Введение к работе
Актуальность темы определяется тем, что контейнерные и накатные суда имеют большое значение для экономики всех стран, поэтому повышение их эффективности путем совершенствования проектных методик является актуальной задачей. Важную роль играет установление рациональных проектных характеристик. Среди контейнеровозов актуально выявить преимущества и недочеты компоновок с «открытой» палубой. Для накатных судов актуально исследование перспективности носовых компоновок надстройки.
Эксплуатация контейнерных и накатных судов представляет собой сложный процесс, который должен быть отображен в проектной модели. Важное значение имеет организация погрузки и разгрузки на терминалах, достижение минимального стояночного времени. Требует анализа вопрос о рациональных скоростях, рост которых сдерживается тенденцией удорожания топлива. Поэтому совершенствование способов проектирования судов с быстрой грузообработкой является актуальным и представляет как научный, так и практический интерес.
Исследование базируется на основных положениях теории проектирования судов, теории оптимизации, теории мореходных качеств и строительной механики, теории математической статистики. Отмечено, что такие ученые, как Ашик В.В., Ногид Л.М., Пашин В.М., Нечаев Ю.И., Бронников А.В., Гайкович А.И., Савинов Г.В., Сахновский Б.М., Логачев СИ., Цой Л.Г., Мацкевич В.А., Морейнис Ф.А., Власов В.А., Захаров А.С, Шагиданов В.И. и другие посвятили свои работы развитию теории проектирования судов и её приложению к относительно быстроходным судам и к судам для ускоренной грузообработки. Коллективный вклад в развитие контейнерных и накатных судов сделан учеными ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, ЦНИИ Морского Флота и ЦКБ Балтудопроект.
Предметом исследования являются способы и вычислительные алгоритмы, входящие в методику проектного обоснования контейнерных и накатных судов, базирующиеся на современных научно-технических принципах, расширенной базе данных, алгоритмических моделях, вычислительных процедурах, реализуемых с использованием разработанных программных средств.
Объектом исследования являются логико - математические модели и графо -аналитические способы, описывающие проектирование контейнерных и накатных судов и проектные аспекты рационализации процесса эксплуатации этих судов.
Целью исследования является разработка методик проектирования контейнерных и накатных судов для экономических и эксплуатационных условий региона Балтийского и Северного морей и проверка работоспособности этой методики на конкретных примерах и в более широком диапазоне параметров.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить такие рабочие задачи, как математическое моделирование судна, процесса его проектирования и процесса его эксплуатации; разработка типовых вариантов судов; формулирование выводов о влиянии характеристик вариантов на итоговые результаты.
На защиту выносятся следующие основные результаты:
- Разработаны методика решения внешней задачи по обоснованию типа судна с быстрой грузообработкой для линии с известным грузопотоком и методики оптимизации контейнерных и накатных судов в рамках их внутренних задач.
- На основе учета модульных факторов предложен для этапа проектных обоснований унифицированный ряд предпочтительных длин и высот корпусов
контейнерных и накатных судов; для такого ряда произведены системные обоснования и оценки экономических показателей, которые могут быть применены в качестве базовых величин при конкретном проектировании.
- Проанализирован вопрос об условиях применения балластировки на
контейнерных и накатных судах в связи с уменьшением средней массы фактически
перевозимых контейнеров и трейлеров.
Рассмотрено методическое значение нового параметра «длина трейлерных линий» на накатных судах; показаны пределы изменения соотношения между длиной трейлерных линий и числом трейлеров, унифицированы длины трейлеров.
Показана рациональность носового положения надстроек для накатных судов при сохранении машинного отделения в кормовой части.
В качестве научной новизны результатов можно выделить следующие факты:
- Обновлена база данных по судам с быстрой грузообработкой и
систематизированы данные по взаимосвязи их проектных характеристик.
- Разработаны новые методики: методика решения внешней задачи по
обоснованию типа судна с быстрой грузообработкой для конкретной линии;
методики оптимизации контейнерных и накатных судов для внутренних задач.
- Установлены новые тенденции при балластировке контейнерных и накатных
судов, связанные с уменьшением средней массы фактически перевозимых
контейнеров и трейлеров.
- В методике проектного анализа накатных судов рассмотрено значение
нового параметра «длина трейлерных» линий» и предложены варианты
унификации расчетных длин трейлеров.
- В диссертации разработан ряд новых формул и графиков для практического
применения в алгоритмах проектного анализа контейнерных и накатных судов.
Практическая значимость исследования состоит в следующем:
- Для обоснованных в диссертации методик разработаны алгоритмы расчета,
рабочие программы и проведены практические параметрические расчеты,
показавшие работоспособность и практическую пользу методик.
- Для практического применения рекомендованы унифицированный ряд
предпочтительных длин и типизированные теоретические чертежи
Определены практические критерии для применения вариантов контейнерных судов с открытой палубой и накатных судов с комбинированием трейлеров с дополнительными видами груза.
- В связи с увеличением доли рефрижераторных и вентилируемых
контейнеров даны рекомендации по подключению контейнеров к электропитанию
и по увеличению проектной мощности судовой электростанции.
Практическое значение диссертации обеспечено также прикладной направленностью, рассмотрением расчетных примеров, возможностью использования в практике проектирования систематизированной базы данных.
Теоретическая значимость диссертационного исследования состоит в разработке и обосновании новых положений в теории и методике улучшения эксплуатационных и мореходных качеств в результате оптимизационного исследования проектируемого судна. К числу таких положений можно отнести следующие позиции:
- Разработанные в диссертации методики решения внешней проектной задачи по обоснованию типа судна с быстрой грузообработкой и методики оптимизации
контейнерных и накатных судов в рамках внутренних задач дополнили методический аппарат теории проектирования судов учетом модульных факторов.
Для унифицированного ряда предпочтительных длин и высот корпусов контейнерных и накатных судов произведены системные обоснования и оценки экономических показателей, которые могут быть применены в качестве базовых величин при конкретном проектировании.
Дана методическая схема анализа вопроса о применении балластировки на контейнерных и накатных судах в связи с уменьшением средней массы фактически перевозимых контейнеров и трейлеров.
Апробация работы. Наиболее важные результаты исследования докладывались в 2009 году на конференции «Моринтех-Юниор»; на конференции НТО судостроителей им. А.Н. Крылова в 2010 «Единение науки и практики», на Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании - 2011» в Южно-Сахалинске и на научном семинаре НТО им. А.Н. Крылова.
Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 7 статьях, из которых 3 - в рецензируемых научных журналах и изданиях (выполнены без соавторов. Из публикаций в четырех работах доля диссертанта составляет 100 %, в двух работах доля автора составляет 50% и еще в одной работе 33%.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 191 страниц основного текста (имеется 30 таблиц и 75 рисунков). Список литературы включает 149 наименований. Объем приложений составляет 53 страницы.
