Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Особенности требований к судам для охраны экономических зон. обзор основных характеристик 40
1.1. Определение новой группы судов и понятия экономической зоны. Режим экономических зон и пребывания в них иностранных судов 40
1.2. Задачи мониторинга окружающей среды, выполняемые судами для охраны экономических зон 44
1.3. Анализ отечественных данных по судам, близким по типу к судам для охраны экономических зон 46
1.4. Анализ данных по зарубежным судам, сходным по типу с судами для охраны экономических зон 50
1.5. Особенности судов для морских исследований 54
ГЛАВА 2. Взаимосвязь базисных и компоновочных характеристик 63
2.1. Выявление характеристик доминирующих подсистем. нагрузка, состав и компоновка функционального оборудования 63
2.1.1. Проблемные вопросы проектирования и способы их решения 63
2.1.2. Пример выделения доминирующих подсистем 66
2.1.3. Мореходность как основной доминирующий фактор для судов охраны экономических зон 69
2.2. Проектный анализ компоновки и выделение доминирующих помещений 73
2.2.1. Общая характеристика компоновки 73
2.2.2. Рекомендации по объёмам, площадям и компоновочным размерам...75
2.2.3. Общая характеристика основного оборудования 78
2.3. Компоновка помещений в корпусе и надстройках 80
2.3.1. Распределение объемов и площадей для последующего построения чертежей общего расположения з
2.3.2. Анализ компоновки с позиций обеспечение непотопляемости и других факторов безопасности 82
2.3.3. Характеристики машинных отделений 87
2.3.4. Модульные подходы при формировании общего расположения 88
ГЛАВА 3. Анализ проектных характеристик, связанных с нагрузкой и формой обводов 93
3.1. Схемы определения состава нагрузки 93
3.2. Учет конструктивных факторов. Разработка мидель-шпангоутов по Схеме приведенных толщин 95
3.3. Схема оценки удифферентовки и остойчивости 98
3.4. Критерии оптимизации и определение экономических показателей. Схема функционально-стоимостного анализа 99
3.5. Обоснование проектных решений, связанных с мореходностью, ходкостью и энергетикой
3.5.1. Форма корпуса, способы её обоснования и совершенствования. Мореходные формы обводов для переходных режимов движения 102
3.5.2. Требования к форме корпуса судна для охраны экономических зон. 108
3.5.3. Варианты теоретического чертежа при оптимизации 112
Глава 4. Формирование и детализация алгоритма проектирования 113
4.1. Предварительная блок-схема проектирования судов для охраны экономических зон и морских исследований 113
4.2. Формирование проектного задания 119
4.3. Детализация блок-схемы методики 122
Глава 5. Приложение методики к практическим задачам ... 126
5.1. Рекомендации по структуре проектных заданий и по рациональной последовательности поиска проектных решений 126
5.2. Применение модульного формирования 129
5.3. Особенности проектного анализа судов, предназначенных для дальневосточных экономических зон 133
5.4. Особенности проектного анализа судов, предназначенных для Охраны экономических зон в северном ледовитом океане 138
5.5 особенности проектного анализа судов, предназначенных для Экономических зон балтийского, черного и каспийского морей 142
5.6. Возможность параметрических исследований на основе Программного комплекса 146
Заключение 149
Литература 154
- Задачи мониторинга окружающей среды, выполняемые судами для охраны экономических зон
- Мореходность как основной доминирующий фактор для судов охраны экономических зон
- Критерии оптимизации и определение экономических показателей. Схема функционально-стоимостного анализа
- Формирование проектного задания
Введение к работе
Актуальность темы
Разработка способов проектного обоснования характеристик судов для охраны экономических зон и для морских исследований актуальна в связи с тем, что эти суда играют важную роль в регулировании международного сотрудничества по использованию морских ресурсов. Экономическая зона представляет собой район, находящийся за пределами территориальных вод страны, в котором действует конкретный правовой режим.
Суда для охраны экономических зон играют значительную роль в таких районах, где к контролю за морскими ресурсами стремится несколько государств (например, это регионы Охотского и Каспийского морей). При создании методик проектирования судов для охраны экономических зон и для морских исследований необходимо решить несколько актуальных задач:
а) установить перечень выполняемых этими судами функций, свойств и
проектных характеристик; подтвердить количественные значения
конкретных характеристик анализом базы данных;
б) проверить возможность охраны экономической зоны какой-то группой
существующих судов и сопоставить их эффективность;
в) проанализировать характеристики и опыт использования судов
береговой охраны в странах, где такие суда применяются (США, Япония,
Норвегия и др.).
При планировании флота для охраны экономических зон большой интерес представляет анализ применимости судов пограничных, рыболовных, исследовательских. В экономических зонах необходимы, как правило, достаточно крупные и мореходные суда.
Разрабатываемая методика базируется на общей теории проектирования судов. Проектные задачи здесь тесно увязываются с вопросами мореходности, конструктивной рациональности, экономичности. С этих позиций наиболее полезно использование работ Ашика В.В., Бронникова А.В., Пашина В.М., Борисова Р.В., Бойцова Г.В., Кизилова Д.И., Савинова Г.В., Смирнова А.Г., Фирсова В.Б., Шляхтенко А.В. Согласованию общих и частных критериев оптимизации, анализу подсистем и подзадач, их доминантности и взаимосвязи посвящены работы Пашина В.М. Большой вклад в обоснование проектных решений и мореходных качеств судов аналогичных типов внесли Ачкинадзе А.Ш., Гайкович А.И., Демешко Г.Ф., Ляховицкий А.Г., Никитин Н.В., Суслов А.Н., Селиверстов КЛ., Челпанов И.В., Родионов В.В., Власов В.А., Курочкин Д.В.
Объектом исследования являются суда, движущиеся в водоизмещающем режиме при числах Фруда свыше 0,3 с полной массой в интервале от 1200 до 5000 т, способы их оптимизации и модульного формирования, модели проектного анализа, учитывающие взаимосвязи характеристик, способы выявления особенностей компоновки и архитектурно-конструктивных типов рассматриваемых судов.
Цель и содержание диссертационной работы
Целью работы является создание методики проектного обоснования главных размерений и общего облика рассматриваемых судов. Задача состоит в получении рациональной совокупности элементов и характеристик судна, которые, выполняя свои функции, соответствуют установленному заказчиком региону. Предметом зашиты являются:
Разработанная автором методика проектного обоснования элементов и характеристик судов, дающая возможность определять главные проектные величины для трёх возможных условий эксплуатации (в Морском, Океанском и Полярном районах).
Программный комплекс для определения важнейших проектных характеристик судна по основным позициям технического задания. Этот же комплекс адаптирован для проектирования судов сходных типов при условии их создания на основе унифицированных корпусов и модульного оборудования.
Схемы архитектурно-компоновочного проектирования с конкретной процедурой возможного применения модульных решений (с параллельной оценкой позиций, по которым модульность влияет на эффективность, и с оценкой возможности межпроектной унификации).
Результаты расчетов, выявляющие рациональные интервалы изменения требований к функциональному оборудованию, к скорости и к дальности.
Научная новизна и достоверность результатов
Наиболее важным из новых результатов является отсутствовавшая ранее методика определения главных элементов судов, основанная на анализе базы данных и на реконструктивном анализе. Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что впервые систематизированы основные элементы и характеристики функционального оборудования судов рассматриваемых типов, данные о которых ранее были разбросаны по разрозненным источникам.
Новые результаты включают в себя также: способ определения состава нагрузки, позволяющий проводить оценку их полной массы; схему детализированной оценки строительной стоимости; установление характерных особенностей . компоновочного облика судов и оценку возможностей применения модульных решений с различным уровнем универсализации или специализации; конкретизацию экспортных требований к рассматриваемым судам; учет разных условий в возможных районах охраны.
Достоверность результатов обеспечивается применением теории проектирования судов и оптимизации, методов математической статистики и анализа мореходных и конструктивных качеств, использованием
достоверных проектных материалов и реконструктивным анализом в случае неполноты информации. В необходимых случаях проводились тестовые расчеты, результаты которых были сопоставлены с практикой проектирования и данными по существующим судам.
Личный вклад автора диссертации п выносимые на зашиту научные положения. Диссертационное исследование выполнено автором работы самостоятельно, авторскими являются все выводы и рекомендации. Результаты разработаны автором диссертации самостоятельно, что подтверждается публикациями и докладами в 1999-2008 годах. В совместных публикациях указываются доля участия автора и положения работы, постановка и выполнение которых принадлежит диссертанту. Практическая значимость
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в создании проектных алгоритмов и рекомендаций, снабженных практическими примерами и инструкциями по использованию. И сама работа и дополняющие её программные комплексы определённо имеют прикладной характер. Программные комплексы апробированы в практике проектных органгоаций. Внедрение
Разработки по определению основных характеристик судов для патрулирования в экономических зонах Дальнего Востока, Севера, и Запада на ранних стадиях проектирования внедрены в ОАО ЦКБ «Айсберг», филиале ЦНИИ им. акад. Л.Н. Крылова - ЦКБ «Балтсудопроект» и ФГУП «Адмиралтейские верфи». Апробация:
Наиболее важные результаты исследования докладывались на международных конференциях: в 1993 году на конференции в ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, в 1999, 2001 и 2008 годах на конференциях по морским интеллектуальным технологиям «Моринтех», на конференциях «Моршггех-Юниор» в 2000, 2002 и 2004 годах, на Межвузовских конференциях во ВМИЙ в 2000 и 2002 году, на конференции во Владивостоке в 2001 году, на конференции РАРАН «Актуальные проблемы защиты и безопасности» в 2007 году, а также на конференциях СПбГМТУ и на научном семинаре НТО судостроителей им. А.Н. Крылова в 2007 г. Публикации:
Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 13 статьях, из которых две в журнале «Морской Вестник», входящему в Перечень ВАК РФ. При этом 7 публикаций выполнены без соавторов, в осталыгых доля участия автора составляет от 25 до 50%. Обьем к структура работы
Работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Объем - 219 страниц, в том числе 63 рисунков, графиков и блок-схем, 57 страниц приложений. В списке литературы 109 наименований.
Задачи мониторинга окружающей среды, выполняемые судами для охраны экономических зон
Ученые-океанологи просят располагать рабочие площадки как можно ближе к поверхности воды, чтобы удобно было работать с забортной исследовательской аппаратурой. У судов для охраны экономических зон задача аналогична - возможность взятия на борт спасаемых или задерживаемых людей со шлюпок или лодок малого водоизмещения также важна. В книге автором приводятся несколько примеров выбора высоты надводного борта у различных построенных исследовательских судов различных стран. Так, например, по мнению специалистов США, высота надводного борта на исследовательском судне «Дискавери», равная 3,1 м, слишком велика, что затрудняет работу с современной забортной аппаратурой. Самой приемлемой для судов водоизмещением 3000 т они считают высоту борта, равную 2,13 м. Однако на японском судне «Хокухо Мару» (рис. В.2.6), водоизмещением 4207 т высота надводного борта на миделе, в районе рабочей площадки, равна всего 1,8 м. Эта цифра, очевидно, является нижним пределом по условиям незаливаемости и непотопляемости для судна подобного водоизмещения.
Научно-исследовательское судно Хокухо Мару [49] рассмотрены особенности архитектуры и общего расположения, требования к обитаемости для океанографических, гидрографических и метеорологических судов. Приведены особенности энергетических установок этих судов. Необходимо отметить многовариантность архитектурно-компоновочных решений судов данного типа. В то время как до середины 1980-х годов все публикации по судам для охраны носили характер общей информации, в настоящее время ситуация в определенной степени изменилась. Огромное значение для разработки методологических проблем проектирования имеет проведение международных конференций по морским интеллектуальным технологиям. В материалах этих конференций хорошо изложены концептуальные вопросы, хотя иногда недостает информации по конкретным количественным характеристикам, по компоновочным решениям, по форме обводов подводной части корпуса, по характеристикам ходкости. Такой же скупостью информации характеризуются и зарубежные публикации. В то же время надо отметить, что для методологии проектирования судов сохраняют большую ценность опубликованные в предшествующий период работы Бубнова И.Г., Ногида Л.М., Ашика В.В., Балкашина А.Н., Гордона Л.А., Попова Г.И. и многих других специалистов.
Принципиальные научные основы методологии проектирования заложены профессором И.Г. Бубновым (1872-1919). Его подходы, использующие функционально-структурное моделирование и способ частных производных, не устарели до наших дней. [15, 16] В разработке внешней задачи оптимизации проектных характеристик значителен вклад академика А.Н. Крылова (1863-1945). В дальнейшем развитии теории проектирования большую роль сыграли Боклевский К.П., Поздюнин В.Л., Пашин В.М., Савинов Г.В., Захаров И.Г., Шауб П.А., Фирсов В.Б., Юхнин В.Е. и многие другие специалисты.
В большинстве работ по теории проектирования объектов морской техники её основные положения устанавливаются на примере транспортных судов. Считается, что модель проектирования таких судов может быть фундаментом, над которым должна быть достроена та часть полной модели, которая необходима для другого назначения, в том числе для охраны.
Это несколько упрощенный подход. На самом деле более продуктивным должно быть построение более сложной (избыточной) модели. В этой модели должен быть выделен функциональный блок (блок доминирующих функциональных подсистем), решающим образом влияющий на архитектурно-компоновочные и габаритные параметры. Только тогда путём упрощения может быть получена модель проектирования различных видов транспортных судов, а путём замены функциональных блоков - варианты моделей для спасательных, исследовательских, патрульных судов и судов иных назначений. Построение моделей на основе доминантного принципа исходит из идеи выделения в структуре корабля и в его логико-математической модели доминирующих функциональных подсистем, которым и должно уделяться главное внимание при построении и использовании моделей. У обычных судов (в том числе и транспортных судов) доминанта также есть, но ею является привычный для всех корпус. Доминантная роль корпуса заключается в том, что он является одновременно и основной ёмкостью (для большинства судов -грузовой ёмкостью), и плавучим объёмом, и обтекаемым телом (обеспечивающим через заданную форму теоретического чертежа требуемые характеристики ходкости), и жёсткой структурой, обеспечивающей прочность и антивибрационные свойства объекта морской техники (МТ). Из теории доминантности следует, что все объекты МТ можно разделить на несколько групп по виду доминирующей функциональной подсистемы (ДФП). Первая группа - это и есть обычные суда, у которых сам корпус играет роль ДФП. Вторая группа - это объекты морской техники, у которых корпус (кроме упомянутых выше четырёх обычных функций) выполняет какие-либо дополнительные задачи (обеспечение ледопроходимости и неразрушаемости для ледокола, обеспечение глиссирования и сохранения продольной устойчивости движения для быстроходного реданного катера). К третьей группе относятся объекты многокомпонентного типа (катамараны, тримараны, суда с малой площадью ватерлинии, полупогружные буровые установки и др.).
Самой многочисленной является четвёртая группа, в которой в качестве ДФП выступает комплекс основного функционального оборудования. Как раз суда для охраны и являются лидерами в этой группе, у них специализированное оборудование, средства радиосвязи, управления в комплексе образуют ДФП. Другими примерами в четвёртой группе являются спасательные, исследовательские, пассажирские суда, промысловые суда, буксиры, плавучие электростанции, ремонтные плавмастерские и другие. Именно поэтому принципы доминантного проектирования судов 4-й группы и положены в основу диссертационного исследования. Пятой группой являются объекты морской техники с несущими системами, например, суда на подводных крыльях. Для шестой группы характерным признаком является доминантность вертикального перемещения, поэтому сюда входят такие, например, объекты, как доки.
К седьмой группе относятся объекты с доминантностью энергетики, наиболее важным примером являются суда со сложными и разнообразными установками при повышенном уровне энерговооружённости. Восьмая группа включает суда с ветроустройствами, у которых в противовес предыдущей группе обычные двигатели имеют пренебрежимо малую мощность. Современные суда с ветроустройствами разделяются на традиционно парусные и на суда с новыми типами ветроустройств (роторами, жёсткими крыльями, лопастными ветроустройствами). Наконец, девятая группа - это относительно небольшие объекты МТ, у которых роль ДФП играет человек (рекордно-гоночные катера, скоростные швертботы и катамараны, виндсерферы, спортивные гребные суда типа каноэ, байдарок, академичек). [75]
Возвращаясь к теории проектирования судов, следует отметить, что в большинстве случаев ДФП будет фиксироваться по четвёртой группе, однако в отдельных случаях может оказаться более существенным влияния ДФП второй, третьей, пятой, шестой и седьмой групп.
Мореходность как основной доминирующий фактор для судов охраны экономических зон
Эти шесть позиций представляются достаточно исследованными в структурно-качественном отношении. Но количественные характеристики в каждом проекте требуют дополнительной проработки.
Необходима корректировка данных конкретного прототипа или пересчёт по методу процентирования с обобщённого прототипа на основе учёта конкретных компоновочных схем и композиции применённых материалов по их удельной прочности (влияющей на структуру толщин в составе мидель-шпангоута).
В современных условиях исследование подобных проблемных вопросов обеспечивается использованием вариантных расчётов на основе логико-математических моделей, описывающих взаимосвязь качеств и характеристик судна. 2.1.2. Пример выделения доминирующих подсистем
Группа судов для охраны экономических зон находится в процессе становления, поэтому на первом этапе неизбежно частичное применение проектных решений, характерных для судов близкого назначения: экспедиционно-исследовательских судов, средне-тоннажных промысловых судов. На этапе становления возможен также большой разброс количественных характеристик.
Разница в характеристиках связана с тем, что Cassiopea предназначена для охраны в благоприятных условиях Средиземного моря, а датское судно предназначено для патрулирования в далёких северных широтах. Таким образом, для конкретной страны в обозначенных представленными выше судами пределах и при сходном оборудовании необходимо найти своё оптимальное сочетание проектных характеристик.
По характеру основных требований к рассматриваемым судам (задержание нарушителей, действия в плохих погодных условиях, разнообразие конкретных ситуаций эксплуатации) к числу доминирующих алгоритмических подсистем (сопоставляемых с наиболее важными разделами проектного анализа) необходимо отнести: ходкость, мореходность, функциональную оборудованность.
Под доминированием подсистем понимается преобладающее значение анализируемых в них характеристик в эффективности судна и их расположение в алгоритме ближе к началу, чтобы не было лишних возвратов к началу алгоритма, когда существенные характеристики начинаются корректироваться из-за невыполнения важных оптимизационных ограничений. Так как в теории проектирования необходимо рассматривать три типа моделей - проектную, конструктивно-технологическую и эксплуатационную - то соответственно различают три типа подсистем: алгоритмические, объектные и функциональные. Выше уже были упомянуты алгоритмические. Понятно, что вслед за доминантными алгоритмическими подсистемами должны быть рассмотрены и примыкающие к ним.
В качестве функциональных подсистем (а также и объектных) для рассматриваемых судов доминирующими следует считать корпус, энергетику и оборудование (в том числе вооружение). Из них роль корпуса подразумевается при анализе ходкости и мореходности, энергетика (включая электростанцию) предопределяет ходкость и обеспечивает оборудованность. [75]
В вопросах ходкости в качестве проблемных особенностей имеется в виду, прежде всего, многорежимность рассматриваемых судов: относительно небольшая скорость патрулирования, высокая кратковременная скорость для задержания нарушителей, а также экономическая скорость для перехода от базового порта в район патрулирования. Из вопроса многорежимности возникают задачи обоснования типа и состава энергетики, типа движителя. Вполне конкурентоспособным для исследуемых судов может оказаться вариант электродвижения, наиболее удобный с точки зрения частых манёвров и длительного хода на скоростях патрулирования. Это может избавить и от необходимости применения винтов регулируемого шага.
С точки зрения мореходности важно обоснование формы обводов корпуса, а также более детальное формулирование алгоритмических подмоделей качки и прочности по сравнению с тем, как эти вопросы рассматриваются при проектировании обычных судов и кораблей. Функциональная оборудованность рассматривается в двух аспектах: наличие определённого заданием оборудования и вооружения (с установлением того, насколько оно может быть уменьшено по отношению к сторожевым кораблям) и наличие специального оборудования, связанного с характером деятельности охранных судов.
При обосновании мореходности необходимо учитывать, что одним из наиболее актуальных регионов для таких судов являются Арктические моря и Дальний Восток с относительно суровыми погодными условиями. Для обеспечения мореходности необходимо тщательное обоснование углов килеватости днища, сопоставление остроскулых и круглоскулых вариантов, сбалансированность характеристик остойчивости и качки. Актуальной задачей является исследование целесообразности полной или частичной унификации рассматриваемых судов со спасательными. При этом необходим учёт значительного возрастания доли противопожарного и медицинского оборудования.
В северных частях Дальневосточного региона, а также на Чукотском, Баренцевом и Белом морях необходимо рассмотреть вопрос о ледопроходимости. Для относительно скоростных судов это является сложной проблемой. Упомянутое выше датское судно Thetis вполне может стать прототипом отечественных судов для охраны экономических зон в северных широтах. Вполне возможно, что в упомянутых регионах суда для охраны
Критерии оптимизации и определение экономических показателей. Схема функционально-стоимостного анализа
Эти шесть позиций представляются достаточно исследованными в структурно-качественном отношении. Но количественные характеристики в каждом проекте требуют дополнительной проработки.
Необходима корректировка данных конкретного прототипа или пересчёт по методу процентирования с обобщённого прототипа на основе учёта конкретных компоновочных схем и композиции применённых материалов по их удельной прочности (влияющей на структуру толщин в составе мидель-шпангоута).
В современных условиях исследование подобных проблемных вопросов обеспечивается использованием вариантных расчётов на основе логико-математических моделей, описывающих взаимосвязь качеств и характеристик судна. 2.1.2. Пример выделения доминирующих подсистем
Группа судов для охраны экономических зон находится в процессе становления, поэтому на первом этапе неизбежно частичное применение проектных решений, характерных для судов близкого назначения: экспедиционно-исследовательских судов, средне-тоннажных промысловых судов. На этапе становления возможен также большой разброс количественных характеристик.
Разница в характеристиках связана с тем, что Cassiopea предназначена для охраны в благоприятных условиях Средиземного моря, а датское судно предназначено для патрулирования в далёких северных широтах. Таким образом, для конкретной страны в обозначенных представленными выше судами пределах и при сходном оборудовании необходимо найти своё оптимальное сочетание проектных характеристик.
По характеру основных требований к рассматриваемым судам (задержание нарушителей, действия в плохих погодных условиях, разнообразие конкретных ситуаций эксплуатации) к числу доминирующих алгоритмических подсистем (сопоставляемых с наиболее важными разделами проектного анализа) необходимо отнести: ходкость, мореходность, функциональную оборудованность.
Под доминированием подсистем понимается преобладающее значение анализируемых в них характеристик в эффективности судна и их расположение в алгоритме ближе к началу, чтобы не было лишних возвратов к началу алгоритма, когда существенные характеристики начинаются корректироваться из-за невыполнения важных оптимизационных ограничений. Так как в теории проектирования необходимо рассматривать три типа моделей - проектную, конструктивно-технологическую и эксплуатационную - то соответственно различают три типа подсистем: алгоритмические, объектные и функциональные. Выше уже были упомянуты алгоритмические. Понятно, что вслед за доминантными алгоритмическими подсистемами должны быть рассмотрены и примыкающие к ним.
В качестве функциональных подсистем (а также и объектных) для рассматриваемых судов доминирующими следует считать корпус, энергетику и оборудование (в том числе вооружение). Из них роль корпуса подразумевается при анализе ходкости и мореходности, энергетика (включая электростанцию) предопределяет ходкость и обеспечивает оборудованность. [75]
В вопросах ходкости в качестве проблемных особенностей имеется в виду, прежде всего, многорежимность рассматриваемых судов: относительно небольшая скорость патрулирования, высокая кратковременная скорость для задержания нарушителей, а также экономическая скорость для перехода от базового порта в район патрулирования. Из вопроса многорежимности возникают задачи обоснования типа и состава энергетики, типа движителя. Вполне конкурентоспособным для исследуемых судов может оказаться вариант электродвижения, наиболее удобный с точки зрения частых манёвров и длительного хода на скоростях патрулирования. Это может избавить и от необходимости применения винтов регулируемого шага.
С точки зрения мореходности важно обоснование формы обводов корпуса, а также более детальное формулирование алгоритмических подмоделей качки и прочности по сравнению с тем, как эти вопросы рассматриваются при проектировании обычных судов и кораблей. Функциональная оборудованность рассматривается в двух аспектах: наличие определённого заданием оборудования и вооружения (с установлением того, насколько оно может быть уменьшено по отношению к сторожевым кораблям) и наличие специального оборудования, связанного с характером деятельности охранных судов.
При обосновании мореходности необходимо учитывать, что одним из наиболее актуальных регионов для таких судов являются Арктические моря и Дальний Восток с относительно суровыми погодными условиями. Для обеспечения мореходности необходимо тщательное обоснование углов килеватости днища, сопоставление остроскулых и круглоскулых вариантов, сбалансированность характеристик остойчивости и качки. Актуальной задачей является исследование целесообразности полной или частичной унификации рассматриваемых судов со спасательными. При этом необходим учёт значительного возрастания доли противопожарного и медицинского оборудования.
В северных частях Дальневосточного региона, а также на Чукотском, Баренцевом и Белом морях необходимо рассмотреть вопрос о ледопроходимости. Для относительно скоростных судов это является сложной проблемой. Упомянутое выше датское судно Thetis вполне может стать прототипом отечественных судов для охраны экономических зон в северных широтах. Вполне возможно, что в упомянутых регионах суда для охраны
Формирование проектного задания
Применение модулей позволяет: ускорить проектирование и постройку за счет доминирования типовых решений и унифицированных модулей (для крупных судов); повысить гибкость использования в различных сценариях путем применения сменных модулей (для средних судов); снизить затраты при создании модификаций по назначению на базе одного и того же унифицированного корпуса (для малых судов). Модули могут быть применены так же при переоборудовании и модернизации, в том числе в направлении приспособления к современным требованиям, включая установку надстроек и оборудования со сниженными параметрами теплового излучения и радиолокационной идентификации.
Во всех версиях модульного формирования для возможных размерных групп критерием эффективности при оптимизации вариантов является минимум затрат за планируемый срок службы при условии достижения заданной эффективности. Помимо решения о принятии (или непринятии) модульных принципов при создании судна и об объеме реализации модульности по отношению к конструкциям и оборудованию немодульного типа, на границах размерных групп может потребоваться оптимизация самой схемы модульного формирования из трех ранее упомянутых схем: типизация в направлении роста квазисерийности; ориентация на сменность; модификации в унифицированном корпусе.
Модульное проектирование имеет следующие преимущества: — появляются возможности заблаговременной отработки компоновочных и конструктивно-технологических решений; — удается обеспечивать оптимальную повторяемость близких по назначению и одинаковых по размерам помещений; — благодаря этому могут быть снижены затраты на постройку судов и изготовление для них оборудования; — повышается гибкость использования, поскольку отдельные помещения и (или) элементы их оборудования могут заменяться; при этом повышается гибкость использования судов. В кораблестроении достаточно хорошо известно применение модулей для реализации схем взаимозаменяемости систем оружия на одном и том же корабле. Наибольшим опытом модульных разработок обладают Германия (см. приложение А), США и другие западные страны, поэтому в программе использованы также и зарубежные разработки.
Для рассматриваемых судов для охраны экономических зон модульность также будет являться одним из преимуществ, как для завода (имеющего своё конструкторское бюро) при реализации экспортного варианта, так и для заказчика. Для заказчика это связано с тем случаем, когда у него возникнет необходимость создания более полноценной функциональной единицы. Этим преследуется определённая экономическая выгода, так как строить судно полной массой до 3000 т (с возможностью расширить его функциональность в будущем с помощью сменных функциональных модулей - ФМ) предпочтительнее. При этом учитывается, что возможны случаи, когда планируемая заказчиком охрана территории и,акватории может перерасти во внешний конфликт.
Для завода это даёт возможность расширить условную серийность постройки единого корпуса удовлетворяющего различным условиям применения судна. При этом необходимо отметить, что единый корпус может выбираться из гражданского типоразмерного ряда (см. приложение Б). Например, корпусов морских или океанских траулеров, научно-исследовательских или гидрографических судов. Это связано с доминированием мореходных качеств над скоростными у патрульных судов, а также будет достаточно эффективно при распределении укрупнённых модулей в корпусе судна.
При постройке судна по оригинальному проекту, заметно отличающемуся от освоенных на заводе судов, суммарные затраты почти наверняка будут выше экономически допустимого уровня. Поэтому, предлагая унифицированный корпус при разработке перспективного проекта модульного судна для патрулирования в экономических зонах, удовлетворяющий потенциального заказчика при его готовности несколько отступить от первоначальных пожеланий, можно, зато получить судно дешевле среднерыночного уровня. Это будет возможно за счёт заметного снижения собственных затрат завода по следующим трём позициям формирования проекта:
На рисунках 4.1 и 4.2 представлена блок-схема процесса модульной разработки судов для охраны экономических зон. Эта блок-схема имеет некоторые отличия от традиционного формирования судна. Основное отличие в её начальных этапах. А именно: необходимо заранее представить степень (уровень) модульности объекта и оценить, реализуема ли она для конкретного случая. Это этап тесного сотрудничества с потенциальным заказчиком для определения будущего состава и облика судна. Это не сформированные варианты с окончательным обликом и функциональными возможностями (и как следствие - с мало подвижной ценой), а гибкий проект с возможностью расширять функциональность при необходимости за счёт ФМ.
Блок-схемы отражают самые первые этапы формирования проекта судна для охраны экономических зон, а именно: заявку заказчика, формирование по ней технического задания и далее - позиции предэскизного проектирования (технического предложения).
В первой части блок-схемы (формирование технического задания) производится анализ полученной заявки заказчика и выбор базового корпуса из уже имеющихся в наличии для формирования будущего объекта. Основным здесь будет являться определение степени готовности корпуса, а именно: А) Удовлетворяют ли его характеристики условию эксплуатации судна - региону
постоянного патрулирования. Этот этап соответствует 4 уровню в блок-схеме. Б) Определение возможности размещения функциональных и укрупнённых модулей в выбранном корпусе. Этот этап соответствует 5 уровню в блок-схеме.
При положительном результате или при необходимости незначительных изменений в корпусе производится более детальный выбор сочетания функциональных модулей в 8 и 9 уровне алгоритма. В результате этого решается вопрос о том, будет ли состав функционального оборудования, достаточный для охраны экономических зон, постоянным на весь период жизненного цикла судна или он может дополняться при необходимости.
