятости и созданию основы для дальнейшего развития судостроения. Более того, работа по экспортным заказам требует использования современных технологий, улучшения качества работ, снижения сроков проектирования и строительства, чтобы обеспечить своевременную поставку продукции.
Несмотря на потребности страны отсутствует флот грузовых судов смешанного плавания. Динамика развития флота Союза Мьянма показана на рис. 1.8. Прямые перевозки на судах смешанного плавания дают возможность не только уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты, но и разгрузить многие перегруженные устьевые порты, сократить сроки доставки грузов и обеспечить их большую сохранность, что особенно важно при перевозке ценных генеральных грузов.
Обоснование типа проектируемого накатно-контейнерного судна смешанного плавания
Выбор в качестве базового архитектурно-конструктивного типа десантной баржи оправдан их успешной эксплуатацией в условиях тропиков, а также опытом их массовой постройки на слабооборудованных верфях. В качестве судна прототипа по архитектурно-конструктивному типу для грузового судна смешанного плавания Союза Мьянма выбирается десантная баржа II - ой мировой войны. Примерном такой баржи может служить десантное судно LCM - (ВМС,США) предназначенная прежде всего для высадки людей и доставки груза [78],[80],[81],[87],[94]. Это стальное судно с грузовой палубой и носовой аппарелью и имеет двухвальную энергетическую установку. Характеристики судна приведены в таблице 2.4, а его внешний вид судна показан на рис.2.5;
Другой тип десантного судна - это LCU-1600. Автономность судна позволяет участвовать в длительных морских операциях в течение приблизительно семи дней. Такое судно также может служить -прототипом для накатно-контейнерного судна Союза Мьянма. Судно типа LCU-1600 транспортирует гусеничную или колесную технику и генеральный груз от судна к берегу и от судна к судам. Грузообработка как у судна типа RORO, с помощью носовой и кормовой аппарелей [71],[72],[73],[74],[103].
Условия обитаемости можно считать удовлетворительными для экипажа предусмотрены жилые помещения, туалетная, прачечная и души, салон и собственный камбуз со столовой. Поэтому судно достаточно автономно и самостоятельно. Судно типа LCU может перевозить тяжёлую технику, бульдозеры, грузовики, и.т.д. Экипаж 11 человек, радист, машинист, инженер-электрики, квартирмейстеры, боцман, шеф-повар и командир судна. Характеристики судна приведены в таблице 2.5, а внешний вид судна типа LCU 1600 показан на рисунке 2.6 , 2.7 , 2.8 ;
При эксплуатации десантное судно типа LCU 1600 В итоге, в качестве основного выбирается следующий архитектурно-конструктивный тип накатно-контейнерного судна смешанного плавания для Союза Мьянма. Судно с кормовым размещением машинного отделения и надстройки, с грузовой верхней палубой, носовой аппарелью и упрощёнными обводами. Как было указано выше, существенными являются технологические ограничения, приведедящие к выбору упрощённых обводов.
Применение унифицированных плоских секций и деталей позволяет при минимальных затратах строить суда различных размерении и разного назначения для перевозки навалочных и смешанных грузов, контейнеров, автомобилей и т.д. Сокращение затрат (предполагаемое снижение стоимости постройки корпуса судна) при использовании прямолинейных шпангоутов и развитых плоских поверхностей составляет 4 % стоимости корпуса. Пригодность к автоматизированному и механизированному изготовлению деталей и секций корпуса с плоскодонными обводами значительно выше чем у корпусов с лекальными обводами [98],[99],[100].
Выполненные расчёты показали, что постройка корпуса судна из плосішх секций может обеспечить снижение трудоёмкости на 9 % [32], а для частично упрощённых обводов (спрямленных шпангоутов с плавными ватерлинии) - снижение трудоёмкости на 6 % . Трудоёмкости судовых и корпусных работ при использовании обычных, упрощённых и плоскостных обводов корпуса приведены в таблице 2.6;
Трудоёмкость (тонн/час)по работам судна прототипа водоизмещением около 600т предполагаемый по видам работ приведена в таблице.2.8; Поэтому предполагается то, что общая трудоёмкость постройки на верфи Союза Мьянма составляет по корпусным работам 1 тонна получается примерно 3 часа и по работам монтажа механизмов, трубопроводов и.т.д 1 тонна получается 14 часов. Далее всего срок постройки судна может рассчитываться. Основная цель данного расчёта - доказательство реализуемости рассматриваемого в диссертации типа судна.
Математическая модель для оптимизации главных размерений судна
В диссертационной работе, конструктивные элементы металлического корпуса судна разделяют на 6 условных подгрупп. 1 .Обшивка корпуса, 2.Продольные элементы конструкции корпуса, 3.Связи элементов переборок, 4.Рамные связи конструкции корпуса, 5.Вертикальные связи (пиллерсы), 6.Остальные элементы конструкции корпуса судна "Обшивка корпуса" состоит из собственно обшивки корпуса и настила танков запасов топлива, смазочного масла, воды и балласта. "Продольные элементы корпуса" состоят из следующих элементов конструкции: продольные балки основного набора корпуса и танков запасов топлива, смазочного масла, воды и балласта, вертикальный киль и стрингеры. "Связи элементов переборок" — это обшивка переборок и стойки переборок. Рамные связи состоят из рамных шпангоутов, бимсов и флоров и "Вертикальные связи корпуса" - пиллерсы. Последний шестой раздел - это надстройка, носовая аппарель судна, фальшборт, фундаменты главных двигателей и механизмов. Для всех конструктивных элементов корпуса судна, рассчитывают требуемые толщину и момент сопротивления по правилам РМРС. Расстояние между балками основного набора, шпация, регламентируется Правилами Регистра. Значение нормальной шпации (мм) выражается по формуле [45] (2Lpp+ 480). Правилами РМРС допускается принимать шпацию основного набора больше и меньше этой величины в пределах 25% . Таранная переборка в соответствии с Правилами РМРС располагается на расстоянии не менее 5% длины судна Lpp и не более Зм + 5% длины судна Lpp от носового перпендикуляра. Таранная переборка устанавливается водонепроницаемой до палубы переборок.
Практическое расстояние судна таранной переборки проектируемого судна соответствует среднему значению межу максимальным и минимальным значением. В первом этапе, предполагается такая же продольная система набора как и у прототипа. Количество переборок в рассматриваемом диапазоне длин - 6. Для машинного отделения, предполагается, что середина длины машинного отделения находится за пределами 0.3 L в корму от миделя [41].
На сухогрузных судах смешанного плавания, имеющих небольшую высоту борта по сравнению с высотой борта морских судов, машинное отделение, как правило, размещают в корме. Кормовое размещение машинного отделения позволяет увеличить полезную грузовместимость судна и открывать палубу, что создаёт удобство при грузовых работах. Суммарную длину машинного отделения предполагается определить по формуле LM =kL, где k = 0.25,...,0.2 [7]. Точное значение к определяется по среднему значению численного коэффициента к .
Особенность расчёта нагрузки при выполнении оптимизации заключается в необходимости варьирования главными размерениями и архитектурно-конструктивным типом судна. При пересчёте с прототипа такие возможности весьма ограничены. Поэтому в диссертационной работе используется другой подход.
Наибольшую долю в водоизмещении порожнем составляет вес металлического корпуса. Следовательно повышение точности расчёта этой группы нагрузки может привести к повышению точности расчёта в целом. Наиболее точным способом расчёта веса металлического корпуса является расчёт по конструктивным элементам. Однако, в алгоритме оптимизации может использоваться только аналитическая модель. Для преодоления указанной проблемы в диссертационной работе используется следующий приём. На основе анализа архитектурно-конструктивного типа перспективного накатно-контейнерного судна смешанного плавания (см. Главу. 2) создана упрощённая схема конструктивного мидель-шпангоута.
На его основе может быть набран корпус по Правилам Российского морского регистра судоходства [41]. Формулы, содержащиеся в Правилах, дают зависимости площадей сечений балок, толщин пластин и т.п. в зависимости от размерений судна и внешних нагрузок.
Совокупность таких формул для отдельных элементов корпусных конструкций образует формулу для расчёта веса металлического корпуса в целом. Комбинация главных размерений и коэффициенты полноты образуют " модуль " такой формулы в смысле [1]. Поправки на упрощения, сделанные в ходе расчёта веса металлического корпуса, могут быть учтены измерителем, определенными по прототипу. Такой подход позволяет конструировать в принципе произвольной конструктивный мидель-шпангоут, создавая " физичные " для различных архитектурно-конструктивных типов судов, при отсутствии необходимого комплекса судов-прототипов или при отсутствии информации об их нагрузке. В данной диссертационной работе определяются основные действующие нагрузки на корпусные конструкции проектируемого судна; 1. Обусловленные взаимодействием судна с водной средой; 2. Обусловленные воздействием груза; 3. Обусловленные воздействием балласта в балластных цистернах Эти нагрузки вычисляются в соответствии с Правилами РМРС [41]. 1. Нагрузки обусловленные взаимодействием судна с водной средой, действующие на корпусные конструкции при взаимодействии судна с водной средой (Р), кПа, имеют гидродинамический характер. Давление в рассматриваемой точке погруженной части корпуса судна представляют собой сумму гидростатической составляющей, (pst), и гидродинамической (волновой) добавки ,(pw).
Формирование задачи проектирования как экстремальной при оптимизации
Компоненты вектора исходных данных представляются собой информацию технического задания на проектирование и базу знаний о проектируемом судне. Все исходные данные проекта вырабатываются в процессе согласования между проектантом и заказчиком. В принципе, компоненты вектора исходных данных представляют собой результаты отдельной научно-исследовательской работы [14].
В задаче проектирования накатно-контейнерного судна смешанного плавания вектор исходных данных получен следующим образом;
Исходя из района плавания, назначение проектируемого судна определяется его тип. Тип проектируемого судна - накатно-контейнерное судно смешанного плавания для Союза Мьянма. Требуемая величина полезного эффекта от эксплуатации судна (полезная грузоподъёмность) выбрана исходя из анализа годового грузопотока страны и весогабаритных характеристик перевозимых грузовиков. Требуемые технико-экономические показатели (тариф за перевозку груза, цена топлива и.т.п.) получены из анализа транспортного рынка страны. С внешней средой, связан выбор предельной осадки - это ограничение по осадке судна для прохода по реке Ayeyarwady. Нормативными документами, указанными директивно являются Правила РМРС.
По способу задания непрерывными компонентам вектора исходных данных являются - скорость, автономность, дальность плавания. Дискретные величины: численность экипажа, дискретные ряды значений характеристик главных двигателей. По характеру описания задаваемой величины компоненты вектора исходных данных проектируемого судна являются детерминированными: измерители масс нагрузки, масс надстройки, носовой аппарели, фальшборта, фундаментов ЭУ и механизмов, адмиралтейский коэффициент и пропульсивный коэффициент и.т.п. Символьной компонентой является марка главных двигателей поскольку, которая используется по зарубежным данным [75]. Все исходные данные представлены на рис.4.3: элементы которого представляют собой количественные и качественные требования к системе, формализован следующим образом - C(ci, ...,ср) [14]. Для проектируемого судна выбраны такие компоненты вектора оптимизируемых переменных: - длина между перпендикулярами, L - ширина, В - осадка в полном грузу, Т - высота борта, Н
Поскольку у проектируемого судна приняты упрощённые обводы корпуса и теоретический чертёж преобразуется путём аффинного преобразования, коэффициент общей полноты проектируемого судна остаётся постоянным. Компоненты вектора оптимизируемых переменных в совокупности со знанием технического задания, нормативной базы и применяемыми проектными методиками являются достаточными для получения всей необходимой информации по проекту на рассматриваемой стадии.
Все компоненты вектора оптимизируемых переменных репрезентативны и взаимонезависимы. Выбор компонентов вектора X определяется не только физической сущностью проектируемой системы, но и возможностями алгоритмов оптимизации, которые применены для решения задачи синтеза. В задаче синтеза судна смешанного плавания вектор оптимизируемых переменных (синтезируемых компонентов) системы, содержащий п непрерывных компонентов, формализован следующим образом - Х(хь ..., хп) [14].
Диапазон изменения компонента вектора оптимизируемых переменных определяется +15% и — 15 % от первичных значений оптимизируемых переменных судна допустимого варианта. Соразмерность значений разных компонента вектора оптимизируемых переменных X является существенным условием успешной работы ряда алгоритмов оптимизации. В данном случае, оптимизируемые переменные являются соразмерными и их масштабирование не требуется. В задаче синтеза технической системы, система ограничений представляет собой формализованные отношения между компонентами проектируемой системы, между системой и метасистемой, а также между системой и внешней средой. В задаче оптимизационного проектирования накатно-контейнерного судна имеются семь функциональных ограничений, описанных отношениями дисбаланса (условия в виде неравенств). Они учитывают условия существования и целостности проектируемой системы судна[14],[15],[20],[37].
В эти условия входят следующие неравенств: 1. Требование полезной грузоподъемности выражает отношение между силами веса и силами поддержания. Грузоподъёмность должна быть не менее заданной; где D - полное водоизмещение судна , Pi - раздел нагрузки кроме полезной нагрузки, Р гр - заданная грузоподъёмность. 2. Требование полезной вместимости. Площадь грузовой палубы должна быть достаточной для перевозки заданного количества грузовиков; где Lpp - длина между перпендикулярами проектируемого судна, В - ширина проектируемого судна, Анад — площадь надстройки, Акп - площадь кормового участка палубы, Агру3 - фактическая площадь необходимая для размещения грузовиков с требованиями технологических зазоров между самими автомобилями на судне и между конструкциями корпуса судна и автомобилями. 3. Требование минимальной осадки, исходя из района плавания. Осадка не должна превышать максимально допустимую; где Т— осадка проектируемого судна, Ттах - максимальная осадка судна по требованию речного режима. 4. Требование размещения экипажа и энергетической установки, выражаемое в минимально допустимой высоте борта 2.75 м; где Н— высота борта проектируемого судна, Hm;n - минимальная высота борта судна по требованию обитаемости.
