Проектное обоснование перспективного типа накатно-контейнерного судна для Союза Мьянма тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.03, кандидат технических наук Чжо Лин

• Чжо Лин
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чжо Лин

Введение.

Глава 1. Проблема развития грузовых перевозок в Союзе Мьянма.

1.1 .Особенности водных путей Союза Мьянма.

1.2.0собенности грузопотоков по водным путям Союза Мьянма.

1.3.Обоснование конкурентоспособности водного транспорта в Союзе

Мьянма.i.

1 АОсобенности ограничения строительной базы Союза Мьянма.

1.5.Анализ сопоставления условий перевозки грузов.

Глава 2. Обоснование типа накатно-контейнерного судна смешанного плавания для Союза Мьянма.

2.1.Существующие типы грузовых судов внутреннего и прибрежного плавания.

2.2.Обоснование типа проектируемого накатно-контейнерного судна смешанного плавания.

Глава 3. Математическая модель проектируемого судна.

3.1.Расчёты допустимого варианта проектируемого судна.

3.2.Математическая модель для оптимизации главных размерений судна.

3.2.1. Расчёты ходкости проектируемого судна.

3.2.2. Выбор диаметра гребного винта.

3.3.Расчёты нагрузки корпуса проектируемого судна по геометрическим размерам конструктивных элементов.

3.3.1 .Расчёты нагрузки в математической модели оптимизации характеристик проектируемого судна смешанного плавания.

3.3.2 .Расчёты весов конструктивных элементов корпуса судна.

3.4.Расчёт вместимости проектируемого судна.

3.5,Ограничение по остойчивости в математической модели проектируемого судна.

3.6.Требование к минимальному надводному борту.

3.7.Удифферентовка.

3.8.Экономические расчеты.

3.9.Блок-схема математической модели проектируемого судна смешанного плавания.

Глава 4.Постановка оптимизационной задачи проектирования судна.

4.1.0боснование методики оптимизации.

4.2.Формирование задачи проектирования как экстремальной при оптимизации.

4.2.1 .Выбор вектора исходных данных.

4.2.2 .Выбор вектора оптимизируемых параметров.

4.2.3 .Система ограничений математической модели проектирования накатно-контейнерного судна.

4.2.4 .Выбор и обоснование критерия эффективности.

4.3.Выбор алгоритма оптимизации при оптимизационной задаче.

Глава 5. Исследование математической модели проектирования накатно-контейнерного судна смешанного плавания для Союза Мьянма.

5.1. Программный комплекс для реализации математической модели проектирования накатно-контейнерного судна.

5.2.Постоптимизационный анализ.

5.2.1.Определение коэффициента эластичности.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проектное обоснование перспективного типа накатно-контейнерного судна для Союза Мьянма»

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.

Заключение диссертации по теме «Проектирование и конструкция судов», Чжо Лин

В диссертационной работе решена задача, имеюш,ая практическое значение для Союза Мьянма - обоснование накатно-контейнерного судна смешанного плавания, на основе решения оптимизационной задачи.Основные результаты диссертационной работы состоят в следуюш;ем:

1. Выполнен анализ развития сухогрузных судов, на основе которого произведен выбор архитектурно-конструктивного типа судна, который соответствует всем техническим, эксплуатационным и экономическим требованиям Союза Мьянма для проектирования накатно-контейнерного судна смешанного плавания по внутренним водным путям.2. Доказана конкурентоспособность водного транспорта в условиях инфраструктуры Союза Мьянма.3. Разработана математическая модель проектирования накатно контейнерного судна смешанного плавания, учитываюпхая специфику Союза Мьянма.4. Предложена схема расчёта массы корпуса судна на основе использования Правил РМРС.

5. Создан программно-методический комплекс для обоснования основных элементов (главных размерений) накатно-контейнерного судна смешанного плавания.6. Выполнен анализ адекватности построенной математической модели, доказываюш;ий практическую ценность полученных результатов.7. Выполнен постоптимизационный анализ математической модели при различных доминирующих исходных данных, доказывающий возможность использования разработанной математической модели в исследовательском проектировании.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чжо Лин, 2009 год

1. Гайкович,А.И., Калмук,А.С., Козлов,А.С., Пегашев,Г.Ю., Смирнов,С.А., Фирсов,В.Б. Предэскизное автоматизированное проектирование надводных судов // Судостроение.-2002.- No.5 - с.16-19.

2. Гайкович А. И., Рюмин И. Кусовое и дипломное проектирование с использованием УИ САПР "ФЛОТ". СПбГМТУ, СПб., 2005, 78 с.

3. Гайкович А.И., Чжо Лин. Выбор конкурентоспособного типа грузового судна для Союза Мьянмы, Доклады на " Круглом Столе ", 2008, 4с.

4. Гайкович Б.А., Егорова Е.В., Беркис Д.С. Обоснование компоновочных типов спасательных судов, Сборник докладов междзшародного семинара " Суда Будущего ", 2007, 4с.

5. Захаров И.Г., Теория компромиссных решений при проектировании корабля. Л., Судостроение, 1987. 135 с.

6. Захаров А.И. Проектно-организационные аспекты управления проектированием в судостроительной отрасли, Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 4 с.

7. Измайлов И.А., Михелёв К.С, Шифман А.Л. Развитие способов проектного исследования на основе моделей системой оптимизации. Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 4с.

8. Иин Тхун, Обоснование характеристик малого пассажирского судна для Союза Мьянмы, Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007,4 с.

9. Иин Тхун , Методика построения математической модели скоростного пассажирского судна. Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 4с.

10. Ие Тет Тхун, Проблемы проектирования скоростных судов, Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, Зс.

11. Кутенёв А.А. Сопоставление проектных заданий и оптимизационных исследований по зфовню напряжённости и новизны. Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 5 с.

12. Кутенёв А.А. Методы определения основных элементов судна при отсутствии надёжного прототипа, 5с.

13. Любимов Е.В. Проектно-экономические аспекты комплексной безопасности судов, Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, Зс.

14. Н.И.Третников, Н.П.Люб5апин,В.А.Бируля,А.Ф.Иконников,1990 , Экономическое обоснование проектных решений:Пособие для конструктора-судостроителя. Справочник.

15. Логачев И., Чугунов В. В. Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития. СПб., Судостроение, 2001. 312 с.

16. Ляховицкий А.Г., Йе Тет Тхун, Пьо Зо Хейн, Особенности проектного обоснования скоростных судов для прибрежных морских районов и внутренних водных путей. Доклады на " Круглом Столе ", 2008, 4с.

17. М. И. Андриевский. Открытые суда внутреннего плавания , Л., Судостроение, 1968. 174 с.

18. М. К. Глозман .Технологичность конструкций корпуса морских судов, Л., Судостроение, 1987. 296 с.

19. Мьинт Кхайн, Тряский В.Н. Методические основы параметрического проектирования судовых конструкций. Доклады на " Круглом Столе ", 2008, 4с.

20. Ногид, Л.М. Проектирование формы судна и построение теоретического чертежа. Л., Судпромгиз, 1962.

21. Нечаев Ю.И., Царев Б.А. , Челпанов И.В., Профессия - Судостроитель , Ленинград судостроение 1987, 141 с

22. Пашин В. М. Оптимизация судов. Л., Судостроение, 1983. 295 с.

23. Пашин В. М., Гайкович А. И. Определение основных элементов судна в начальной стадии проектирования. Л., Изд. ЛКИ, 1984. 73 с.

24. Проняшкин А.А., Сучков А.И., Шифман А.Л. Возможности алгоритмизации архитектзфно-компоновочного проектирования, Сборник докладов международного семинара " Суда Будзш.;его ", 2007, 4 с.

25. Пьо Зо Хейн, Технико-экономические качества скоростных пассажирских катамаранов, Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 4с.

26. Российский Морской Регистр Судоходства, 2003 г.

27. Рюмин Н. Учёт требований ресурсо- и энергосбережения при проектировании транспортных судов. Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 5 с.

28. Рюмин Н., Деревянкин Ф.В. Роль масс, составляющих проектную нагрузку, в определении цен и других факторов конкурентоспособности, Доклады на " Круглом Столе ", 2008, Зс.

29. Сучков А.И., Францев М.Э., Юдкина Ю.В., Шифман А.Л. Особенности проектной оценки конкурентоспособности для пассажирских судов, Доклады на " Круглом Столе ", 2008, Зс.

30. Тряскин В. Н. Проектирование конструктивного мидель-шпангоута морских транспортных судов. Д., Изд. ЛКИ, 1986. 102 с.

31. Царев Б.А. - Введение в кораблестроительные специальности, учебное пособие , Ленинград 1982, 101с

32. Царев Б.А. Особенности принятия решений в рамках конкурсного . проектирования. Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 7с.

33. Царев Б.А. Необходимость доминантного учёта физических и социологических факторов при прогнозировании, Сборник докладов международного семинара " Суда Будзоцего ", 2007, 4 с.

34. Чжо Ньен Сан, Математическая модель функционирования морского комплекса контейнерной системы Союза Мьянмы, Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 2с.

35. Шагиданов В.И. Проектное обоснование характеристик судов для охраны экономических зон и исследования океана, Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007,4 с.

36. Юдкина Ю.В. Учёт требований обитаемости при проектном обосновании быстроходных катеров. Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 6с.

37. Юдкина Ю.В. Проектные условия безвибрационности для быстроходных катеров, Сборник докладов международного семинара " Суда Будущего ", 2007, 4 с.

38. Сухогрузные суда смешанного (река-море) плавания, Ю.Б.Воронцов (ОАО 1СБ -Вымпел), Судостроение 4/2005, 4стр.

39. Многоцелевое сухогрузное судно смешанного <река-море> плавания дедвейтом 3300/5470 т с винторулевыми колонками, Г.В.Егоров, докт.техн.наук, В.И.Тонюк(Морское Инженерное Бюро),Судостроение 6/2005, 6 стр.

40. Повышение эффективности проектирования судов на стадиях исследования с использованием САПР, Т.Г.Артюшина, канд.техн. наук, А.И. Гайкович, док.техн.наук (СПбГМТУ), Судостроение 5/2007, 4 стр.

41. Обоснование характеристик скоростного пассажирского судна для Союза Мьянма, Йин Тхун, Сборник докладов международного семинара «Корабли будущего». - СПб.:2008. с.43-46.

42. Introduction to Naval Architecture, E.C.Tupper, Third edition, 1996г,стр 372.

43. Bamaby K.C. Basic Naval Architecture, London, 1967.

44. Ship Design andConstruction, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, New York, NY. 10048, 1980r, стр 419.

45. Pratical Ship Design, David G.M. Watson, 1998r, стр 556.

46. Ship Design for Efficiency and Economy, H. Schneekluth and V. Bertram, second edition 1998r, стр 226.

47. Ship Construction, D. J. Eyres M.Sc, F.R.I.N.A. Formerly Lecturer in Naval Architecture Department of Maritime Studies Plymouth Polytechnic, 2001г,стр366.

48. Principles of Naval Architecture, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, Volume 1- second revision, 1988r, стр 316.

49. Design Procedure and Mathematical Models in the Concept Design of Tankers and Bulk Cairiers, Predrag CUDINA, Domovinskog rata 30, 21210 Solin, 2008-стр17.

50. A Practical Approach for Ship Construction Cost Estimating, Jonathan M. Ross, Proteus Engineering, Anteon Corporation, U.S.A, 13 стр.

51. Multiple-Objective Optimization in Naval Ship Design, Dr. Alan Brown and Juan Salcedo, Naval Engineers Journal, Vol. 115, No. 4, 2003, pp. 49-61.

52. Ship Design Optimization Using ASSET, Swaroop. N.Neti, Virginia Polytechnic Institute and State University, 2005 стр 97.

53. An Investigation into Resistance Characteristics of Rectangular Barges, S Das, О P Sha, S С Misra, Department of Ocean Engineering and Naval Architecture, Indian Institute of Technology, bCharagpur 721302,2004,5 стр.

54. The Royal Institution of Naval Architects, Warship Technology March 2007

55. The Royal Institution of Naval Architects, Warship Technology October 2008

56. The Royal Institution of Naval Architects, Warship Technology July/August 2008

57. Incremental Cost Estimates for Marine Diesel Engine Technology Improvements, Engine Programs and Compliance Division Office of Mobile Sources,U.S.Environmental Protection Agency, 1998r, 48c.

58. Singiresu S. RAO, ENGINEERING OPTIMIZATION, United States of America, 1996r.

59. Trends in the Design Manufacture of Transportation Barges for Inland Water Ways, Cmde Retd N Kumar and S R Suresh, IE(I) Journal - MR, Vol

60. General approach in the preliminary design of advanced marine vehicles. Associate Professor Mustafa INSEL, Faculty of Naval Architecture and Ocean Engineering Istanbul Technical University Maslak, 80626 Istanbul, TURKEY.

61. European Maritime Clusters, Open Innovation and European Research Policy, Profdr.ir. Niko Wijnolst, Chairman Dutch Maritime Network, ECMAR Conference Amsterdam, 31 May 2007.

62. R.Munro-Smith, Ships and Naval Architecture 1981 r, 326 с

63. Bare Beach Logistics Over-The-Shore, An Outdated Concept ? Graduate Research paper, Christopher J. Pehrson, Major, USAF, AF Institute Of Technology, June 2000, стр 73.