Разработка методики создания и использования электронной базы знаний для повышения эффективности процесса проектирования судов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лян Янь

• Лян Янь
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Лян Янь

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МИРОВОГО ОПЫТА ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЖИЗНЕННОМ ЦИКДЕ СУДНА

1.1. Развитие CALS-технологий в судостроении

1.2. Создание полной электронной модели судна

1.3. Интегрированная логистическая поддержка (ИЛП) судна

ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ МОДЕЛИ СУДНА НА ВСЕХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

2.1. Исходные предпосылки для формирования электронной модели судна

2.2. Схема построения протокола обмена

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ПОДХОДОВ ПО СТРУКТУРИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ О СУДНЕ

3.1. Оценка использования международного стандарта SGML для обмена информацией об электронной модели судна

3.2. Использование структурированной модели судна на основе стандарта SFI

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ БАЗЫ ЗНАНИЙ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СУДОВ

4.1. Схема формирования и использования электронной базы знаний по проектированию судов

4.2 Описание методики определения элементов весовой нагрузки проектируемого судна в электронной базе знаний

4.3. Формирование и использование электронной базы знаний по буксировочному сопротивлению моделей судов

4.4. Описание методики расчета оптимального гребного винта применительно к винтам серии B (и М4-65) и выбору состава дизелей главной энергетической установки

4.5 Описание и инструкции по использованию модуля расчета характеристик подруливающих устройств

5. АППРОБАЦИЯ И АНАЛИЗ ДОСТОВЕРНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БАЗЫ ЗНАНИЙ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СУДОВ

5.1. Тестирование модуля расчета буксировочного сопротивления на основе метода Холтропа

5.2. Тестирование модуля расчета буксировочного сопротивления на основе данных проекта

5.3 Тестирование модуля расчета оптимального винта и подбора дизеля

5.3.1 Тестирование модуля на основе данных проекта

2

5.4 Тестирование модуля расчета системы бытовой пресной воды

5.4.1 Тестирование модуля на основе данных проекта

5.4.2 Тестирование модуля на основе данных проекта

5.5 Тестирование модуля расчета комплектации спасательных средств

5.5.1 Тестирование модуля на основе данных проекта

5.6 Тестирование модуля расчета якорного и швартовного снабжения

5.6.1 Тестирование модуля на основе данных проекта

5.7 Тестирование модуля расчета эффективности рулевого устройства

5.7.1 Тестирование модуля на основе данных проекта

5.8 Тестирование модуля расчета элементов нагрузки проектируемого судна

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

7. Список литературы

8. Приложения

8.1. Описание и инструкции по использованию модуля расчета буксировочного сопротивления по методу Холтропа

8.2. Описание и инструкции по использованию модуля определения эффективности рулей и поворотных насадок

8.3 Описание и инструкции по использованию модуля определения элементов якорного и швартовного устройств

8.4 Описание и инструкции по использованию модуля определения массы раздела "Обшивка наружная, настил второго дна" на основе определения основных элементов конструктивного мидель-шпангоута проектируемого судна по Правилам РМРС

8.5 Описание и инструкции по использованию модуля определения элементов весовой нагрузки проектируемого судна в электронной базе знаний

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики создания и использования электронной базы знаний для повышения эффективности процесса проектирования судов»

ВВЕДЕНИЕ

Строительство гражданских судов на современном этапе характеризуется резким уменьшением времени проектирования и постройки судна. Особенно данное положение касается стран юго-восточной Азии, куда в настоящий момент смещен центр мирового строительства гражданских судов. Для азиатских верфей характерной особенностью в настоящий момент является то, что около 20-40% от объема работ по созданию судна приходится на верфи, а остальная часть работ выполняется другими контрагентскими организациями (в том числе отдельными проектными организациями). В основе развития указанных тенденций лежит активное использование информационных технологий на основе структурирования информации о судне и разработки открытых информационных систем для всего жизненного цикла судна.

Очевидно, что для развития, совершенствования и использования электронной модели судна необходимо решить вопросы структуризации электронной модели, а также вопросы формирования и доступа к данным этой модели.

Работы в этом направлении требуют значительных ресурсов (человеческих, финансовых и временных). Однако, для формирования идеологии использования информационных технологий в судостроении необходимы научные исследования в этом направлении.

Указанные причины сделали вопросы разработки научно-обоснованных решений эффективного использования современных информационных технологий для совершенствования организации

проектирования и строительства судов одними из наиболее актуальных направлений научного поиска.

Общие вопросы проектирования судов достаточно подробно рассмотрены в ряде книг [2]-[5] и нескольких диссертациях [56]-[58], а также в отечественных и зарубежных публикациях [20], [26]-[28], [33], [38].

Концепция создания систем автоматизированного проектирования судов сформулирована в работах В.М.Пашина [29] , И.Г.Захарова [20], П.А.Шауба [40], Зуева В.А. [21], А.И.Гайковича [5], Н.В.Никитина [26 ], А.Н.Суслова[35]-[37], В.Н.Тряскина[38]-[39].

Методы создания и использования электронной модели изделия рассмотрены в работах В.И.Дмитрова [9],[10], К.М.Клячко[22], Е.В.Судова[34], А.И.Яцкевича[42], Бай Сяо Лун[56].

В основе развития информационных технологий (в том числе применительно к теории проектирования судов) лежит электронная база знаний - структурированная совокупность хранящих, используемых и модифицируемых знаний в электронном виде.

В настоящей диссертационной работе рассматриваются вопросы формирования и использования электронной базы знаний в области проектирования судов, под которой предлагается рассматривать иерархическую систему, содержащую все проектные данные по судну и расчетные блоки (методики), определяющие проектные характеристики, на основании общеизвестных и адаптированных формул. Также особенностью электронной базы знаний является полное описание проектируемого судна в универсальном формате, содержащее проектные данные от технического задания до детального проекта. Проектные данные в электронной базе знаний, уточняются, пополняются новой информацией на всех этапах жизненного цикла судна.

Таким образом, объектом иссследования является электронная модель судна, т.е. числовое представление информации о судне.

Предмет исследования - разработка принципов (и методики) создания и использования электронной базы знаний по проектированию судов, позволяющей решать задачу оптимизации характеристик проектируемого судна.

Цель работы: повышение эффективности проектирования судов на основе открытой электронной модели судна.

Новизна работы заключается в развитии теории проектирования судов на основе использования информационных технологий. Основная идея нового подхода заключается в использовании комбинации прямых методов расчета отдельных параметров судна и отдельных разделов нагрузки с традиционными методами, основанными на использовании данных судов-прототипов. При этом, прямые методы расчетов позволяют определить отдельные параметры судна (и нагрузку отдельных разделов) на уровне технического (классификационного) проекта. Кроме этого, использование электронной базы знаний по проектированию судов подразумевает открытый характер проектных методик и возможность оперативного изменения и дополнения указанных методик.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертационного исследования:

• На основе анализа развития информационных технологий в судостроении определены основные направления дальнейших исследований в области создания и использования электронной модели судна, включая развитие и внедрение прикладных протоколов для хранения и передачи отдельных блоков информации об электронной модели судна, а также использование идентификационных номеров для поставляемых на судно изделий (и их отдельных деталей) для обеспечения логистической поддержки на этапе постройки и эксплуатации судна

• В диссертации введена новая схема формирования и использования проектных методик в электронной базе знаний по проектированию судов

• В основе электронной базы знаний по проектированию судов предложено использовать комбинацию прямых методов расчета отдельных параметров проектируемого судна и традиционных методов теории проектирования судов, основанных на использовании данных судов-прототипов

• Для определения массы раздела «Корпус» проектируемого судна введено понятие запаса прочности судна-прототипа, которое позволяет более точно определить массу раздела «Корпус» проектируемого судна

• Разработана методика по определению буксировочного сопротивления проектируемого судна (и формированию теоретического чертежа) на основе комбинации анализа проектных данных построенных судов и метода Холтропа

• Разработана методика использования классификатора функциональных систем судна (SFI) для хранения и использования данных в электронной модели судна

• Разработана и апробирована методика формирования и использования электронной базы знаний по проектированию судна

Теоретическая значимость работы состоит в том, что:

1. В диссертации предложено развитие традиционных методов, основанных на использовании данных судов-прототипов, путем использования комбинации традиционных и прямых методов расчета для определения отдельных параметров и нагрузки проектируемого судна.

2. Предлагаемая схема использования электронной базы знаний позволяет решить проблему «отчуждения» и передачи знаний в области проектирования судов

Практическая ценность исследования состоит в том, что:

1. Решения, описанные в работе, могут использоваться как в ходе выполнения научных работ в области проектирования судов, так и для конкретных расчетов при проектировании судна.

2. Разработанные методики являются открытыми для изучения, использования и модификации.

Внедрение результатов диссертационной работы:

1. В Российском морском регистре судоходства при разработке нескольких методик оценки характеристик различных устройств судна

2. В СПбГМТУ при формировании содержания курса «Автоматизация проектирования».

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 3-х отраслевых конференциях в Санкт-Петербурге.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 4 работах автора, из которых 1 является тезисами доклада на конференции, а 3 работы представляет из себя журнальные статьи (в журналах из списка ВАК).

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и

приложений. Работа содержит..........страниц основного текста, ........... рисунков,............таблиц,

список литературы из........... наименований.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МИРОВОГО ОПЫТА ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЖИЗНЕННОМ ЦИКДЕ СУДНА.

1.1. Развитие CALS-технологий в судостроении

К настоящему моменту в мире разработано большое количество информационных систем, предназначенных для работы с электронной моделью судна на различных этапах жизненного цикла. Это системы для проектирования и строительства судна, системы инженерных расчетов, системы управления производством, системы эксплуатации судна и проч. Связь между этими системами ранее (около 15 лет назад) осуществлялся на основе бумажных носителей (см.рис.1.1а).

Следующим шагом в развитии информационных технологий явилось объединение отдельных информационных систем между собой на основе уникальных интерфейсов. При этом, в каждом отдельном случае эти интерфейсы представляют возможность обмена цифровой информацией только для двух систем между собой (см.рис.1.1Ь). Закрытый характер интерфейсов не предполагает возможности использования информации другими системами.

Глобальный вектор развития информационных технологий предполагает открытый характер использования общей электронной модели любого изделия (включая и судна) любыми информационными системами на любом из этапов жизненного цикла судна (см.рис.1.1с). Данный подход принято называть как CALS-технологии (Continuous Acquisition and Life cycle Support).

Рис.1.1. Этапы развития информационного взаимодействия между информационными

системами

Анализ внедрения CALS-технологий в мировом судостроении показывает что, несмотря на современную трактовку данных технологий, как непрерывную информационною поддержку жизненного цикла изделия (судна), отдельной позицией внутри CALS-технологий стоит интегрированная логистическая поддержка, т.е. информационная и организационная поддержка поставок материальных ресурсов для изделия (судна).

Необходимость сохранения такого подхода объясняется тем, что при создании и эксплуатации судна, верфи, а затем и владельцу судна, приходится взаимодействовать с большим количеством поставщиков материальных ресурсов и комплектующего оборудования. Кроме этого, эта задача имеет первостепенное значение (с точки зрения необходимости внедрения информационных технологий) при создании и поддержания в работоспособном состоянии такого сложного изделия как судно. Таким образом, задачу формирования и использования электронной модели судна можно разбить на две задачи. Рассмотрим более подробно каждую из задач.

1.2. Создание полной электронной модели судна.

Эта задача ориентирована на использование электронной модели судна в течении всего жизненного цикла. Под жизненным циклом изделия понимается совокупность процессов,

выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции, до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта [53].

Конструкторско-технологическая информационная модель изделия базируется на использовании стандарта ISO 10303 STEP (Standi! Exchange Products). Созданная однажды, электронная модель изделия используется многократно. В нее вносятся дополнения и изменения, она служит отправной точкой при модернизации изделия. Соблюдение стандарта обеспечивает корректную интерпретацию хранимой информации. Подавляющее большинство современных систем автоматизированного проектирования (Unigraphics, CADDS, Euclid, ProEngineer и др.) поддерживают работу с данными в формате STEP. Кроме этого существует целый ряд программных продуктов, обеспечивающих преобразование данных из различных форматов данных в формат STEP, что создает объективные предпосылки для построения интегрированных информационных систем. При этом комплект электронной документации следует рассматривать как составную часть единой интегрированной информационной модели изделия. Электронная документация может поставляться на электронных носителях или размещаться в сети Интернет, где она доступна из любой точки мира.

В соответствии с названием стандарта STEP определяет "нейтральный" формат представления данных об изделии в виде информационной модели. Данные об изделии включают в себя:

• состав и конфигурацию изделия

• геометрическую модель изделия

• административные данные

• специальные данные

Международный стандарт ISO 10303 был подготовлен техническим комитетом ISO/TC 184, Industrial automation systems and integration, Subcommittee SC4, Industrial data.

Для обеспечения возможности единообразного описания изделий в различных прикладных областях предполагается, что информационные модели (в терминах стандарта "прикладные протоколы''-AppHcation Protocol (AP) создаются на базе типовых блоков ("интегрированных ресурсов"), причем для описания схем данных используется специально введенный язык Express. Стандарт ISO 10303 состоит из разделов, взаимно связанных между собой. Каждый раздел состоит из ряда томов. В таблице 1.1 приведен перечень утвержденных томов стандарта.

Таблица 1.1

ПЕРЕЧЕНЬ УТВЕРЖДЕННЫХ ТОМОВ СТАНДАРТА ISO 10303 (STEP)

Descriptions methods Методы описания

ISO 10303-11-2009 Общий обзор и основополагающие принципы

ISO 10303-11-2009 Справочное руководство по языку EXPRESS

ISO 10303-11-2009 Справочное руководство по языку EXPRESS-I

ISO/DTR 10303-12 Справочное руководство по языку EXPRESS-I. Проект технического отчета.

Implementation methods Стандартные решения

ISO 10303-21-2002 Текстовый обменный файл

ISO 10303-22-2002 Спецификация программного интерфейса доступа к данным

Conformance testing methodology and framework Структура и методология проверки на совместимость

ISO 10303-31-2002 Общие концепции

ISO 10303-32-2002 Требования к испытательным лабораториям и клиентам

Integrated generic resources Интегрированные родовые ресурсы

ISO 10303-41-2014 Интегрированные родовые ресурсы. Принципы описания и поддержки продукта

ISO 10303-42-2003 Геометрическое и топологическое представления

ISO 10303-43-2016 Структуры представления

ISO 10303-44-2002 Конфигурация структуры продукта

ISO 10303-45-2012 Материалы

ISO 10303-46-2002 Визуальное представление

ISO 10303-47-2019 Допуски на изменения формы

ISO 10303-49-2003 Структура и свойства процесса

Integrated application resource Интегрированные прикладные ресурсы

ISO 10303-101-2011 Черчение

ISO 10303-105-2014 Кинематика

Application Protocols Прикладные протоколы

ISO/TS 10303-1030-2013 Точные чертежи

ISO/TS 10303-1023-2012 Ассоциативное черчение

ISO 10303-203-2003 Проект изделия управляемой конфигурации

Кроме этого, в международном комитете в работе находится большое количество протоколов обмена для различных отраслей промышленности. Для решения задач судостроения определены отдельные части стандарта, посвященные прикладным протоколам обмена об информационной модели судна.

Одной из основных трудностей применения CALS стандартов является отличие понятийного аппарата от используемого в отечественной инженерной деятельности. Эта проблема не может быть решена только путём перевода текста зарубежных стандартов на русский язык -необходимо обеспечить семантическое соответствие понятий, используемых в отечественной проектно-конструкторской и производственной деятельности, терминам и понятиям, регламентированным международными CALS-стандартами. Государственный Комитет РФ по стандартизации выпустил в связи с этим ряд отдельных томов стандарта ГОСТ Р ИСО 10303, т.е. адаптированные для России стандарты ISO 10303 [18].

Задача формирования полной электронной модели судна решается в несколько этапов с привлечением значительных материальных и интеллектуальных ресурсов. Несмотря на наличие международных стандартов и программного обеспечения по созданию электронных моделей любых промышленных изделий для сложных промышленных изделий (к которым естественно относится судно) возникают значительные проблемы по гармоничному описанию всей информационной модели судна.

Наиболее активную работу в области формирования структуры информации о судне в

рамках программы MSIP (Marine Structural Integrity Program, USA) проводит международный

комитет Ship Structure Committe. Для координации работ в области морских информационных

технологий в Америке создан комитет Navy/Industry Digital Data Exchange Committee

(NIDDESC). В Европе подобные работы проводятся комитетом EMSA (European Marine Step

13

Association, www.emsa.org), в состав которого входят все крупные судостроительные предприятия Европы, включая ведущие европейские классификационные общества.

В области создания электронных моделей изделий военной техники наибольшую активность проявляют научные организации стран НАТО.

В основе существующей системы поставок военной техники НАТО лежит NATO CALS Data Model (NCDM) - модель данных об объекте, ориентированная на ее компьютерное использование в течении всего жизненного цикла объекта.

NCDM v. 4.00 [54] разработана NATO CALS Office (NCO) под руководством NATO CALS Management Board (NCMB) при поддержке Association GOSET, France, Daimler Chrysler Aerospace (former DASA), Germany, Eurostep Limited, United Kingdom and Metasisteini S.p.A, Italy.

Таким образом, работа различных комитетов направлена на структуризацию информации о судне и представлению этой информации в виде ряда протоколов обмена AP, каждый из которых описывает отдельную предметную область изделия. Порядок создания международного стандарта (ISO) по отдельным протоколам обмена состоит в выдвижении инициативной группой идеи стандарта и «обкатки» стандарта в течение ряда стадий вплоть до его утверждения. Обычно от момента выдвижения идеи стандарта до его утверждения проходит около 10 лет. В течение всех этих лет инициативная группа получает значительную финансовую поддержку от ряда международных организаций, заинтересованных в создании стандарта.

В случае сложных протоколов, к которым следует отнести протоколы данных о судне, с момента начала работы над протоколом до его утверждения в виде стандарта может пройти более 15 лет. Так, первые версии стандартов по базовым протоколам о судне, появились в 2003 году. При этом дата окончательного утверждения протоколов в виде международных стандартов остается открытой. Вполне возможно, что работа по этим протоколам затянется на значительный срок.

В следующей таблице (1.2) приведены организации и ответственные редакторы, которые курируют работу по созданию протоколов обмена о модели судна.

Таблица 1.2

AP Протокол обмена Фирма-инициатор проекта / Руководитель

215 Ship Arrangement Newport News Shipbuilding - Pete Lazo

216 Ship Moulded Forms Lloyd's Register - Frank Stolte

217 Ship Piping Electric Boat - Burt Gischner / Ingalls - Ron Wood

218 Ship Structures KCS Consulting - Matthias Grau / KCS - Yuanxie Janke-Zhao

226 Ship Mechanical Systems Lloyd's Register - Zabi Bazari

234 Op Logs, Record, Messages Det Norske Veritas - Stian Ruud / DNV - Jochen Haenisch

Структура полной серии протоколов для судна представлена на рис. 1.2. Следует отметить, что разрабатываемые в настоящий момент протоколы обмена не отражают полную информационную модель судна. Они ориентированы на обмен информацией между специализированными дорогостоящими CAD/CAM системами и не ориентированы на использование этой информации на стадии эксплуатации судна.

Рис.1.2. Структура полной серии протоколов для судна

Несмотря на трудный характер разработки и внедрения судостроительных протоколов обмена, многие ведущие фирмы-разработчики программного обеспечения для судостроения начинают внедрять указанные протоколы обмена и ставить активные эксперименты по взаимосвязи между системами на основе единой информационной модели судна.

На рис.1.3 приведен пример взаимодействия между системами AVEVA, ShipRight, Nauticus, Promos на основе протокола обмена о конструкции судна (AP218). Аналогичные исследования и эксперименты проводят фирмы-разработчики программ FORAN, NAPA, CATIA, SafeHull, Intergraph и проч.

Кроме этого, ведущие классификационные общества (среди них пока отсутствует Морской Регистр России) принимают активное участие в проведении работ по использованию единой электронной модели судна.

К сожалению, в России научные исследования в области разработки передовых информационных технологий (в том числе и в области судостроения) ориентированы на индивидуальные исследования. Имеется очень ограниченное количество отечественных информационных систем, решающих локальные задачи в области создания и эксплуатации судна. Для разработки крупных систем необходимы значительные инвестиции в течение значительного промежутка времени. При отсутствии инвестиций наиболее правильным направлением в области развития информационных технологий в отечественном судостроении является изучение, развитие и использование в научных исследованиях и прикладных разработках единой электронной модели судна.

SEASPRiTE project

Рис.1.3 Взаимодействие между системами AVEVA, ShipRight, Nauticus, Promos на основе

протокола обмена о конструкции судна (AP218)

1.3. Интегрированная логистическая поддержка (ИЛП) судна

Задача логистической поддержки судна состоит в разработке функциональной модели поставки материальных ресурсов (включая и комплектующее оборудование) при строительстве и эксплуатации судна.

Наиболее полный перечень задач ИЛП содержится в военном стандарте Великобритании "Интегрированная логистическая поддержка" (DEF-STAN-0060). Данный стандарт может быть рассмотрен как некоторая модель ИЛП, применимая к любой машиностроительной продукции военного или гражданского назначения.

В соответствии с этим стандартом ИЛП включает в себя:

1. Проработку вопросов логистической поддержки изделия (Logistics Support Analysis) на стадии его проектирования. Логистический анализ предусматривает решение следующих задач: определение требований к готовности (боеготовности) изделия, определение допустимых затрат и ресурсов необходимых для поддержания изделия в нужном состоянии, создание баз данных (Logistics Support Analysis Records), необходимых для отслеживания перечисленных параметров в ходе жизненного цикла изделия;

2. Создание электронной технической документации (Electronic Documentation), необходимой для процессов закупки, поставки, ввода в действие, эксплуатации, сервисного обслуживания и ремонта изделия. Создание и ведение "электронных досье" на эксплуатируемые изделия, с целью использования данных о ходе эксплуатации совместно с электронной эксплуатационной документацией для определения в каждый момент времени фактического объема работ по обслуживанию и потребности в материальных ресурсах (запасные части, материалы, оборудование).

3. Применение стандартизованных процессов поставки изделий и средств материально-технического обеспечения (МТО), создание компьютерных систем информационной поддержки этих процессов (Integrated Supply Support Procedures);

4. Применение стандартизованных решений по кодификации изделий и предметов снабжения (Codification);

5. Создание и применение компьютерных систем планирования потребностей в средствах МТО (Procurement Planning), формирования заявок (Order Administration) и управления контрактами (Invoicing) на поставку средств МТО.

Очевидно, что удовлетворение требований заказчика - это только часть задачи, другая часть - усовершенствование процессов на производственной стадии жизненного цикла изделия, с целью сокращения затрат на производство и поддержание изделия в готовом состоянии, повышения качества производимой продукции. Исходя из этого, интегрированная логистическая поддержка - это "...жестко регламентированный подход к организации жизненного цикла изделия, касающийся как потребителя так и поставщика, цель которого обеспечить максимальную простоту и дешевизну эксплуатации и поддержки изделия, а также контроль затрат на всех стадиях жизненного цикла".

В основе решения этой задачи лежит присвоение каждому элементу изделия своего уникального номера. Так, для изделий военной техники НАТО каждый элемент комплектующего оборудования военной техники имеет уникальный номер NATO Stock Number (рис.1.4).

Рис.1.4. Структура NATO Stock Number

Работу по присвоению номеров каждая из стран-участников NATO осуществляет через собственные бюро по кодификации комплектующего оборудования военной техники - National Codification Bureau.

Система кодификации военной техники для стран НАТО - NATO Codification System базируется на двух принципах:

a) каждое изделие должно иметь единственный уникальный номер (одно изделие - один номер);

b) каждое национальное бюро кодификации кодирует изделия, производимые в своей стране.

Такой подход позволяет объединить обе подзадачи логистической поддержки судна, так как на основе кодификации изделий и использования электронных каталогов продукции, системы управления производством верфи (для решения задачи поставки комплектующего оборудования) могут быть увязаны с системами эксплуатации судна.

В России для обеспечения ИЛП разработан ряд рекомендаций по стандартизации информационных технологий поддержки жизненного цикла продукции [18]. Настоящие

рекомендации по стандартизации содержат общие требования к содержанию, стилю и оформлению интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР), определяют требования к логической структуре баз данных, входящих в состав ИЭТР, определяют основные правила формирования пакета технических данных для электронного обмена, форматы представления технических данных об изделии, а также устанавливают требования и соглашения к логическому распознаванию файлов независимо от среды передачи технической информации.

В настоящий момент судостроительная промышленность России готова к тому, чтобы предпринимать шаги в этом направлении.

ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ МОДЕЛИ СУДНА НА ВСЕХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА.

2.1. Исходные предпосылки для формирования электронной модели судна.

В связи с тем, что реальный мир состоит из объектов, электронную модель любого изделия можно представить в виде совокупности объектов и отношений между этими объектами, характеризующими архитектуру изделия.

Таким образом, имеется возможность реализовать объектно-ориентированный принцип описания и электронного представления любого изделия.

Систематизация объектов основывается на их свойствах, поэтому объекты, имеющие одинаковый набор свойств можно считать объектами одного типа (т.е. в этом случае можно говорить об экземплярах объектов одного типа).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лян Янь, 2022 год

7. Список литературы

1. Абрамовский А.В. Использование рыночной стоимости высокоскоростных судов для оценки их строительной стоимости. /А.В.Абрамовский // С.Петербург, Морской Вестник №4 2007. - С. 103-106.

2. Ашик В.В. Проектирование судов. Л.Судостроение,1985.

3. Басин А.М., Ляховицкий А.Г. Перспективы развития быстроходных водоизмещающих судов. Речной транспорт, 1972, №6, - С.36-37.

4. Бронников А.В. Проектирование судов. Л.: Судостроение, 1991. - 320 с.

5. Гайкович А.И. "Основы теории проектирования сложных технических систем", Моринтех, Санкт-Перербург, 2001

6. Гайкович А.И. Теория проектирования водоизмещающих кораблей и судов в 2-х томах. -СПб., Изд. «МОРИНТЕХ», 2014, 872 с

7. Демешко Г. Ф., Цимляков Д. Е. Место и тендении развития скоростных судов в мировом судоходстве. Сборник докладов конференции «Морингех-97». СПб.: ТОО-Моринтех.

8. Демешко Г.Ф. Особенности проектирования полупогружных судов. Труды Крыловского государственного научного центра. 2020(1), 109-121

9. Дмитров В.И. CALS как основа для проектирования виртуальных предприятий, Автоматизация проектирования 1997

10. Дмитров В.И., Макаренков Ю.М., CALS-стандарты , Автоматизация проектирования 1997,#2,#3,#4.

11. ГОСТ 19.102-77 Единая система программной документации. Стадии разработки

12. ГОСТ 19.404-79 ЕСПД. Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению.

13. ГОСТ 19.502-78. ЕСПД. Описание применения. Требования к содержанию и оформлению.

14. ГОСТ 2.102-68 Виды и комплектность конструкторской документации

15. ГОСТ 2.103-68 Единая система конструкторской документации. Стадии разработки

16. ГОСТ 3.1102-81 ЕСТД. Стадии разработки и виды документов

17. ГОСТ 7.32-2001 Отчет о НИР. Структура и правила оформления

18. ГОСТ Р ИСО 10303-1-99 Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 1. Общие представления и основополагающие принципы

19. Дмитров В.И. CALS как основа для проектирования виртуальных предприятий, Автоматизация проектирования 1997

20. Захаров И.Г. Военное кораблестроение России. «Судостроение», 1996

21. Зуев В.А., Калинина Н.В., Рабазов Ю.И. Определение водоизмещения и основных элементов проектируемого судна. - Нижний Новгород : НГТУ, 2001 - 153 с.

22. Клячко Л.М. Опыт внедрения информационных технологий на судостроительных верфях Западной Европы, «Судостроение», 2, 2001

23. Краев В.И. Экономические обоснования при проектировании морских судов: монография/В.И.Краев. Судостроение 1981. - 280 с.

24. Ляховицкий А. Г. Основы проектирования скоростных судов. СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2009,- 181с.

25. М.А.Мавлюдов, А.А.Русецкий, Ю.М.Садовников, Э.А.Фишер Движители быстроходных судов. Монография. Судостроение, Л-д 1973.

26. Никитин Н.В. Методы топологического проектирования общего расположения. Морские интеллектуальные технологии. 2009 (3):56-60

27. Ногид Л.М. Проектирование морских судов. Л.Судостроение,1964.

28. Пашин В.М. Оптимизация судов, Л., Судостроение, 1983

29. Планирование и учет производства продукции на судостроительных объединениях, предприятиях: Инструкция 299031-81-И-82. - Л.: ЦНИИ "РУМБ", 1982

30. Попов М. "HTML, SGML, XML... ?ML"- Компьютерра #205

31. Правила классификации и постройки морских судов Российского Морского Регистра судоходства (РС), 2012 г

32. Соколов В.П. Постановка задач экономического обоснования судов.-JL Судостроение, 1987, - 164 с.

33. Судов Е.В., Левин А.И., Давыдов А.Н., Барабанов В.В. Концепция развития CALS-технологий в промышленности России / НИЦ CALSтехнологий «Прикладная логистика».-М., 2002.

34. Суслов А.Н. «Формирование структуры данных электронного паспорта судна» - Тезисы докладов второй международной конференции по морским интеллектуальным технологиям «Моринтех-95»: Санкт-Петербург.

35. Суслов А.Н., Одегова О.В. «Принципы структурирования информации для системы автоматизированного проектирования судна» - Тезисы докладов Всероссийской научно-

практической конференции, посвященной 200-летию образования высшего ВМИИ им. Ф.Э.Дзержинского, Санкт-Петербург, 1998

36. Суслов А.Н., Одегова О.В., Головко Е.А. «Опыт работы со стандартом STEP», Судостроение, 2, 2001

37. Тряскин В.Н. Методология параметрического проектирования конструкций корпуса судна. Труды Крыловского государственного научного центра. 2018; Специальный выпуск 2: 914

38. Тряскин В Н. Методология автоматизированного проектирования конструкций корпуса судна[Г]. Дис.... д-ра техн. наук. СПб, 2007.

39. Шауб П.А. Качка поврежденного корабля. Динамическая непотопляемость. СПб:НИЦ МОРИНТЕХ, 2013 - 144с

40. Шильников П.С., Овсянников М.В. "Глава семьи информационных CALS-стандартов - ISO 10303 STEP" - САПР и Графика, 1997 г.

41. Яцкевич А., Страузов Д. Построение интегрированной информационной среды предприятия на основе системы управления данными об изделии PDM STEP Suite // САПР и графика. - 2002. - N 6. - С.83-87.

42. CALS-технологии для военной продукции / Кабанов А.Г., Давыдов А.Н., Барабанов В.В., Судов Е.В. // Стандарты и качество. - 2000. - N 3. - С.33-37.

43. Arendt R, Van Uden E. A decision-making module for aiding ship system automation design: A knowledge-based approach[J]. Expert Systems with Applications, 2011, 38(1): 410-416.

44. Akerkar R, Sajja P. Knowledge-based systems[M]. Jones & Bartlett Publishers, 2009.

45. Cui J, Wang D. Application of knowledge-based engineering in ship structural design and optimization[J]. Ocean Engineering, 2013, 72: 124-139.

46. Dubrovsky V., Lyakhovitsky A. Multi-Hull Ships. Backbone Publishing Company, USA, 2001, - 495 p.

47. Hao Cui, Turan O, Sayer P. Learning-based ship design optimization approach [J]. Computer-Aided Design, 2012, 44(1): 186-195

48. O.Shulyakovsky, A.Suslov Application of the ship's electronic data mode developed by the shipyard, during subsequent stages of the ship's life. Proceedings ICAAS 2003, Sweden, Malmo.

49. The Ship Research Institute of Norway "SFI Group System, A functional classification of the ship", Nowegian Shipping and Offshore Services AS, Oslo, Norway

50. M.Bernitsas Kt, Kq and efficiency curves for the Wageningen B-series propellers. Department of Naval Architecture and Marine Engineering University of Michigan, Report 237, 1981.

51. Wu Y H, Shaw H J. Document based knowledge base engineering method for ship basic design[J]. Ocean Engineering, 2011, 38(13): 1508-1521.

52. Yang H Z, Chen J F, Ma N, et al. Implementation of knowledge-based engineering methodology in ship structural design[J]. Computer-Aided Design, 2012, 44(3): 196-202.

53. http://grouper.ieee.org/groups/scc20/dmc/1522/NCDM-review.pdf

54. http:Wwww.nist.gov/sc4/editing/step/titles

Диссертации:

55. Абрамовский А.В. Разработка методов технико - экономического анализа и комплексной оценки экономической эффективности высокоскоростных судов: дисс. 05.08.03...канд. техн. наук 05.08.03/ Анатолий Валентинович Абрамовский, СПб 2014, - 247с.

56. Бай Сяолун, Создание базы знаний для электронной модели проектирования судов смешанного плавания, Диссертация на соискание учетной степени кандидата технических наук, СПб, 2009 .

57. Кутенев. А. А, Разработка методики проектного оптимизационного анализа скоростных пассажирских судов и катеров, Диссертация на соискание учетной степени кандидата технических наук, СПб, 2002 .

58. Овчинников С.А. Разработка системы менеджмента качества на основе автоматизированных систем управления и CALS-технологий: автореф. дис. ... канд. техн. наук / МГТУРЭА. - М., 2012. - 23 с. - Библиогр.: 15 назв.

59. Сахновский Э. Б. Разработка методики проектного обоснования скоростных катамаранов с подводными крыльями. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. 2005.-200 с.

8. Приложения

8.1. Описание и инструкции по использованию модуля расчета буксировочного

сопротивления по методу Холтропа

Входная информация:

А - объемное водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, м3;

Li - длина судна, измеренная на уровне летней грузовой ватерлинии от передней кромки

форштевня до крайней кромки кормовой оконечности судна, м;

B - ширина судна, м;

L - длина судна по КВЛ, м

Lpp - длина судна между перпендикулярами, м

B - ширина судна, м

Tf - осадка на носовом перпендикуляре, м

Ta - осадка на кормовом перпендикуляре, м

V - объемное водоизмещение, м

Cb - коэффициент общей полноты

lcb - отстояние центра величины от 1/2L в нос, %

Abt -площадь сечения бульба, м2

hb - центр площади бульба от килевой линии, м

Cm -Коэффициент полноты мидель-шпангоута

Cwp -Коэффициент полноты ватерлинии

d - Диаметр туннеля носового ПУ,м

Cbto - Может принимать значения от 0.003 до 0.012 (если туннель расположен на цилиндр. части бульба, то значения минимальны) At - Площадь транца,м2

Sapp - Площадь смоченной поверхности выступающих частей,м2 Diam - Диаметр винта,м Z - Число лопастей

korma - Форма обводов кормы (1 при V-образной, 2 при normal section shape, 3 при U-образной и hogner stern

par - 1 для одновинтового судна с обыкновенной (эллиптической кормой), 2 для одновинтового с открытой кормой, 3 для двухвинтового

cl - Отстояние винта от килевой линии,м v - Скорость судна,узл ro - Плотность воды,кг/м3 nu - Кинематическая вязкость,м2/с

ks - Среднеквадратичная высота бугорков (шероховатость),мкм

n_rudder - Число рулей (1 при V-образной, 2 при normal section shape, 3 при U-образной и hogner stern

S_rudder - площадь пера руля Алгоритм расчета

Полное сопротивление разделяется на следующие составляющие:

йСоЫ = + + й^рр + + йв + й-й +

где:

йр - сопротивление трения, вычисляемое по формуле ITTC-1957

1 + ^1 - надбавка, учитывающая влияние формы корпуса на вязкостное сопротивление й^рр - сопротивление выступающих частей й^ - волновое сопротивление

йв - дополнительное сопротивление от носового бульба вблизи свободной поверхности й-й - дополнительное сопротивление от погруженной транцевой кормы й^ - корреляционный коэффициент пересчета результатов модельных испытаний Для определения надбавки формы корпуса используется следующая формула:

£ 0.92497

1 + fc1 = с13{0.93 + с12(—) (0.95 - Ср)"а521448(1 - Ср + 0.0225/сЬ)06906}

В этой формуле Ср - это призматический коэффициент ватерлинии на длине L, а /ей абсцисса силы поддержания отсчитываемое от 0.5L в нос в процентах от L.

¿й- параметр, вычисляемый по формуле:

¿й

-f = 1 - Ср + 0.06Ср/сй/(4Ср - 1)

Коэффициент с12 определяется как: с12 = (Г/L)0 2228446 при - > 0.05

с12 = 48.20(- - 0.02)2078 + 0.479948 при 0.02 < - < 0.05

с12 = 0.479948 при Т < 0.02

В этой формуле Т - это средняя осадка судна. Коэффициент С13 вычисляется по формуле: Сз= 1 + 0.003 С51егп

Коэффициент С51егп имеет следующие ориентировочные значения в зависимости от формы кормовой оконечности корпуса:

Форма кормовой С stern

оконечности корпуса

V -образная -10

Нормальная 0

U-образная +10

Площадь смоченной поверхности корпуса может приблизительно вычисляться по формуле: S = L(2T+B) л/См(0.453 + 0.4425Св - 0.2862 См - 0.003467 B/T + 0.3696 + CWF) + 2.38 Авт / Св В этой формуле CM - коэффициент площади мидель-шпангоута. Св - коэффициент общей полноты на основании длины по ватерлинии L. Cwf - коэффициент площади ватерлинии и Авт-площадь поперечного сечения бульба в месте, где свободная поверхность пересекает нос. Сопротивление выступающих частей определяется по формуле:

Rapp = 0.5PV2SAPP(1 + где p - плотность воды. V- скорость судна. Sapp - площадь смоченной поверхности выступающих частей. 1+^2 - надбавка, учитывающая степень сопротивления выступающих частей, Cf -коэффициент сопротивления трения судна согласно формуле ITTC 1957. В таблице 8.1 приведены предположительные значения надбавки для обтекаемых выступающих частей. Эти значения были получены путем сопоставления результатов модельных испытаний по определению сопротивления для модели без выступающих частей и для модели с добавленными выступающими частями.

Таблица 81. Приблизительный значения надбавки (1+k2)

Выступающие части Значение (1+k2)

Руль за скегом 1.5-2.0

Руль за кормой 1.3 - 1.5

Двухвинтовые балансирные рули 2.8

Кронштейн гребного вала 3.0

Скег 1.5-2.0

Стойки мортиры 3.0

Корпус мортиры 2.0

Гребные валы 2.8

Обтекатель 2.7

Скуловые кили 1.4

Величина сопротивления выступающих частей, эквивалентная фактору 1+к2, вычисляется по формуле:

Г^ЬЛ 1(1 + ^ЛРР (1 + = —^-

Ь ^лрр

Сопротивление носового подруливающего устройства м.б. учтено увеличением сопротивления выступающих частей на величину:

где d - диаметр ПУ, м.

Коэффициент Свго, принимает значения от 0.003 до 0.012. Для вырезов в цилиндрической части бульба должны приниматься меньшие значения коэффициента. Волновое сопротивление определяется по формуле:

= с^СзУрд-ехр^]^ + m2cos (А^2)}, где С1 = 2223105с3 78б13(Г/5)1079б1(90 - у-137565 с7 = 0.229577(5)0 33333, приB/L<0.11

с7=ЯД, при 0.11<B/L< 0.25

с7 = 0.5 - 0.06251/5, при В/Ь > 0.25

С2 = ехр ( - 1.8^л/^э)

с5 = 1 - 0.8АТ/(ВТСМ)

Ат - площадь погруженной части поперечного сечения транца при нулевой.

В этом выражении с2 - параметр, учитывающий снижение волнового сопротивления благодаря работе бульба. Аналогично, с5 отражает влияние транцевой кормы на волновое сопротивление. В формуле волнового сопротивления Fn - число Фруда (высчитанное на основе Ь) Остальные параметры определяются по следующим формулам:

Я = 1.446Ср - 0.031/5, при L/B < 12

Я = 1.446Ср - 0.36, при L/B > 12

0.0140407! 1.7525473 4.793235

Ш1 =-Г---!---!--с1б

с16 = 8.07981Ср - 13.8673С* + 6.984388Ср, при СР< 0.80 с16 = 1.73014 - 0.7067Ср , при СР>0.80

™2 = с15^рехр ( - 0.1Р-2)

с15 =- 1.69385, при !3<512

¿3

с15 = 0, при —>1727

с15 =- 1.69385 + ((4) - 8.0)/2.36, при 512 < — < 1727

d=-0.9

Половина угла входа -это угол между ватерлинией в носу и диаметральной плоскостью, не принимая во внимание обводы форштевня.

Если этот угол неизвестен, то его можно найти по следующей формуле:

¿£ = 1 + 89ехр (

- (¿/5)080856(1 - С^р)0-30484-(1 - Ср

- 0.0225/сЬ)0,б3б7(—)0,34574-(1007/13)0,16302)

5

Формула получена путем регрессивного анализа более чем 200 моделей судов. В исследовании [1], некоторые комбинации параметров, описывающих форму корпуса, давали отрицательное значение.

Коэффициент, описывающий влияние бульба на волновое сопротивление, вычисляется следующим образом:

С3 = 0.56Л5!/(5Г(0.31л/Л5Т + 7У - V))

где Л5 - центр площади поперечного сечения Л5Г над килевой линией и Г^ - осадка на носовом перпендикуляре.

Дополнительное сопротивление от влияния бульба вблизи свободной поверхности определяется как:

Й5 = 0.11 ехр (-3Р-2) ^3£Л5Гр^/(1 + Р2г-)

где Р5 - коэффициент, учитывающий степень выхода из воды бульба, а - число Фруда.

Рв = 0.5бл/1^/(7> - 1.5ЛВ) Рщ = ^/^(Гр-Лв - 0.25,^ + 0.15К2

Подобным образом, дополнительное сопротивление с учетом погруженной части транца определяется как:

й7й = 0.5рК2А7сб

Коэффициент Сб относится к числу Фруда, основанному геометрииг погруженной части транца и определяется по формуле:

Сб = 0.2(1 - 0.2РпГ), при РпГ<5

Сб = 0, при РпГ > 5

Рщ7 находится как:

РпГ = УД/20Лт/(Я + Яад

где: С^р - коэффициент полноты ватерлинии

Корреляционный коэффициент Йа ,описывает, главным образом, эффект от шероховатости корпуса и воздушное сопротивление. Вычисляется по формуле:

Величина Са находится как:

I

СА = 0.00б(! + 100)-u.iб - 0.00205 + 0.03

N

75С5С2(0.04-С4)

где с4 = ГРД, при0.04

с4 = 0.04 , при 7р > 0.04

В дополнение, для учета эффекта от шероховатости корпуса превышающей стандартную можно использовать формулу 1ТТС-1978 с характеристиками шероховатости большими, чем

стандартные = 150мкм.

1

СА = (0.105^ - 0.005579)Д1/3 В этой формуле, Ь и ^ приведены в метрах

Выходная информация

йсоЫ _ буксировочное сопротивление, а также величины отдельных составляющих буксировочного сопротивления.

8.2. Описание и инструкции по использованию модуля определения эффективности рулей

и поворотных насадок

Входная информация:

А - объемное водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, м3;

Ll - длина судна, измеренная на уровне летней грузовой ватерлинии от передней кромки форштевня до крайней кромки кормовой оконечности судна, м;

В - ширина судна, м;

d - осадка судна, м;

А2 - площадь подводной части диаметральной плоскости судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, м2;

hp - средняя высота части пера руля, расположенной в корму от оси его вращения, м;

Ьр - ширина пера руля, м;

Ьк - суммарная ширина руля и рудерпоста, м;

А - площадь пера руля, м2;

Ав - часть площади руля, находящаяся в непереложенном положении в струе гребного винта, м2;

Ак - сумма площади пера руля и боковой площади кронштейна руля или рудерпоста (если последние имеются), расположенной в пределах высоты hp, м2. Если кронштейна руля и рудерпоста нет, в качестве Ак в расчетах принимается А;

Аз - площадь боковой парусности судна при такой минимальной осадке, при которой перо руля или поворотная насадка полностью погружена в воду (при положении судна без крена и дифферента), м2, определяемая в соответствии с 1.4.6 части IV «Остойчивость»;

А4 - площадь подводной части диаметральной плоскости судна при такой минимальной осадке, при которой перо руля или поворотная насадка полностью погружена в воду (при положении судна без крена и дифферента), м2;

Св - коэффициент общей полноты судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию;

См - коэффициент полноты мидель-шпангоута при осадке по летнюю грузовую ватерлинию;

Ср - коэффициент продольной полноты подводной части корпуса судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, определяемый по формуле

f, - площадь боковой проекции кормового подзора судна, м2, вычисляемая как площадь фигуры, ограниченной линией продолжения нижней кромки киля, перпендикуляром, опущенным на эту линию из точки пересечения летней грузовой ватерлинии с контуром диаметрального сечения кормовой оконечности судна, и наружной кромкой ахтерштевня, проведенной без учета рудерпоста, подошвы ахтерштевня или кронштейна руля, если таковые имеются;

ро - для двухвинтовых судов - площадь боковой проекции обтекателей гребных винтов (или часть ее), накладываемая на площадь фигуры f, м2. Во всех остальных случаях в расчетах принимается ро = 0;

ок - коэффициент полноты подводной кормовой части диаметральной плоскости судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию. Далее для удобства контроля алгоритма в разделе используется нумерация из Правил РМРС.

Далее будет использоваться нумерация формул и пунктов в соответствии с Правилами РМРС. о> = 1 - 2(/^/0) (2.10.3.3-2);

Т - упор винта, кН, при скорости V;

Dв - диаметр винта, м;

п - число винтов;

Do - наружный диаметр поворотной насадки в плоскости диска гребного винта, м;

Dн - внутренний диаметр насадки в свету, м;

1н - длина насадки, м.

Рис. 8.3 Типы рулей

2.10.2 Определение эффективности рулей и поворотных насадок.

2.10.2.1 Эффективность выбранного руля Ер рулей типов I... III, VI... IX, XI, XII, XIV (см. рис. 8.3), определяется по формуле

ЕР=И-1^(1 + СНВу)(1 - Ш)2 (2.10.2.1-1),

где

^=1+8 (2.10.2.1-2); Ж- коэффициент:

для руля, расположенного в диаметральной плоскости судна за гребным винтом,

Ш = 0,3С^ (2.10.2.1-3);

* в

для руля, расположенного в диаметральной плоскости судна, при отсутствии перед ним гребного винта принимается Ш = 0 (2.10.2.1-4)

для бортовых рулей Ш = 0,4Св — 0,13 (2.10.2.1-5);

А2А, Ав, hp, Св - см. Задаваемые параметры;

Снв - определяется по формуле (2.2.3.1-8) с учетом формулы (2.2.3.1-4) при значениях Ж, как указано в настоящем пункте, и с учетом 2.2.2.6; при этом для рулей, не работающих непосредственно за гребным винтом, величина упора Т принимается равной нулю:

^Н5 = 9377т (2.2.3.1-8),

где

Т - упор винта, кН, при скорости V; Dв - диаметр винта, м; 71 = 7(1-Ж) (2.2.3.1-4);

W - средний коэффициент попутного потока. При отсутствии надежных экспериментальных данных допускается коэффициент попутного потока определять по формуле

Ж = 0,165С5/— (2.2.3.1-5),

N °5

где п - число винтов.

2.2.2.6 При отсутствии достоверных данных по величине упора гребного винта допускается значение Т, кН, определять по следующим формулам: для винта с фиксированным шагом

Г = 0,0441(-306^=- п^) (2.2.2.6-1);

побН^гв об

для винта регулируемого шага

т = 0'0441(7(^-п2б05) (2226-2),

где

Ые - номинальная суммарная мощность силовой установки судна, разделенная на число гребных винтов, кВт;

Поб - частота вращения гребного винта, с-1;

V - наибольшая скорость переднего хода судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, уз;

Св - коэффициент общей полноты судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию; И - шаг винта, м, при нулевом упоре, определяемый по формуле:

Н1 = Н + °^ (2.2.2.6-3),

1 0+0,3 4 ь

где

И - конструктивный шаг винта, м; в - дисковое отношение гребного винта; z — число лопастей гребного винта.

2.10.2.2 Эффективность выбранного руля (Ерр) типов IV, X и XIII (см. рис. 2.2.4.1)

определяется по формуле

£РР = 1,3д2^(1 - Ж)2 (2.10.2.2-1),

6,28 №

где М2=—1,4СНВ2 (2.10.2.2-2).

1+—^ 1+0,5(—^)2

Ьр, Ьк, ,Ак, А2, Сив, W- см. Задаваемые параметры.

2.10.2.3 Эффективность выбранной поворотной насадки Ей, имеющей или не имеющей стабилизатор, определяется по формуле

5Н = 2,86^^(1-Ж)2 (2.10.2.3-1),

^2

где

д3 = (0,175 + 0,275тН-)[1 + 0,25(1 + лЛТсНВ)2] + 0,25СНВ^ (2.10.2.3-2);

'Н 'Н

W - коэффициент:

для поворотной насадки, расположенной в диаметральной плоскости судна Ж = 0,2СВ (2.10.2.3-3);

для бортовой поворотной насадки Ж = 0,1СВ (2.10.2.3-4);

Св, Do, Dи, 1и, А2 - см. Задаваемые параметры; Сив - определяется по формуле (2.2.3.1-8) с учетом формулы (2.2.3.1-4) при значениях W, как указано в настоящем пункте, и с учетом 2.2.2.6:

Снв = 97372 (2.2.3.1-8Х

где

Т - упор винта, кН, при скорости V; Dв - диаметр винта, м; 71 = 7(1 - Ж) (2.2.3.1-4);

W - средний коэффициент попутного потока. При отсутствии надежных экспериментальных данных допускается коэффициент попутного потока определять по формуле

Ж = 0,165СВ/3^ (2.2.3.1-5),

N °В

где п - число винтов.

2.2.2.6 При отсутствии достоверных данных по величине упора гребного винта допускается значение Т, кН, определять по следующим формулам: для винта с фиксированным шагом

Т = О^Ц-3^ — п2б^В) (2.2.2.6-1);

побН^гв об

для винта регулируемого шага

Т = а0441(^(;1&/|—-2б0В) (2226-2).

где

Ыв - номинальная суммарная мощность силовой установки судна, разделенная на число гребных винтов, кВт;

Поб - частота вращения гребного винта, с-1;

V - наибольшая скорость переднего хода судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, уз;

Св - коэффициент общей полноты судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию; И - шаг винта, м, при нулевом упоре, определяемый по формуле: Н1 = Н + °05^В (2.2.2.6-3),

1 0+0,3 4 ь

где

И - конструктивный шаг винта, м; в - дисковое отношение гребного винта; z — число лопастей гребного винта.

2.10.3 Нормы эффективности рулей и поворотных насадок.

2.10.3.1 Сумма эффективностей всех установленных на судне рулей и поворотных насадок (кроме судов-катамаранов), определенных в соответствии с 2.10.2, должна быть не менее большего из значений эффективностей Е1, Е2 или Ез, указанных ниже.

2.10.3.2 Эффективность одного руля или поворотной насадки, установленной на судне-катамаране, определенная в соответствии с 2.10.2, должна быть не менее большего из значений Е1, Е2 или Ез, определенных в соответствии с указаниями, изложенными ниже, рассматривая один корпус катамарана как самостоятельное одновинтовое судно. При определении площади боковой парусности все надводные конструкции судна-катамарана и палубный груз, если его перевозка предполагается, рассматриваются как принадлежащие одному корпусу.

2.10.3.3 Для всех судов, кроме буксиров, спасательных и рыболовных судов, Е1 определяется в зависимости от Ср и Ок:

для одновинтовых судов - по рис. 2.10.3.3-1 или табл. 2.10.3.3-1; для двух- и трехвинтовых судов - по рис. 2.10.3.3-2 или табл. 2.10.3.3-2, где Ср - коэффициент продольной полноты подводной части корпуса судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, определяемый по формуле Ср=^ (2.10.3.3-1);

Св - коэффициент общей полноты судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию; См - коэффициент полноты мидель-шпангоута при осадке по летнюю грузовую ватерлинию;

ок - коэффициент полноты подводной кормовой части диаметральной плоскости судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию

о> = 1 - 2а,"/0) (2.10.3.3-2);

¿1а

Ll - длина судна, измеренная на уровне летней грузовой ватерлинии от передней кромки форштевня до крайней кромки кормовой оконечности судна, м;

р, - площадь боковой проекции кормового подзора судна, м2, вычисляемая как площадь фигуры, ограниченной линией продолжения нижней кромки киля, перпендикуляром, опущенным на эту линию из точки пересечения летней грузовой ватерлинии с контуром диаметрального сечения кормовой оконечности судна, и наружной кромкой ахтерштевня, проведенной без учета рудерпоста, подошвы ахтерштевня или кронштейна руля, если таковые имеются;

ро - для двухвинтовых судов - площадь боковой проекции обтекателей гребных винтов (или часть ее), накладываемая на площадь фигуры/ м2. Во всех остальных случаях в расчетах принимается ро = 0;

d - осадка судна, м;

Для промежуточных значений Ср(промежут) величина Е1 определяется линейной интерполяцией между кривыми для двух ближайших значений Ср, указанных на рис. 2.10.3.3-1 или табл. 8.4(для одновинтовых судов); и 2.10.3.3-2 или табл. 8.5 (для двух- и трехвинтовых судов) следующим образом:

- для заданного значения ок вычисляются величины Ецд и Е1^+1) для Ср0) и Ср^+1), ближайших к заданному промежуточному значению Ср(промежут): (Ср() < Ср(промежут) < Ср^+1)), искомая величина

Е1(промежут) равна:

С1(промежут) = С^+л—С^! (Ср(промежут) — СР(г)) + СЦ0 (2.10.3.3).

Таблица 8.4

Е1 для интервала ок

Ср=0,55 ок=0,78000 ... 0,93784 ок=0,93784 ... 0,99000

С1 = 5,5805а! — 16,006а! + 14,696а! —4,2838 С1 = 169,39а! — 499,34а! + 491,46а! — 161,42

Ср=0,65 ок=0,78000 ... 0,94617 ок=0,94617 ... 0,99000

С1 = 1,9081а! — 6,6569а! + 6,7766а! —2,0424 С1 = 245,13а! — 723,02а! + 711,65а! —233,67

Ср=0,75

С1 =— 3,1615а! + 6,2164а! — 4,0948а! + 1,0221 С1 = 122,53а! — 363,9а! + 361,12а! —119,68

Ср=0,85 ок=0,78000 ... 0,95460 ок=0,95460 ... 0,99000

С1 =— 4,1523а! + 8,5142а! — 5,8443а! + 1,4678 С1 =— 4,7573а! + 10,406а! — 5,7349а! +0,1472

Ср=0,95 ок=0,78000 ... 0,96946 ок=0,96946 ... 0,99000

С1 =— 6,3079а! + 14,116а! — 10,684а! +2,8673 С1 =— 508,5а! + 1490,8а! — 1455,9а! +473,63

а,0в0,78 0,80 0,62 0,8 Ь 0,86 0,88 0,90 0,92 0,91 0,96 0,98 0

Рнс. 2,103-4

В следующей таблице приведены данные по аппроксимации указанных графиков, которые используются в модуле расчета эффективности рулевого устройства.

Таблица 8.5

Е1 для интервала ок

Ср=0,55 ок=0,78000 ... 0,91342 ок=0,91342 ... 0,99000

Е1 = 5,2532о! - 14,639о! + 13,208о! -3,8305 Е1 = 19,134о! - 56,596о! + 56,443о! -18,895

Ср=0,70 ок=0,78000 ... 0,92613 ок=0,92613 ... 0,99000

Е1 = 5,3804о! - 14,507о! + 12,574о! -3,4536 Е1 = 13,505о! - 40,492о! + 41,082о! -14,021

Ср=0,80 ок=0,78000 ... 0,93495 ок=0,93495 ... 0,99000

Е1 = 6,4508о-| - 17,390"! + 15,058о! -4,1263 Е1 = 3,1168о! - 10,647о! + 12,385о! -4,7965

2.10.3.4 Для буксиров, спасательных и рыболовных судов Е1 определяется по рис. 2.10.3-4 или табл. 2.10.3-4 в зависимости от Ок.

Таблица 8.6

Е1 для интервала ок

ок=0,78000 ... 0,86884 ок=0,86884 ... 0,99000

Ех = 5,2775а! - 14,879а! + 13,160"^ -3,5759 Ех = 4,3288а! - 12,286а! + 12,006а! -3,9079

2.10.3.5 Е2 определяется по формуле

3^(1 - 0,0667+ (Яр - 1)[0,33 + 0,015(7 - 7,5)] - 5^;

где

Аз - площадь боковой парусности судна при такой минимальной осадке, при которой перо руля или поворотная насадка полностью погружена в воду (при положении судна без крена и дифферента), м2, определяемая в соответствии с 1.4.6 части IV «Остойчивость»;

А4 - площадь подводной части диаметральной плоскости судна при такой минимальной осадке, при которой перо руля или поворотная насадка полностью погружена в воду (при положении судна без крена и дифферента), м2;

хо - горизонтальное расстояние от мидель-шпангоута (середина длины L) до центра тяжести площади Аз, м. Величина хо принимается положительной при расположении центра тяжести в нос от мидель-шпангоута и отрицательной - в корму; Хр - коэффициент:

для всех рулей, кроме рулей типов IV, X и ХШ (см. рис. 2.2.4.1)

Яр=§- (2.10.3.5-2);

для рулей типов IV, X и ХШ (см. рис. 2.2.4.1)

¿р=£ (2.10.3.5-3);

для поворотных насадок

Яр (2.10.3.5-4);

V, hp, А, Ак, Dн, 1н- см. Задаваемые параметры.

2.10.3.6 Для судов длиной 70 м и более Ез определяется по формуле

£3 = 0,03 + 0,01(А„ - 1) + 0,01^(1 - 3 —)

(2.10.3.6),

где Аз - площадь боковой парусности судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, м2, определяемая в соответствии с 1.4.6 части IV «Остойчивость»;

х - горизонтальное расстояние от мидель-шпангоута (середины длины L1) до центра тяжести площади Аз, м. Величина х принимается положительной при расположении центра тяжести в нос от мидель-шпангоута и отрицательной - в корму.

Ll, А2 - см. Задаваемые параметры. Для судов длиной менее 70 м в расчетах принимается Ез=0.

2.10.3.7 Для всех судов (кроме спасательных и рыболовных судов и буксиров, если эти суда имеют ок > 0,865), если Е1 больше любого из значений Е2 или Ез, допускается в расчетах принимать Е=0 при условии, что испытанием самоходной модели длиной не менее 2 м (при скорости модели, соответствующей скорости судна V, - см. 2.2.2.1) будет доказано следующее:

.1 диаметр установившейся циркуляции судна с рулем (рулями) или поворотной насадкой (насадками), переложенной на 35° на любой борт, не будет больше четырех длин судна;

.2 диаметр установившейся самопроизвольной циркуляции судна с непереложенным рулем (рулями) или поворотной насадкой (насадками), Dc, вычисляемой по формуле

не будет меньше 3,35(0цД + 0цЛ),

где Den и Den - диаметр установившейся самопроизвольной циркуляции, соответственно правой и левой, с непереложенным рулем или насадкой;

Dun и Dцл - диаметр установившейся циркуляции с рулем или насадкой, переложенной на 35°, соответственно, на правый и левый борт.

Если требование настоящего подпункта не может быть выполнено по конструктивным соображениям, отступление от него является предметом специального рассмотрения Регистром. 2.10.3.8 Для судов, у которых при осадке по летнюю грузовую ватерлинию водоизмещение более 60 000 т, а коэффициент общей полноты более 0,75, независимо от выполнения требования 2.10.3.1 путем испытаний самоходной модели длиной не менее 2 м (при скорости модели, соответствующей скорости судна V, - см. 2.2.2.1) должно быть доказано выполнение требований 2.10.3.7.1 и 2.10.3.7.2. Выходная информация

(2.10.3.7.2)

Ер -Эффективность одного руля или поворотной насадки

Е1, Е2, Ез - Минимальные значения эффективности, определенные в соответствии с Правилами РМРС.

8.3 Описание и инструкции по использованию модуля определения элементов якорного и швартовного устройств Входная информация

• Класс судна;

• Район плавания

• Основные размерения судна (Ъквл,В,Т,СЬ..) ;

• Скорость судна

• Суммарная высота надстроек, рубок, м;

• Площадь парусности судна, м2.

Алгоритм расчета

Производится расчет характеристики снабжения по формуле 3.2.1-1 части III «Правил». Полученное значение характеристики снабжения пересчитывается в соответствии с 3.1.1 части Ш «Правил» в зависимости от ограничений района плавания судна.

Производится чтение таблицы 3.1.3.1 части III «Правил», хранящейся в «базе знаний», данные из таблицы формируются в массив, для возможности сравнения полученного значения характеристики снабжения и выбора соответствующих ячеек с данными. Производится выбор характеристик якорного, швартовного и буксирного снабжениях соответствующих полученному значению характеристики.

В зависимости от ограничений района плавания судна в соответствии с 3.3.1 части III «Правил» определяется наличие запасного якоря.

В зависимости от ограничений района плавания судна и ограничений на значение характеристики снабжения в соответствии с 3.4.1 части III «Правил» производится перерасчет количества и длин якорных цепей.

В соответствии с 4.1.3 части III «Правил» производится перерасчет количества швартовных тросов.

Выходная информация

Характеристика снабжения и отдельные элементы якорного и швартовного устройств

8.4 Описание и инструкции по использованию модуля определения массы раздела "Обшивка наружная, настил второго дна" на основе определения основных элементов конструктивного мидель-шпангоута проектируемого судна по Правилам РМРС

Входная информация

Тип судна, SHIP_TYPE

Район плавания, REGION

Ледовый класс судна, ICE_CLASS

Длина судна между перпендикулярами ¿, м;

Ширина судна - 5,м

Осадка судна - d, м

Высота борта судна - Я, м

Коэффициент общей полноты СЬ;

Скорость судна - V, м/с;

Плотность перевозимого груза - ргр, т/м3

Плотность забортной воды рв,, т/м3

Коэффициент полноты КВЛ - Cwp;

Коэффициент полноты мидель-шпангоута - Cm;

Площадь поперечного сечения бульба - Abt, м2

Длина бака - L_forecastle, м

Высота бака - H_forecastle, м

Длина юта - L_poop, м

Высота юта - H_poop, м

Планируемый срок службы конструкции - T, лет Предел текучести стали для корпуса судна - Я_еН,_н/мм2 Наличие второго борта - index_2_bort; Индекс продольной системы набора - Index_Prod_nabor; Шпация в средней части судна, a0_fact, м

Алгоритм расчета

На основании главных размерений определяем водоизмещение проектируемого судна и судна-прототипа.

Определяем расчетный нормативный предел текучести по нормальным напряжениям, ап МПа согласно 1.1.4.3 Правил, применяя процедуру sigma_n_1_1_4_3(R_eh).