автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Методология комплексной оценки живучести судов в процессе их проектирования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ЖИВУЧЕСТИ СУДОВ В ПРОЦЕССЕ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальность 05.08.03 — проектирование и конструкция судов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

КИЗИЛОВ

Дмитрий Иванович

УДК 629.5.012/014-

На правах рукописи

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете (190008, Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, д.З)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Б.А. ЦАРЕВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

С.И. ЛОГАЧЕВ;

доктор технических наук, профессор П.А. ШАУБ

доктор технических наук, профессор В.Б. ФИРСОВ

Ведущая организация: ЦНИИМФ

Защита диссертации состоится «&» 2000 года в /Л на

заседании диссертационного совета Д 053.23.04 в актовом зале Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ) по адресу: 190008, Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, д.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГМТУ

Автореферат разослан « 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

В.Г. МАКАРОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Статистика мирового судоходства показывает, что аварийность флота, как морского, так и речного по-прежнему высока. Особенно это касается эксплуатации его в современных условиях, когда резко снизилась ответственность по соблюдению правил безопасности и профессиональной подготовки личного состава. В связи с этим, несмотря на прогресс в судовом оборудовании и техники навигации, посадка судов на мель, столкновения не являются редкими событиями. Насыщение судов энергоемким оборудованием, ошибки в действиях экипажа часто приводят к пожарам, взрывам к потерям непотопляемости и остойчивости. Кораблекрушения и аварии на море - явления не только объективные, но и в определенной мере неизбежные при современном уровне развития науки и техники.

Несмотря на это, до настоящего времени нет единого подхода к оценке живучести судов. Более того, само понятие "живучесть судна" отсутствует в руководящих документах Регистра, тем более нет его комплексной оценки, хотя она входит основной составляющей в понятие обеспечения безопасности судна. Вопросу безопасности морских судов уделяется большое внимание, однако, она касается лишь исследования отдельных свойств ее составляющих (пожаробезопасность, непотопляемость, остойчивость, мореходность и т.п.). Существующие правила классификации и постройки морских судов регламентируют, в основном, лишь требования к характеристикам и элементам вышеуказанных свойств в зависимости от назначения судна. Комплексные требования к обеспечению безопасности судна и, тем более, к его живучести правила Регистра освещают недостаточно.

В современных экономических условиях высока цена принятия какого-либо технического решения при проектировании судов, особенно при выборе варианта вновь создаваемого судна. Как правило, оценка должна проводиться по всем основным его свойствам, уделяя особое внимание свойствам безопасности его эксплуатации.

Дать правильную комплексную оценку эксплутационной безопасности судна можно лишь при наличии комплексного критерия, учитывающего взаимовлияние основных показателей его свойств. Это полностью относится и к такому свойству судна, как его живучесть.

Если безопасность судна достигается комплексом мероприятий (конструктивных и эксплутационных), обеспечивающих в максимальной степени отсутствие опасности его эксплуатации, то живучесть судна характеризуется аварийными параметрами как до, так и после восстановления его повреждения в результате аварии. Такой подход к живучести судна аналогичен оценке живучести боевого корабля. При этом надо иметь в виду, что в военное время суда также привлекаются к выполнению боевых задач и их повреждения неизбежны. А раз так, то в методологическом плане подходы к оценке живучести ко-

рабля к судна должны быть идентичны, особенно если принять во внимание, что развитие аварии боевого корабля в мирное время аналогично судну, а в военное время аварии судна аналогичны боевому кораблю.

Цель работы - разработка методологических основ комплексной оценки живучести поврежденного судна по всем ее составляющим элементам в процессе выбора его проектных вариантов (решений), включающих:

- разработку теоретических основ комплексного исследования живучести судов с учетом самого понятия живучести, представления судна, как сложной системы, ее математической модели, формирования комплексного критерия;

- определение характеристик непотопляемости и остойчивости поврежденного судна с учетом волнения;

- определение характеристик при разрушении судовых конструкций с оценкой напряженно-деформированного их состояния при столкновении судов;

- определение характеристик пожара для оценки пожаровзрывобезопасно-сти с учетом развития пожара по отсекам аварийного района;

- определение функциональной способности и оценка состояния аварийного судна в экстремальных ситуациях по фактору "экипаж".

Предмет защиты -совокупность результатов научных исследований, которые включают в себя методологию, модели, алгоритмы, программы формирующие новое крупное достижение в развитии научного направления живучести в теории проектирования судов

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Теоретические основы комплексного исследования живучести судов.

2. Математическая модель судна для решения задачи живучести.

3. Постановка задачи обеспечения живучести судна как оптимизационной.

4. Разработка критерия комплексной оценки живучести судна в целом.

5. Определение основных характеристик элементов живучести судна в динамике:

по непотопляемости и остойчивости;

по разрушению судовых конструкций в результате столкновения; по пожару и взрыву;

по функциональной способности судна в экстремальных ситуациях по фактору личного состава.

Практическая ценность работы состоит в разработке:

• системной математической модели судна при четкой ориентации ее на решение практических задач живучести;

• структурно-физических моделей и конкретных численных алгоритмов в части определения основных характеристик живучести при:

- оценке непотопляемости и аварийной остойчивости в реальных морских условиях с учетом нелинейной модели качки,

- оценке разрушений конструкций аварийного судна и состояния ударяемого судна с определением энергии соударения, разрушения, объемов повреждений и возможности движения судна на волнении, а в крайнем случае — возможности оставаться на плаву,

- исследовании пожаровзрывобезопасности с учетом динамики пожара, возможности внутренних взрывов и результата действий экипажа,

- оценке функциональной способности судна по фактору «экипаж» и ведению борьбы за живучесть;

• методик расчета основных характеристик живучести аварийного судна по факторам непотопляемости, аварийной остойчивости, прочности, пожаровзрывобезопасности, функциональной способности с учетом действий личного состава

• расчетных алгоритмов и программ по конкретным показателям живучести аварийного судна.

Достоверность разработанных расчетных методов подтверждается использованием апробированных математических зависимостей теории вероятности, исследования операций, системного анализа. Достоверность разработанных методик подтверждается непротиворечивостью полученных теоретических результатов по конкретным примерам с проектными и практическими данными по реальным повреждениям.

Внедрение основных результатов работы. Результаты диссертационных исследований внедрены в практику работы ряда конструкторских бюро и научно-исследовательских организаций, в том числе ГНЦ РФ - ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, 1 ЦНИИ МО РФ, Северное ПКБ, ЦКБ «Балтсудопроект», ВМИИ, СПбГМТУ.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на отраслевых и международных конференциях, симпозиумах. В частности на трех международных конференциях по морским интеллектуальным технологиям в Санкт-Петербурге («Моринтех-95», «Моринтех-97», «Моринтех-99»), на ежегодных семинарах по системному анализу при создании кораблей, комплексов, вооружения и военной техники ВМФ в BMA им. Н.Г. Кузнецова (1997 г., 1998 г.) и на кафедрах проектирования в СПбГМТУ и ВМИИ.

Публикации. Основные материалы диссертации изложены в 50 работах автора, из которых 28 - печатных, 13 работ - написаны только автором.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Работа содержит всего 233 машинописных страницы, в т.ч. 22 иллюстрации, 12 таблиц, список литературы из 133 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обосновывается актуальность работы, сформулирована цель работы и приведено краткое содержание исследований, необходимых для достижения поставленной цели.

В ГЛАВЕ 1 приводятся примеры характерных аварий и катастроф на море, рассматриваются вопросы, связанные с подходами к оценке характеристик живучести судов в ранее выполненных исследованиях. Из анализа таких аварий как:

- в 1976 году танкер «Сансияма» водоизмещением 40 тыс.т., плававший под знаком Либерии, взорвался в гавани Лос-Анджелеса. Погибло 11 человек, более 50 человек получили ранения;

- у берегов Тобаго в 1978 г. столкнулись в результате неправильного маневрирования танкер "Эйджин Кэптэйн" (200 тыс.т) и танкер "Атлантик Экспресс" (275 тыс. т). В результате столкновения танкер "Атлантик Экспресс" взорвался и затонул;

- 31 августа 1986 г. п/х «Адмирал Нахимов» (17053 рег.т.) столкнулся с балкером «Петр Васев» (18604 рег.т.). Мощный бульб «Петра Васева» сделал пробоину в корпусе «Адмирала Нахимова» в районе машинного отделения. Размеры пробоины увеличивались из-за непогашенных скоростей столкнувшихся судов. В считанные секунды были затоплены машинное отделение и смежный отсек. Спустя 8 минут «Адмирал Нахимов» затонул. Жертвами катастрофы стали 423 человека, сделан вывод, что безопасность мореплавания остается важной и актуальной задачей и в настоящее время.

Данной проблеме посвящен значительный ряд исследований и работ. Проведен краткий анализ наиболее значимых из них, установлен уровень современного состояния по решению рассматриваемой проблемы.

В работе В.Ф. Сидорченко «Кораблекрушения на море» Л. ЛГУ, 1990 на основе многочисленных примеров из отечественной и зарубежной практики мореплавания и ряда нормативных актов, таких как Международная конвенция по охране человеческой жизни на море 1974г. и Протокола 1978г. к ней., международных правил предупреждения столкновений судов в море 1972г., рассмотрены причины кораблекрушении. В работе основной акцент сделан на правовые вопросы, связанные с судоходством. Какие-либо критерии безопасности или оценки технического совершенства не предлагаются.

Исследование Л.Р. Аксютина «Борьба с авариями морских судов от потери остойчивости» Л. Судостроение, 1986 рассматривает вопросы предотвращения одного из наиболее опасных видов аварий морских судов - от потери остойчивости. В качестве расчетных ситуаций выбираются не самые трудные положения, поэтому в реальных условиях судно может оказаться даже при обычном шторме под действием сил, значения которых превосходят предусмотренные нормами величины.

f В монографии Н.Я. Мальцева, Д.В. Дорогостайского, Ю.К. Прыткова «Теория непотопляемости судна» Л. Судостроение, 1973. излагаются результаты отечественной теории непотопляемости. В ней комплексно учитываются проблемы непотопляемости судна, в частности, динамический крен и бортовая качка поврежденного судна. В монографии рассматривается вероятностный критерий, как вероятность непотопления судна.

Проблеме совместимости требований к остойчивости, непотопляемости и бортовой качке судов посвящено исследование М.Э. Моисеевой «Оценка совместимости требований к остойчивости, непотопляемости н бортовой качке судов» Л. Судостроение, 1976. Эта работа затрагивает лишь проблему совместимости требований задания на проектирования. Оценка качества самого проекта с точки зрения его безопасности, а тем более, количественные оценки живучести, позволяющие ранжировать проектные варианты, отсутствуют.

Отсутствие критерия безопасности, а также отсутствие экономических оценок работы спасательных судов, через которые, в конечном итоге, можно было бы получить такой критерий, отмечаются в работе А.Н. Гуровича, A.A. Родионова «Проектирование спасательных и пожарных судов» Л. Судостроение, 1971.

Как видно из анализа, хотя вопросу безопасности морских судов уделяется большое внимание, однако оно касается в основном исследования лишь отдельных ее свойств (пожаробезопасность, непотопляемость, остойчивость и т.п.). Кроме того, существующими правилами классификации и постройки морских судов регламентируются лишь требования к основным характеристикам и элементам вышеуказанных свойств в зависимости от назначения судна. Что касается безопасности судна в целом по комплексу параметров, то такое требование в Правилах Регистра отсутствует, нет вообще формулировки понятия безопасности судна, тем более, его живучести.

Если к безопасности мореплавания подходить, например, как к безопасности дорожного движения, то ее можно характеризовать как комплекс мероприятий (конструктивных и эксплуатационных), обеспечивающих в максимальной степени отсутствие опасности, приводящей к аварии при эксплуатации судов. Однако, два судна даже одного и того же назначения, получив аварийное повреждение, если предусмотренная безопасность «не сработала», могут иметь различные аварийные параметры как до, так и после восстановления повреждения, а следовательно, по-разному выполнять свое предназначение с учетом последствий аварии.

Понятие безопасности не отражает свойства судна, проявляющиеся после аварийного повреждения, с учетом восстановления (полностью или частично) его эксплуатационных качеств. В связи с этим, оставляя понятие безопасности судна как более общее понятие безопасности мореплавания, в работе вводится понятие живучести судна.

Под живучестью судна понимается способность судна противостоять аварийным повреждениям, восстанавливая и поддерживая при этом свои экс-

плуатационные свойства. Данное понятие созвучно живучести боевого корабля, которая имеет более чем вековую историю. Лишь в Большом энциклопедическом словаре 1997г. дается понятие живучести судна, в других источниках; говорится только о живучести корабля. В БЭС-1997г. указано: «Живучесть судна, способность противостоять воздействию сил ветра и волн, пожаров, оружия противника, а при повреждениях — сохранять и восстанавливать (полностью или частично) мореходность и боевые качества. Важнейшие элементы живучести — непотопляемость и остойчивость судна».

В соответствии с корабельным уставом ВМФ живучестью корабля называется «способность корабля противостоять боевым и аварийным повреждениям, восстанавливая и поддерживая при этом в возможной степени свою боеспособность».

Как видно, понятие живучесть судна и живучесть боевого корабля идентичны. А раз так, то и подходы к оценке живучести судов и кораблей должны быть идентичны. В связи с вышеизложенным, основной целью работы является разработка методологических основ комплексной оценки живучести судна в процессе проектирования по всем составляющим элементам, для обеспечении безопасности его эксплуатации.

В ГЛАВЕ 2 излагаются теоретические основы комплексного исследования живучести судов.

Как уже указывалось, проявление такого свойства судна как живучесть имеет начало после его повреждения в период аварии. В работе рассматриваются только навигационные повреждения в период эксплуатации судна. Боевые повреждения, хотя и не рассматриваются в работе, однако разработанная методология может быть использована и при их рассмотрении.

Не анализируя теорию живучести боевого корабля, приведем лишь современный взгляд на место живучести среди других свойств корабля (Рис.1). Из анализа рис.1, видно, что многие свойства боевого корабля перекликаются со свойствами судна, характеризующими его безопасную эксплуатацию.

Для полноты комплексной оценки безопасности эксплуатации судна и его живучести в работе вводится еще понятие о стойкости судна, рассматривая ее как способность судна сохранять свои характеристики в соответствии с установленными требованиями при воздействии ветра, волн и определенной величины внешних воздействий (удары от столкновений, посадка на мель и т.п.) в пределах заданных расчетных нагрузок. Стойкость как свойство судна проявляется при воздействии внешней среды до момента получения судном повреждений, после чего в действие вступает другое свойство — живучесть.

Материальным обеспечением стойкости является конструкция корпуса судна, амортизация его технических средств. Материальным обеспечением живучести — средства по борьбе с водой, пожаром, по обеспечению функцио-

нирования технических средств в экстремальных условиях, по защите личного состава.

В принципе для судна характерно еще одно свойство - неуязвимость, материальным обеспечением которого являются различные навигационные системы и системы движительно-рулевого комплекса, обеспечивающие маневренность для исключения воздействия разрушающих внешних сил при уклонении от аварийных ситуаций (посадка, на мель, столкновение с плавучими и стационарными сооружениями и т.п.).

Неуязвимость, стойкость и живучесть - эти свойства проявляются последовательно, переходят из одного в другое и влияют друг на друга. При проектировании судов необходимо в комплексе оценивать все эти свойства.

Исходя из вышеизложенного, рис. 1 для судна, в части обеспечения живучести может быть представлен в виде рис. 2.

Данная работа посвящена комплексной оценке живучести судна. Такие свойства судна как неуязвимость и стойкость в работе рассмотрены только в постановочном плане. Так как понятие живучести для судна является новым, в работе раскрыто содержание элементов и мероприятий по ее обеспечению в принятых терминах:

- непотопляемость;

- взрывозащищенность;

- пожарозащищенность;

- живучесть технических средств;

- защищенность личного состава;

- конструктивные мероприятия;

- организационно-технические мероприятия;

- действия личного состава.

Функциональное назначение судна

.......1_____

I Э*сппуз1а1»юнныв 1 I свойства___J

Неуязвимость

Стойкость

Живучесть

Мероприятия по обеспе-1

ченио живучести |

Кснетруж* )Орг«мив •цюи-1 {ДОвганп п»в по

Тмьны» некие |оораб» ш |+сП»

Рис. 2. Место живучести среди других свойств судна

Строго говоря, безопасность судна является его эксплуатационным свойством. Но недостаточная обеспеченность безопасности мореплавания часто приводит к аварийным повреждениям и необходимости борьбы за живучесть, а поэтому мероприятия по обеспечению безопасности часто относятся к живучести судна, но подменять их друг другом нельзя.

С учетом ранее изложенного, понятие живучести судна как сложной системы представлено в следующей формулировке: Живучесть системы "судно-экипаж" - это свойство системы противостоять воздействиям определенной интенсивности, сохранять необходимый уровень функционирования и восстанавливать пораженные элементы. Содержание этого понятия в определенной степени отражает динамику проявления свойства живучести.

Из разработанной в работе математической модели судна следует, что временной фактор может быть учтен:

- при определении состояния судна в результате повреждений (столкновения);

- в расчетах развития пожаров и их тушении;

- в расчетах непотопляемости и при оценке возможностей восстановления остойчивости и спрямления поврежденного судна;

- при определении возможностей частичного восстановления местной прочности поврежденного судна;

- в оценке возможности восстановления вышедшего из строя оборудования. Однако следует отметить, что в настоящее время не разработаны методы

оценки военно- и технико-экономической эффективности как корабля, так и тем более, судна, в которых бы использовались показатели живучести, изме-

няющиеся во времени. Поэтому в данной работе разработана на основе системного анализа комплексная оценка живучести судна применительно в основном к статической постановке задачи, хотя отдельные ее элементы определены из учета фактора времени.

Модель определения критериев живучести судна предусматривает в каждом конкретном случае оценку воздействия аварийных ситуаций на судно последовательным решением следующих задач:

1. Определение места и условий аварии на судне - блок «район аварии".

2. Расчет размеров разрушений (либо их задание) и координат зон повреждения - блок "разрушение"

3. Определение состояния судна, его подсистем в зависимости от аварии -блок "состояние".

4. Расчет показателей элементов живучести блок "показатели".

5. Комплексная оценка живучести судка - блок "оценка".

6. Проведение анализа результатов исследований на предмет возможного восстановления эксплуатационных качеств - блок "анализ".

7. Если требуется сравнение альтернативных проектов, то проведение выбора предпочтительного - блок "альтернатива".

Вышеприведенное представлено на блок-схеме комплексного анализа живучести судна (рис. 3).

Рис. 3. Блок-схема комплексного анализа живучести судна

В работе показано, что если, например, в транспортной системе судно является подсистемой 1-го уровня иерархии, то к подсистемам 2-го уровня относятся:

подсистема обеспечения непотопляемости и остойчивости;

подсистема прочности;

подсистема взрывопожаробезопасности:

подсистема личного состава;

подсистема обеспечения управляемости и хода;

подсистема электроснабжения;

В зависимости от задач, стоящих перед судном, состав подсистем 2-го и других уровней может изменяться.

По степени влияния на эксплуатационные возможности, все его подсистемы можно разбить на две категории:

Подсистемы 1-ой категории непосредственно влияют и характеризуют эксплуатационные возможности судна (подсистема обеспечения управляемости и хода, подсистема электроснабжения, подсистема корпус и т.п.).

Подсистемы 2-ой категории свое влияние на эксплуатационные возможности судна оказывают через подсистемы 1-й категории (подсистемы обеспечения взрывопожарозащищенности, непотопляемости, прочности и т.п.).

В диссертации разработана геометрическая модель судна для использования ее в решении задач оценки живучести. В качестве основных элементов геометрической модели судна в работе используются: корпус;

внутрикорабельные помещения; модули размещения.

С точки зрения рационального использования ресурсов и удобства применения математического аппарата создания и манипулирования геометрическими элементами, геометрическая модель судна реализована в следующем виде:

поверхность корпуса;

разделительные поверхности;

модули размещения (в том числе и надстройки).

Основное внимание во 2 главе уделено комплексной проектной оценке живучести судна.

Особенностью протекания аварий на судах является то, что «поражающие факторы» тесно переплетены между собой. Так, таранящий удар вызывает затопление помещений, разрыв части несущих конструкций, а выделяемая энергия удара, искра от трущихся и соударяющихся металлических конструкций при разливе топлива вызывают пожар и взрыв.

Следовательно, так как поставлена задача комплексной оценки живучести судна; то и критерий этой опенки должен учитывать одновременное воздействие на судно всех причин, могущих вызвать его гибель.

В общем виде комплексный критерий оценки живучести судна предлагается в следующем виде:

G=flXiPi (1)

i=l

где А.; - весовой коэффициент, учитывающий вклад каждого из «поражающих факторов» в возможную гибель судна,

Pi - вероятность сохранения судна от его гибели по i поражающим факторам (по непотопляемости, остойчивости, прочности, взрывопожаробезопасно-сти, фактору личного состава и т.п.).

Так, например, Pi - вероятность сохранения судна после затопления части отсеков, Р2 - вероятность неопрокидывания судна, Р3 - вероятность неразрушения (корпуса и т.п.),

В общем методологическом плане предлагается вероятности (1) в дальнейшем заменять функциями, имеющими тот же диапазон изменения, но связанных с техническими характеристиками судна, которые могут быть определены в ходе имитационного моделирования аварии, либо экспертным путем в процессе проектирования. Рассмотрим ряд примеров, для оценки аварийного состояния судна.

Для оценки непотопляемости: Pi(t) = 1 - (V,n(t) - V,noy(V,nH - V,no);

Для оценки остойчивости: P2(t) = 1 - (h(t) - h0)/(hH - h0);

Для оценки прочности: P3(t) = 1 - (c(t) - a0)/( ap(t) - o0);

Для оценки пожаробезопасности: P4(t) = 1 - Wn(t)/Wno;

Для оценки по фактору «экипаж»: P5(t) = 1 - K(t)/K0; (2)

где - V3n(t) - изменение фактического запаса плавучести в функции времени; V„r„ - нормированный запас плавучести поврежденного судна-V,no - запас плавучести неповрежденного судна,

h(t) - текущее положение поперечной метацентрической высоты в функции времени,

h„ - нормированная метацентрическая высота неповрежденного судна, h0 - метацентрическая высота неповрежденного судна.. a(t) - текущее напряжение от общего изгиба в основных перекрытиях судна в функции времени,

Сто - проектное значение напряжений,

CTp(t) - напряжения разрушающие материал корпуса судна в функции времени,

Wn(t) - текущий относительный объем помещений, уничтоженный пожарами и взрывами по отношению к общему объему помещений судна в функции времени,

Wno - предельный относительный объем разрушений, который может выдержать судно вследствие пожаров и внутренних взрывов,

K(t) - текущее значение убыли личного состава во времени в результате аварии,

К0 - предельное значение личного состава, которое необходимо для эксплуатации судна и ведения борьбы за его живучесть.

В работе показано, что данный критерий живучести судна полностью удовлетворяет требованиям комплексной оценки и имитационному моделированию при аварии судна в динамике.

В работе показано, что при оценке сложных систем и явлений проще давать оценку различным альтернативным решениям, чем спроектировать оптимальную сложную систему. Так как практически невозможно создать оптимальное судно по живучести, да это и не является самоцелью, видимо целесообразно идти по пути оценки свойства живучести различных вариантов проектов судов, то есть их альтернатив, чему и посвящается дальнейшее содержание главы.

Постановка задачи обеспечения живучести судна, как оптимизационной, сводится к определению обобщенного критерия вида (1) в мультипликативной форме при заданных ограничениях для заданных вариантов судов.

Анализируя существующие формальные методы по составлению обобщенного критерия, автор пришел к выводу, что для задач оценки живучести судна наиболее приемлем принцип равенства, который означает, что в нормированном виде все частные критерии изменяют свои значения в пределах от О до 1, при равенстве их важности, то есть, A.|=A.2=...=X.i=...=Xn=l. Такой подход согласуется с ранее высказанными соображениями по зависимостям (1)-(2).

Тогда условие оптимальности запишется в виде:

Y, - Х|°Р' -V- _ Х2°Р* у - Х"°Р'

Л lopt —-п— — A2opt—-т— — ... — An opt--г— (3)

vl) V" v^

1 Л2 п

ПР" С > f(X|0p), Хгор!,---, Х„ор,,) (4)

где X®, X®,..., X®,-нормируемые делители.

С - ограничения.

F(Xs)<C(i-l,2.....п) (5)

Действительно, значения частных критериев, которые характеризуют «поражающие факторы», в оценке живучести имеют одинаковый вес и вклад. Трудно определить, что важнее и какой вклад существенней в гибель судна — непотопляемость или пожар и взрыв. Поэтому принятое допущение о равенстве весовых коэффициентов в оценке живучести правомерно а, следовательно, принцип равенства является наиболее, по мнению автора, приемлемым при составлении комплексного критерия.

Таким образом, если мы имеем определенное число параметров, характеризующих элемент живучести, уравнение их связи и ограничения (например, требования Регистра, правила проектирования и т.п.), то в принципе, по выражению (3) мы можем получить их оптимальные значения при проектировании судна. Наиболее сложным в этом случае является определение уравнения

связи исследуемых параметров данного элемента живучести, например, непотопляемости, как это следует из (4). Если мы не ищем оптимальные параметры, а нам нужны только их текущие значения, полученные в результате аварии для оценки элементов живучести судна для различных альтернативных решений, то в этом случае можно обойтись без условия (4). Принимая условие принципа равенства, выражение (1) можно представить в виде:

Х = П^ (6>

¡=1

где Х| - безразмерный параметр, изменяющийся в пределах от 0 до 1.

Тогда обобщенный критерий X тоже будет иметь пределы изменения от О до 1.

Чем ближе к единице будут параметры Х| и, следовательно, данного варианта X, тем выше живучесть аварийного судна.

Тогда выражение Х1, может быть представлено в виде:

X,-

= 1-

(7)

где Х( - текущее значение "¡" параметра исследуемого элемента, Х|0 - нормирующий делитель данного параметра.

Зависимость (7) справедлива в нашем случае, если характер изменения параметра определен как:

О < Х| < 1 (8)

Соответственно общий критерий будет находиться в аналогичных пределах:

О < X < 1 (9)

Из этого следует, что если параметр XI <0, что соответствует X < 0, то по данному "Г параметру аварийное судно не отвечает требованиям живучести.

Хорошо видно, что требования (7)-(9) соответствуют выражениям, полученным ранее (2). В принципе параметры аварийного судна при относительном сравнении альтернативных вариантов можно получать расчетным путем без учета "Г, что намного облегчает задачу.

В этом случае выражение (2) приводится согласно (7) к виду:

п

V -V =1—1 зпав у зпо

Х4 =1-

V -V

у зпн * зпо У

ш

п

Х2 =1-

х5 = 1-

Ьав ~Ь0

о /

кя

Кг

Хз=1-

Хб =1-

©я

0

(10)

о У

где «ав» говорит о принадлежности параметра к аварийному состоянию судна.

Данный список функции XI можно продолжить в зависимости от исследуемых задач в оценке живучести судна.

Если есть необходимость привести решение к комплексному критерию, то используется выражение (6).

В ГЛАВЕ 3 решаются задачи по определению характеристик непотопляемости и остойчивости поврежденного судна на взволнованном море методом динамического моделирования. В начале главы проводится анализ современной теории непотопляемости, включая статическую, динамическую и вероятностную теорию.

Сложные условия эксплуатации судов характеризуются, прежде всего, их плаванием в условиях морского волнения. Поэтому решение задачи оценки непотопляемости судна на качественно новом уровне возможно лишь на основе моделирования его поведения в условиях морского волнения при получении различных повреждений.

Если рассматривать поврежденное судно в условиях, отличающихся от предложенных в статистической теории, то методы учета влияния воды в отсеках поврежденного судна на его остойчивость, рассматриваемые в статистической теории, оказываются в общем случае непригодными. В связи с этим возникла необходимость в создании динамической теории непотопляемости для решения ряда динамических задач, а именно:

1. Задача о динамическом крене поврежденного судна. В общем виде была решена H.H. Моисеевым. Были получены приближенные формулы для определения динамического крена поврежденного судна для любого момента времени и максимального угла динамического крена при следующих допущениях:

- пренебрегается влиянием диссипативных сил (сил сопротивления бортовой качке судна и движению жидкости в поврежденном отсеке)

- рассматривается случай затопления одного отсека.

Н.Я. Мальцев показал, что в определенных условиях, в частности считая воду в отсеке "замерзшей", может быть существенно упрощен расчет. Сделан вывод, что при определении динамического крена поврежденного судна оказывается возможным пренебречь динамикой переливания воды в поврежденных отсеках.

В 1962 г. в работе H.H. Рахманина были рассмотрены вопросы, дополняющие и развивающие работу H.H. Моисеева. В частности, в ней было исследовано влияние циклического движения центра тяжести судна на колебание жидкости в отсеках, причем считалось, что волнение воздействует на судно и находящуюся в отсеках жидкость не только в форме возмущающего момента, но и через посредство сил, вызывающих циклическое движение центра тяжести судна в поперечной плоскости.

Для наиболее полного исследования динамики поврежденного судна в связи с нелинейностью характера диаграммы статической остойчивости, несимметричностью колебаний судна ввиду наличия начального угла крена, возможного

наличия у поврежденного судна затопленных отсеков третьей категории возникла необходимость применения аппарата нелинейной теории качки. Одной из первых была работа П.А. Шауба, в которой было исследовано движение поврежденного судна, расположенного лагом к волне и имеющего начальный угол крена. В этой работе было установлено влияние жидкого груза на бортовую качку судна с заданной диаграммой остойчивости.

При определении равновесного положения поврежденного судна в общем случае затопления отсеков должна быть удовлетворена система трех уравнений равновесия. Однако на каждом этапе приближения можно принять допущение, что в пределах ожидаемых малых изменений посадки судно прямобортное, а затопленные отсеки прямостенные. При решении методом последовательных приближений общей пространственной задачи это допущение позволяет ограничиться двумя уравнениями равновесия, отнеся их не к исходной ватерлинии, а к ватерлинии, параллельной исходной, имеющей те же элементы, но удовлетворяющей уравнению вертикального равновесия. Будем считать, что наклонение происходит вокруг центра тяжести этой ватерлинии — равнообъемное.

В работе определен, исходя из потребности живучести, следующий порядок расчета параметров посадки и остойчивости поврежденного судна.

1. На основе каркасного описания корпуса проектируемого судна и данных о водонепроницаемых конструкциях - поперечных и продольных переборках, палубах формируется каркасное описание отделений в виде файла для каждого отделения. Имя файла состоит из номера главного водонепроницаемого отсека (ГВО), который образуется оболочкой корпуса и поперечными водонепроницаемыми переборками, номера отделения внутри ГВО. Данный номер состоит из двух составляющих - номер отделения, образованного внутри ГВО продольными переборками, и номер отделения образованного палубами.

2. Задаются характеристики повреждения корпуса - пробоины. При этом задание значений абсциссы и аппликаты пробоины может быть реализовано двумя путями: явное задание или через закон распределения. Форма пробоины — круг задаваемого диаметра или прямоугольник с заданными сторонами.

3. На основе данных о посадке и остойчивости неповрежденного судна, характеристик пробоины, характеристик затапливаемых отсеков определяются методом последовательных приближений характеристики посадки и остойчивости поврежденного судна. В данном расчете предусматривается определение характеристик посадки и остойчивости поврежденного судна в каждый моделируемый момент времени.

В соответствии с требования Регистра РФ (издание 1990 г.) к остойчивости поврежденного судна производится нормирование размеров повреждения (протяженности по длине судна ШЬ2" или 14,5 м, в зависимости от того, что меньше, по ширине 1/5В и по высоте неограниченно) с затоплением числа отсеков, оговоренных в специальных требованиях к судам.

С целью исследования влияния параметров поврежденного судна на гидродинамические характеристики бортовой качки (с учетом размеров пробоины, коэффициентов проницаемости отсеков, категорий затопленных отсеков, различных частот возмущающих сил, нелинейной зависимости восстанавливающего момента от угла крена и вида диаграммы остойчивости) рассматривается бортовая качка поврежденного судна с частично затопленными отсеками в условиях регулярного морского волнения, взяв за основу модель П.А. Шауба «Вопросы нелинейной теории качки поврежденного судна» — Крылов-ские чтения, 1965, вып.61, Л., НТО Судпрома. На основе теоретических и экспериментальных исследований предложена расчетная методика для определения амплитуды бортовой качки, используемая в расчете скорости ветра, выдерживаемой поврежденным судном.

Для определения положения судна вводятся абсолютная система координат ОУ7. и связанная - СУТ, неизменно ориентированная относительно судна (рис. 4).

При этом колебания судна могут быть как симметричными, так и несимметричными относительно начального угла крена, вызванного либо несимметричным затоплением отсеков, либо наличием отрицательной начальной остойчивости. В этом случае частота собственных колебаний жидкости в накрененном отсеке, в отличие от ранее полученных решений зависит от амплитуды колебаний судна и начального статистического угла крена:

О

У

►

У

Рис. 4. Система координат

П^ = П щ (соэ Оо — БШ ОоО) , (II)

где п^, - частота собственных колебаний жидкости в отсеке при отсутствии начального угла крена 00.

Расчеты показывают, что до статического угла крена 60<5 влиянием его на частоту как собственных колебаний жидкости в отсеке, так и на параметры качки самого судна можно пренебречь.

Решение полученных нелинейных уравнений качки поврежденного судна предложено методом гармонической линеаризации.

Получены условия для реализации этого метода:

- в характеристическом уравнении качки должны отсутствовать чисто мнимые корни и корни с положительной вещественной частью;

- допускается наличие «нулевых» корней;

поврежденное судно должно обладать свойствами низкочастотного фильтра, не пропускать высшие гармоники, что подтверждается практикой.

В результате анализа теоретических и экспериментальных исследований выявлены следующие особенности качки поврежденного судна в отличие от линейной теории качки неповрежденного судна:

- зависимость амплитуды и частоты внутренних колебаний от величины смещения центра колебаний. При этом статическое отклонение от положения равновесия не равно начальному углу крена поврежденного судна, а несколько больше его;

- сообщение затопленного отсека с забортной водой ведет к увеличению амплитуды качки, причем оно тем меньше, чем ближе к резонансу находится поврежденное судно;

- уменьшение коэффициента проницаемости приводит к уменьшению амплитуды качки. Это уменьшение тем интенсивнее, чем меньше величина коэффициента проницаемости и чем ближе находится поврежденное судно к области резонанса;

- наличие свободной поверхности воды в отсеках второй категории, как правило, стабилизирует поврежденное судно и значительно уменьшает амплитуду его качки. Это влияние тем больше, чем ближе находится поврежденное судно к области резонанса. Влиянием на период вынужденных колебаний поврежденного судна категорийности затопленных отсеков, площади пробоины и коэффициента проницаемости можно практически пренебречь;

- суммарная амплитуда качки будет больше той амплитуды, которая получается простым суммированием угла крена с углом качки при отсутствии такового. Наличие начального угла крена смещает резонансный пик амплитудно-частотной характеристики, что изменяет частоту волны, неблагоприятной для судна.

В диссертации разработана методика расчета основных характеристик бортовой качки поврежденного судна. Проверка достаточности аварийной остойчивости поврежденного судна при волнении моря и шквальном ветре про-

изводится следующим образом.

Определяется опрокидывающий момент Мопр по диаграмме динамической остойчивости с учетом полученной амплитуды качки.

Определяется кренящий момент для поврежденного судна в зависимости от заданной скорости ветра по существующей методике. Нормирующим углом для оценки живучести поврежденного судна будет угол, при котором полученная аварийная ватерлиния не будет превышать нормированной Регистром аварийной ватерлинии в статике.

Вышеизложенная структура может быть представлена блок-схемой (рис.5), программная реализация которой приведена в приложениях к работе.

Элементы геометрической модели судна

Поверхность корпуса

Разделительные конструкции

Схема затопления Характеристики затопленных отсеков

Параметры повреждений корпуса:

• X. 7. центра пробои ыы

• форма пробониы

Параметры посадки и остойчив ости неповрежденного судна Со. То.

Диаграмма статической остойчивости

Параметры морского волнения

Действия экипажа по БЗЖ

V

[=3

Характеристики поврежденного судна с учетом морского волнения и действий экипажа в моделируемый момент времени

м^в.

Диаграмм« сгатнческок и

динамической остойчивости

Ж

Оценка непотопляемости судна

Требования г—1 Регистра

Г ;

рф

Рис. 5. Блок-схема оценки непотопляемости судна

В ГЛАВЕ 4 определяются характеристики при разрушении судовых конструкций в результате столкновения. В работе показано, что столкновение судов, с учетом определенных допущений, сводится к решению классической задачи о соударении двух тел, которая описывается теорией удара.

В отечественной литературе теория удара к настоящему времени наиболее полно описывается в работах П.М. Алабушева, Е.В. Александрова, В.Л. Би-дермана, В.Н. Ионова, H.A. Кильчевского, П.М. Огибалова, В.Б. Соколинско-го, и Я.Г. Пановко.

Теоретические исследования, в основном, посвящались изучению следствия удара. Определение параметров соударения тел (времени соударения, сипы взаимодействия и т.п.), как неоднократно отмечалось, могло привести к удовлетворительным результатам только на основе эксперимента. Впервые метод расчета энергоемкости судовых конструкций при столкновении судов был разработан В.У. Минорским в период проектирования бортовой защиты реакторного отсека атомохода «Саванна». Несмотря на сложности проблемы и ограниченности вычислительных возможностей в тот период, решение Минорского, построенное на обобщении большого числа экспериментальных данных, не потеряло своего значения и к настоящему времени. Существенный вклад в решение задачи внесли экспериментальные исследования, проведенные Я Акита и др. в Японии, Д. Фолкнером в Германии. С учетом этих результатов были созданы полуэмпирические методики, обеспечивающие при определенных допущениях, приемлемую точность. Сравнительно недавно для решения задач о прочности разрушающихся судовых конструкций стали использовать универсалыгые программы метода конечных элементов. Известны работы А. Кие, П. Матис и др.

Изучение поведения двух судов в ходе столкновения включает в себя задачу об общем поведении судов (внешняя задача) и задачу о поведении конструкций корпусов судов, способа столкновения (внутренняя задача). Обе задачи динамические определяются силами взаимодействия между судами, включая силы инерции судов, и гидродинамические силы окружающей жидкости.

Механизмы откликов конструкций сталкивающихся судов могут быть описаны кратко следующим образом. Когда два судна вовлечены в столкновение, сила воздействия при столкновении, является функцией жесткостей конструкций двух судов в области контакта. Ниже принимается, что одно из двух судов (А) - таранящее, а другое (В) - ударяемое судно. Если конструкция судна А слабее, ее местные конструкции будут деформированы, разрушены или пронизаны. В результате, геометрия областей контакта будет изменена, что влияет на величину и распределение силы воздействия при столкновении. Если, напротив, конструкция области контакта судна А является более крепкой, деформированы, разрушены или пронизаны будут конструкции судна В.

Следует рассматривать две конструкции с быстро изменяющимися граничными условиями и изменяющейся геометрией.

Внешняя задача

Поведение судов в любой момент после столкновения может быть описано с помощью таких движений как бортовая качка, дрейф, рыскание, килевая качка, вертикальная качка, продольно-горизонтальные колебания, а также

торможение таранящего судна, ускорение и проталкивание ударяемого судна. Поэтому общие совместные уравнения движения и для таранящего судна и ударяемого судна должны включить все виды движений.

Такие уравнения могут быть написаны следующим образом: Для таранящего судна, обозначенного верхним индексом а:

ш? хГ +р§ х] +с§ х} х? х] +Чв = ^ (12)

И для ударяемого судна, обозначенного верхним индексом Ь, аналогичное уравнение:

т!5 х|> +р[> 4 4 +4 х^ +е|> +р= ^ (13)

где Ш| - масса или момент инерции масс судна; Х| - компоненты перемещений или угловых перемещений с нижними индексами: 1 - продольно-горизонтальные колебания, 2 - дрейф, 3 - вертикальная качка, 4 - бортовая качка, 5 - килевая качка, 6 - рыскание; Ру - присоединенные массы или момент инерции присоединенных масс для различных рассматриваемых движений; су - коэффициенты демпфирования; <1ц - коэффициенты проталкивания; е| - компоненты восстанавливающих сил; р| - пропульсивные силы при столкновении; Г| - маневренные силы при столкновении; Г| - обобщенные силы взаимодействия на конструкцию судна.

Силы взаимодействия, являющиеся функциями движения судов, должны

находиться в равновесии, т.е. = . Гидродинамические коэффициенты могут быть определены на основе современных волновых теорий.

Внутренняя задача С учетом того, что деформация конструкций судов должна быть совместной (т.е. в каждой точке одновременно не могут находиться элементы конструкции двух судов), а сумма местных напряжений должна равняться внешней силе, сформулируем уравнения соотношений между внешней силой и деформацией конструкции, соответствующие с теории упругости или пластичности

МГаха+Саха+Каха =Ра (14)

мгь»ь + сь^ь+кьхь=рь (15)

где М, С, и К - матрицы масс, демпфирования и жесткости; х и Р - векторы перемещений и внешних сил.

Для задачи с п узловыми точками с шестью степенями свободы:

дх

Р = {ГмД = 1,...,б;] = 1,...,п}; х=—,1 = время

<71

Ввиду особенностей конструкций корпуса судна и сложности указанных уравнений, их решение представляет собой самостоятельную проблему.

Опасные разрушения судовых конструкций в ходе столкновения чаще всего возникают из-за динамической потери устойчивости. Для таких случаев ре-

комендуется использовать редукционные коэффициенты, которые можно определить на основе результатов эксперимента. Для гарантирования безопасности конструкции достаточно определить статически допустимое напряженно-деформированное состояние. Тогда и нет необходимости в динамическом анализе сталкивающихся конструкции, и сопротивление конструкции корпуса при столкновении может быть оценено с помощью нелинейного статического расчета методом конечных элементов.

Необходимым условием обеспечения надежности результатов является использование условий, изложенных в работе в виде теорем критического состояния.

Теоремы критического состояния

Обозначим через ас и Ьс, расчетное поле напряжений и систему нагрузок конструкции, соответствующие критическому или опасному состоянию конструкции. Если конструкция нагружена системой нагрузок Ь, меньшей чем Ьс, ее поле напряжений будет а.

Назовем отношение критических расчетных напряжений (или нагрузок) к действующим расчетным коэффициентом безопасности.

= Ь<ЬС, или (16)

БР = — ст < стс (17)

ст

Принято считать, опасное состояние не наступает, если как показано выше БР > 1. Так полагают сейчас большинство инженеров и конструкторов. Однако это не всегда справедливо, если речь идет о расчетах динамических протекающих процессов при столкновениях и неучет этого фактора может привести к серьезным последствиям. По предложению Ю. Чанга рекомендуется использовать теоремы верхней и нижней границ критического состояния.

Теорема верхней границы. Если расчетом определяется допустимое кинематическое поле скоростей для какой-либо стадии нагружения, то критическое состояние или наступает, или уже наступило ранее.

Если Ьс является верхней границей и расчетным требованием является целостность конструкции, при меньшей нагрузке Ь<ЬС, не гарантируется безопасность конструкции, так как может существовать другое решение, Ь„<Ь, которое также является решением, полученным с учетом верхней границы. По определению, Ь„ также верхняя граница решения и может вызвать разрушение конструкции.

Таким образом, при использовании концепции коэффициента безопасности, решение верхней границы гарантирует только то, что конструкция разрушится под той же самой нагрузкой, Ьс, или большей нагрузкой, Ь>ЬС, но не гарантируется, что конструкция не будет разрушаться при меньшей нагрузке.

Теорема нижней границы. Если безопасное статически допустимое напряженное состояние определяется расчетом для каждой стадии нагружения, критическое состояние не будет наступать при меньших нагружениях.

Если Ьс - решение нижней границы, то существуют много решений, Ь„>ЬС, которые являются также решениями нижней границы.

Решение нижней границы гарантирует только, что конструкция не будет разрушаться под той же самой нагрузкой, Ьс, или меньшей нагрузкой, Ь<ЬС. Но это не гарантирует, что конструкция обязательно разрушится при большей нагрузке.

На основании проведенных в работе исследований сделаны следующие основополагающие выводы:

- приемлемая точность решения задачи о столкновениях может быть достигнута с учетом теорем критического состояния при помощи различных расчетных процедур, в том числе метода конечных элементов, и экспериментальных данных разрушения типовых элементов конструкции;

- сопротивление конструкций корпуса при столкновении может быть оценено с помощью нелинейного статического расчета. Если для гарантирования безопасности конструкции требуется статически допустимое напряженно-деформированное состояние, отпадает необходимость в динамическом анализе сталкивающихся конструкций;

- повышение степени точности расчетов может быть достигнуто развитием и совершенствованием существующей методологии в ряде направлений. Можно указать в частности на распространение методологии на общий случай столкновения с различными углами;

- кинетическая энергия, поглощенная разрушаемым металлом зависит не только от объема металла, но также от отношения толщины к площади, напряжений предела текучести при сжатии и предельной прочности материала.

В диссертации разработана методика оценки напряженно-деформированного состояния ударяемого судна, предусматривающая поэтапное вычисление основных параметров соударения:

- расчетная энергия соударения судов;

- расчетные характеристики материала конструкции корпуса, разрушаемой при соударении;

- разрушение судовых конструкций, определение объемов разрушения; анализ общей прочности ударяемого судна.

В целом в методике производится оценка общей прочности ударяемого судна сразу после столкновения. По известному объему повреждений определяются жесткостные характеристики корпуса тараненного судна: момент инерции и моменты сопротивления относительно горизонтальной и вертикальной осей. Затем по традиционной схеме оценки общей прочности корпуса судна выполнятся расчет напряжений от общего изгиба во всех связях поврежденного корпуса с учетом редуцирования связей, теряющих устойчивость.

Максимальные действующие напряжения сравниваются с допускаемым уровнем напряжений. На основании чего делается заключение об общей прочности поврежденного судна.

Оценка возможности движения поврежденного судна в условиях волнения основывается на современном подходе к нормированию общей прочности корпуса судна в условиях волнения. В нормативных документах регламентируются минимальные значения момента сопротивления и момента инерции. Для каждого района плавания существуют свои минимальные значения этих характеристик.

Волновые нагрузки и волновые моменты вычисляются с помощью линейной теории качки, которая позволяет установить линейную зависимость расчетной высотой волны, волновым изгибающим моментом и, следовательно, между минимальными требуемыми значениями жесткостных характеристик корпуса судна.

Расчетная высота волны для судов неограниченного района плавания согласно определяется в зависимости от длины корпуса. При ограничении района плавания используются редукционные коэффициенты для расчетной высоты волны (или волнового коэффициента) и минимального момента сопротивления.

Таким образом, сопоставляя минимальный момент сопротивления поврежденного судна с исходным моментом сопротивления, умноженным на редукционный коэффициент ограничения района плавания, можно получить информацию о допустимых условиях волнения, при которых возможно движение поврежденного судна.

В результате проведенных исследований и расчетов по методике получены новые научные результаты. В качестве примера рассматривается наливное судно (рис.6.), объем повреждений которого определен в зависимости от глубины внедрения таранящего носа в конструкцию корпуса судна (рис.7). Полученные зависимости представлены на рис. 8-11.

В ГЛАВЕ 5 определяются характеристики пожара для оценки пожаровзры-вобезопасности судна. Учитывая опасность возникновения пожара на судах и кораблях, меры по обеспечению пожаробезопасности и ее оценку необходимо выполнять уже на ранних стадиях проектирования. Пожаробезопасность тесно связана со многими подсистемами судна, его архитектурно-конструктивным типом, общим расположением, численностью экипажа и т.п.

В работе принято, что судовой пожар — это произвольно возникший на борту корабля или возле него процесс горения, ухудшающий технико-экономические показатели (в виде поражения людей и технических средств) и приводящий к уничтожению материальных ценностей (выгоранию оборудования помещений), а иногда и к гибели корабля, который развивается до тех пор, пока не будут приняты меры по его локализации и тушению, либо пока не возникнут условия самотушения.

Рис.6. Схема поперечного Рис.7. Определение объема повреж-

сечения корпуса наливного судна дений корпуса судна в зависимости

от глубины внедрения таранящего носа в верхнюю палубу

|

|

и 1.1 а 1.* ! ч "1

Гяг$«м ширим* гемма «г« (н|

Рис.8. Зависимость момента сопротивления верхней палубы от глубины внедрения таранящего носа

В работе проведен глубокий анализ рассматриваемой проблемы, из которой выделены два пути оценки пожаробезопасности.

Первый подход - детерминированный. Этот подход достаточно прост и, по существу, сводится к категорированию помещений. По такому пути идет Регистр, вводя категории судовых помещений в зависимости от их пожарной опасности.

Рис.9. Зависимость энергии разрушения от глубины внедрения таранящего носа в верхнюю палубу

I I 1 4 » • I • • «• М «I 1} «4 1» Си» титчшя «М—

РисЛО. Зависимость энергии соударения от скорости таранящего судна (курсовой угол 90°)

** ** — -19»» -

/

✓ / / - *

/ ✓ * * - - — -

-Ля 2- - -

Яжмй |м ЩМЙЧМ «мм »мпй

Рис.11. Зависимость энергии соударения от курсового угла при различных скоростях таранящего судна

Подобный подход оставляет в стороне последствия возникшего пожара. Суда строятся в соответствии с требованиями классификационных обществ и, как показано в работе, это не спасает от тяжелых аварий и гибели судов, связанных с пожарами и взрывами.

Второй путь — вероятностный подход, который более совершенен, поскольку учитывает значительное число факторов, влияющих на возникновение пожара. Однако его применение требует наличия большого статистического материала. Для судов получение такой статистики затруднено, поскольку очевидно, что она справедлива только в рамках одного проекта. Поэтому в работе принят путь оценки пожаробезопасности судна на начальных стадиях, как моделирование развития пожара.

Математическая модель развития пожара в аварийном помещении исходит из того, что пожар или горение - это быстрое окисление, при котором горящее вещество соединяется с очень высокой скоростью и выделяется энергия в форме тепла и света. Процесс сгорания представлен как «пожарный тетраэдр» (рис. 12), грани которого представляют следующие факторы.

Если одна из граней тетраэдра отсутствует, то пожар не может начаться. Если одну из граней тетраэдра исключить, то пожар погаснет.

Для возникновения пожара необходима определенная температура для возгорания горючих веществ (грань «теплота»). Модель пожара строится, в предположении, что температура самовозгорания для горючей массы в данном помещении достигается. При этом возможны два подхода:

• температура самовозгорания является «среднеобъемной» для помещения;

• температура самовозгорания достигается в локальной точке помещения при неизменной «среднеобъемной» температуре.

Для поддержания пламенного горения необходима концентрация кислорода (грань № 3) в воздухе не менее 16%. Но тление может происходить и при содержании в воздухе 3% кислорода.

Цепная реакция поддерживает все остальные грани тетраэдра. При моделировании пожара в работе используется прием, который широко применяется в теории проектирования судов. Математическая модель пожара строится на фундаментальных физических зависимостях, с введением в них поправочные коэффициентов, которые позволяют скорректировать ре-

4

• 1 - теплота;

• 2 - горючее вещество;

• 3 — кислород;

• 4 — цепная реакция.

Рис. 12. Пожарный тетраэдр

зультат расчета с экспериментом. Кроме того, учитывая цели исследования, вводятся гипотезы, страхующие от ошибок в опасную сторону.

В данной главе из известных уравнений теплового баланса на основе экспериментальных данных получено выражение для теплоты, выделившейся в очаге пожара:

1-к,

где к| = 0.015 -г- 0.030 для помещений обоего типа;

(}" - теплота, поступившая к заполняющим помещение продуктам горения и воздуху;

С?ко - теплота, израсходованная на нагрев конструкций и оборудования помещения.

В зависимости от условий пожара, соотношение между С)" и С>к0 может меняться. Если ввести коэффициент к2, связывающий эти величины между собой:

<Зко=кгд?, (19)

то окончательно уравнение теплового баланса примет вид:

(20)

1-к!

Теплота, выделившаяся в очаге пожара <30 определяется соотношением:

д0 = тттг-<}г. (21)

где т| - коэффициент полноты сгорания горючих веществ при пожаре; тг- масса сгоревших веществ;

<3Г1- низшая теплотворная способность единицы массы горючих веществ. В работе принято предположение, что горючие вещества гомогенно распределены по объему помещения. Тогда:

тг = р-№г (22)

где р - плотность объемной пожарной нагрузки, способы определения которой будут рассмотрены ниже; - выгоревший объем. В работе эта величина принята для критериальной оценки пожара. Исходя из принятых в работе допущений, схема распространения пожара будет соответствовать рис. 13.

Аварийное помещение в дальнейшем будет аппроксимировано параллелепипедом из условия равенства объемов.

Выгоревший объем вычисляется по общей формуле:

^г(т) = 8г(т)Ьг(т) (23)

где Бг(т) - площадь основания очага пожара;

Ь,(т) - высота очага пожара; т — время горения.

II - момент, когда пламя достигает подволока;

Ш -фаза распространения очага пожара, как параллелепипеда;

Рис. 13. Схема распространения пожара в помещении

В работе смоделировано распространение пожара по отсекам аварийного судна с помощью вероятностного механизма. Для 1-го помещения устанавливается вероятность Р,1, возникновения пожара, если имеется пожар в смежном помещении. В принципе, эти вероятности могут быть разными, в зависимости от грани описывающего помещение параллелепипеда, через которую проникает факел пламени. Условие возникновения пожара формулируется как:

Рп > Р (24)

где Р — значение, лежащее в интервале (0,1), полученное с помощью датчика случайных чисел.

Вторая возможность распространения пожара по судну реализуется в виде выполнения неравенства:

t°>t° (25)

где t® - температура окружающих аварийное помещение конструкций;

^ - температура самовоспламенения пожарной нагрузки в смежном помещении.

Подробно рассмотрены условия взрыва в аварийном помещении. Моделирование взрывов основано на закономерностях подобия, в основу которых был положен принцип «кубического корня», сформулированный впервые в 1915 г. Хопкинсом и, независимо от него, Кранцем в 1926 г. Этот принцип заключается в том, что если два заряда одного и того же ВВ одинаковой формы, но разного размера взрываются в одной и той же атмосфере, то подобные взрывные волны будут наблюдаться при одинаковом значении параметров расстояния. Иное определение того же принципа: «подобные ударные волны образуются на тождественно равных приведенных расстояниях в тех случаях, когда два заряда одного и того же ВВ подобной геометрии, но различного размера детонируют в одинаковой атмосфере».

В силу отсутствия детальной информации по аварийному отсеку, принято, что эпицентр взрыва находится в центре объема, описывающего аварийное помещение параллелепипеда. Несмотря на некоторую неадекватность высвобождения энергии различными теплоносителями, метод совмещения энергетического эквивалента ТНТ и основных принципах подобия (принцип кубического корня) позволяет достаточно точно прогнозировать уровни возможного разрушения на технологических объектах. Достоверность такого совмещения подтверждается и полигонными испытаниями.

В судовых условиях взрывы характерны для топливных цистерн и грузовых танков (танкеров). Принято, что взрыв происходит в следующих случаях: температура ограждающих конструкций достигла температуры самовоспламенения паров топлива при соблюдении концентрационных пределов взрываемости:

1°с.<1°к. (26)

давление паро-воздушной смеси превысило пределы прочности стенок танка:

Рнп<Рк; (27)

В случае взрыва, ограждающая аварийное помещение конструкция считается разрушенной, если

Ру. < Рк, (28)

где Рк. — давление, которое ¡-я конструкция может выдержать без потери механической прочности. При этом считается, что конструкции, ограждающие судовые помещения, рассчитаны на давление воды, полностью заполняющей данное помещение:

Рк; = У.Ь (29)

Моделирование распространения судового пожара требует контроля температуры и давления во многих помещениях одновременно. Так, при

взрыве в аварийном помещении, пожар, согласно принятой модели, возникает в б смежных помещениях. Учитывая возможности моделирования развития пожара в динамике, параллельно с оценкой других факторов, влияющих на безопасность судна, ограничим рассмотрение пожарами "третьего порядка" (см. рис.14.). В случае пространственной схемы мы ограничимся, таким образом, контролем за 25 помещениями.

- пожар первого порядка |:: ^ - пожар "второго" порядка | | - пожар "третьего" порядка

Рис. 14. Плоский случай распространения пожара

Если пожар распространяется за пределы указанных помещений, считается, что пожар принял на аварийном судне катастрофические размеры, и судно погибло.

В главе подробно рассмотрено моделирование борьбы с пожаром. Для ликвидации пожарного тетраэдра (рис. 12) в работе рассмотрено 4 способа: охлаждение зоны горения или реагирующих веществ; изоляция реагирующих веществ от зоны горения; разбавление реагирующих веществ; химическое торможение реакции горения.

В диссертации рассмотрено моделирование тушения пожара с помощью водяных противопожарных систем.

Анализ работ по исследованию процесса распределения тепла при пожаре показывает, что 2<3П « 0,8С>о. Тогда тепло, необходимое для развития пожара, будет равно:

(1Р = 0,2<1о+ <?, + (). (30)

где <Зр - тепло, требуемое для развития пожара.

Условием прекращения пожара будет достижение равенства между теплотой, уходящей на его развитие и теплотой, отводимой тушащим средством, в данном случае — водой <3Г:

Ор = С>т (31)

В судовых условиях тушение водой используют в виде мелкодисперсных капельных струй. В этом случае тепло из очага пожара отбирается на нагрев воды до температуры кипения и ее последующее испарение. Часть воды при этом теряется. Для моделирования воздействия системы пенотушения на развитие пожара используется прием, при котором применение пены уменьшает время тушения в 3 раза по сравнению с тушением водой.

В работе определена пожарная нагрузка в помещениях судна на ранних стадиях проектирования. Выделено 18 основных разделов и групп нагрузки, формирующих пожарную нагрузку в судовых помещениях, по которым строится ступенчатая кривая распределения горючих масс по длине судна.

В общем случае плотность объемной пожарной нагрузки из (22) определяется по формуле:

где Р| - значение ординаты ¡-го раздела пожарной нагрузки при абсциссе, равной абсциссе середине помещения;

Ь,Ь— ширина и высота помещения соответственно.

В главе дается алгоритм организации вычислительного эксперимента для моделирования пожара. Информация для обеспечения компьютерного моделирования пожара в рамках оценки комплексной безопасности проектируемого судна организована как фрагмент реляционной базы данных по судну в целом.

Информация делится на "статическую", не изменяемую в ходе вычислительного эксперимента, и "динамическую", претерпевающую изменения в каждый момент модального времени.

В начале вычислительного эксперимента устанавливается помещение, в котором возникает пожар. Этому помещению присваивается индекс 1. Затем, исходя из условий смежности, с помощью базы данных по общему расположению судна, определяются остальные 24 помещения, на которые может распространиться пожар.

Автоматически синтезируемая таблица ссылок (ТБ), связывающая индексы пожароопасных помещений (¡=1.....25) с индексами.)' этих же помещений в

базе данных общего расположения.

Формируется реляционная таблица статических данных по указанным 25 пожароопасным помещениям. Ее атрибутами является информация, разделенная на следующие группы:

1. Идентифицирующая информация.

2. Геометрическая информация.

3. Информация об ограждающих конструкциях.

4. Информация о степени пожароопасности и средствах пожаротушения.

5. Информация о действиях экипажа.

Аналогично формируется реляционная таблица "динамических" данных по выбранным 25 пожароопасным помещениям, например: модельное время пожара в данном помещении тЛ|; среднеобъемная температура в помещении 1°0б;; количество тепла, выделившегося при пожаре количество тепла, полученного торцевой переборкой <3'к(ц и т.д.

Разработана таблица причинно-следственных связей, учтенных в вычислительном эксперименте по моделированию возникновения и распространения пожара.

Функциональная блок-схема вычислительного эксперимента по имитации судового пожара приведена на рис.15.

От датчика модельного времени ^ Установка промежутков времени Д1

4

®

Указание первичного очага пожара _УЯ>1=1_

Формирование списка смежных поме_щений 1=1,..„25_

/ Температурапревысилакритнческук>.У^^ч

\ по механической прочности?

Ф нет

/ Факел пламени проник в соседнее \_мешенид?

▼па____

Определение индeкcaj смежного поме_щения и У/Р,=1_

(з>

Начальная установка счетчика помещений 1=1 _

/ Температура на внешней стороне кон- V«* \ струбцин больше критической?

^уЗ^ Имеется лн очаг^пожара? У/Р|=17 ^

Моделирование пожара в 1-м помещении >

Определение индексов } помещений, куда распространяется огонь У/Р|=1.]=1,..>6

Ф-

Коррекция модельного времени

(Автоматическая система п о ж ар о тущ е

^_ния сработала?

* да

Л

|Расчет поправки к обьемной скорости у^

Экипаж и аварийная партия в отсеке/ \нвт

{ Помещение взрывоопасно? Ру^~1? | Расчет давления насыщенных паров | { Давление выше критического? ^С^О

4НСТ

/ .СредНео^еми.ая 1р или 1° конструкцииХ^у^ч \ выше 1° самовоспламенения?

_ 4 да

¡Расчет поправки к обьемной скорости уЗ

С

[Концентрация в пределах вэрывоопас-\ ности?

Пожар потушен? у^О? ^нет

Расчет выгоревшего объема _и массы Шд_

| Расчет выделившегося тепла Оп | [Расчет среднеобьемной температуры |

Давление выше критического? _

XI)

Гибель людей в отсеках

Распространение пожара во все смеж-_иые помещения_

Помещение выгорело | ] Пожар потушен

Расчет температуры ограждающих кон_етрукций 1Рьа_

Расчет количества израсходованных ог-_нетушащих материалов С^ц

{ Вся пожарная нагрузка выгорела? /^о) /Среднео§1^

\_тнческо.Й по обитаемости?

Существуют ли помещения _с очагами пожара?_

Число таких помещений > 25? >

— - ТДЗ-'

'"4 да'

Экипаж и аварийная партия покидают помещение п>к;~ -п»^

Нулевая оценка безопасности

©

Оценка безопасности _судна_

| Конец вычислительного эксперимента

Рис.15. Функциональная блок-схема вычислительного эксперимента имитации судового пожара

В ГЛАВЕ б решаются задачи по определению функциональной способности судна в экстремальных ситуациях по фактору «экипаж».

При математическом моделировании эргатических систем (ЭС) наиболее сложной проблемой является формализация деятельности человека как составной части системы.

В настоящее время формализации поддается работа операторов в простейших ситуациях. Такой подход не может быть использован для описания функционирования сложных эргатических систем, в которых предусматривается нестандартная, творческая деятельность человека в форме принятия решений в экстремальных ситуациях. Изучение роли человека в таких системах осуществляется эвристическими методами, либо на основе имеющихся опытных данных по системам-аналогам. Основные публикации в этой области относятся к эргатическим системам военного назначения.

Во всех рассмотренных публикациях отмечается, что функционирование системы в значительной мере определяется уровнем потерь личного состава в экстремальных ситуациях. Например, при потерях 35-50%, подразделение считается уничтоженным. Данные по ВМФ свидетельствуют о том, что при выходе из строя более 15% личного состав полностью исключается стрельба ракетами любых типов, снижается эффективность применения оружия других видов, например, эффективность артстрельб.

В американской армии на основе экспертного опроса офицеров и генералов было определено, что подразделение (часть) утрачивает боеспособность, если понесенные потери в среднем достигнут 50% первоначальной численности.

Чем сложнее (по иерархии) эргатическая система, тем она чувствительнее к воздействию факторов влияющих на психику людей. Конечный эффект от такого воздействия соизмерим с санитарными потерями.

Опыт войн и вооруженных конфликтов, а также результаты исследований показывают, что при уровне потерь 20-30% группировка войск сохраняет свою боеспособность условно, так как не всегда может выполнить поставленную ей задачу в заранее установленные сроки. Если же уровень безвозвратных потерь достигает 30% и более, то боеспособность группировки существенно ограничивается, что приводит к срыву выполнения поставленной задачи.

В диссертации разработана модель оценки состояния аварийного судна в экстремальных ситуациях по фактору «экипаж». В модели принято:

- в экстремальных ситуациях (взрыв, пожар, столкновение и т.п.) одной из причин снижения или полной утраты функциональной способности судна могут быть санитарные потери (в дальнейшем - потери) личного состава в результате воздействия различных поражающих факторов;

- функциональная способность судна (ФСС) может находиться в одном из двух предельных состояний:

- полное сохранение функциональной способности (СфС=1);

- полная утрата функциональной способности (Сфс=о).

- предельные состояния идентифицированы по величине потерь (П).

- переходные состояния ФСС (обозначается С0<фс<1);

В отличие от предельных состояний состояния Со<фс<1 плохо поддаются идентификации. В общем случае с ростом величины П увеличивается вероятность перехода ФСС из состояния Сфс=1 в одно из состояний С0<фс<1 или непосредственно в состояние Сфс=0.

Для человеко-машинных систем аналогов судам, вероятность события полная утрата функциональной способности в функции от П определяется в работе по логистической зависимости:

Р.(СФс=о) = 0.99 / (1 + 102 478 •0 075П<) (33)

где П, - величина потерь личного состава на момент времени I в процентах от общей численности экипажа;

Р,(СфС,0) - вероятность события полной утраты ФСС.

Искомая вероятность событий Сфс=1 и С0<фс<1 на момент времени I может быть вычислена по формуле:

Р.(Сфс-,) + Р.(С0<фс<1) = 1 - Р.(Сфс,0) (34)

При взрыве или столкновении судов величина потерь личного состава в зоне поражения определяется по выражению:

\

П,=

■Ю0/Ыэ , (35)

V. J

где .1 - количество точек контроля попавших в зону поражения (механического или теплового воздействия);

количество личного состава в ^тых точках контроля, находящихся в зоне поражения;

Ы, - общая численность экипажа.

При объемном пожаре расчет потерь производится во всех точках контроля, находящихся в зоне поражения и за ее пределами. Потери определяются по выражению:

П1 = £ ¡^ч-Х (а;,, + Ы;) -100 ! К, (36)

. I I

где I - количество точек контроля не попавших в зону поражения (механического или теплового воздействия);

Ы; - количество личного состава в ¡-тых точках контроля, находящихся за пределами зоны поражения;

ац - коэффициент, учитывающий долю потерь в ¡-той точке контроля от ингаляционного поражения. Его подробный расчет приведен в главе б.

При использовании личным составом индивидуальных средств защиты органов дыхания (СИЗОД) изолирующего типа величина коэффициента ащ уменьшается в 10 раз.

На основании проведенных исследований разработан алгоритм оценки состояния функциональной способности судна в экстремальных ситуациях (рис.16).

БЛОК 1. Формирование исходных данных, характеризующих точки контроля на судне

1

БЛОК 2. Определение токсодоз в месте выделения вредного вещества (зоне горения)

Определение экспозиционной токсодозы (Б,,,)

Определение эталонной токсодозы фзг ,)

БЛОК 3. Определение потерь личного состава и пассажипов в каждой точке контполя на су пне

Определение токсодозы (О^,)

Определение величины токсоэффекта (Тц)

Определение потерь (а; ()

БЛОК 4. Определение общих потерь личного состава на судне от воздействия вредных веществ и механических повреждений при взрыве или столкновении (П,)

БЛОК 5. Оценка вероятности функционирования судна

= ' - Р,(Сфс=о)

Рис. 16. Алгоритм оценки состояния функциональной способности судна в экстремальных ситуациях

В работе подробно изложен процесс формирования разработанных блоков. Оценка вероятности функционирования судна в данной экстремальной ситуации входит в комплексный критерий оценки живучести судна в целом. Разработанный алгоритм вошел в методику по оценке состояния аварийного судна по фактору «экипаж». Предложенный метод позволяет анализировать по фактору экипаж и более сложные ситуации, например, "взрыв-пожар" с несовпадением (или частичным совпадением) зон поражения и горения, ситуации с различным

временем воздействия оксида углерода на личный состав, то есть учитывать миграцию личного состава в период пожара и т.п.

В ГЛАВЕ 7 рассматривается формирование методики комплексной оценки уровня живучести судов, ее уровень по сравнению с существующим уровнем науки в этом направлении.

В 1-6 главах работы рассмотрены локальные методики оценки аварийного состояния судна с позиций непотопляемости, прочности при столкновениях, пожарозащищенностн, взрывобезопасности, работоспособности экипажа (с учетом возможных потерь). Последовательное применение этих методик к конкретному судну иллюстрируется материалами приложений.

Несмотря на то, что проблема живучести перечисленными вопросами не исчерпывается, важно то, что в разработанной части методики представлены все виды исследований по их насыщенности вопросами, сочетающими в разной пропорции детерминистские и стохастические подходы.

Если говорить об одном из нерассмотренных детальных вопросов - живучести технических подсистем судна (энергетических установок, электрооборудования, спасательных устройств и др.), то его анализ базируется на вероятностном аппарате теории надежности. Таким образом, вместе с безопасностью к теории живучести наиболее тесно как раз и примыкает теория надежности.

Отмечавшаяся смежность проблемы живучести с проблемами безопасности и надежности не снимает вопроса о том, что живучесть требует самостоятельной методологической разработки на комплексном уровне. Теория надежности методологически проще, она учитывает лишь технические факторы. В то же время живучесть несколько уже безопасности по охвату проблем, поскольку безопасность должна обеспечиваться не только при авариях, но и при повседневной эксплуатации судов.

Предложенный в работе комплексный критерий вида (1) имеет то преимущество, что он не позволяет снизить до нулевого значения ни один из факторов живучести. В порядке предварительной постановки вопроса для последующего развития теории живучести судов необходимо упомянуть о таких свойствах судна, как динамическая прочность оборудования и ледопроходимость.

Таким образом, число факторов живучести будет увеличиваться по отно-шеншо к тому минимуму, который детально проанализирован в диссертационном исследовании. Потребуются локальные исследования по формированию соответствующих множителей в комплексном критерии (1). В то же время принципиальная методология и критериальный анализ останутся в тех рамках, которые являются предметом защиты.

В методологическом плане комплексная теория живучести судна разработана впервые.

В диссертационном исследовании и, особенно в приложениях, показано, что разработанная методология относится к группе интеллектуальных техно-

логий, ориентирована на компьютерные алгоритмы и предназначена для использования в качестве подсистемы в кораблестроительных САПР. В методологии учтены наиболее характерные особенности и потенциальные аварийные ситуации современных судов и судов, планируемых в качестве перспективного пополнения морского флота. Опыт внедрения и применения методологии комплексного анализа живучести судов покажет, какие фрагменты потребуют уточнения и доработки. При дальнейшем совершенствовании принципов оценки потенциала живучести судов будет использован и современный логико-математический аппарат, и результаты методических разработок в системных областях.

В соответствии с принятым подходом к проблеме, оценка факторов живучести производится последовательно и, как правило, в том порядке, в котором эти факторы исследованы в диссертационной работе.

Для каждого вида аварийного воздействия на основе базы данных определяются (или задаются):

1) район и условия аварии;

2) размеры и координаты зон повреждения;

3) состояние судна и его подсистем;

4) показатели элементов живучести Далее подводятся результаты:

5) вычисление комплексной оценки;

6) дополнительный анализ по возможному восстановлению части

эксплуатационных качеств;

7) при анализе альтернативных проектов — определение для них позиций 1-5 и выбор предпочтительного варианта.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ излагаются основные итоги и выводы по работе.

В результате проведенных теоретических и расчетных исследований сформированы методологические основы комплексной оценки живучести судов на этапе их проектного анализа. В дополнение к ранее проводившимся исследованиям выполнен большой объем обоснований и расчетов, разработаны компьютерные алгоритмы анализа факторов живучести судов, введена и расширена соответствующая терминология.

Для конкретного решения проблемы анализа живучести судов потребовалась разработка системной геометрической модели судна в качестве сложной системы. Специфичность этой модели состоит в четкой ориентации на те особые задачи, которые приходится решать при моделировании аварийных ситуаций и при динамическом анализе сохранения (в предельных случаях - исчерпания) живучести судна в комплексе определяющих ее локальных факторов.

При исследовании каждого из этих факторов даны развернутые структурно-физические модели и конкретные численные алгоритмы. При их разработ-

ке и апробации на конкретных примерах получен ряд новых научных результатов, объединение которых и составило предмет защиты диссертационного исследования.

Так, при оценке непотопляемости и аварийной остойчивости не только учтено реальное состояние взволнованного моря, но и применена нелинейная модель качки, учтен характер диаграммы остойчивости, рассмотрены предельные условия при воздействии шквального ветра.

При анализе разрушений конструкций аварийного судна создана новая методика оценки состояния ударяемого судна, позволяющая определять энергию соударения, энергию разрушения, объемы повреждений, параметры общей прочности и возможность движения поврежденного судна на волнении. В • качестве примера, методика апробирована применительно к актуальному типу экологически рационального танкера с двойным дном и двойными бортами.

Для исследования живучести судна в отношении пожаровзрывобезопасно-сти потребовалось разработать новую модель динамики пожара, учитывающую возможность внутренних взрывов и результаты действий экипажа. Полученная методика может быть применена не только к судам, но и к кораблям.

Большой информативностью обладает новый способ оценки функциональной способности аварийного судна по фактору «экипаж» и ведению борьбы за живучесть судна, в том числе по наиболее сложному случаю действий экипажа при пожаре.

В итоге проведенных исследований в работе получены следующие основные научные результаты:

1. На основе анализа современного уровня общих теоретико-методологических основ и частных подходов к оценке характеристик живучести судов обоснована необходимость комплексной оценки как безопасности, так и живучести судов в целом. Введено понятие "живучесть судна" как одного из основных свойств безопасной эксплуатации. Сформулированы основные научные направления для реализации комплексной оценки живучести судов.

2. Разработаны теоретические основы комплексного исследования живучести судов включающие:

- представление судна как сложной системы в решении задач его живучести;

- блок-схемы последовательного решения задач при оценке воздействия на судно аварийных ситуаций;

геометрическую модель судна в задачах живучести; комплексную проектную оценку живучести судна на основе понятий гибель судна, полная или частичная потеря его эксплуатационных свойств;

- подход к получению частных и комплексного критериев как в вероятностном, так и в детерминированном виде;

- постановку оптимизационной многокритериальной задачи обеспечения живучести судна.

3. Метод определения характеристик непотопляемости и остойчивости поврежденного судна в условиях морского волнения при динамическом моделировании с учетом нелинейности диаграммы статической остойчивости.

4. Определение характеристик при разрушении судовых конструкций в результате столкновения судов. Разработан общий методологический подход к определению напряженно-деформированного состояния корпуса поврежденного судна дающий возможность оценки общей продольной прочности непосредственно после столкновения в условиях движения на волнении.

5. Моделирование развития пожара по отсекам аварийного судна, определение его характеристик для оценки пожаровзрывобезопасности судна, моделирование борьбы с пожаром. Организация вычислительного эксперимента для моделирования пожара.

6. Оценка функциональной способности судна в аварийных ситуациях по фактору "экипаж", с разработкой алгоритмов и методики оценки.

7. Методика комплексной оценки аварийного состояния судна по основным факторам живучести (непотопляемость, прочность, взрывопожаробезо-пасность, личный состав), в процессе его проектирования.

Полученные в диссертации результаты достаточно полно отражены в основных работах автора, приведенных ниже.

1. Кизилов Д.И. К вопросу об определении состояния корабля, получившего боевые повреждения. Л., Труды I ЦНИИ МО РФ, 1982,0,5 п.л.

2. Кизилов Д.И. (в соавт. с Диже А.Р., Манухиным В.Б.) Методика определения некоторых характеристик кораблей при автоматизированном исследовательском проектировании. Л., Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1982,0,63 п.л.

3. Кизилов Д.И. Некоторые вопросы оценки непотопляемости корабля при отсутствии разработанного теоретического чертежа. Л., Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1982, 0,5 п.л.

4. Кизилов Д.И. Разработка и внедрение математического обеспечения и пакета прикладных программ в САПР. Л., Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1982, 2 п.л.

5. Кизилов Д.И. Устройство для аварийной защиты судового двигателя внутреннего сгорания. Авт. свид.№ 1625990, 1990.

6. Кизилов Д.И. Разработка и внедрение методов автоматизированного проектирования. Л., Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1985, 2 п.л.

7. Кизилов Д.И. Методика измерения и аппаратура регистрации кинематических параметров пространственного движения корабля. Л., Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1985, 0.13 п.л.

8. Кизилов Д.И. (в соавт. с Величко М.В.) Анализ остойчивости и непотопляемости полу погруженных судов на ранней стадии проектирования. Л., Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1985,0.17 п.л.

9. Кизилов Д.И. Система конструктивной защиты. Авт.свид. № 221393, 1985.

10. Кизилов Д.И. (в соавт. с Цветковым А.Е.) Методика расчета условного закона поражения корабля. Деп.статья, справка№ 1435, вып.1(4). Серия А, 1987, 1 п.л.

11. Кизилов Д.И. (в соавт. с Касьяновым В.В.) Оценка в расчетах характеристик корабля параметров его качки. Деп.статья, справка вып. 1 (4). Серия А, 1987, 1.17 п.л.

12. Кизилов Д.И. Устройство для измерения количества жидкости в цистерне. Авт.свид. № 1642252, 1990.

13. Кизилов Д.И. (в соавт. с Никольским В.И.) Определение показателей живучести судна. Деп.статья, справка №2559, вып.З(б). Серия А, 1987,0.8 п.л.

14. Кизилов Д.И. Метод решения задачи непотопляемости многокорпусных кораблей. Деп.статья, справка №4324, вып.5(8). Серия А, 1987, 1.75 п.л.

15. Кизилов Д.И. (в соавт. со Смирновым А.М.) Влияние конструктивных особенностей защиты корабля на его живучесть. Л., Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1987, 0.13 п.л.

16. Кизилов Д.И. (в соавт. с Будаевым М.М., Пыжовым О.И.) Использование математического моделирования в задачах кораблестроения. Деп.статья, справка №5452, вып. ЦП). Серия А, 1988, 1 п.л.

17. Кизилов Д.И. (в соавт. с Худяковым Л.Ю.) Совершенствование математической модели поражения корабля оружием противника с учетом различных условий его воздействия. Деп.книга, справка №8393, вып.6(16). Серия А, 1988,2 п.л.

18. Кизилов Д.И. Метод расчета показателей живучести корабля на ранней стадии его проектирования. Тезисы доклада. Научно-технический сборник ВВМИОЛУ им. Ф.Э.Дзержинского, 1988, 0.2 п.л.

19. Кизилов Д.И. (в соавт. с Цюхом М.А.) Обзор состояния проблемы боевой прочности корабля (на ранней стадии проектирования) на основе теоретико-вероятностной модели его поражения. Л., Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1988, 0.4 п.л.

20. Кизилов Д.И. (в соавт. с Сосипатровым А.Ф.) Определение числовых показателей живучести корабля (на ранней стадии проектирования) на основе теоретико-вероятностной модели его поражения. Труды 1 ЦНИИ МО РФ, 1988, 0.65 п.л.

21. Кизилов Д.И. (в соавт. с Здорновым В.А.) Постановка задачи об определении оптимальных основных кораблестроительных элементов корабля на начальных стадиях проектирования. Л., 1988, 0.7 п.л.

22. Кизилов Д.И., (в соавт. с Власовым В.А.) Подход к построению модели поражения корабля при комбинированном воздействии средств поражения. Труды конференции «Моринтех-95», СПб, «Моршггех», 1995, 0.3 п.л.

23. Кизилов Д.И. (в соавт. с Власовым В.А.) Концептуальное описание модели поражения корабля в ходе боевых действий. Труды конференции «Моринтех-97». Том 1, СПб, «Моринтех», 1997, 0.2 п.л.

24. Кизилов Д.И. Основы комплексной оценки судов. Концептуальное описание модели поражения корабля в ходе боевых действий. Тезисы доклада. Труды конференции «Моринтех-99». Тезисы докладов. СПб, «Моринтех», 1999, 0.1 п.л.

25. Кизилов Д.И. (в соавт. с Родионовым A.A.) Оценка общей прочности поврежденного в результате столкновения судна. Тезисы докладов. Труды конференции «Моринтех-99». Тезисы докладов. СПб, «Моршггех», 1999, 0.2 п.л.

26. Кизилов ДИ. (в соавт. с Молчановым В.П., Родиным Г.А.) Оценка состояния функциональной способности судна по фактору «экипаж» при борьбе с пожаром, Тезисы доклада. Труды конференции «Моринтех-99». Тезисы докладов. СПб, «Моринтех», 1999,0.25 п.л.

Изд. НИЦ «Моринтех» Тир. 100 экз.

Перечень сокращений, условных обозначений.

Введение.

1. Оценка современного состояния проблемы

1.1. Анализ общих теоретико-методологических основ и частных подходов к оценке характеристик живучести судов в ранее выполненных исследованиях.

1.2. Постановка задачи исследования.

Выводы по главе.

2. Теоретические основы комплексного исследования живучести судов

2.1. Понятие живучести судна как одного из основных его эксплуатационных свойств

2.2. Представление судна как сложной системы в аспекте решаемой задачи.

2.3. Геометрическая модель судна и использование ее для решения задач живучести.

2.4. Комплексная проектная оценка живучести судна.

2.4.1. Зависимости показателей живучести судна от исследуемых характеристик и формирование комплексного критерия

2.4.2. Постановка задачи обеспечения живучести судна как оптимизационной

Выводы по главе.

3. Определение характеристик непотопляемости и остойчивости поврежденного судна на взволнованном море методом динамического моделирования.

3.1. Анализ работ по теме.

3.2. Определение элементов равновесного положения поврежденного судна.

3.3. Расчет основных характеристик бортовой качки поврежденного судна.

3.4. Оценка основных показателей поврежденного судна. Входные и выходные данные.

Выводы по главе.

4. Определение характеристик при разрушении судовых конструкций в результате столкновения.

4.1. Общее описание задачи о столкновении судов и оценка напряженно-деформированного состояния поврежденных конструкций

4.1.1. Постановка задачи.

4.1.2. Уравнения движения.

4.2. Методика оценки напряженно-деформированного состояния ударяемого судна.

4.2.1. Расчетная энергия соударения судов.

4.2.2. Расчетные характеристики материала конструкции корпуса, разрушаемой при соударении.

4.2.3. Разрушение судовых конструкций, определение объемов разрушений.

4.2.4. Анализ общей прочности тараненного судна.

4.3. Алгоритм прогнозирования прочности судна, поврежденного в результате столкновения.

Выводы по главе.

5. Определение характеристик пожара для оценки пожаровзрывобезопасности судна.

5.1. Анализ рассматриваемой проблемы. Постановка задачи.

5.2. Математическая модель развития пожара в аварийном помещении

5.3. Моделирование распространения пожара по отсекам аварийного судна.

5.4. Модель борьбы с пожаром

5.5. Определение пожарной нагрузки в помещениях судна на ранних стадиях проектирования.

5.6. Организация вычислительного эксперимента для моделирования пожара.

Выводы по главе.

6. Определение функциональной способности судна в экстремальных ситуациях по фактору "Экипаж"

6.1. Анализ работ по теме.

6.2. Модель оценки состояния аварийного судна в экстремальных ситуациях.

6.3. Разработка алгоритма по оценке состояния поврежденного судна.

6.4. Методика оценки состояния аварийного судна.

Выводы по главе.

7. Формирование методики комплексной оценки уровня живучести судов.

7.1. Систематизация факторов живучести.

7.2. Сопоставление разработанной методологии с подходами предшествующих исследований.

7.3. Основные позиции комплексной оценки живучести.

Выводы по главе.

Работа посвящается разработке методологических основ комплексной оценки живучести судов в процессе их проектирования. Необходимость такой работы вызвана следующими основными причинами:

1. Статистический анализ безопасности мирового судоходства показывает, что аварийность судов все еще высока. Посадка судов на мель, их столкновение, тяжелые метеорологические условия часто приводят к аварийным ситуациям, при которых судно теряет непотопляемость, остойчивость, прочность, часто возникают пожары, хотя суда спроектированы строго по правилам Регистра.

2. Отсутствие единого подхода к оценке живучести судов. Более того, само понятие "живучесть судна" отсутствует в руководящих документах Регистра, тем более нет его комплексной оценки, хотя она входит основной составляющей в понятие обеспечения безопасности судна. Вопросу безопасности морских судов уделяется большое внимание, однако, она касается лишь исследования отдельных свойств ее составляющих (пожаробезопасность, непотопляемость, остойчивость, мореходность и т.п.). Существующие правила классификации и постройки морских судов регламентируют лишь требования к основным характеристикам и элементам вышеуказанных свойств в зависимости от назначения судна. Каких либо комплексных требований к обеспечению безопасности судна и, тем более, к его живучести правила Регистра не дают.

3. В современных экономических условиях высока цена принятия какого-либо технического решения при проектировании судов, особенно при выборе варианта вновь создаваемого судна. Оценка должна проводиться по всем основным его свойствам, уделяя особое внимание свойствам безопасности его эксплуатации.

Дать правильную комплексную оценку эксплутационной безопасности судна можно лишь при наличии комплексного критерия, учитывающего взаимовлияние основных показателей его свойств.

Это полностью относится и к такому свойству судна, как его живучесть.

Если безопасность судна достигается комплексом мероприятий (конструктивных и эксплутационных), обеспечивающих в максимальной степени отсутствие опасности его эксплуатации, то живучесть судна характеризуется аварийными параметрами как до, так и после восстановления его повреждения в результате аварии. Такой подход к живучести судна аналогичен оценке живучести боевого корабля, с той лишь разницей, что свойство живучести корабля проявляется после боевых повреждений, а судна - после навигационных. А раз так, то в методологическом плане подходы к оценке живучести корабля и судна должны быть идентичны.

В связи с вышеозначенным, цель работы - разработка методологических основ комплексной оценки живучести поврежденного судна по всем ее составляющим элементам в процессе выбора его проектных вариантов.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие основные проблемы:

- разработка теоретических основ комплексного исследования живучести судов, включающих само понятие живучести, представление судна, как сложной системы, геометрическую модель судна, формирование комплексного критерия;

- определение характеристик непотопляемости и остойчивости поврежденного судна с учетом взволнованного моря при динамическом моделировании;

- определение характеристик при разрушении судовых конструкций с оценкой напряженно-деформированного их состояния при столкновении судов;

- определение характеристик пожара для оценки пожаровзрывобезопасно-сти с учетом развития пожара по отсекам аварийного района;

- определение функциональной способности и оценка состояния аварийного судна в экстремальных ситуациях по фактору "экипаж".

Для выработки направлений исследований необходимо провести анализ общих теоретико-методологических основ и частных подходов к оценке характеристик живучести судна.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

1. Принятая структура оценки состояния живучести судна обладает большой наглядностью и основана на достоверном описании физики аварийных процессов.

2. Предлагаемая методология работоспособна как при проведенном анализе наиболее важных факторов живучести судна, так и при возможном расширении числа и глубины исследования этих факторов.

3. Предлагаемые методы анализа доведены до конкретных компьютерных алгоритмов и проверены на достаточном количестве численных оценок для типичных судов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и расчетных исследований сформированы методологические основы комплексной оценки живучести судов на этапе их проектного анализа. В дополнение к ранее проводившимся исследованиям выполнен большой объем обоснований и расчетов, разработаны компьютерные алгоритмы анализа факторов живучести судов, введена и расширена соответствующая терминология.

Для конкретного решения проблемы анализа живучести судов потребовалась разработка системной геометрической модели судна в качестве сложной системы. Специфичность этой модели состоит в четкой ориентации на те особые задачи, которые приходится решать при моделировании аварийных ситуаций и при динамическом анализе сохранения (в предельных случаях - исчерпания) живучести судна в комплексе определяющих ее локальных факторов.

При исследовании каждого из этих факторов даны развернутые структурно-физические модели и конкретные численные алгоритмы. При их разработке и апробации на конкретных примерах получен ряд новых научных результатов, объединение которых и составило предмет защиты диссертационного исследования.

Так, при оценке непотопляемости и аварийной остойчивости не только учтено реальное состояние взволнованного моря, но и применена нелинейная модель качки, учтен характер диаграммы остойчивости, рассмотрены предельные условия при воздействии шквального ветра.

При анализе разрушений конструкций аварийного судна создана новая методика оценки состояния ударяемого судна, позволяющая определять энергию соударения, энергию разрушения, объемы повреждений, параметры общей прочности и возможность движения поврежденного судна на волнении. Методика апробирована применительно к актуальному типу экологически рационального танкера с двойным дном и двойными бортами.

Для исследования живучести судна в отношении пожаровзрывобезо-пасности потребовалось разработать новую модель динамики пожара, учитывающую возможность внутренних взрывов и результаты действий экипажа. Полученная методика может быть применена не только к судам, но и к кораблям.

Большой информативностью обладает новый способ оценки функциональной способности аварийного судна по фактору «экипаж» и ведению борьбы за живучесть судна, в том числе по наиболее сложному случаю действий экипажа при пожаре.

В итоге проведенных исследований в работе получены следующие основные научные результаты:

1. На основе анализа современного уровня общих теоретико-методологических основ и частных подходов к оценке характеристик живучести судов обоснована необходимость комплексной оценки как безопасности, так и живучести судов в целом. Введено понятие "живучесть судна" как одного из основных свойств безопасной эксплуатации. Сформулированы основные научные направления для реализации комплексной оценки живучести судов.

2. Разработаны теоретические основы комплексного исследования живучести судов включающие:

- представление судна как сложной системы в решении задач его живучести;

- блок-схемы последовательного решения задач при оценке воздействия на судно аварийных ситуаций;

- геометрическую модель судна в задачах живучести;

- комплексную проектную оценку живучести судна на основе понятий гибель судна, полная или частичная потеря его эксплуатационных свойств;

- подход к получению частных и комплексного критериев как в вероятностном, так и в детерминированном виде;

- постановку оптимизационной многокритериальной задачи обеспечения живучести судна.

3. Метод определения характеристик непотопляемости и остойчивости поврежденного судна в условиях морского волнения при динамическом моделировании с учетом нелинейности диаграммы статической остойчивости.

4. Определение характеристик при разрушении судовых конструкций в результате столкновения судов. Разработан общий методологический подход к определению напряженно-деформированного состояния корпуса поврежденного судна дающий возможность оценки общей продольной прочности непосредственно после столкновения в условиях движения на волнении.

5. Моделирование развития пожара по отсекам аварийного судна, определение его характеристик для оценки пожаровзрывобезопасности судна, моделирование борьбы с пожаром. Организация вычислительного эксперимента для моделирования пожара.

6. Оценка функциональной способности судна в аварийных ситуациях по фактору "экипаж", с разработкой алгоритмов и методики оценки.

7. Методика комплексной оценки аварийного состояния судна по основным факторам живучести (непотопляемость, прочность, взрыво-пожаробезопасность, личный состав), в процессе его проектирования.

1. Fairplay International. 1984, Febr., P. 16-17

2. Another Winter of Marine Casualties. The Naval Architect. 1979, №2, p. 49-50

3. Lloyd's Law Reports. 1974, Vol.2, p. 188-203

4. Катастрофа в Цемесской бухте. Морской флот, 1987, №9, с. 26-29

5. Сидорченко В.Ф. Кораблекрушения на море. Л. изд. Ленинградского университета, 1990,296 с.

6. Аксютин Л.Р. Борьба с авариями морских судов от потери остойчивости. Л. Судостроение, 1986,160 с.

7. Мальцев Н.Я., Дорогостайский Д.В., Прытков Ю.К. Теория непотопляемости судна. Л. Судостроение, 1973, 320 с.

8. Моисеева М.Э. Оценка совместимости требований к остойчивости, непотопляемости и бортовой качке судов. Л. Судостроение, 1976, 72 с.

9. Гурович А.Н., Родионов А.А. Проектирование спасательных и пожарных судов. Л. Судостроение, 1971, 284 с.

10. Короткин И.М. Аварии и катастрофы кораблей. Л. Судостроение, 1977, 296 с.

11. Юрнев А.П., Сахаров Б.Д., Сытин А.В. Аварии под водой. Л. Судостроение, 191981, 143 с.

12. Регистр СССР. Правила классификации и постройки морских судов. Том 1. Л. Транспорт, Ленинградское отделение, 1989

13. Большой энциклопедический словарь, 1997

14. Корабельный устав Военно-морского флота, Воениздат, М., 1978

15. Кизилов Д.И., Власов В.А. Подход к построению модели поражения корабля при комбинированном воздействии средств поражения. Труды конференции «Моринтех-95», СПб, «Моринтех», 1995

16. Кизилов Д.И., Власов В.А. Концептуальное описание модели поражения корабля в ходе боевых действий. Труды конференции «Моринтех-97». Том 1, СПб, «Моринтех», 1997

17. Кизилов Д.И., Сосипатров А.Ф. Определение числовых показателей живучести корабля (на ранней стадии проектирования) на основе теоретико-вероятностной модели его поражения. Научно-технический сборник 1 ЦНИИ МО РФ, 1988

18. Кизилов Д.И. Метод расчета показателей живучести корабля на ранней стадии его проектирования. Тезисы доклада. Научно-технический сборник ВВМИОЛУ им. Ф.Э.Дзержинского, 1988

19. Кизилов Д.И. Основы комплексной оценки судов. Концептуальное описание модели поражения корабля в ходе боевых действий. Тезисы доклада. Труды конференции «Моринтех-99». Тезисы докладов. СПб, «Моринтех», 1999

20. Кизилов Д.И., Никольский В.И. Определение показателей живучести судна. Деп. ст. №2599, вып.З(б), Серия А, 1987

21. Кизилов Д.И., Худяков Л.Ю. Определение показателей живучести корабля под воздействием торпедного оружия. Деп. кн. №88393, вып.6(16), Серия А, 1988

22. Шауб П.А. Об одном подходе к поиску оптимального решения. Сб. трудов семинара «Системный анализ» ВМА, вып.9,1999

23. Моисеев Н.Н. Динамика корабля, имеющего жидкие грузы. Изв. АН СССР,ОТН, 1951, №7

24. Мальцев Н.Я. К вопросу о динамике корабля с жидкими грузами. М., Изд. АН СССР, 1962.

25. Касьянов В.В. Динамика БНК при свободном дрейфе в условиях аварийного штормования. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., 1 ЦНИИ МО РФ, 1985

26. Моисеев Н.Н. Задача о движении твердого тела, содержащего жидкие массы, имеющие свободную поверхность. Математический сборник, 1953, т.32,4.1

27. Рахманин Н.Н. Бортовая качка судна, отсеки которого частично заполнены жидкостью. Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, Судпромгиз, вып. 191,1962

28. Шауб П.А. Вопросы нелинейной теории качки поврежденного судна. -Доклады XV научно-технической конференции по теории корабля и гидромеханике судна (Крыловские чтения), 1965, вып.61, Д., НТО Судпрома

29. Луговский В.В. Гидродинамика нелинейной качки судов. Л., Судостроение, 1980

30. Виленский Г.В. Качка судна с начальным креном в режиме параметрического резонанса. Научно-технический сборник. Л., Транспорт, 1976, вып.1., с.61-87

31. Некрасов В.А. Вероятностные задачи мореходности судов. Л., Судостроение, 1978

32. Уткин А.И. Теоретические основы нормирования остойчивости и непотопляемости подводных лодок в штормовых условиях плавания. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., 1 ЦНИИ МО РФ, 1979

33. Кизилов Д.И. Методика расчета показателей остойчивости и непотопляемости корабля. -1 ЦНИИ МО РФ, 1980

34. Отчет о НИР «Нелинейное дифференциальное уравнение бортовой качки поврежденного корабля на нерегулярном волнении». 1 ЦНИИ МО РФ, 1983

35. Отчет о НИР «Анализ программ моделирования боевой устойчивости кораблей». 1 ЦНИИ МО РФ, 1982

36. Кизилов Д.И. Метод оценки непотопляемости корабля в условиях волнения при боевых повреждениях. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., 1 ЦНИИ МО РФ, 1984

37. Romer H., Petersen H.J.S., Haustrup P. Marine Accident Frequencies Review and recent empirical results. Journal Navigating, 1995, v.48, №3, p.410-424.

38. Радзиевский С.И, Хнычкин B.M., Пожаробезопасность и противопожарная защита кораблей. JI. Судостроение, 200с.

39. Пожарная безопасность на судах. Пер. с англ. JI. Судостроение, 1985, 200с.

40. Worst year ever for shipwreck: 473 ships lost. "Motor Ship", 1980, v.60, №714, p.ll

41. ГОСТ 12.1.004-85 Пожарная безопасность. Общие требования.

42. Строительные нормы и правила СНиП 2.09.02-85

43. Правила классификации и постройки морских судов. 4.VI. Противопожарная защита. JI. Транспорт, 1984.

44. Гавриленко A.JI. Теоретические основы возникновения и развития корабельного пожара. СПб, 1996

45. Recent development in fire modelling of compartment fires. JSM. Int, J.B., 1994, v.37, №4, p.702-717. (См. также РЖ «Пожарная охрана» 1995, 8529).

46. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Маквиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. М. Наука, 1980,478 с.

47. Лукьянов А.Т., Артюх Л.Ю., Ицкова П.Г. Математическое моделирование задач теории горения. Наука, Алма-Ата, 1981,118с.

48. Forney G.P., Moss W.F. Fire Science and Technology. 1994, v.14, №1-2, p.49-60.

49. Пожарная тактика. Под ред. Герасимова Н.С. М. Стройиздат, 1969, 4.1, 271с.

50. Исаченко В.П., Осипова В.А,, Сукомел А.С. Теплопередача. М. Энергоиз-дат, 417с.

51. Короткин И.М. Аварии судов на воздушной подушке и подводных крыльях. Л. Судостроение, 1981, 216с.

52. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. М. «Химия», 1991,432 с.

53. Кизилов Д.И., Смирнов A.M. Влияние конструктивных особенностей защиты корабля на его живучесть. Научно-технический сборник 1 ЦНИИ МО РФ, 1987

54. Кизилов Д.И. К вопросу об определении состояния корабля, получившего боевые повреждения. Научно-технический сборник 1 ЦНИИ МО РФ, 1982

55. Пожаровзрывобезопасность материалов и средства их тушения. В 2-х кн. Под ред. А.П. Баранова и А.Я. Корольченко. М., «Химия», 1990.

56. Филиппов Л.П. Прогнозирование теплофизических свойств жидкостей и газов. М. Энергоатомиздат, 1988, 320с.

57. Гулин Е.И., Сомов В.А., Чегот И.М. Справочник по горюче-смазочным материалам в судовой технике. Л. Судостроение, 1981, 320 с.58. Химическая энциклопедия

58. Иванов Е.Н. Расчет и проектирование систем противопожарной защиты. М. «Химия», 1990, 384 с.

59. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Под ред. А.Н. Бартова. М. «Химия». 1987,270с.

60. Casualty returns. "Marine week", 1978, v.5, №47, p.8.

61. Harrison M. Safety equipment don't cut you throat for save your pocket. South Africa Shipping News and Fishing Industry Review. 1992, v.47, №3, p.20

62. Shipping losses show crease. Fire International 1992, v.16, №135, p.14

63. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара.- М.: Наука, 1977.-220с.

64. Minorsky V.U. An Analysis of Ship Collisions With Reference to Protection of Nuclear Power Plants. Journal of Ship Research. Vol.3 Oct. 1959, pp. 1-4.

65. Faulkner D. A Review of Effective Plating for Use in Analysis of Stiffened Plating in Bending and Compression. Journal of Ship Research. Vol.19, No. 1, March 1975, pp. 1-17.

66. Chang Yu, Seibold F., Thasanatorn Ch. A Rational Methodology for the Prediction of Structural Response Due to Collision of Ships. Transactions SNAME, Vol.88,1980, pp. 173-193.

67. Akita Y., Ando N., Fujita Y., Kitamura K. Studiea on Collision-Protective Structures in Nuclear Powered Ships. Trans. First Intern. Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology. Berlin Sept. 20-24. 1971. Pp.365- 401.

68. Caridis P.A., Samuelides E., Frieze P.A. On the Dynamic Response of Plating Under Lateral Impact. International Journal Impact Engineering .Vol. 15, No.2.1994, pp. 149-164.

69. Kee A., Matic P., Darby I., Rodd J.L. Finite Element Analysis of the Quarter Scale Advanced Double Hull Design. Journal Naval Engineers, Vol. 107,May1995, pp.185-196.

70. Кизилов Д.И., Родионов А.А. Оценка общей прочности поврежденного в результате столкновения судна. Тезисы доклада. Труды конференции «Моринтех-99». Тезисы докладов. СПб, «Моринтех», 1999

71. Нормы прочности морских судов. Регистр СССР. Ленинград, 1991, 92с.

72. Правила классификации и постройки морских судов. Морской регистр судоходства России. 1996. СПб. Часть II Корпус. С. 66-237.

73. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатических систем.Л.,1982.

74. Губинский А.И., Плаксин И.А., Евсиков В.И. Методические рекомендации по оценке качества функционирования систем "человек-техника" на ЭВМ. Л., 1978.

75. Надежность комплексных систем "человек-техника". Ч. 3. Под ред. А.И. Гуинского, Л., 1969.

76. Шибанов Г.П. Количественная оценка деятельности человека в системах человек-техника. "Машиностроение", М.,1983.

77. Lanchester F.W. Aircraft in warfare. The dawn of fourth arm. London. 1916.

78. Сочихин А., Литвинов H. Сборник статей // Военная мысль,3,1964.

79. Постовалов А. О моделировании боевых действий сухопутных войск // Военная мысль,3,1969,с26.

80. Плющев В. Оценка боеспособности ВВС США // Зарубежное военное обозрение, 2,1978.

81. Фесенко Ю., Бабкин В. Критерии поражения: из опыта прошлых войн (Критический анализ статьи в журнале "Арми",7,1987)// Зарубежное военное обозрение, 6,1991, с13.

82. Харитонов В.А. К вопросу о теории огневого поражения // Военная мысль, 9,1991, с19.

83. Исламов В.К.,Самсонов A.M. О теории огневого поражения. // Военная мысль,3,1992,с27.

84. Теоритические основы огневого поражения и его планирования // Военная мысль, 10,1993,с22.

85. Фуфаев A.M. Некоторые вопросы планирования огневого поражения противника в современных операциях // Военная мысль,5,1994,с15.

86. Выпасняк В.И. О теоретических основах оценки эффективности огневого поражения объектов и группировок противника // Военная мысль, 5, 1996, с.32.

87. Калиновский О.Н. Об оценке огневых возможностей войск в операции // Военная мысль, 5,1996, с.53.

88. Шульгин В.Е., Фесенко Ю.Н. О критериях огневого поражения объектов и группировок войск в опереции // Военная мысль, 6,1997, с.58.

89. Иванов Н.И., Полуренко Н.П. Теоретико-вероятностный метод количественного обоснования решений // Военная мысль, 1,1977, с.46.

90. Кизилов Д.И., Молчанов В.П., Родин Г.А. Оценка состояния функциональной способности судна по фактору «экипаж» при борьбе с пожаром, Тезисы доклада. Труды конференции «Моринтех-99». Тезисы докладов. СПб, «Моринтех», 1999

91. Любимов Е.В. Взаимосвязь факторов и элементов в логико-математической модели постройки судна (на примере пожаробезопасное™)/ Труды конференции «Моринтех-99», СПб, Моринтех, 1999, с. 139-141

92. Любимов Е.В., Челпанов И.В. Конструктивно-прочностные аспекты при проектном обеспечении пожаробезопасное™ судов/ Труды конференции «Моринтех-99», СПб, Моринтех, 1999, с. 180-184

93. Царев Б.А. Проектный анализ навигационной безопасности. Труды ЖИ: Проектирование морских судов, 1988, с.36-41

94. Царев Б.А. Методология оптимизационного проектирования судов с доминирующими функциональными подсистемами. Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н., Л., ЛКИ, 1989,326 с.

95. Чувиковский B.C., Палий О.М. Основы теории надежности судовых корпусных конструкций. Л., Судостроение, 1965

96. Калявин В.П., Лернер Д.М., Яловенко А.В. Корабль не подведет, капитан! М., Транспорт, 1994,238 с.

97. Александров М.Н. Безопасность человека на море. Л., Судостроение, 1983

98. Александров М.Н. Судно, море и человек. Судостроение, 1988, №9, с.8-10

99. Липис Б.В., Ремез Н.В. Безопасные режимы штормового плавания судов. М., Транспорт, 1982

100. Холоша В.И. Проектирование и эксплуатация сухогрузных судов. JI. Судостроение, 1984

101. Постнов В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. JI. Судостроение, 1974

102. Абрамович С.Ф., Крючков Ю.С. Динамическая прочность судового оборудования. JL, Судостроение, 1967

103. Глазов С.Ф., Логачев С.Н. Эффективность конструктивной защиты танкеров от аварийного выливания нефти/ Труды ЦНИИМФ, 1973, вып.170, с.109-119

104. Цой Л.Г., Караванов С.Б. Ледовые нагрузки на наружную обшивку корпусов судов ледового плавания / Труды ЦНИИМФ: новые типы судов и их мореходные качества, 1987

105. Крылов А.Н. Задание на проектирование линейного корабля/ В кн.: Воспоминания и очерки, М., изд. АН СССР, 1956, с.411-418

106. Сидорченко В.Ф. Суда-спасатели и их служба.Л.,Судостроение, 1983,240 с.

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

108. Самохвалов А.В. Приближенная формула для расчета плеч остойчивости сухогрузных судов Судостроение, 1972, №7, с. 11-12

109. Самохвалов А.В. К оценке остойчивости судна в стадиях проектирования, предшествующих построению теоретического чертежа / Труды ЛКИ, вып.74,1971

110. Нечаев Ю.И. Проблема остойчивости судов на попутном волнении. Л.,1. Судостроение, 1978

111. Ногид JI.M. Проектирование морских судов. JL, Судостроение, 1964

112. Бубнов И.Г. Об одном методе определения главных размеров проектируемого судна. Ежегодник Союза Морских инженеров,1916, т.1.,с.243-256

113. Попов Г.И., Захаров И.Г. Теория и методы проектирования корабля. J1. ВМА, 1986

114. Царев Б.А. Значение метода И.Г Бубнова при отображении функции и структуры проектируемых судов. В кн.: Теория и проектирование судов, вып.211, Д., Судостроение, 1974, с. 16-21

115. Поздюнин B.JI. Теория проектирования судов. JI. ЛКИ, 1938 (ч.1.), 1939 (ч.2)

116. Бронников А.В. Основные составляющие науки о проектировании. Судостроение, 1979, №4

117. Дорин B.C. Общие принципы построения системы автоматизированного проектирования судов Вопросы судостроения: Проектирование судов, вып.2, Л., Судостроение, 1972, с. 3-22

118. Захаров И.Г. Теория компромиссных решений при проектировании корабля. Л., Судостроение, 1987

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

120. Нарусбаев А.А. Введение в теорию обоснования проектных решений. Л., Судостроение, 1976

121. Вашедченко А.Н. Автоматизированное проектирование судов. Л., Судостроение, 1985

122. Пашин В.М., Семенов Ю.Н. Системы автоматизированного проектирования судов. Л. ЛКИ, 1981

123. Шауб П.А., Никольский В.И. Особенности формирования математической модели судна с позиций САПР. Судостроение, 1984, №5, с.8-9

124. Разуваев В.Н., Семенов Ю.Н. Архитектура систем автоматизированногопроектирования. Д., ИПК МСП, 1983

125. Мирошниченко И.П. Морские сухогрузные суда открытого типа. М., Морской транспорт, 1962

126. Логачев С.Н. Транспортные суда будущего. Л., Судостроение, 1976

127. Царев Б.А. Особенности проектной оптимизации судов с доминирующими функциональными подсистемами. Труды ЛКИ: Проектирование морских судов и плавучих технических средств, Л., 1987, с.41-46

128. Киселев И.Е. Научно-методические основы составления технических заданий на проектирование перспективных морских транспортных судов. Автореферат диссертации. Л., ЛКИ, 1981

129. Гайкович А.И. Применение современных математических методов в проектировании судов. Л., Судостроение, 1982

130. Царев Б.А. Классификация дискретных факторов при оптимальном проектировании судов. Труды НКИ: Проектирование и конструкция судов, 1983, Николаев, с.8-16

131. Ашик В.В., Царев Б.А. Новаторский вклад в развитие теории и практики проектирования судов Труды ЖИ: Обоснование характеристик проектируемых судов, 1984, с.9-15

132. Царев Б.А. Анализ взаимосвязи функциональных подсистем при проектировании судов. Труды НКИ: Автоматизированное проектирование и конструкция судов, 1986, Николаев, с.48-58