автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.01, диссертация на тему:Научные основы повышения надежности судов ледового плавания с использованием комплексной системы мониторинга параметров прочности и вибрации

□03067В40 На правах рукопись

МАТЛАХ Александр Петрович

llУL

ВИЧ л

ф»\

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СУДОВ ЛЕДОВОГО ПЛАВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ПРОЧНОСТИ И ВИБРАЦИИ

Специальность 05.08.01 — Теория и строительная механика корабля

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2006

003067840

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» (СПбГМТУ) на кафедре теоретической механики

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

СПИРО Вадим Евгеньевич; доктор технических наук, профессор ПЕТИНОВ Сергей Владимирович, доктор технических наук, профессор ШАУБ Петр Александрович.

Ведущая организация- ЗАО «ЦНИИ Морского Флота»

Защита состоится « на заседании диссертационного ¿овета Д212 228 01 при СПбГМТУ по адресу 190008, Санкт-Петербург, Лоцманская ул , д 3

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета

Автореферат разослан « ¿У» 20'

Ученый секретарь совета доктор технических наук, профессор

А.И Гайкович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность

Одной из национальных стратегических задач, стоящих перед отечественной промышленностью, является освоение и развитие Северного морского пути (СМП) Северные территории играют ключевую роль в национальной экономике и в обеспечении геополитических интересов России Здесь сосредоточены уникальные запасы углеводородного, фосфорного и алюминесодержащего сырья, алмазов, редких цветных и благородных металлов На севере добывается 93% природного газа, 75% нефти, 100% алмазов, кобальта, платиноидов, апатитового концентрата, 90% меди и никеля, более 65 % золота, производится половина лесной и рыбной продукции

Основой экономического развития северного региона является устойчивая работа транспортного комплекса, в котором, в соответствии с Морской доктриной РФ на период до 2020 г, основная роль отводится СМП Особое значение СМП приобретает в связи с тем, что традиционные центры добычи углеводородного сырья, ведущим мировым экспортером которого является Россия, постепенно перемещаются с материка на шельф российской Арктики Существующие оценки экспертов показывают, что во многих случаях морской экспорт углеводородов по сравнению с трубопроводным сокращает капитальные затраты в полтора раза и обеспечивает свободный выбор зарубежных потребителей российской нефти и газа, снижает риски загрязнения окружающей среды

В ближайшие годы предстоит реализация следующих масштабных проектов

— освоение месторождений нефти и газа на арктическом шельфе России, запасы которых составляют около 100 млрд тонн в нефтяном эквиваленте, и создание для этих целей ледостойких сооружений и судов для разведки и обустройства месторождений, а также танкерного флота ледового плавания для круглогодичного вывоза добываемого углеводородного сырья,

— развитие промышленных и лесоэкспортных предприятий северного региона, что обуславливает увеличение спроса на транспортные суда ледового класса для вывоза продукции,

— развитие Северного морского пути как международного транзитного транспортного коридора «Запад-Восток-Запад»

Центральной проблемой этих проектов является создание новых транспортных судов ледового плавания, способных обеспечить круглогодичную навигацию по Северному морскому пути

За навигацию 2002 г по СМП было перевезено 1599,6 тыс тонн грузов Для этой цели было задействовано 53 транспортных судна суммарным дедвейтом 620 тыс тонн По прогнозным оценкам морские грузоперевозки по СМП составят в 2010 г не менее 4,0 млн тонн Для обеспечения перевозок названного объема потребуется не менее 150 судов суммарным дедвейтом 1,4 млн тонн В дальнейшем объем грузоперевозок будет возрастать Сегодня в Арктике по официальной статистике гибнет 1 судно за 10 лет Если эта тенденция сохранится, то в период до 2020 г можно ожидать гибели 3-5 судов Очевидно, что этого допустить нельзя, поскольку гибель даже одного судна, перевозящего углеводородное сырье, чревата экологической катастрофой Поэтому в числе проблем, возникающих при создании транспортных судов ледового плавания, обеспечивающих круглогодичный вывоз углеводородного сырья из Арктического

бассейна к возможным потребителям, важнейшей является проблема повышения их эксплуатационной надежности

Следует подчеркнуть, что классические методы обеспечения эксплуатационной надежности судов ледового плавания, заключающиеся, главным образом, в конструктивной защите корпусов в районах воздействия льда, в значительной степени исчерпали свой потенциал Уже сегодня вес ледовых подкреплений на судах высоких ледовых классов составляет 30% и более от веса корпуса судна, что не избавляет их от ледовых повреждений Очевидно, что дальнейшее наращивание ледовых подкреплений может привести к потере коммерческой привлекательности таких судов Эффективное решение проблемы повышения эксплуатационной надежности судов ледового плавания возможно лишь на базе синтеза классических методов и информационных технологий с обязательным учетом человеческого фактора

Современные информационные технологии позволяют на новой основе построить системы постоянного инструментального мониторинга параметров прочности и вибрации судов ледового плавания, которые, как будет показано ниже, являются важнейшим элементом в комплексе мероприятий по повышению эксплуатационной надежности судов, объединив новейшие достижения в области строительной механики корабля с интеллектуальными технологиями обработки и анализа экспериментальных данных

Вопросы обеспечения прочности корпусов судов, эксплуатирующихся в ледовых условиях, много лет находятся в центре внимания специалистов Весьма богатым опытом ледовых плаваний обладали русские поморы, строившие суда, предназначенные для плавания во льдах, открывшие пути на Шпицберген и Новую Землю

В 1763 г М В Ломоносов дал первую оценку проходимости льдов, создал единую картину формирования и развития ледяного покрова в Северном Ледовитом океане и предложил первую научную классификацию льдов в море

На рубеже Х1Х-ХХ вв к организации ледовых наблюдений приступили за рубежом Дальнейшее развитие ледовые наблюдения получили в ходе русской гидрографической экспедиции в Северный Ледовитый океан в 1911-1915 гг на ледокольных пароходах «Таймыр» и «Вайгач» Отдельные вопросы классификации льдов разрабатывались в работах Ф Врангеля, К Вайпрехта, С Макарова, в записках экспедиции на судне «Заря» под руководством Э Толля и др Ю А Шиманским впервые обоснован метод «условных измерителей», позволяющий получать сравнительные оценки запасов прочности судов при изменении условий ледовой эксплуатации

В начале 50-х гг прошлого столетия страны, заинтересованные в регулярных сведениях о плавании во льдах, — СССР, Канада, Великобритания, США, Финляндия, Швеция - приняли «Краткую международную ледовую номенклатуру», в которой был использован опыт составления советской ледовой классификации

В середине 60-х гг была создана рабочая группа по морским льдам В 1970 г международная номенклатура морских льдов была принята всеми странами

К 80-85-му гг в результате выполненных комплексных исследований сложилась методология регламентации ледовой прочности корпусов судов, сыгравшая значительную роль в создании российского арктического флота

В 60-80-е годы методы определения ледовых нагрузок развивались в работах К Р Абрамова, А Я Бузуева, В А Зуева, Ю М Попова, О Я Тимофеева, В Н Тряскина и др В области прочности судов ледового плавания следует отметить работы

Е М Апполонова, Г В Бойцова, В А Лихоманова, А И Максимаджи, Л М Ногида, О М Палия и капитальный труд Ю Н Попова, О В Фадеева, Д Е Хейсина и А А Яковлева Вопросы нормирования и расчета прочности корпусов судов ледового плавания рассматривались также Л М Беленьким, А М Бененсоном, Г В Бойцовым, В А Курдюмовым, О М Палием, Ю Г Рыбалкиным, О Я Тимофеевым, Б Е Топчим, В Н Тряскиным и др Расчетам ледовых нагрузок на конструкции морских сооружений были посвящены работы К Н Шхинека, П А Трускова, О Е Литонова.

Неоднократно совершенствовались требования правил Морского Регистра судоходства РФ (ранее Морского Регистра СССР) к судам ледового плавания Большой вклад в разработку научных основ требований к современным правилам Российского Морского Регистра судоходства для судов ледового плавания и ледоколов внесли ученые и специалисты ЦНИИ им акад А Н Крылова, ЦНИИМФа и ААНИИ Следует отметить достаточно близкий подход к классификации судов ледового плавания ведущих классификационных обществ - Регистра Ллойда, Дет Норске Веритас, Американского бюро судоходства и правительственных организаций Канады В рамках работы международного коллектива ученых, в том числе с участием российских специалистов, предпринимались попытки гармонизации правил по ледовым нагрузкам

К настоящему времени решен ряд задач взаимодействия корпуса судна и льда, разработаны конструктивные узлы ледовой защиты корпусов, сформулированы правила обеспечения ледовой прочности Для прогнозирования локальных ледовых нагрузок в отечественной и зарубежной практике используются специально разработанные модели

При постройке научно-экспедиционного судна «Академик Федоров» на финской судостроительной верфи Ияита Яеро1а в 1987 г была установлена измерительная система, использующая в качестве сенсоров датчики давления, расположенные на обшивке судна Во время экспедиции на судне в 1994 г в море Лаптевых и ВосточноСибирском море были получены гистограммы ледовых давлений в заданных условиях плавания

Создаваемые в последние годы расчетные схемы основываются на методе конечных элементов, который является вариационно-разностным методом решения дифференциальных уравнений механики сплошных сред

Существенное влияние на развитие расчетных методов строительной механики корабля и на применение их к расчетам корпусов судов ледового плавания оказали работы В А Постнова и О М Палия Поведение судовых конструкций при нагрузках в пластической области рассмотрено в работах В Е Койтера, Л М Качанова, Дж Одена, А М Проценко, Н Н Малинина В последних исследованиях в качестве модели пластического деформирования применена модель классического мультилинейного кинематического упрочнения, использующая критерий текучести Мизеса

Прогнозирование поведения конструкции за пределами упругости ведется на основе аппарата теории пластичности Серьезные исследования поведения конструкций борта судна в условиях нелинейного деформирования - в пластической области -проведены Е М Апполоновым

Для расчета и проектирования судовых корпусных конструкций, работающих в области пластического деформирования, широкое применение нашла теория предельного равновесия Эта теория использует как геометриические и топологические особенности судового корпуса, так и традиционные для строительной механики корабля подходы, и определяет в качестве меры несущей способности конструкции предельную нагрузку Разработаны два метода определения предельной нагрузки статический и кинематический

Задача определения предельной нагрузки конструкций ледовых усилений судов была решена В А Курдюмовым Дальнейшее развитие методов определения ледовых нагрузок позволит построить единый подход к определению предельных нагрузок всей конструктивной иерархии элементов, воспринимающих эти нагрузки Действующие в настоящее время положения Регистра требуют выявлять и учитывать износ конструктивных элементов, остаточные пластические деформации и трещины в элементах конструкции Исследования усталости материала судовых конструкций и их работа в условиях трещинообразования проведены С В Петиновым

Вопросы вибрации судов в ледовых условиях долгое время находились в тени прочностных проблем Считалось, что главное - обеспечить прочность и надежность корпусных конструкций при их взаимодействии со льдом, а с повышенной вибрацией можно смириться Однако практика эксплуатации судов в ледовых условиях показала, что в комплексе проблем, определяющих эксплуатационную надежность судов ледового плавания, вибрация играет весьма существенную роль Как известно, повышенная вибрация расстраивает работу приборов и механизмов, вызывает усталостные разрушения корпусных конструкций, но, что самое существенное, негативно влияет на организм человека, вызывая переутомление, рассеивание внимания и, как следствие, навигационные ошибки Согласно статистике, до 70-80% повреждений, фиксируемых на судах, являются следствием ошибок экипажа Специализированные лаборатории ЦНИИ им акад А Н Крылова, ЦНИИМФ, ААНИИ систематически вели экспериментальные исследования ходовой вибрации судов при их движении во льдах Здесь следует отметить работы В С Кудишкина, Д Е Хейсина, В И Зинченко, Д А Буданова, Ю А Никольского, которые позволили создать базу данных вибрации судов во льдах и заложить научные основы ее анализа Одновременно в трудах В А Постнова, В С Чувиковского, Я Г Пановко, В Е Спиро, Е Н Щукиной, Э И Иванюты, В И Полякова и других специалистов развивались методы расчетного прогнозирования параметров вибрации транспортных судов, многие из которых могут быть эффективно использованы для расчетов параметров вибрации судов ледового плавания Вместе с тем, следует подчеркнуть, что проблемам ходовой вибрации судов во льдах и вибрационным условиям обитаемости на судах ледового плавания уделялось недостаточно внимания

Не получили должного развития и такие важнейшие средства обеспечения эксплуатационной надежности судов, как системы инструментального мониторинга параметров прочности и вибрации корпусов судов, хотя работы в этом направлении ведутся, начиная с 50-х годов двадцатого столетия (Е В Найденов, В П Тарасик, С А Рынкевич, К Lindemann, N Nordenstrom, S Robertson), а в последнее десятилетие возникли возможности существенного усовершенствования этих систем на базе интеллектуальных технологий, разработанных отечественными и зарубежными специалистами в области искусственного интеллекта Д А Поспеловым, Э В Поповым, А А Зенкиным, Ю И Нечаевым, К Asai, К Sugeno, F Wasserman, Р Winston, L Zadeh

Проблема обеспечения эксплуатационной надежности судов ледового плавания сложна и многогранна. В ней можно выделить два важных направления Первое направление очевидно - обеспечение прочности, надежности и вибрации корпусных конструкций при их взаимодействии со льдом Второе направление менее очевидно, но не менее важно - человеческий фактор, который в рассматриваемом случае реализуется через повышенные уровни вибрации, негативно влияющие на организм человека

Поэтому проблема эксплуатационной надежности судов ледового плавания должна решаться на базе системного анализа вопросов прочности и вопросов вибрации с привлечением средств инструментального мониторинга параметров прочности и

вибрации корпусов судов Важной задачей является обеспечение прочности и ресурса движительного комплекса судов ледового плавания Эта задача, в принципе, может быть решена тем же методом, который предлагается для корпусных конструкций Однако, движительный комплекс имеет ряд особенностей и в настоящей работе не рассматривается

Целью работы является разработка научных основ комплекса теоретических, алгоритмических, технологических, информационных и организационных мероприятий, обеспечивающих создание конкурентоспособных, высоконадежных и безопасных судов ледового плавания новых поколений

Для достижения поставленной цели должны решаться следующие задачи

• формулировка методов определения ледовых нагрузок, действующих на бортовое перекрытие судов ледового плавания, в широком диапазоне - от минимальных значений до предельных,

• создание модели напряженно-деформированного состояния элементов конструкции,

• разработка математических моделей ледовой нагрузки на бортовое перекрытие,

• разработка на базе этих моделей методов численного моделирования напряженно-деформированного состояния бортовых перекрытий под действием перемещающейся локальной ледовой нагрузки,

• выявление причин повышенной вибрации судов в ледовых условиях и разработка комплекса мероприятий, направленных на снижение уровней вибрации в обитаемых помещениях судов,

• разработка научно-методических основ построения системы мониторинга параметров прочности и вибрации судов с использованием интеллектуальных технологий

Методы исследований

При выполнении работы использовались методы математической статистики, случайных процессов и теории вероятности, аппарат теории упругости и пластичности, методы оптимизации, методы теории колебаний и технической теории вибрации судов, численные методы математической физики и строительной механики корабля, экспериментальные методы исследования работы конструкций в области нелинейного деформирования, методы измерения параметров ледовых нагрузок, методы и модели поддержки принятия решений на основе интеллектуальных технологий

Научная новизна и основные научные результаты

1 Разработаны математические модели и методы решения задач определения максимально приближенных к действительности значений ледовых нагрузок, действующих на бортовое перекрытие судов, вызывающих отказ в работе конструкции

2 Созданы математические модели и методы решения задач расчетного проектирования рациональной конструкции бортового перекрытия судна ледового плавания, обеспечивающие с минимальными затратами металла и трудоемкости изготовления сохранение целостности корпуса при заданных значениях ледовых нагрузок и предупреждение экипажа о выборе скоростного режима и условий плавания, не допускающих превышения этих значений

3 Разработаны методы численного моделирования напряженно-деформированного состояния бортовых перекрытий под действием перемещающейся локальной ледовой

нагрузки, а также методы использования искусственно нагружаемых физических моделей конструкции для определения реально действующих ледовых нагрузок

4 Разработана феноменологическая модель ходовой вибрации судов ледового плавания, включающая влияние льда на величины присоединенных масс, характер демпфирования и уровня сил, генерируемых гребными винтами судна в ледовых условиях, а также детерминированные расчетные модели частных случаев динамического взаимодействия корпуса судна и ледяных полей, вызывающего ледовую вибрацию

5 Разработана и исследована математико-алгоритмическая модель вибрации системы человек-кресло и человек-койка Определены пути и методы виброзащиты членов экипажа в эксплуатационных условиях

6 Исследованы особенности ходовой вибрации палубных перекрытий надстроек судов ледового плавания в условиях широкополосного возбуждения Разработаны рациональные расчетные схемы палуб обитаемых помещений надстроек, учитывающие динамическое влияние смежных пролетов перекрытий

7 Обоснована необходимость инструментального мониторинга параметров прочности и ледовой вибрации в процессе эксплуатационных рейсов и определены основные параметры мониторинга

8 Сформулированы концепция и принципы создания бортовой интеллектуальной системы мониторинга прочности и вибрации судов ледового плавания

9 Созданы алгоритмы контроля прочности и вибрации судна в ледовых условиях при априорной неопределенности и неполноте исходной информации на основе анализа альтернатив в рамках принципа конкуренции

Достоверность научных положений и выводов подтверждается корректностью математических выкладок, строгостью доказательства утверждений, обоснованностью используемых ограничений, а также результатами экспериментальной проверки разработанных методов и алгоритмов

Практическая ценность работы

Практическая ценность работы связана с решением одной из важных проблем повышения эксплуатационной надежности судов ледового плавания на базе комплексной системы мониторинга параметров безопасности, а именно - обеспечения эксплуатационной прочности корпусных конструкций и приемлемых уровней вибрации при взаимодействии со льдом, обоснования использования систем контроля прочности и вибрации для получения данных о ледовой нагрузке для создания судов новых типов и расширения сфер и районов их использования, обеспечения высокой конкурентоспособности судов, повышения экономичности и надежности их эксплуатации и снижения расходов на последующие ремонты

Созданы методологические основы построения системы контроля прочности и вибрации с использованием интеллектуальных технологий

Развиты теоретический базис и прикладные вопросы анализа и синтеза методов контроля прочности и вибрации судна в ледовых условиях

Выявлены причины повышенной вибрации в обитаемых помещениях судов ледового плавания и сформулированы необходимые условия минимизации уровней вибрации, воздействующей на членов экипажа

Разработана концепция борьбы с повышенной вибрацией судов ледового плавания в процессе их проектирования, постройки и эксплуатации

Разработан и внедрен на вновь проектируемых судах ледового плавания комплекс мероприятий, направленных на снижение уровней вибрации корпуса, надстроек и обитаемых палуб надстроек

Разработаны конструктивные рекомендации по виброзащите судовой мебели и снижению уровней вибрации, передаваемой с палуб на организм человека, сидящего в кресле и лежащего в койке

Разработаны и протестированы в практических расчетах методы определения значений параметров напряженно-деформированного состояния в различных узлах и конечных элементах расчетной модели бортовых перекрытий судов ледового плавания, соответствующие решенным в работе задачам, а также определения нагрузки, действующей на перекрытие, включая нагрузку в пролете связи и в узле по вычисленным в узлах перекрытия значениям усилий

Использование в практике проектирования и строительства судов полученных решений позволит обеспечить существенное снижение риска и опасности возникновения экстремальных ситуаций, связанных с нарушением прочности корпуса и влиянием вибрации в ледовых условиях

На защиту выносятся следующие основные результаты работы

1 Комплексная методология решения задачи определения максимально приближенных к действительности значений ледовых нагрузок, действующих на бортовое перекрытие судов ледового плавания (в диапазоне от минимальных до предельных, вызывающих отказ в работе конструкций)

2 Методология решения задачи расчетного создания оптимальной конструкции бортового перекрытия судна ледового плавания, обеспечивающей с минимальными затратами металла и трудоемкости изготовления сохранение целостности корпуса при заданных значениях ледовых нагрузок

3 Математические модели и методы определения величины ледовой нагрузки на бортовое перекрытие на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкции и использования физических моделей конструкции

4 Комплексная методология борьбы с повышенной вибрацией судов ледового плавания на всех стадиях их жизненного цикла в процессе проектирования, постройки и эксплуатации

5 Математико-алгоритмическая модель вибрации члена экипажа, сидящего в кресле и лежащего в койке Детерминированные расчетные модели частных случаев динамических взаимодействий корпуса судна и льда, вызывающих ледовую вибрацию

6 Комплекс организационных, технологических, конструктивных и информационных мероприятий, обеспечивающих снижение уровней вибрации в местах пребывания экипажей на судах ледового плавания

7 Концепция и схема построения системы контроля прочности и вибрации судна в ледовых условиях

8 Методы и модели, обеспечивающие анализ альтернатив и принятие решений в условиях неопределенности и неполноты исходной информации

Внедрение результатов работы

Полученные результаты прошли апробацию и получили практическую реализацию в конструкторских бюро и на заводах судостроительной отрасли Наибольший объем внедрения научных результатов осуществлен на ФГУП «Адмиралтейские верфи» в

процессе проектирования и постройки арктических танкеров проектов 20070, 20071 и Р-70046

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации докладывались на отечественных и международных конференциях и семинарах

Международная конференция «300 лет Российского флота CRF-96» Санкт-Петербург, 1996,

Международные конференции «МОРИНТЕХ», Санкт-Петербург, 1997, 2001, 2003, 2005,

Научно-техническая конференция по строительной механике корабля памяти Ю А Шиманского Санкт-Петербург, ноябрь 2003,

Научно-техническая конференция, посвященная 300-летию ФГУП «Адмиралтейские верфи» Санкт-Петербург, сентябрь 2004,

Научно-техническая конференция «Бубновские чтения», посвященная 100-летию кафедры строительной механики корабля СПбГМТУ, ноябрь 2004,

Всероссийская научная конференция «Управление и информационные системы УИТ-2005» Санкт-Петербург 2005,

Восьмая международная конференция «Российское судостроение и судоходство, деятельность портов, освоение океана и шельфа» «Нева-2005»,

Постоянно действующий семинар по проблемам механики в Институте проблем машиноведения РАН, 2005,

International conference on stability of ships and ocean vehicles, STAB'97 Bulgaria, 1997,

International conference on marine industry MARIND, MEET Varna Bulgaria 1997, 2001,2003,

Eighth congress of the International maritime Association of Mediterranean Istanbul Turkey, 1997,

International exposition MESSE-97 Hannover Germany 1997

International conference on hydrodynamics in ship design HYDRONAV'99, Gdansk-Osroda, Poland, HYDRONAV, Szczecin-Miedzyzdroje, Poland, 1999, 2001,2003, 2005,

2nd International Maritime Conference on DESIGN FOR SAFETY, Osaka Colloquium, SAKAI, JAPAN, 2004,

International conference on marine research and transportation ICMRT-05 Naples - Italy 2005

Публикации По теме диссертации опубликовано 46 научных работ (из них 38 в соавторстве), в том числе две монографии — «Интеллектуальные системы в морских исследованиях и технологиях» СПб, Изд центр СПбГМТУ, 2001 г, 385 с (в соавторстве с В JI Александровым, Ю И Нечаевым, В И Поляковым, Д М Ростовцевым) и «Борьба с вибрацией на судах» СПб, МорВест, 2005 г, 424 с (в соавторстве с В Л Александровым, В И Поляковым)

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 302 страницы основного текста (включая 27 таблиц и 127 рисунков), 4 страницы оглавления, список литературы из 361 наименования, в том числе 45 на иностранном языке

Структурная схема выполненных исследований представлена на рис 1

Рис 1 Структурная схема диссертационной работы П

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, дан обзор проблемы, сформулированы цели и основные задачи исследований

Первая глава содержит постановку задачи

Исследования по повышению эксплуатационных качеств судов ледового плавания осуществлены по двум основным направлениям — уменьшению уровня повреждаемости судов и повышению уровня обитаемости Исследования по уменьшению уровня повреждаемости направлены на совершенствование методов оценки ледовой прочности корпуса и разработку методов мониторинга ледовой прочности с использованием бортовых интеллектуальных систем Под ледовой прочностью сегодня принято понимать свойство корпусных конструкций сохранять местную прочность под действием ледовых нагрузок, возникающих при движении во льдах и во время ледовых сжатий Ледовая прочность судна определяется его размерами, формой обводов, материалом и конструкцией корпуса, скоростью хода, а также толщиной и физико-механическими характеристиками ледяного покрова

Однако имеющихся данных для построения надежных вероятностных методов определения ледовых нагрузок недостаточно Возможности расширения банка данных весьма ограничены из-за чрезвычайно высокой стоимости проведения экспериментальных исследований в натурных условиях арктических морей и высокоширотных районов

Большинство современных исследований, использующих детерминированный метод определения ледовых нагрузок, рассматривает ледяной покров как изотропную пластину, лежащую на упругом основании, лед считают вполне упругим материалом, а его упругие постоянные и значения пределов прочности принимают по данным натурных экспериментов

В рамках исследований по совершенствованию методов оценки ледовой прочности и мониторинга напряженно-деформированного состояния элементов конструкций следует осуществить

- обзор действующих требований Регистра к судам ледового класса,

- анализ современного состояния оценки ледовой прочности конструкций корпуса,

- разработку уточненных моделей конструкций корпуса, воспринимающих ледовые нагрузки,

- анализ особенностей деформирования элементов конструкций ледового пояса при различных типах ледовых воздействий,

- решение оптимизационной задачи по определению точек установки датчиков регистраторов параметров напряженно-деформированного состояния связей при воздействии ледовой нагрузки,

- выработку критериев допустимого уровня параметров напряженно-деформированного состояния элементов конструкции ледового пояса (выработку критериев безопасной эксплуатации корпуса),

- разработку методов контроля местной прочности при движении по льдах,

- разработку методов оценки и прогноза выбора безопасной скорости движения во льдах

Исследования по повышению уровня обитаемости будут направлены на разработку мероприятий по снижению уровня вибрации на судах ледового плавания и на разработку методов мониторинга параметров вибрации с использованием бортовых интеллектуальных систем

В рамках этих исследований необходимо выполнить

- анализ фактического состояния проблемы вибрационных условий обитаемости на судах ледового плавания,

- исследование особенностей ходовой вибрации судов ледового плавания,

- разработку алгоритма расчетного прогнозирования уровней вибрации в обитаемых помещениях судов ледового плавания при движении во льдах,

- тестирование разработанного алгоритма и анализ его точности путем сравнения расчетных данных с экспериментальными,

- разработку комплекса мероприятий, направленных на снижение уровней вибрации в обитаемых помещениях судов ледового плавания при движении во льдах

- разработку концепции и принципов функционирования системы интеллектуальной поддержки оператора при контроле прочности и вибрации судна в ледовых условиях,

- математическое моделирование динамики взаимодействия судна с внешней средой при контроле прочности и вибрации судна в ледовых условиях

Во второй главе исследуются вопросы, связанные с математическим анализом параметров ледовой прочности судов арктического плавания

Для создания на судах системы определения ледовых нагрузок проанализированы условия использования искусственно нагружаемой модели конструкции ледового пояса Модель предназначена для проведения исследований зависимости между действующими на перекрытие ледовыми нагрузками и замеренными датчиками деформациями, выбора наиболее целесообразного положения датчиков деформаций и математических методов анализа полученных результатов

Признано целесообразным моделировать относительно большую часть бортового перекрытия с тем, чтобы исключить влияние граничных условий на результаты замеров и в то же время иметь достаточно площадей для возможности моделирования различных вариантов распределения нагрузок Все элементы конструкции изготавливались из органического стекла Модель нагружалась пятном перемещающегося давления

В результате расчета получены значения параметров напряженно-деформированного состояния в каждом узле и каждом конечном элементе расчетной модели На основании анализа значений перерезывающих сил в узлах конструкции перекрытия разработан метод определения значений нагрузки, приложенной на перекрытие, включая нагрузку в пролете связи и в узле, по значениям усилий, вычисленных в узлах перекрытия Этот метод отработан на рассматриваемых вариантах нагружения

Проведено исследование и более сложной конструкции бортового перекрытия ледового танкера, состоящей из нескольких связей (рис 2)

В результате расчетного анализа определен характер распределения касательных напряжений по высоте стенки ребра жесткости для различных поперечных сечений, определяемых отстоянием от продольной кромки перекрытия (сечения у опорной кромки и сечения у средней продольной рамной балки)

Полученные данные позволили выбрать координаты установки каждого из принятого количества датчиков в точках, исключающих влияние граничных условий, подкрепляющих бракет и соответствующих наибольшим значениям касательных напряжений

Полная нагрузка на перекрытие аппроксимируется с помощью комбинаций пятен поперечной нагрузки фиксированной конфигурации Таких пятен, регистрируемых с помощью датчиков касательных деформаций, для рассматриваемого перекрытия будет 12 (рис 3)

Рис.2. Расчетная Модель района бортового перекрытия

Действующую на перекрытие нагрузку можно представить в виде вектора значений каждого из пятен нагрузки фиксированной формы:

где [л] - матрица коэффициентов влияния разности сдвиговых деформаций на

величину пятна Нагрузки фиксированного значения; - замеренная разность сдвиговых деформаций.

Результаты расчетов некоторых параметров напряженно-деформирован—ното состояния конструкции бортового перекрытия при заданной поперечной нагрузке на пятно номер 7 представлены на рис 4 и 5.

УЗЧН (АТС)

К ЗУ

бмх =,912е-03

о лоъЕ-ог .4гае~т .базе-оз .8зое-оз

о-V':> лолг-сз 'Л1.'.V ГЛ лотв-^й '.1/Г V;

Рис.4. Прогиб бортового перекрытия йри нагрузке, приложенной в пятне 7

Поля напряжений показывают, что наиболее информативными параметрами напряженно-деформированного состояния, вызванного пятном поперечной нагрузки,

являются касательные напряжения Г в стенках балок

По величине нагрузки в пятне можно судить о степени деформирования наружной обшивки и оценить величину возможны* пластических деформаций.

Существенная локализация отдельных повреждений и развитие глубоких пластических деформаций определяют необходимость построения решений в нелинейной постановке и описания факторов взаимодействия деформируемой конструкции с окружающими ее неповрежденными участками перекрытия. Практический интерес представляет учет больших деформаций судовых конструкций, пластичности и ползучести, которые связаны с релаксацией нолей остаточных напряжений, возникающих после ледового воздействия, вызывающего пластические деформации.

syz <avgí

rey3=0

DMX

3mn =- . 41эе+-08 энх -.569ё+0в

-, 413E+0R -. 19SE+08 .2Э£Е*07 . .

■ м; . 133E+D6 . . septos

Рис.5- Поля касательных напряжений г и наиболее нагруженном ребре жесткости бортового перекрытия при нагрузке, приложенной в пятне 7

Проведено численное моделирование напряженно-деформированного состояния бортового перекрытия под действием перемещаемой локальной ледовой нагрузки участка бортового перекрытая танкера, расположенного в районе ледового пояса, подверженного действию перемещающегося пятна ледовой нагрузки, вызывающей как упругие, так и пластические деформации. Численное моделирование ставило цслыо оценить чувствительность конечного результата к расположении) пятна нагрузки по площади перекрытия, граничным условиям на кромках перекрытия, форме эпюры распределения ледового давления но площади контактной зоны. Определялись конкретные величины прогибов, упругих и пластических эквивалентных деформаций при различных шагах нагружеиия по мерс перемещения пятна ледовой нагрузки, контактирующего с наружной поверхностью перекрытия.

I ]оследовател!.пость изменения параметров напряженно-деформированного состояния бортового перекрытия танкера по мере перемещения пятна ледовой нагрузки приведена на рис.6.

выявленные зависимости и конкретные значения параметров напряженно-деформпреданного состояния бортовог о перекрытия под действием локальной ледовой нагрузки в пяти контрольных точках рамной связи представлены на рис.7-8

Поскольку действие перемещающегося пятна ледовой нагрузки вызывает не только упругие, но и пластические деформации, регистрация накапливаемых в результате эксплуатации остаточных деформаций позволяет оценивать реальный характер рапоты перекрытия.

: Л.:

Кс^еД

Ь 1Э 1 ^нТОкн? м 1

Рис.6. 11 ос л едовательность изменения напряженно-деформированного состояния бортового перекрытия танкера но мере перемещения пятна ледовой нагрузки

Рис.7. Зависимость прогибов в контрольных точках от шага нагружения бортового перекрытия танкера но мере перемещения пятна ледовой нагрузки

Л1М

Моаг2 ИоаеЗ £ эзе4

Рис 8 Зависимость пластических эквивалентных деформаций в контрольных точках от шага нагружения бортового перекрытия танкера по мере перемещения пятна

ледовой нагрузки

Третья глава посвящена исследованию влияния ходовой вибрации на параметры эксплуатационной безопасности судов ледового плавания Системный анализ имеющихся экспериментальных данных уровней вибрации судов при их движении в ледовых условиях (были проанализированы данные, полученные специализированными лабораториями ЦНИИ им акад А Н Крылова, ЦНИИ МФ, ААНИИ и лабораториями заводов-строителей) показал следующие результаты

Ходовая вибрация, возникающая при движении судна в ледовых условиях, оказывает существенное влияние на параметры эксплуатационной надежности судна, безопасность мореплавания и на его коммерческую эффективность Причем это влияние значительно превышает влияние вибрации, возникающей при движении судна на чистой воде Причинами этого являются не только рост уровней ходовой вибрации при движении судна во льдах (по сравнению с чистой водой ходовая вибрация может возрастать в 10 и более раз), но и принципиальное изменение характера вибрации

Вибрация при движении судна во льдах имеет два выраженных частотных диапазона Первый частотный диапазон охватывает октавы 2 и 4 Гц, второй - октавы 8, 16, 31 5, 63 Гц В частотной октаве со среднегеометрическим значением частоты 4 Гц оба диапазона могут накладываться друг на друга

В первом частотном диапазоне вибрация носит случайный импульсный характер и является следствием динамического взаимодействия корпуса судна со льдом Частота воздействия импульсов, их продолжительность и структура определяются скоростью хода судна, характеристиками ледяного поля, его сплоченностью, толщиной, наличием или отсутствием снежного покрова и т д В случае, если частота импульсов оказывается близкой к одной из основных частот корпуса судна, возникает явление импульсного

резонанса Такого рода вибрацию принято называть ледовой, реализуется она, как правило, в виде колебаний по основным тонам корпуса судна

Во втором частотном диапазоне вибрация носит детерминированный условно-стационарный характер и определяется неуравновешенными усилиями, генерируемыми гребными винтами, главным и вспомогательными двигателями При этом уровни стационарной вибрации при движении судна во льдах превосходят аналогичные уровни на чистой воде в 10 и более раз

Ледяные поля непосредственно влияют на величины присоединенных масс корпуса судна при его колебаниях и на характеристики демпфирования

Причинами высоких уровней вибрации при движении судна во льдах в первом частотном диапазоне являются

- значительные величины ледовых импульсов, воздействующих на корпус судна,

- импульсные резонансы, которые возникают, когда плотность импульсов (количество импульсов за единицу времени) совпадает с одной из основных частот корпуса судна

Заметим, что единственным управляемым фактором среди причин повышенной ледовой вибрации, способным повлиять как на величину, так и на плотность импульсов, является скорость судна

Причинами высоких уровней вибрации во втором частотном диапазоне являются

- высокий уровень внешних сил, генерируемых во льдах гребными винтами,

- резонансы основных частот корпуса судна, его надстройки и обитаемых палуб надстройки с частотами, индуцируемыми гребными винтами, главным и вспомогательными двигателями

В соответствии с выявленными причинами была разработана концепция борьбы с повышенной вибрацией при движении судна в ледовых условиях, включающая следующие основные положения

- исключение импульсных резонансов ледовой вибрации корпуса судна и снижение величин импульсных ледовых нагрузок, действующих на корпус, путем выбора оптимальной скорости движения в конкретных ледовых условиях на базе постоянного инструментального мониторинга параметров ледовой вибрации,

- разработка детерминированных математических моделей частных случаев динамического взаимодействия корпуса судна со льдом и их использование на стадии технического проектирования судна с целью получения оптимальных режимов движения во льдах,

- расчетное исключение на стадии технического проектирования судна резонансных колебаний по основным тонам корпуса судна, его надстройки и обитаемых палуб надстройки с частотами, генерируемыми гребными винтами, валами, главным и вспомогательным двигателями,

- проведение в процессе постройки судна натурных частотных испытаний корпуса судна, надстройки и обитаемых палуб надстройки,

- постоянный инструментальный мониторинг параметров ходовой вибрации судов в ледовых условиях с целью накопления базы экспериментальных данных, совершенствования расчетных моделей и нормативных требований

При динамическом взаимодействии корпуса судна и льда можно выделить три основных ситуации

- удары отдельных плавающих льдин о корпус судна,

- наползание носовой части судна на лед с последующим его проламыванием,

- смятие носовой частью судна кромки ледяного поля

Для первых двух сценариев были разработаны условно-детерминированные расчетные модели, позволяющие спрогнозировать в первом случае максимальные амплитуды перемещений корпуса судна, а во втором - плотность импульсов

В предположении лобового столкновения и упругого удара льдины о корпус судна максимальная амплитуда вертикального перемещения носового сечения корпуса определяется формулой

„(О =д тл{Ус + Ул)

У шах Г~. ; '

где Шл - масса льдины, М\р - приведенная масса корпуса судна, к\р - приведенная

жесткость судна, Ус - скорость судна, Ул — скорость льдины, Л = 0,6 — 0,7 -

коэффициент, зависящий от формы носовых обводов корпуса

В случае движения судна в сплошном ледяном поле определяющими факторами, формирующими вибрационный фон в нижней части частотного диапазона, оказываются периодические импульсы, возникающие при проламывании судном ледяного покрова Под воздействием этих импульсов возникают и поддерживаются собственные колебания корпуса судна с частотами основных тонов

Разработанная расчетная модель для прогнозирования отмеченных явлений и определения частоты импульсов в зависимости от скорости движения судна и характеристик ледяного поля имеет следующий вид

- определяется величина разрушающей лед нагрузки при заданной ширине площади нагрузки (ширине носовой части судна),

- по весовой характеристике судна устанавливается длина носового участка судна, которая обеспечивает передачу на лед разрушающей нагрузки,

- разделив определенную выше длину носового участка корпуса судна на скорость движения судна, получаем период воздействия ледовых импульсов

Величины разрушающих лед нагрузок определялись по эмпирической формуле В В Богородского и В И Таврило

Определенная по этой схеме частота воздействия ледовых импульсов для танкера пр 20070, движущегося в ледяном поле толщиной 0,5 м со скоростью 2,8 м/с, составила 0,88 Гц Критической скоростью движения танкера в рассматриваемом случае оказалась V = 3,77 м/с, поскольку при этой скорости частота импульсов Я = 1,19 Гц совпадает с первой частотой вертикальных изгибных колебаний корпуса

Современный расчетный аппарат, основанный на структурных методах и пространственных расчетных схематизациях, применяемый для расчетов транспортных судов, может быть эффективно использован и для расчетного прогнозирования параметров собственных колебаний корпусов и палуб надстроек судов ледового плавания при условии более детального моделирования корпусных конструкций, учета совместности колебаний корпуса и надстройки, а также учета динамического влияния на параметры собственных колебаний обитаемых палуб смежных пролетов перекрытий На рис 9 показаны расчетная модель и формы основных тонов вертикальных колебаний танкера ледового плавания проекта Р-70046 О = 70000 т, на рис 10-расчетная модель и основные формы колебаний надстройки танкера

~А1Ч~

Рис.9. расчетная модель и формы основных гонов изгибных колебаний корпуса танкера проекта ['-70046

Л/\|

н-^ыЗш

111 Н-у

^ г ОТГгЗ^

шШж

Щшт

n л

Рис.Ю. Расчетная модель и формы основных тонов собственных колебаний надстройки танкера проекта Р-70046

Расчетная схема палуб яруса надстройки танкера, учитывающая его конструктивные элементы, влияющие на собственные частоты обитаемых палуб и формы основного тона, показаны на рис.11.

ПАЛУБА О

!>ис.11. Форма основного тона палубы О (п = 15,8 Гц)

Достоверное прогнозирование параметров собственных колебаний, перечисленных выше конструкций, позволяет на ранней стадии проектирования произвести отстройку их собственных частот от частот возмущающих усилии и избежать нежелательных резонансом,

В условиях тотальною воздействия вибрации па организм человека, а именно такое воздействие имеет место на судах ледового плавания, и принципиальной невозможности устранения основной причины повышенной либрации - льда, особое значение приобретают индивидуальные средства виброзащиты членов экипажи. Поскольку большую часть времени член экипажа проводит сидя в кресле или лежа в койке, в рамках настоящей диссертационной работы был выполнен комплекс исследований, целью которых являлось определение возможностей и путей виброзащиты судовой мебели.

Показано, что сравнительно простыми, малозатратными средствами можно значительно снизить уровни вибрации, передаваемые с палуб на организм сидящего в кресле или лежащего в койке человека. Гак. установка на сидении кресла дополнительной поролоновой прокладки позволяет снизить уровень вибрационного воздействия на сидящего в кресле человека в диапазоне частот 5-40 Гц на 10 дБ.

На основе проведенных исследований разработан комплекс рекомендаций, направленных на снижение уровней вибрации судов ледового плавания. Эти рекомендации были внедрены в процессе проектирования и постройки танкеров проектов 20070 и 20071, что позволило удовлетворить на этих судах требования санитарных норм вибрации при движении на чистой воде и обеспечить приемлемые условия обитаемости при движении во льдах, а также в процессе технического проектирования танкера проекта Р-70046.

Четвертая глава иосвяшска формулировке концепции и принципов функционирования системы интеллектуальной поддержки оператора при контроле прочности и вибрации судна в ледовых условиях.

Мониторинг сложных систем неразрывно связан с обработкой большого объема измерительной информации В условиях непрерывного процесса взаимодействия судна с внешней средой при движений во льдах приходится сталкиваться с недостаточной определенностью наблюдаемых данных, что затрудняет интерпретацию результатов их обработки. Решить данную задачу и получить наиболее полную и достоверную

информацию о текущем состоянии судна как сложной динамической системы возможно с использованием интеллектуальных технологий Такой подход позволяет преодолеть влияние априорной неопределенности исходных данных на результат принятия окончательного решения и тем самым расширяет классические методы обработки измерительной информации

Повышение достоверности оценки и прогноза ситуации достигается на основе теоретических принципов организации вычислительной технологии, обеспечивающей функционирование бортовых интеллектуальных систем (ИС) реального времени, сформулированных в работах Ю И Нечаева Развитие этих принципов при разработке ИС мониторинга прочности и вибрации судов ледового плавания позволяет обеспечить сравнительный анализ результатов оценки ситуации с использованием традиционных алгоритмов, нечетких и нейросетевых моделей Используемые процедуры параллельной обработки информации при реализации этих принципов отражают процесс функционирования бортового интеллектуального комплекса - от момента получения информации от датчиков измерительной системы до организации логического вывода и выработки практических рекомендаций Реализация отмеченных принципов дает возможность повысить эффективность функционирования комплекса при непрерывном изменении динамики объекта и внешней среды Проверка корректности алгоритмов управления и принятия решений осуществляется на основе общих требований к алгоритмическому обеспечению системы, а выбор оптимального решения — с привлечением методов анализа альтернатив в нечеткой среде

Оперативный контроль и прогноз развития ситуации ведется на основе адаптивных алгоритмов, способных изменять свою структуру при изменении поведения судна в ледовых условиях В основу построения адаптивных алгоритмов положен принцип нелинейной самоорганизации Методологической основой этого принципа является допущение о том, что вся информация о структуре и поведении динамической системы содержится в данных измерений и критериальных соотношениях, определяющих выбор структуры модели Реализация принципа нелинейной самоорганизации при разработке базы знаний связана с большим объемом вычислительных операций при математическом моделировании динамики взаимодействия судна с внешней средой в различных условиях эксплуатации и формулировке соответствующих критериев безопасности судов ледового плавания Для повышения эффективности принятия решений в условиях неопределенности и неполноты исходной информации в системе принятия решений используются методы, основанные на применении нечетких моделей, нейронных сетей и алгоритмов, основанных на знаниях

В рассматриваемой задаче судно как динамический объект является многорежимным, что значительно усложняет контроль прочности и вибрации судна в условиях неопределенности и неполноты исходной информации Учет особенностей поведения судна в этих условиях реализуется в рамках многоструктурного анализа При этом структура системы известна и имеются специально разработанные модели обработки измерительной информации, но неизвестны параметры внешней среды и моменты времени, связанные со сменой управляющих структур Эффективность функционирования такой системы зависит от надежности моделей обработки информации, программно-аппаратной избыточности и времени адаптации

Принципиальное отличие разработанной информационной технологии принятия решений по обеспечению безопасности судна в ледовых условиях состоит в следующем

- обоснование и выбор режима движения судна осуществляются в рамках принципа конкуренции,

- анализ альтернатив и принятие решений реализуются с использованием моделей, основанных на методах классической математики, а также моделях нечеткого и нейросетевого управления:

- исходная информация, обеспечивающая функционирование моделей управления и принятия решений, формируется па базе данных динамических измерений и результатов оценки ситуации с помощью метода конечных элементов.

Построение интеллектуального комплекса поддержки принятия решений по контролю прочности и вибрации судна как многорежимного динамического объекта осуществлено в рамках mhoi оструктурной системы. Программный комплекс реализован на основе принципов обработки информации в многопроцессорной вычислительной среде и содержит функциональные блоки, представленные на рис.12

Рис.12. Программный комплекс обработки информации:

Х1.....Хп-контролируемые параметры внешних возмущений;

УI,---Л'т - контролируемые параметры, определяющие результат взаимодействия динамического объек та с внешней средой:

Ъ\.....неконтролируемые факторы; и■____,ир — управляющие

параметры; К,_____К* ■ практические рекомендации

Функциональные блоки имеют следующее назначение:

- измерительный блок обеспечивает исходной информацией функционирование программного комплекса;

- вычислительный блок осуществляет преобразование измерительной информации и оценку ситуации на основе метода конечных элементов:

- блок моделирования включает модули обработки информации на основе классической теории управления, нечеткой логики и нейронных сетей:

- блок анализа альтернатив и принятия решений обеспечивает выбор предпочтительной вычислительной технологии при решении задач управления и принятия решений;

- блок принятия решений реализует управление судном в ледовых условиях,

Алгоритм преобразования информации при оценке ситуации о состоянии

прочности н вибрации судна реализован в вычислительном блоке Поток информации о динамике взаимодействия судна с ледяным полем формируется от измерительной

системы, содержащей тензодатчики деформаций Эти датчики устанавливаются на корпусных конструкциях, наиболее подверженных воздействию ледовых нагрузок Во время движения судна в ледяном поле осуществляется непрерывное измерение текущих значений деформаций корпусных конструкций Районы установки тензодатчиков определяются из условия получения максимальной информации о деформированном состоянии конструкции при ограниченном количестве датчиков (результат решения задачи оптимизации при изопериметрическом условии) Одновременно с определением деформаций корпусных конструкций производятся оперативный контроль вибрации и скорости судна Алгоритм контроля обеспечивает решение задачи выбора допустимой скорости судна При этом характеристики ледяного поля непосредственно не измеряются и устанавливаются в результате обработки данных косвенных измерений либо с использованием ледового паспорта

Концепция системы контроля прочности судна при движении во льдах предполагает включение оператора в работу системы для решения сложных задач управления и принятия решений Автоматизация задач принятия решений осуществлена на базе методов интерактивного управления с использованием экспертной, текущей и прогностической информации, а также практических рекомендаций, разработанных системой в сложившейся ситуации Указанные функции обеспечиваются за счет обмена информацией между функциональными блоками системы с учетом особенностей поведения судна в конкретной ситуации Многорежимный принцип управления предусматривает возможность «настройки» системы на различные режимы движения судна во льдах обычный режим, связанный с преодолением сплошного ледяного поля при движении без помощи ледокола, режим движения в битом льду при различной сплоченности льда, режим движения в торосах

В рамках концепции многорежимной системы конкретизированы схемы поддержки принятия решений по управлению судном Типичная схема представлена на рис 13, из которой следует, что интеллектуальная поддержка осуществляется в условиях интерактивного взаимодействия оператора с программной средой, обеспечивающей возможность изменения целей управления Это решение принимает оператор в зависимости от изменяющейся обстановки

Важную функцию обработки информации при работе системы выполняет блок анализа ситуации методом конечных элементов В этом блоке на основе анализа чувствительности вычисляются коэффициенты влияния и строится матрица соответствующих значений этих коэффициентов С помощью матрицы коэффициентов влияния и показаний тензодатчиков деформаций восстанавливаются параметры внешней нагрузки на корпусную конструкцию На основе анализа данных о фактической скорости судна и параметров ледовой нагрузки, установленных по допускаемым характеристикам напряженно-деформированного состояния корпуса, определяется диапазон скорости хода в заданных ледовых условиях Совокупность полученных экспериментальных данных о деформации корпусных конструкций, параметрах вибрации и скорости судна, обработанная в вычислительном блоке, образует исходный поток информации для дальнейшего анализа в блоках моделирования, анализа альтернатив, выработки практических рекомендаций и принятия решений по контролю прочности и вибрации судна

При движении судна в торосах функциональность системы, изображенной на рис 13, расширяется за счет включения дополнительного блока, получившего наименование «блок коррекции» Этот блок включает модули, реализующие методы идентификации, нечеткие адаптивные модели и нейросетевые ансамбли

Vo(t)

Вычислительный L Измерительный

блок — блок

Рис, 13. Система поддержки принятия решений по контролю прочности и вибрации судна

Таким образом, активное включение интеллекта человека в систему управления судном, оптимальное распределение функций между оператором и бортовой системой, создание нового человеко-машинного интерфейса - одно из важнейших направлений, реализуемых на базе принципов обработки информации в бортовых системах новых поколений.

В пятой главе содержатся результаты вычислительных экспериментов по контролю прочности и вибрации судна и ледовых условиях.

Для реализации различных режимов движения разработаны имитаторы сигналов, характеризующих динамику взаимодействия судна с Ледяным полем, В качестве исходной информации использованы математические модели взаимодействия для исследуемых ситуаций. Наряду с классической технологией управления при разработке системы моделирования использованы схемы нечеткого и нейроу правления* Объектом управления является некоторая виртуальная модель судна ледового плавания, характеристики которой соответствовали данным расчетов по построению ледового паспорта и материалам натурных испытаний.

Модель принятия решений строится в рамках принципа конкуренции и предполагает участие оператора в выборе стратегии движения во льдах, особенно в ситуациях, когда возникающие нагрузки па корпус судна достигают предельных величин. Задача управления состоит в том, чтобы наилучшим образом свести движение судна к некоторому заранее предписанному движению с учетом априорной неопределенности как в исходных данных, так и в Моделях взаимодействия. Эта неопределенность учитывалась за счет перехода к нечеткому описанию рассматриваемой ситуации. Цель регулирования управления состоит в максимальном соответствии движения, реализуемого рассматриваемой динамической системой, и движения, определяемого моделью «идеального» поведения этой системы.

Моделируемая система принятия решений по управлению судном во льдах предназначена для работы в условиях неопределенности Эти условия определяются не только приближенными данными прогноза ледовой обстановки, поступающими от береговых гидрометеорологических станций и других источников (данные метеоразведки, космические наблюдения), но и данными косвенных измерений деформаций корпуса в предыдущие моменты времени В такой ситуации рационально использование подхода, реализуемого на основе принципа построения алгоритма управления, гарантирующего безопасность судна в различных ситуациях и ориентированного на наихудшие из возможных условия функционирования системы

Выбирая в качестве исходного такой режим и контролируя скорость движения на основе данных ледового паспорта, система в конечном итоге сама выходит на режим движения, близкий к оптимальному Контроль такого режима (оценка ситуации и анализ альтернатив) обеспечивается в рамках принципа конкуренции за счет одновременного использования стандартного, нечеткого и нейросетевого алгоритмов управления В этом состоит практическая реализация принципа самоорганизации алгоритма управления в условиях неопределенности

При моделировании динамики судна в ледовых условиях рассмотрены различные подходы, анализ которых проведен в рамках принципа конкуренции

Стандартная модель Эффективность системы контроля и стабилизации скорости судна при движении во льдах в большой степени определяется адекватностью моделей возмущений, имитирующих случайные факторы, возникающие при взаимодействии судна со льдом Номинальное значение скорости зависит от величины сопротивления движению со стороны ледяного поля, которое, в свою очередь, определяется сплоченностью и толщиной льда Имитационные модели для толщины льда в ситуациях сплошного, битого льда и торосов построены с использованием данных ледового паспорта Результаты моделирования использовались при построении системы управления

Сплошное ледяное поле характеризуется толщиной, которая по протяженности и во времени (при движении судна) изменяется как стационарный случайный процесс с непрерывными траекториями Такая модель может быть построена в виде стационарного гауссовского процесса, реализуемого в виде фильтра, формирующего процесс заданной интенсивности из «белого шума»

Для имитации возмущений от битого льда и торосов моделировались случайные процессы с разрывными траекториями Моменты разрывов (всплесков) в таких процессах, простейшим из которых является пуассоновский, обычно распределены по экспоненциальному закону В рассматриваемой задаче приемлемы также и другие распределения (гамма, Вейбулла и т д ) В связи с этим в основу имитации положено некоторое универсальное средство, позволяющее в интерактивном режиме корректировать тип и параметры распределения по текущим данным Реализация кусочного характера воздействий осуществлялась с использованием инструмента численного моделирования систем со сложным взаимодействием непрерывной и дискретной компонент

Имитатор воздействий на судно в условиях битого льда и торосов реализован в виде модели, использующей переменные текущее время, «белый шум», толщина льда в функции времени Логика переключений имеет два состояния On — наличие препятствия в виде битого льда или тороса, Off — отсутствие препятствия движению судна («свободная вода») Параметры блока, определяющие переключения между состояниями, назначаются в обозревателе, окно которого содержит время до встречи первого препятствия, и протяженность препятствия во времени, а также иерархию

объектов в системе. Результатом работы системы являются осциллограммы. Приведенные на рис.14. Верхний рисунок соответствует условиям движения судна в сплошном ледяном поле, нижний - в битом льду (или торосах).

^'Чл-дЛ-у

V

I —-г

Г

±

Рие. 14 Осциллограммы толщины льда в моделируемой системе

Нечеткая модель включает блоки, осуществляющие сложное нелинейное преобразование множества входных данных и нечеткое множество, определяемое с помощью функций принадлежности. Эти функции используются при формировании нечетких логических правил «ситуация - действие». Отображение выходного нечеткого множества в единственное четкое значение {скорость судна) реализуется в блоке формирования выходного сигнала нечеткой модели.

Таким образом, задача синтеза нечеткой модели на основе априорной информации состоит в построении модели взаимодействия с формой логического вывода в виде нечетких уравнений и матрицы управления.

Нейросетерое моделирование в задаче контроля прочности и вибрации судна рассмотрено как конкурирующая вычислительная технология при оценке параметров внешней среды и динамики взаимодействия, т.е. в задачах, где требуется высокая достоверность результата и надежность практических рекомендаций. Общая задача построения нейроеетевой модели состоит в определении непрерывной зависимости с заданными свойствами по дискретному набору данных. Формально такая задача сводится к поиску некоторого отображения, определяемого для каждого дискретного набора данных и Удовлетворяющего обобщенному критерию качества аппроксимации с заданной точностью.

Реализация нейросетевых технологий при контроле динамики судна в ледовых условиях связана с решением задачи выбора топологии и обучением сети для каждого режима взаимодействия судна с ледяным полем.

Данные моделирования выводились на экран дисплея вместе с информацией об особенностях ледяного поля. Па основе этих данных разработан интерфейс оператора. Отображение информации на экране дисплея реализуется е учетом полного представления о функционировании системы на основе рассматриваемых алгоритмов классического, нечеткого и нейроеетевого управления в рамках принципа конкуренции.

Для иллюстрации на рис. 15 представлен фрагмент моделирования на основе стандартной и нечеткой моделей.

1'* Првлчждгиие суджа м Ледовом пале

Текущие данные

Относнтйг^нля скорость сад»«, X <$5,42

То лиина гада, м 0,74

в,м -0,02

Матрица управления

1Л<1Ь мм N5 го Р5 РМ

км

У0

20

Р5

РМ

Исходные данные

Нвчапьндя скорость садн-9. уз Интервал мс

|100 ~ Ввойдаи*« Сброс

Изменение толщины льда 1.............

^!Ц '-■■.■■ -"г--

Скоростьп

Скорость 00 магвмоти*ской модели

шл

Рие.15 Интерфейс оператора для четкой и нечеткой модели: толщина льда 0.75 м, падение скорости около 35%

На экране содержатся исходные и текущие данные о толщине льда и ее изменении, фактической скорости и ее падении. В ясной част и экрана помешена матрица нечеткого управления движением судна в ледяном поле. Правая часть экрана характеризует полную динамическую картину изменения рассматриваемых характеристик: толщины льда и ее изменения, осциллограммы Изменения скорости, построенные на основе нечетких моделей и классической теории управления.

Принятие решений но обеспечению безопасности судна при движении в ледовых условиях принимает оператор на основе информации, предоставляемой системой интеллектуальной поддержки. Эта информация содержит общую характеристику ситуации но данным измерений и гидрометеорологического прогноза, результаты моделирования, оценку прочности и вибрации, а также практические рекомендации по выбору скорост и судна исходя из обеспечения безопасности судна в заданных ледовых условиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе решена большая научная проблема, имеющая важное народно-хозяйственное значение и обеспечивающая создание конкурентоспособных, высокоэффективных и безопасных судов ледового плавания новых поколений.

В процессе выполнения работы получены следующие научные выводы и прикладные результаты.

1 Показано, что эффективное повышение эксплуатационной надежности судов ледового плавания возможно лишь на основе синтеза передовых достижений строительной механики корабля, современных информационных технологий и постоянного инструментального мониторинга параметров прочности и вибрации корпусов судов

2 Осуществлена постановка задачи определения максимально приближенных к действительности значений ледовых нагрузок, действующих на бортовое перекрытие судов ледового плавания в диапазоне от минимальных начальных значений до предельных, вызывающих отказ в работе конструкций, путем создания высокоточной модели напряженно-деформированного состояния элементов конструкции, базирующейся на данных о деформациях, полученных с помощью датчиков, специально установленных в ограниченном числе определенных точек отдельных элементов бортовой конструкции

Были созданы математические модели и методы решения указанной выше задачи, основанные на последних достижениях теории упругости и пластичности, строительной механики корабля, прикладной и вычислительной математики, использовании мощных программных комплексов

3 Разработана наиболее приближенная к действительности математическая модель определения величины ледовой нагрузки на бортовое перекрытие на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкции

Разработан метод определения значений нагрузки на перекрытие, включая нагрузку в пролете связи и в узле Полная нагрузка на перекрытие аппроксимируется с помощью комбинаций пятен поперечной нагрузки фиксированной конфигурации Построена матрица коэффициентов влияния Действующая на перекрытие нагрузка представляется в виде вектора значений каждого из пятен нагрузки, равного произведению разности сдвиговых деформаций и матрицы коэффициентов влияния Предложенный способ регистрации ледовой нагрузки на бортовое перекрытие позволяет определить с точностью до размера пятна величину нагрузки, действующей на пластину наружной обшивки По величине нагрузки в пятне можно судить о степени деформирования наружной обшивки и оценить величину возможных пластических деформаций

4 Решена задача выбора количества и мест расположения на элементах набора перекрытий датчиков деформаций и обоснование оптимальности этого выбора Установлено, что наиболее информативными параметрами напряженно-деформированного состояния, вызванного пятном поперечной нагрузки, являются касательные напряжения и сдвиговые деформации в стенках балок

В результате расчетного анализа получен характер распределения касательных напряжений по высоте стенки ребра жесткости для различных поперечных сечений, определяемых отстоянием от опорных конструкций

Полученные данные позволили выбрать координаты установки каждого из принятого количества датчиков в точках, исключающих влияние граничных условий, подкрепляющих бракет и соответствующих наибольшим значениям касательных напряжений Проверка предложенной схемы по определению нагрузки, действующей на перекрытие, показала, что погрешность в определении величины нагрузки удовлетворительна для целей исследования

5 Разработаны методы численного моделирования напряженно-деформированного состояния бортовых перекрытий под действием перемещающейся локальной ледовой

нагрузки Численное моделирование ставило целью оценить чувствительность конечного результата к расположению пятна нагрузки по площади перекрытия, граничным условиям на кромках перекрытия, форме эпюры распределения ледового давления по площади контактной зоны Определены конкретные величины прогибов, упругих и пластических эквивалентных деформаций при различных шагах нагружения, по мере перемещения пятна ледовой нагрузки, контактирующего с наружной поверхностью перекрытия Рассмотрен участок бортового перекрытия танкера, расположенный в районе ледового пояса, подверженный действию перемещающегося пятна ледовой нагрузки, вызывающей как упругие, так и пластические деформации Получены величины пластических деформаций, что позволяет оценивать реальный характер работы перекрытия и регистрировать накапливаемые в результате эксплуатации остаточные деформации

6 Развиты методы использования искусственно нагружаемых физических моделей конструкции для определения реально действующих ледовых нагрузок Разработана модель с регистрационными датчиками, предназначенная для проведения исследований зависимости между действующими на перекрытие ледовыми нагрузками и замеренными деформациями

Проведены контрольные испытания модели макета интеллектуальной системы контроля ледовой прочности судна и показаны результаты этих испытаний, что позволило разработать концепцию макета системы контроля ледовых нагрузок, включающего в себя модель бортовой конструкции ледового танкера, систему нагружения, систему регистрации деформаций, возникающих в модели конструкции, систему преобразования в цифровой массив замеренных параметров деформаций для их последующего анализа и вычислительный модуль, позволяющий обрабатывать цифровую информацию и вырабатывать рекомендации по управлению танкером в ледовых условиях

Созданный стенд позволяет разработать математическую модель поведения конструкций судна в условиях ледовых нагрузок, проведение расчетного анализа чувствительности этой модели к заданному диапазону ледовых нагрузок и подготовить общие технические требования к системе На основе этих требований открывается возможность выполнения работ, обеспечивающих изготовление и монтаж системы на судах

7 Исследованы методы расчета прочности конструкций ледовых усилений при глубоком пластическом деформировании Построены численные решения, учитывающие физическую и геометрическую нелинейность, локальность нагружения В качестве модели пластического деформирования применена модель классического мультилинейного кинематического упрочнения Прогнозирование поведения конструкции за пределами упругости ведется на основе аппарата теории пластичности

8 Показано, что ходовая вибрация, возникающая при движении судна в ледовых условиях, оказывает существенное влияние на параметры эксплуатационной надежности судна, безопасность мореплавания и на его коммерческую эффективность Причем это влияние значительно превышает влияние вибрации, возникающей при движении судна на чистой воде Причинами этого являются не только рост уровней ходовой вибрации при движении судна во льдах (по сравнению с чистой водой ходовая вибрация может возрастать в 10 и более раз), но и принципиальное изменение характера вибрации

9 Ледовая вибрация носит, как правило, случайный характер Построение детерминированных расчетных моделей ледовой вибрации возможно лишь для простейших частных случаев взаимодействия корпуса с ледяными полями, вследствие чего это направление не может рассматриваться в качестве перспективного для разработки рабочего аппарата прогнозирования параметров ледовой вибрации

Наиболее эффективным средством борьбы с ледовой вибрацией является исключение импульсных резонансов на базе постоянного инструментального мониторинга параметров ходовой вибрации корпуса судна с выдачей судоводителю рекомендаций по выбору скорости движения судна в конкретных ледовых условиях

10 Основными параметрами, определяющими уровни ходовой вибрации судов ледового плавания в диапазоне частотных октав 8, 16, 31 5 и 63 Гц являются

- уровни возмущающих усилий, генерируемых гребными винтами и главным двигателем,

- соотношения собственных частот корпуса судна, его обитаемой надстройки и палуб надстройки с частотами возмущающих усилий, генерируемых гребными винтами и главным двигателем

Современные структурные методы в совокупности с пространственными расчетными схематизациями позволяют с высокой степенью достоверности спрогнозировать параметры собственных колебаний корпуса, надстройки и палуб надстройки на ранней стадии проектирования судна, обеспечив проектировщика необходимой информацией для отстройки перечисленных выше конструкций от резонансов Однако, учитывая высокую степень ответственности процедуры исключения резонансов, расчетные исследования на стадии проектирования в обязательном порядке должны быть подкреплены натурными частотными испытаниями корпуса судна, надстройки и палуб надстройки в процессе постройки судна.

11 Конструкция надстройки судна ледового плавания должна обеспечивать жесткое крепление надстройки к корпусу, необходимым условием чего является опирание надстройки на борта и прочные поперечные переборки Наиболее благоприятным с точки зрения минимизации вредного воздействия вибрации на членов экипажа является расположение надстройки в средней по длине части корпуса судна

Палубы обитаемых помещений надстроек моделируются, как правило, довольно простыми перекрытиями, расчетное прогнозирование параметров собственных колебаний которых не представляет больших сложностей Однако в ряде случаев на величины основных собственных частот перекрытий могут оказывать динамическое влияние колебания пролетов смежных перекрытий Для правильного учета динамического влияния смежных перекрытий в расчетную схему палубы необходимо включить смежные с ней перекрытия Предпочтительным вариантом расчетной схемы представляется плоская расчетная модель яруса надстройки, содержащая все основные опорные конструктивные элементы последней выгородки переборки, пиллерсы, если они имеются, и т д Такое усложнение расчетной схемы не влечет за собой существенные расчетные трудности и позволяет адекватно смоделировать динамику взаимодействия полей перекрытий

12 В условиях тотального воздействия вибрации на организм членов экипажа, а именно такое воздействие имеет место на судах ледового плавания, особое значение приобретают индивидуальные средства виброзащиты и, в частности, виброзащищенная судовая мебель, поскольку большую часть времени члены экипажа проводят сидя в

креслах или лежа в койках Стандартная судовая мебель не только не снижает уровни вибрации, передаваемые с палуб на организм человека, но в ряде случаев значительно усиливает их Вместе с тем, проведенные исследования показали, что с использованием простых малозатратных средств можно в наиболее виброзагруженной октаве существенно снизить уровни вибрации, передаваемые с палубы на организм сидящего в кресле или лежащего в койке человека

13 Разработана методология контроля прочности и вибрации судов ледового плавания на основе принципов обработки информации в многопроцессорной вычислительной среде Модель взаимодействия судна с ледяным полем сформулирована в рамках многорежимной системы, а модель принятия решений - как управление многоструктурным объектом Алгоритмы контроля прочности и вибрации судна реализованы с использованием моделей обработки информации на основе принципа конкуренции в виде соотношений традиционной математики, нечетких и нейросетевых моделей Это позволило упростить структуру управления судном и повысить надежность оценки ситуации и принятия обоснованных решений за счет изменения состава источников информации и унификации алгоритмического и программного обеспечения Расширение функциональных возможностей системы контроля прочности и вибрации судна может быть достигнуто за счет рационального размещения средств измерений, использования материалов натурного эксперимента и совершенствования методов анализа и интерпретации данных в условиях неопределенности и неполноты исходной информации Теоретическую основу для реализации концепции и принципов функционирования ИС контроля прочности судна составили фундаментальные и прикладные результаты исследований по созданию теории динамических систем и методов обработки информации в нечеткой среде, а также данные периодической печати и материалы натурных испытаний судов в ледовых условиях Практическая реализация разработанной информационной технологии контроля прочности и вибрации судов ледового плавания может быть осуществлена на базе стандартной вычислительной техники и специализированных аппаратных средств при соответствующей доработке программного обеспечения

14 На основе разработанных алгоритмов и программного обеспечения бортовой ИС контроля прочности и вибрации судов ледового плавания проведено имитационное моделирование динамики взаимодействия в различных условиях эксплуатации Вычислительные эксперименты осуществлялись на основе принципа конкуренции, сочетающего различные вычислительные технологии для широкого диапазона параметров ледяного поля и случайного характера изменения толщины льда В процессе тестирования и отладки программного комплекса уточнены вычислительные алгоритмы и откорректировано программное обеспечение функциональных систем Организация системы человекокомпьютерного взаимодействия реализована на основе принципов организации интерактивных систем реального времени Разработан экран оператора, позволяющий в компактной и наглядной форме отображать исходную и текущую информацию при функционировании ИС в различных условиях эксплуатации

Результаты проведенного исследования позволили создать основу для разработки экспериментального образца бортовой интегрированной ИС обеспечения безопасности эксплуатации ледового танкера Для этого могут быть приняты методы и модели, алгоритмы и программное обеспечение, разработанные в рамках принципа конкуренции и позволяющие реализовать параллельную обработку информации на основе стандартных математических моделей, методов нечеткой логики и нейросетевых

алгоритмов Существенный вклад в развитие технологии обработки информации при функционировании ИС достигнут за счет использования встроенной процедуры контроля прочности с помощью метода конечных элементов

Эффективность разработанной информационной технологии в значительной степени определяется согласованностью процесса интеграции информации -формализованной информации, представленной в базе знаний ИС, и текущей информации, поступающей от датчиков измерительной системы Обладая полнотой сведений о текущем состоянии объекта управления и его элементах, оператор заблаговременно преобразует назревающую аварийную ситуацию в нормальную (штатную) путем поиска творческих решений при информационной и интеллектуальной поддержке по критериям максимальной эффективности

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

Публикации в изданиях Перечня ВАК РФ

1 Александров В Л , Матлах А.П , Поляков В И , Борьба с вибрацией на судах в условиях современного судостроительного производства, статья, Судостроение, № 3, 2000, с 43-46 (автор - 33%)

2 Александров В Л , Нечаев Ю И , Матлах А П , Поляков В И , Интеллектуальные системы новых поколений, статья, Морской вестник, №2(2), 2002, с 53-57 (автор — 25%)

3 Александров В Л, Матлах А П, Создание транспортных и других морских объектов для Арктики - важнейшее направление развития отечественного судостроения на ближайшее десятилетие, статья, Морской вестник, № 3 (3), 2002, с 10-12 (автор -50%)

4 Матлах А П, Нечаев Ю И, Основные принципы создания бортовых интеллектуальных систем для судов Арктического шельфа, статья, Морской вестник, № 4 (8), 2003, с 75-81 (автор - 50%)

5 Александров В Л , Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Родионов А А , Нейросетевые модели в задачах прочности корабля концепции и приложения, статья, Морской вестник, № 4 (8), 2003, с 83-89 (автор - 20%)

6 Александров В Л , Матлах А П , Нечаев Ю И , Проблемы создания бортовых интеллектуальных систем обеспечения безопасности мореплавания судов для Арктического шельфа, доклад, Морской вестник, специальный выпуск № 1 (2), сентябрь 2004, т 3, с 32-38 (автор - 33%)

7 Александров В Л, Матлах А П, Родионов А А, Оптимизация корпусных конструкций судов ледового плавания, доклад, Морской вестник, специальный выпуск № 1 (2), сентябрь 2004, т 2, с 116-119 (автор - 33%)

8 Матлах А П, Поляков В И, Решение проблемы вибрационных условий обитаемости на судах танкерного флота, доклад, Морской вестник, специальный выпуск № 1 (2), сентябрь 2004, т 2, с 127-132 (автор - 50%)

9 Матлах А П, Родионов А А, Повышение эффективности и конкурентоспособности вновь создаваемых судов при проектировании их корпусных конструкций, статья, Морской вестник, № 1 (9), 2004, с 67-69 (автор - 50%)

10 Матлах А П , Современное состояние арктического флота и некоторые вопросы улучшения эксплуатационных характеристик судов активного ледового плавания, статья, Морской вестник, № 3 (11), 2004, с 16-24

11 Матлах А П, Анализ поведения конструкций судов ледового плавания в условиях упруго-пластических деформаций, статья, Морской вестник, № 1 (13), 2005, с 31-33

12 Матлах А П , Некоторые особенности вибрации транспортных судов активного ледового плавания, статья, Морской вестник, № 3 (15), 2005, с 100-106

13 Матлах А П, Исследование прочности судовых корпусных конструкций при взаимодействии со льдом, статья, Судостроение, № 4, 2006, с 21-24

14 Матлах А П, Проблемные вопросы создания судов активного ледового плавания, статья, Судостроение, № 6, 2006, с 16-19

15 Матлах А П , В И Поляков, Оценка параметров ледовой вибрации транспортных судов, статья, Морской вестник, № 1 (17), 2006, с 93-95 (автор - 50%)

16 Матлах А П, К вопросу об эффективных способах улучшения вибрационных условий обитаемости на судах активного ледового плавания, статья, Морской вестник, № 2 (18), 2006, с 88-93

17 Матлах А П, Контроль прочности судна в ледовых условиях, статья, Морской вестник, № 3 (19), 2006, с 113-116

Прочие публикации.

18 Александров В J1, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Ростовцев Д M , Интеллектуальные системы в морских исследованиях и технологиях, монография, Изд центр СПбГМТУ, Санкт-Петербург, 2001, 395 с (автор - 20%)

19 Александров В Л , Матлах А П , Поляков В И , Борьба с вибрацией на судах, монография, Мор Вест, Санкт-Петербург, 2005, 424 с (автор — 33%)

20 Александров В Л , Матлах А П , Поляков В И , Приближенная оценка значений основной частоты надстройки танкера в процессе его постройки, статья, Судостроительная промышленность, серия «Проектирование», № 23, 1993, (автор -33%)

21 Александров В Л , Матлах А П , Поляков В И , Опыт борьбы с вибрацией в обитаемых помещениях на головном танкере проекта 15966, статья, Труды НТО им акад А H Крылова, вып 24, Санкт-Петербург, 1995, (автор - 33%)

22 Матлах А П, Поляков В И , Сластенин M H, Методология расчетного прогнозирования уровней ходовой вертикальной вибрации палуб обитаемых помещений надстроек транспортных судов во внерезонансных зонах, статья, Труды НТО им акад А H Крылова, вып 31, Санкт-Петербург, 2001, с 130-136 (автор - 33%)

23 Александров В Л , Матлах А П, Нечаев Ю И , Поляков В И, Ростовцев Д M , Интеллектуальная система анализа и прогноза мореходности танкера, (на англ яз ), доклад, Proceedings of international symposium «Marine intelligence technology» SRF-96, St -Petersburg, 1996, с 437-442 (автор - 20%)

24 Александров В Л , Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И, Ростовцев Д M , Компьютерные системы искусственного интеллекта — новый этап информационного обеспечения теории и практики судостроения, доклад, Труды 2-й Международной конференции и выставки по морским интеллектуальным технологиям «МОРИНТЕХ-97», Санкт-Петербург, 1997, том 5, с 191-196 (автор - 20%)

25 Александров В Л , Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Ростовцев Д M , Анализ альтернатив в интеллектуальных системах реального времени, доклад, Труды

2-й Международной конференции и выставки по морским интеллектуальным технологиям «МОРИНТЕХ-97», Санкт-Петербург, 1997, том 5, с 240-243 (автор - 20%)

26 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И, Ростовцев Д М, Динамические интеллектуальные системы безопасности мореплавания, (на англ яз), доклад, Proceedings of the Eighth congress of the International maritime Association of Mediterranean, Istanbul, Turkey, 1997, том 3, (16 3), с 4-10 (автор - 20%)

27 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Ростовцев Д М , Концепции и проблемы создания морских интеллектуальных систем и технологий, (на англ яз), доклад, Report on the international exposition MESSE-97, Hannover, Germany, April 12-18, 1997 (автор-20%)

28 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Ростовцев Д М , Натурные испытания интеллектуальной системы анализа и прогноза мореходности судов, (на англ яз ), доклад, Proceedings of the Sixth International conference on stability of ships and ocean vehicles, Varna, Bulgaria, 1997, tomI, с 345-349 (автор -20%)

29 Матлах А П, Поляков В И, Компьютерные технологии - эффективное средство улучшения вибрационных условий обитаемости на среднетоннажных танкерах, доклад, Труды 4-й Международной конференции и выставки по морским интеллектуальным технологиям «МОРИНТЕХ-2001», Санкт-Петербург, 2001, с 223-227 (автор-50%)

30 Матлах А П, Поляков В И, Численное прогнозирование параметров вибрации в обитаемых помещениях судов в процессе их проектирования, (на англ яз), доклад, Proceedings of the Third International conference on marine industry MARIND-2001, Varna, Bulgaria, 2001, том 3, с 171-176 (автор - 50%)

31 Александров В JI, Матлах А П, Нечаев Ю И , Поляков В И , Интеллектуальные технологии высокопроизводительных вычислений в бортовых интеллектуальных системах реального времени, (на англ яз ), доклад, Proceedings of the Third International conference on marine industry MARIND-2001, Varna, Bulgaria, 2001, том 2, с 159-168 (автор-25%)

32 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Интеллектуальный тренажер для обучения судоводителей методам принятия решений в экстремальных условиях, (на англ яз), доклад, Proceedings of the First international congress on mechanical and electrical engineering and technology «МЕЕТ-2002» and the Fourth International conference on marine industry «MARIND-2002», Varna, Bulgaria, 2002, tomI, с 39-46 (автор - 25%)

33 Матлах А П , Поляков В И , Локальные средства снижения вибрации в местах пребывания экипажа на транспортных судах, (на англ яз ), доклад, Proceedings of the Fourth International conference on marine industry «MARIND-2002», Varna, Bulgaria, 2002, tomI, с 165-168 (автор - 50%)

34 Матлах А П, Нечаев Ю И, Поляков В И , Концепция создания морских тренажерных систем новых поколений, доклад, Труды 5-й Международной конференции и выставки по морским интеллектуальным технологиям «МОРИНТЕХ-2003», Санкт-Петербург, 2003, с 349-355 (автор - 33%)

35 Александров В JI, Матлах А П, Нечаев Ю И, Поляков В И, Принципы обработки информации в интеллектуальных системах и тренажерах новых поколений, (на англ яз ), доклад, Proceedings of the 15th international conference on hydrodynamics in ship design, safety and operation, Gdansk, Poland, 2003, с 9-21 (автор - 25%)

36 Александров В J1, Матлах А П, Нечаев Ю И, Поляков В И, Обеспечение безопасности эксплуатации судов в условиях Арктического шельфа, (на англ яз), доклад, Proceedings of the 2nd International Maritime Conference on DESIGN FOR SAFETY, Osaka, Colloquium 2004, Oct 28-30, 2004, SAKAI, JAPAN, с 231-237 (автор -25%)

37 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Проблемы создания интеллектуальной системы контроля прочности судна в ледяном поле, доклад, Сборник докладов на Всероссийской научной конференции «Управление и информационные системы УИТ-2005», Санкт-Петербург, 2005, том 2, с 160-167 (автор - 25%)

38 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Родионов А А, Интеллектуальная система контроля прочности судна при движении во льдах, доклад, Труды 6-й Международной конференции и выставки по морским интеллектуальным технологиям «МОРИНТЕХ-2005», Санкт-Петербург, 2005, с 342-348 (автор - 20%)

39 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Контроль динамики судна в условиях Арктического шельфа, (на англ яз), доклад, Proceedings of the 16th International conference on hydrodynamics in ship design, the 3rd International symposium on ship manoeuvring, Gdansk — Ostroda, Poland, 2005, p 518-529 (автор - 25%)

40 Матлах А П, Контроль прочности при различных режимах движения судна в ледовых условиях, (на англ яз ), доклад, Proceedings of the 16th International conference on hydrodynamics in ship design, the 3rd International symposium on ship manoeuvring, Gdansk - Ostroda, Poland, 2005, с 552-562

41 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И, Интеллектуальная система контроля динамики судна в экстремальных ситуациях, (на англ яз), доклад, Proceedings of International conference on marine research and transportation ICMRT-05, Naples, Italy, 2005, с 55-63 (автор - 25%)

42 Матлах А П, Миронов М Ю, Родионов А А, Эффективные алгоритмы оптимизации конструкций при динамическом нагружении, тезисы, Тезисы докладов научно-технической конференции по строительной механике корабля памяти Ю А Шиманского, ЦНИИ им акад АН Крылова, Санкт-Петербург, 2003, с 45^17 (автор - 33%)

43 Матлах А П, Родионов А А, Оптимизация конструкций грузовой части нефтеналивных судов, тезисы, Тезисы докладов научно-технической конференции «Бубновские чтения», посвященной 100-летию кафедры строительной механики корабля СПбГМТУ, Санкт-Петербург, 2004, с 128-129 (автор - 50%)

44 Александров В JI, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Способ контроля мореходности судна, патент № 2147540 от 20 04 2000

45 Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И , Морской интеллектуальный тренажер, патент № 2251157 от 16 07 2004

46 Александров В Л, Матлах А П , Нечаев Ю И , Поляков В И, Способ контроля остойчивости и скорости судна, патент № 2259301 от 27 08 2005

ИЦ СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 15 11 2006 Зак 3290 Тир 100 2,0 печ л

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и основные направления решения проблемы повышения надежности судов ледового плавания. Постановка задачи.

1.1. Общие положения.

1.2. История появления и развития морских транспортных судов ледового плавания.

1.3. Современное состояние арктического флота.

1.4. Анализ повреждаемости транспортных судов ледового плавания.

1.5. Человеческий фактор.

1.6. Краткий обзор научных исследований, обеспечивающих создание надежных и безопасных судов ледового плавания.

1.7. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Исследование вопросов обеспечения использования системы мониторинга параметров прочности для повышения надежности корпусных конструкций судов ледового плавания

2.1. Общие положения.

2.2. Требования Морского Регистра судоходства к судам ледового плавания.

2.3. Необходимость дальнейшего совершенствования методов прогнозирования действующих ледовых нагрузок.

2.4. Использование искусственно нагружаемой модели конструкции ледового пояса для подготовки данных, необходимых при установке на судах системы определения ледовых нагрузок.

2.5. Разработка математической модели определения величины ледовой нагрузки на бортовое перекрытие на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкции.

2.6. Исследование методов расчета прочности конструкций ледовых усилений при глубоком пластическом деформировании.

2.7. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния бортового перекрытия под действием перемещаемой локальной ледовой нагрузки.

2.8. Направления дальнейших исследований.

Одной из национальных стратегических задач, стоящих перед отечественной промышленностью, является освоение и развитие Северного морского пути (СМП). Северные территории играют важную роль в национальной экономике, здесь сосредоточены уникальные запасы углеводородного, фосфорного и алюминесодержащего сырья, алмазов, редких цветных и благородных металлов. На Севере добываются 93% природного газа, 75% нефти, 100% алмазов, кобальта, платиноидов, апатитового концентрата, 90% меди и никеля, более 65% золота, производится половина лесной и рыбной продукции.

Основой экономического развития северного региона является устойчивая работа транспортного комплекса, в котором в соответствии с Морской доктриной РФ на период до 2020 года главная роль отводится Северному морскому пути. Особое значение СМП приобретает в связи с тем, что традиционные центры добычи углеводородного сырья, ведущим мировым экспортером которого является Россия, постепенно перемещаются с материка на шельф российской Арктики.

В среднесрочной перспективе весьма реальна возможность увеличения объема транзитных перевозок по Севморпути как за счет экспорта черных металлов и минеральных удобрений, производимых предприятиями-экспортерами в европейской части России, так и за счет экспорта европейских товаров в страны Азиатско-Тихоокеанского региона.

Откорректированной в 2004 году подпрограммой «Морской транспорт» федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)» предусматривается поставка для работы в Арктике 20 транспортных судов ледовой категории ЛУ5 и ЛУ7. Однако предлагаемые объемы поставок судов ледового плавания только частично решат проблему транспортного обеспечения арктического региона.

Они не в состоянии будут обеспечить значительное расширение перевозок в арктическом регионе и особенно круглогодичных перевозок в восточном секторе Арктики и транзитных перевозок по СМП. Для организации круглогодичных перевозок по СМП потребуется создание принципиально нового, крупнотоннажного флота транспортных судов с ледовыми классами ЛУ8 и ЛУ9. Это, в первую очередь, танкеры дедвейтом 70-80 тыс. т и газовозы для перевозки природного газа и газоконденсата, контейнеровозы для транзитных перевозок вместимостью 3000-4000 ТЕи на класс ЛУ9 и навал очники-контейнеровозы дедвейтом порядка 40-45 тыс. т также на класс ЛУ9. Создание таких новых для отечественной, и не только для отечественной, промышленности судов потребует решения многих сложных научных вопросов, среди которых определяющими являются вопросы обеспечения эксплуатационной надежности судов.

Проблема эксплуатационной надежности судов ледового плавания представляет собой сложную системную проблему, включающую в себя технические, технологические, информационные, социальные и организационные подпроблемы. В настоящей работе рассматриваются технические и информационные проблемы обеспечения прочности корпусов судов в ледовых условиях и социально-технические проблемы влияния повышенных уровней вибрации в этих условиях на членов экипажей, их работоспособность и возможность принятия правильных решений. Другими словами, в рассмотрение вопросов эксплуатационной надежности наряду с техническими факторами включен человеческий фактор. Согласно статистике до 70-80% аварийных случаев на море, происшедших за последние 30 лет, являются следствием ошибок членов экипажа, совершенных под воздействием повышенных уровней вибрации и шума. Эти обстоятельства заставили автора особенно внимательно отнестись к проблеме повышенной вибрации при движении судна во льдах и рассмотреть вопросы снижения уровней вибрации в обитаемых помещениях судов в комплексе с вопросами обеспечения прочности корпусных конструкций, тем более, что математические аппараты, используемые при моделировании прочностных и вибрационных процессов, часто оказываются изоморфными.

Вопросы прочности корпусов судов в ледовых условиях находятся в центре внимания специалистов с 90-х годов XIX столетия. За этот период накоплен большой объем знаний, разработаны методы условных измерителей для расчета ледового сопротивления при движении судна во льдах, выполнен комплекс модельных и натурных испытаний, исследованы вопросы надежности, прочности и устойчивости корпусных конструкций судов ледового плавания. Обзор научных исследований, обеспечивающих создание судов ледового плавания, приведен в первой главе настоящей диссертации. Однако подавляющее большинство исследований посвящены рассмотрению ледовой прочности судов, эксплуатация которых предусматривалась в летне-осенний период. Исключение составляют лишь работы Е.М.Апполонова, в которых предложены решения некоторых проблем прочности судов ледового плавания в условиях круглогодичной эксплуатации, позволившие разработать новые ледовые правила классификации судов.

С другой стороны, традиционное направление обеспечения прочности корпусов судов в ледовых условиях, заключающееся в постановке ледовых подкреплений, в значительной степени исчерпало свой ресурс. Уже сегодня вес ледовых подкреплений на судах высоких ледовых классов достигает 30% от веса корпуса, что существенным образом влияет на их коммерческую привлекательность, не избавляя от ледовых повреждений. Для создания эффективных судов ледового плавания, обеспечивающих круглогодичную арктическую навигацию, необходимо искать новые пути обеспечения прочности и надежности их корпусных конструкций. Одним из таких возможных путей, который развивает автор в своей работе, является сочетание оптимизированных по параметрам веса конструкций ледовых подкреплений с постоянным инструментальным мониторингом параметров прочности и вибрации корпусных конструкций, позволяющим в реальном времени фиксировать уровень напряжений в корпусных конструкциях и уровни вибрации в определенных местах и выдавать судоводителю рекомендации по выбору скорости движения. Мониторинг выполняет еще одну важную функцию - позволяет накапливать информацию, необходимую для рационального проектирования новых судов. Первые системы мониторинга стали разрабатываться в 50-х годах XX столетия и использовались, главным образом, в научных целях, позже они стали устанавливаться и для целей непосредственного использования при эксплуатации судна. Эти системы контролировали операции погрузки и разгрузки судна, напряжения в связях корпуса при ходе судна на волнении, оценивали усталостную долговечность корпуса судна и т.д.

Однако, несмотря на очевидные преимущества, даваемые системами мониторинга, они не нашли широкого применения в практике эксплуатации судов. Основными причинами этого являются следующие. Для правильного моделирования напряженно-деформированного состояния корпуса современного судна требуются установка довольно большого числа датчиков, их защита, прокладывание соответствующих кабельных трасс и т.п., т.е. необходим большой объем подготовительных работ. Вторая причина заключается в надежности таких систем. Выход из строя хотя бы одного датчика может серьезно исказить общую картину напряженно-деформированного состояния корпуса. Вместе с тем, современные системы искусственного интеллекта и нейронные технологии в совокупности с достижениями строительной механики корабля позволяют на новой основе подойти к созданию систем мониторинга параметров прочности и вибрации корпусов судов, исключая недостатки, о которых шла речь выше, и значительно расширить возможности систем мониторинга.

Схема работы такой системы выглядит следующим образом. Ограниченное число датчиков, установленных на корпусных конструкциях судна, передают информацию о деформациях конструкций на подробную суперэлементную модель исследуемой части корпуса. С помощью этой модели по показаниям датчиков восстанавливается общая картина напряженно-деформированного состояния корпуса, которая передается на компьютер для анализа и выработки рекомендаций судоводителю. В случае, если скорости счета суперэлементной модели будет не хватать для анализа напряженно-деформированного состояния в реальном времени, она может быть заменена нейронной сетью, предварительно прошедшей обучение с помощью суперэлементной модели.

Такой подход потребовал постановки и решения следующего комплекса задач:

- определение максимально приближенных к действительности значений ледовых нагрузок, действующих на бортовое перекрытие судов ледового плавания в диапазоне от минимальных начальных значений до предельных, вызывающих отказ в работе конструкций, путем создания высокоточной модели напряженно-деформированного состояния элементов конструкции, базирующейся на данных о деформациях, полученных с помощью датчиков, специально установленных в ограниченном числе точек определенных элементов бортовой конструкции;

- расчетное создание оптимальной конструкции бортового перекрытия судна ледового плавания, обеспечивающей при минимальных затратах металла и трудоемкости изготовления сохранение целостности корпуса при заданных значениях ледовых нагрузок и предупреждения экипажа о выборе скоростного режима и условий плавания, не допускающих превышения этих значений;

- разработка математической модели определения величины ледовой нагрузки на бортовое перекрытие, наиболее приближенной к действительности, на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкции;

- выбор количества мест и расположения на элементах набора перекрытий датчиков деформаций и обоснование этого выбора;

- разработка методов численного моделирования напряженно-деформированного состояния бортовых перекрытий под действием перемещающейся локальной ледовой нагрузки на базе этих моделей;

- разработка методов использования искусственно нагружаемых физических моделей конструкции для определения реально действующих ледовых нагрузок;

- выработка концепции и общих принципов построения системы контроля прочности и вибрации судов ледового плавания на основе принципов обработки информации в многопроцессорной вычислительной среде;

- имитационное моделирование динамики взаимодействия корпуса судна со льдом в различных условиях эксплуатации на основе разработанных алгоритмов и программного обеспечения бортовой интеллектуальной системы контроля прочности и вибрации судов ледового плавания;

- разработка экрана оператора, позволяющего в компактной и наглядной форме отображать исходную и текущую информацию при функционировании системы в различных условиях эксплуатации;

- разработка методов и моделей, обеспечивающих анализ альтернатив и принятия решений по управлению судами ледового плавания в условиях неопределенности и неполноты исходной информации.

Параллельно велись работы по снижению уровней вибрации, воздействующих на организм членов экипажей в ледовых условиях, что, в свою очередь, потребовало:

- системного анализа имеющихся экспериментальных данных по ходовой вибрации судов в ледовых условиях;

- построения феноменологической модели ледовой вибрации и частных детерминированных расчетных моделей динамического взаимодействия корпуса судна и льда и выявления на их основе причин повышенной вибрации судов ледового плавания;

- разработки расчетного аппарата, основанного на использовании пространственных расчетных схематизации и структурных методов, позволяющих с достаточной для практики точностью прогнозировать параметры собственных колебаний корпуса надстройки и обитаемых палуб надстройки при движении судов в ледовых условиях;

- выполнения комплекса расчетных исследований по определению уровней вибрации, воздействующих на членов экипажей судов ледового плавания;

- исследования возможностей и разработки рекомендаций по виброзащите судовой мебели;

- разработки конструктивных рекомендаций по снижению уровней ходовой вибрации в обитаемых помещениях судов ледового плавания.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. По главам материал диссертации распределен следующим образом. В первой главе рассмотрено состояние и основные направления решения проблемы повышения эксплуатационных качеств судов ледового плавания, сформулирована постановка задачи исследования. Вторая глава содержит результаты исследования вопросов эксплуатационной прочности корпусов судов ледового плавания. В третьей главе исследованы вопросы ходовой вибрации судов в ледовых условиях. Четвертая глава посвящена формулировке концепции и принципов функционирования системы интеллектуальной поддержки оператора при контроле прочности и вибрации судна в ледовых условиях. В пятой главе содержатся результаты вычислительных экспериментов по контролю прочности и вибрации судна в ледовых условиях, реализованных на основе принципа конкуренции, сочетающего различные вычислительные технологии для широкого диапазона параметров ледяного поля.

Основные выводы по главе

В результате проведенных исследований по разработке алгоритмов и программного обеспечения бортовой интегрированной ИС контроля прочности и вибрации судов активного ледового плавания можно сделать следующие выводы:

- проведено имитационное моделирование динамики взаимодействия при функционировании бортовой интегрированной ИС в различных условиях эксплуатации, в том числе и в экстремальных ситуациях. Вычислительные эксперименты проводились на основе принципа конкуренции, сочетающего различные вычислительные технологии для широкого диапазона параметров ледяного поля и случайного характера изменения толщины льда;

- проведено тестирование разработанного программного обеспечения, в результате которого были уточнены вычислительные алгоритмы и откорректировано программное обеспечение функциональных систем, состав ляющих бортовую интегрированную ИС;

- выполнен анализ системы человеко-компьютерного взаимодействия при функционировании ИС поддержки оператора на основе принципов организации интерактивных систем реального времени. В результате анализа разработан экран оператора, позволяющий в компактной и наглядной форме отображать исходную и текущую информацию при функционировании ИС в различных условиях эксплуатации.

Результаты проведенного исследования позволили создать основу для разработки экспериментального образца бортовой интегрированной ИС обеспечения безопасности эксплуатации ледового танкера. Для этого могут быть приняты методы и модели, алгоритмы и программное обеспечение, разработанные в рамках принципа конкуренции и позволяющие реализовать параллельную обработку информации на основе стандартных математических моделей, методов нечеткой логики и нейросетевых алгоритмов.

Эффективность разработанной информационной технологии в значительной степени определяется согласованностью процесса интеграции информации -формализованной информации, представленной в базе знаний ИС и текущей информации, поступающей от датчиков измерительной системы. Обладая полнотой сведений о текущем состоянии объекта управления и его элементах, оператор заблаговременно преобразует назревающую аварийную ситуацию в нормальную (штатную) путем поиска творческих решений при информационной и интеллектуальной поддержке по критериям максимальной эффективности.

В заключение следует привести замечательные слова П.Ф.Папковича, в которых он впервые поставил вопрос об использовании систем контроля прочности на морских судах. Еще в 1937 году П.Ф.Папкович предлагал оснащать отечественные суда приборами-самописцами для регистрации напряжений, возникающих в корпусе судна при плавании в морских условиях, а позднее в статье «К вопросу о прочности судов типа «Либерти», опубликованной в 1944 году, он писал: «Я отмечал уже (около 8 лет назад) крайнюю необходимость накопления статистического материала по вопросу о том, какой величины усилия действуют на корабль в море во время плавания. Я писал тогда, что этот материал невозможно собрать путем посылки в море соответствующих экспедиций, а что делать это можно лишь путем установки на большинстве кораблей нашего флота соответствующих тензометров, регистрирующих автоматически напряжения, возникающие в корпусе корабля при попадании на волну в свежую погоду. Я указывал на необходимость постановки перед соответствующими нашими научно-исследовательскими организациями задачи о получении такой аппаратуры, которая бы требовала со стороны корабельного личного состава самого минимального ухода. Если бы своевременно озаботились проведением в жизнь этого мероприятия, то мы располагали бы в настоящее время цифровым материалом для оценки того, в какой мере районы плавания наших «Либерти» действительно тяжелее обычных районов плавания, и мы могли бы, следовательно, установить для судов, вынужденных систематически совершать рейсы в этих именно районах, объем необходимых усилений корпуса. Мало того, располагая упомянутой выше аппаратурой, мы могли бы поставить под контроль и правильность погрузки корабля и сделать этот контроль вполне объективным» [219].

Прошло больше полувека после публикации этой важной работы, изменились технические возможности организации систем контроля прочности на базе современных программно-аппаратных средств и достижений информационных технологий. Однако проблема контроля прочности, по-прежнему остается открытой именно в том направлении, какое в свое время указал П.Ф.Папкович. Эпизодические измерения, проводимые в процессе отдельных экспедиций на специализированных судах, не могут обеспечить надежным материалом как специалистов по проектированию новых перспективных типов судов ледового плавания , так и судоводителей, занимающихся эксплуатацией судов в тяжелых гидрометеорологических условиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе решена большая научная проблема, имеющая важное народно-хозяйственное значение и обеспечивающая создание конкурентоспособных, высокоэффективных и безопасных судов ледового плавания новых поколений.

В процессе выполнения работы получены следующие научные выводы и прикладные результаты.

1. Показано, что эффективное повышение эксплуатационной надежности судов ледового плавания возможно лишь на основе синтеза передовых достижений строительной механики корабля, современных информационных технологий и постоянного инструментального мониторинга параметров прочности и вибрации корпусов судов.

2. Осуществлена постановка задачи определения максимально приближенных к действительности значений ледовых нагрузок, действующих на бортовое перекрытие судов ледового плавания в диапазоне от минимальных начальных значений до предельных, вызывающих отказ в работе конструкций, путем создания высокоточной модели напряженно-деформированного состояния элементов конструкции, базирующейся на данных о деформациях, полученных с помощью датчиков, специально установленных в ограниченном числе определенных точек отдельных элементов бортовой конструкции.

Были созданы математические модели и методы решения указанной выше задачи, основанные на последних достижениях теории упругости и пластичности, строительной механики корабля, прикладной и вычислительной математики, использовании мощных программных комплексов.

3. Разработана наиболее приближенная к действительности математическая модель определения величины ледовой нагрузки на бортовое перекрытие на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкции.

Разработан метод определения значений нагрузки на перекрытие, включая нагрузку в пролете связи и в узле. Полная нагрузка на перекрытие аппроксимируется с помощью комбинаций пятен поперечной нагрузки фиксированной конфигурации. Построена матрица коэффициентов влияния. Действующая на перекрытие нагрузка представляется в виде вектора значений каждого из пятен нагрузки, равного произведению разности сдвиговых деформаций и матрицы коэффициентов влияния Предложенный способ регистрации ледовой нагрузки на бортовое перекрытие позволяет определить с точностью до размера пятна величину нагрузки, действующую на пластину наружной обшивки. По величине нагрузки в пятне можно судить о степени деформирования наружной обшивки и оценить величину возможных пластических деформаций.

4. Решена задача выбора количества мест и расположения на элементах набора перекрытий датчиков деформаций и обоснована оптимальность этого выбора. Установлено, что наиболее информативными параметрами напряженно-деформированного состояния, вызванного пятном поперечной нагрузки, являются касательные напряжения и сдвиговые деформации в стенках балок.

В результате расчетного анализа определен характер распределения касательных напряжений по высоте стенки ребра жесткости для различных поперечных сечений, определяемых отстоянием от опорных конструкций.

Полученные данные позволили выбрать координаты установки каждого из принятого количества датчиков в точках, исключающих влияние граничных условий, подкрепляющих бракет и соответствующих наибольшим значениям касательных напряжений. Проверка предложенной схемы по определению нагрузки, действующей на перекрытие, показала, что погрешность в определении величины нагрузки удовлетворительна для целей исследования.

5. Разработаны методы численного моделирования напряженно-деформированного состояния бортовых перекрытий под действием перемещающейся локальной ледовой нагрузки. Численное моделирование ставило целью оценить чувствительность конечного результата к расположению пятна нагрузки по площади перекрытия, граничным условиям на кромках перекрытия, форме эпюры распределения ледового давления по площади контактной зоны. Определены конкретные величины прогибов, упругих и пластических эквивалентных деформаций при различных шагах нагружения по мере перемещения пятна ледовой нагрузки, контактирующего с наружной поверхностью перекрытия. Рассмотрен участок бортового перекрытия танкера, расположенный в районе ледового пояса, подверженный действию перемещающегося пятна ледовой нагрузки, вызывающей как упругие, так и пластические деформации. Получены величины пластических деформаций, что позволяет оценивать реальный характер работы перекрытия и регистрировать накапливаемые в результате эксплуатации остаточные деформации.

6. Развиты методы использования искусственно нагружаемых физических моделей конструкции для определения реально действующих ледовых нагрузок. Разработана модель с регистрационными датчиками, предназначенная для проведения исследований зависимости между действующими на перекрытие ледовыми нагрузками и замеренными деформациями.

Проведены контрольные испытания модели макета интеллектуальной системы контроля ледовой прочности судна и показаны результаты этих испытаний, что позволило разработать концепцию макета системы контроля ледовых нагрузок, включающего в себя модель бортовой конструкции ледового танкера, систему нагружения, систему регистрации деформаций, возникающих в модели конструкции и систему преобразования в цифровой массив замеренных параметров деформаций для их последующего анализа и вычислительного модуля, позволяющего обрабатывать цифровую информацию и вырабатывать рекомендации по управлению танкером в ледовых условиях.

Созданный стенд позволяет разработать математическую модель поведения конструкций судна в условиях ледовых нагрузок, проведение расчетного анализа чувствительности этой модели к заданному диапазону ледовых нагрузок и подготовить общие технические требования к системе. На основе этих требований открывается возможность выполнения работ, обеспечивающих изготовление и монтаж системы на судах.

7. Исследованы методы расчета прочности конструкций ледовых усилений при глубоком пластическом деформировании. Построены численные решения, учитывающие физическую и геометрическую нелинейность, локальность нагружения. В качестве модели пластического деформирования Применена модель классического мультилинейного кинематического упрочнения. Прогнозирование поведения конструкции за пределами упругости ведется на основе аппарата теории пластичности.

8. Показано, что ходовая вибрация, возникающая при движении судна в ледовых условиях, оказывает существенное влияние на параметры эксплуатационной надежности судна, безопасность мореплавания и на его коммерческую эффективность. Причем это влияние значительно превышает влияние вибрации, возникающей при движении судна на чистой воде. Причинами этого являются не только рост уровней ходовой вибрации при движении судна во льдах (по сравнению с чистой водой ходовая вибрация может возрастать в 10 и более раз), но и принципиальное изменение характера вибрации. При движении судна во льдах все негативные явления повышенной вибрации проявляются в концентрированном виде: расстраивается работа приборов и механизмов, на многих судах арктического плавания фиксируются разрушения конструкций, носящие усталостный характер, отмечаются многочисленные жалобы членов экипажа на повышенную утомляемость и расстройство здоровья под воздействием повышенных уровней вибрации, следствием чего являются многочисленные навигационные ошибки. Поэтому среди проблем, которые приходится решать при создании транспортных судов ледового плавания, проблема повышенной вибрации стоит на особом месте и должна отслеживаться на всех стадиях жизненного цикла судна - в процессе проектирования, постройки и эксплуатации.

Ходовая вибрация при движении судна во льдах имеет два выраженных частотных диапазона. Первый частотный диапазон охватывает октавы 2 и 4 Гц, второй - октавы 8, 16, 31.5, 63 Гц. В частотной октаве со среднегеометрическим значением частоты 4 Гц оба диапазона могут накладываться друг на друга.

В первом частотном диапазоне ходовая вибрация носит случайный импульсный характер и является следствием динамического взаимодействия корпуса судна со льдом. Частота воздействия импульсов, их продолжительность и структура определяются скоростью хода судна, характеристиками ледяного поля, его сплоченностью, толщиной, наличием или отсутствием снежного покрова и т.д. В случае, если частота импульсов оказывается близкой к одной из основных частот корпуса судна, развивается явление импульсного резонанса. Такого рода вибрацию принято называть ледовой, реализуется она, как правило, в виде колебаний по основным тонам корпуса судна.

Во втором частотном диапазоне вибрация носит детерминированный условно-стационарный характер и определяется неуравновешенными усилиями, генерируемыми гребными винтами, главным и вспомогательными двигателями.

9. Ледовая вибрация носит, как правило, случайный характер. Построение детерминированных расчетных моделей ледовой вибрации возможно лишь для простейших частных случаев взаимодействия корпуса с ледяными полями.

Само направление создания детерминированных моделей ледовой вибрации представляется весьма перспективным, обещающим (при надлежащем развитии) дать конструктору расчетный аппарат, который он может использовать на стадии технического проектирования.

Вместе с тем наиболее эффективным средством борьбы с ледовой вибрацией является исключение импульсных резонансов на базе постоянного инструментального мониторинга параметров ходовой вибрации корпуса судна с выдачей судоводителю рекомендаций по выбору скорости движения судна в конкретных ледовых условиях.

10. Основными параметрами, определяющими уровни ходовой вибрации судов ледового плавания в диапазоне частотных октав 8, 16, 31.5 и 63 Гц являются:

- уровни возмущающих усилий, генерируемых гребными винтами и главным двигателем;

- соотношения собственных частот корпуса судна, его обитаемой надстройки и палуб надстройки с частотами возмущающих усилий, генерируемых гребными винтами и главным двигателем.

Современные структурные методы в совокупности с пространственными расчетными схематизациями позволяют с высокой степенью достоверности спрогнозировать параметры собственных колебаний корпуса, надстройки и палуб надстройки на ранней стадии проектирования судна, обеспечив проектировщика необходимой информацией для отстройки перечисленных выше конструкций от резонансов. Однако, учитывая высокую степень ответственности процедуры исключения резонансов, расчетные исследования на стадии проектирования в обязательном порядке должны быть подкреплены натурными частотными испытаниями корпуса судна, надстройки и палуб надстройки в процессе постройки судна.

11. Конструкция надстройки судна ледового плавания должна обеспечивать жесткое крепление надстройки к корпусу, необходимым условием чего является опирание надстройки на борта и прочные поперечные переборки. Наиболее благоприятным с точки зрения минимизации вредного воздействия вибрации на членов экипажа является расположение надстройки в средней по длине части корпуса судна.

Палубы обитаемых помещений надстроек моделируются, как правило, довольно простыми перекрытиями, расчетное прогнозирование параметров собственных колебаний которых не представляет больших сложностей. Однако

304 в ряде случаев на величины основных собственных частот перекрытий могут оказывать динамическое влияние колебания пролетов смежных перекрытий. Для правильного учета динамического влияния смежных перекрытий в расчетную схему палубы необходимо включить смежные с ней перекрытия. Предпочтительным вариантом расчетной схемы представляется плоская расчетная модель яруса надстройки, содержащая все основные опорные конструктивные элементы последней выгородки переборки, пиллерсы, если они имеются, и т.д. Такое усложнение расчетной схемы не влечет за собой существенные расчетные трудности и позволяет адекватно смоделировать динамику взаимодействия полей перекрытий.

12. В условиях тотального воздействия вибрации на организм членов экипажа, а именно такое воздействие имеет место на судах ледового плавания, особое значение приобретают индивидуальные средства виброзащиты и, в частности, виброзащищенная судовая мебель, поскольку большую часть времени члены экипажа проводят сидя в креслах или лежа в койках. Современная стандартная судовая мебель не только не снижает уровни вибрации, передаваемые с палуб на организм человека, но в ряде случаев значительно усиливает их. Вместе с тем проведенные исследования показали, что с использованием простых, малозатратных средств можно в наиболее виброзагруженной октаве существенно снизить уровни вибрации, передаваемые с палубы на организм сидящего в кресле или лежащего в койке человека, путем подбора сидения или матраса соответствующей жесткости. Весьма перспективным с точки зрения виброзащиты является также использование отключенных от корпуса подвесных коек.

13. Разработана методология контроля прочности и вибрации судов ледового плавания на основе принципов обработки информации в многопроцессорной вычислительной среде. Модель взаимодействия судна с ледяным полем сформулирована в рамках многорежимной системы, а модель принятия решений - как управление многоструктурным объектом. Алгоритмы контроля прочности и вибрации судна реализованы с использованием моделей обработки информации на основе принципа конкуренции в виде соотношений традиционной математики, нечетких и нейросетевых моделей. Это позволило упростить структуру управления судном и повысить надежность оценки ситуации и принятие обоснованных решений за счет изменения состава источников информации и унификации алгоритмического и программного обеспечения. Расширение функциональных возможностей системы контроля прочности и вибрации судна может быть достигнуто за счет рационального размещения средств измерений, использования материалов натурного эксперимента и совершенствования методов анализа и интерпретации данных в условиях неопределенности и неполноты исходной информации. Теоретическую основу для реализации концепции и принципов функционирования ИС контроля прочности судна составили фундаментальные и прикладные результаты исследований по созданию теории динамических систем и методов обработки информации в нечеткой среде, а также данные периодической печати и материалы натурных испытаний судов в ледовых условиях. Практическая реализация разработанной информационной технологии контроля прочности и вибрации судов ледового плавания может быть осуществлена на базе стандартной вычислительной техники и специализированных аппаратных средств при соответствующей доработке программного обеспечения.

14. На основе разработанных алгоритмов и программного обеспечения бортовой ИС контроля прочности и вибрации судов ледового плавания проведено имитационное моделирование динамики взаимодействия в различных условиях эксплуатации. Вычислительные эксперименты осуществлялись на основе принципа конкуренции, сочетающего различные вычислительные технологии для широкого диапазона параметров ледяного поля и случайного характера изменения толщины льда. В процессе тестирования и отладки программного комплекса уточнены вычислительные алгоритмы и откорректировано программное обеспечение функциональных систем. Организация системы человеко-компьютерного взаимодействия реализована на основе принципов организации интерактивных систем реального времени. Разработан экран оператора, позволяющий в компактной и наглядной форме отображать исходную и текущую информацию при функционировании ИС в различных условиях эксплуатации.

Результаты проведенного исследования позволили создать основу для разработки экспериментального образца бортовой интегрированной ИС обеспечения безопасности эксплуатации ледового танкера. Для этого могут быть приняты методы и модели, алгоритмы и программное обеспечение, разработанные в рамках принципа конкуренции и позволяющие реализовать параллельную обработку информации на основе стандартных математических моделей, методов нечеткой логики и нейросетевых алгоритмов. Существенный вклад в развитие технологии обработки информации при функционировании ИС достигнут за счет использования встроенной процедуры контроля прочности с помощью метода конечных элементов.

Эффективность разработанной информационной технологии в значительной степени определяется согласованностью процесса интеграции информации - формализованной информации, представленной в базе знаний ИС, и текущей информации, поступающей от датчиков измерительной системы. Обладая полнотой сведений о текущем состоянии объекта управления и его элементах, оператор заблаговременно преобразует назревающую аварийную ситуацию в нормальную (штатную) путем поиска творческих решений при информационной и интеллектуальной поддержке по критериям максимальной эффективности.

1. Абрамян КГ. Корабли и льды. Российская академия наук. Институт проблем машиноведения. СПб., 2004.

2. Аверкин А.Н, Батыршин А.Н., Блишун А.Ф., Силов В.Б., Тарасов В.Б. Нечеткие множества в задачах управления и искусственного интеллекта / Под ред. Д.А.Поспелова. М.: Наука, 1986.

3. Аксютин Л.Р. Контроль остойчивости морских судов. Одесса: Феникс,2003.

4. Александров В.Л. О необходимости разработки инновационного проекта «Арктическое судостроение» // Морской вестник. 2004. № 2(10).

5. Александров В.Л., Киреев В.Н., Грубое Д.А. Крупнотоннажный арктический танкер каким ему быть? // Морской вестник. 2002. № 2.

6. Александров В.Л., Матлах А.П. Перспективы российского арктического судостроения // Тез. докл. 8-й международной конференции «Российское судостроение и судоходство, деятельность портов, освоение океана и шельфа». НЕВА-2005.

7. Александров В.Л., Матлах А.П. Создание транспортных и других морских объектов для Арктики важнейшее направление развития отечественного судостроения на ближайшее десятилетие // Морской вестник. 2002. № 3.

8. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Интеллектуальные системы новых поколений // Морской вестник. 2002. № 2.

9. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Концепция и подход к созданию интеллектуальных систем обеспечениянепотопляемости подводных лодок нового поколения // Тез. докл. на международной межотраслевой НТК «Вокор-2002», 2002.

10. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Проблемы создания интеллектуальной системы контроля прочности судна в ледовом поле // Сб. докл. на Всероссийской научной конференции «Управление и информационные системы УИТ-2005». Т.2.

11. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Способ контроля остойчивости и скорости судна. Патент РФ № 2259301 от 27.08.2005.

12. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И., Родионов АЛ. Нейросетевые модели в задачах прочности корабля: концепции и приложения // Морской вестник. 2003. № 4 (8).

13. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И., Родионов A.A. Интеллектуальная система контроля прочности судна при движении во льдах // Труды международной конференции «МОРИНТЕХ-2005». СПб. 2005.

14. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И., Ростовцев Д.М. Интеллектуальные системы в морских исследованиях и технологиях: Монография. СПб.: Изд.центр СПбГМТУ. 2001.

15. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И., Ростовцев Д.М. Способ контроля скорости судна при обрастании корпуса. Патент РФ № 2111885 от 27.05.1998.

16. Александров В.Л., Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И., Ростовцев Д.М. Способ контроля мореходности судна. Патент РФ № 2147540 от 20.04.2000.

17. Александров В.Л., Матлах А.П., Поляков В.И. Борьба с вибрацией на судах: Монография. СПб.: МорВест, 2005.

18. Александров В. JI., Матлах А.П., Поляков В.И. Борьба с вибрацией на судах задача современного судостроительного производства //Судостроение. 2000. №3.

19. Анализ результатов измерений низкочастотной вибрации в помещениях судов (по пяти типам: «Арктика», «Азовское море» и др.): Научно-технический отчет ЦНИИМФ, УДК 628.517:629.123. Л., 1978.

20. Анализ соответствия условиям эксплуатации судов нового поколения. Танкер арктического плавания типа НО-5А «Вентспилс»: Отчет ЦНИИМФ. Л., 1985.

21. Андрейчиков A.B., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы. М.: Финансы и статистика. 2004.

22. Апполонов Е.М. Проектирование конструкций ледовых усилений по критерию предельной прочности // Судостроение. 1992. № 2.

23. Апполонов Е.М., Бойцов Г.В., Захаров A.A., Литонов O.E., Нестеров А.Б. Проблемы повышения безопасности судов и плавучих сооружений // Науч.-техн. сб. Российского Морского Регистра судоходства. Вып.2. 2001.

24. Арикайнен А.И. Судоходство во льдах Арктики. М.: Транспорт, 1990.

25. Арикайнен А.И. Транспортная артерия Советской Арктики. М.: Наука,1984.

26. Арикайнен А.И., Чубаков КН. Азбука ледового плавания. М.: Транспорт, 1987.

27. Арнольд В.И. Теория катастроф. М.: Наука. 1997.

28. Бабаев H.H., Лентяков В.Г. Некоторые вопросы общей вибрации судов. Л.: Судпромгиз, 1961.

29. Барабанов Н.В. и др. Повреждения и пути совершенствования судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1989.

30. Барабанов Н.В. и др. Повреждения судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1977.

31. Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов. Т. 1-2. СПб.: Судостроение, 1993.

32. Барабанов Н.В., Бабцев В.А., Иванов H.A. Ледовые нагрузки на днищевые конструкции судов // Судостроение. 1982. №11.

33. Барабанов Н.В., Беловицкий Е.М. Оценка напряженного состояния бал очно-форменных конструкций двойных бортов при ледовых нагрузках // Судостроение. 1996. № 8-9.

34. Барабанов Н.В., Турмов Г.П. Конструкции корпуса морских судов. Т. 1-2. СПб., Судостроение, 2002.

35. Беленький JI.M. Расчет судовых конструкций в пластической стадии Л.: Судостроение, 1983.

36. Белов И.М., Бояновский B.C., Поляков В.И. Расчетное прогнозирование уровней вибрации надстроек транспортных судов // Судостроение. 1980. № 5.

37. Белов И.М., Емельянов Ю.А., Поляков В.И. Снижение вибрации палуб надстроек//Судостроение. 1981. № 12.

38. Белов М.И. История открытия и освоения Северного морского пути. T.I-IV. Л.: Гидрометиздат. 1956-1969.

39. Беляк Ю.Л. Экспериментальное исследование прочности корпусов судов. Л.: Судостроение, 1964.

40. Бененсон A.M., Курдюмов В.А. Предельная прочность бортовых перекрытий судов ледового плавания // Судостроение. 1984. № 6.

41. Биа Р.Г. Изменение человеческого и организационного фактора при проектировании морских конструкций: подходы и применение. 14-я конференция ОМАЕ-45. Копенгаген, Дания. Июнь, 1995.

42. Биа Р.Г. Роль человеческих ошибок в проектировании, конструкции и эксплуатации морских конструкций. SSC-378. 1994.

43. Блинов Э.К. Техническая эксплуатация флота и современные методы судоремонта. Л.: Судостроение, 1990.

44. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.

45. Бойцов Г.В. О конкретизации требований к судам ледового плавания // Судостроение. 1982. № 11.

46. Бойцов Г.В., Апполонов Е.М. Перспективы совершенствования Правил Регистра России // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова. Вып. 11(2956). 2001.

47. Бойцов Г.В., Апполонов Е.М., Курдюмов В.А. Новый подход к проектированию конструкций ледовых усилений корпусов судов ледового плавания // Тез. докл. Всесоюзной НТК «Проблемы прочности» памяти акад. Ю.А.Шиманского. Л., 1990.

48. Бойцов Г.В., Гусева Е.И., Смирнов A.M. Вопросы хрупкой прочности конструкций судов ледового плавания // Судостроение. 1989. № 7.

49. Бойцов Г.В., Кноринг С.Д. Прочность и работоспособность корпусных конструкций. JL: Судостроение, 1972.

50. Бойцов Г.В., Палий ОМ., Постное В.А., Чувиковский B.C. Справочник по строительной механике корабля. Л.: Судостроение, 1982. Т.2.

51. Бронников А.В. Исследование сопротивления транспортного судна при движении в битых льдах// Сб. науч. тр. ЛКИ. Вып.27. 1959.

52. Бронников А.В. Суда ледового плавания. Особенности проектирования. Изд. ЛКИ, 1984.

53. Бугаков В.Н. Некоторые вопросы развития судов активного ледового плавания//Судостроение. 1982. № 11.

54. Бузаков А. С. Серия танкеров усиленного ледового класса пр. 20070 // Морской вестник. 2002. № 4.

55. Бузуев А.Я. Транзитное плавание по Северному морскому пути // Человек, море, техника. Л.: Судостроение, 1979.

56. Вагущенко Л.Л., Вагущенко А.Л., Заичко С.И. Бортовые автоматизированные системы контроля мореходности. Одесса: Феникс, 2005.

57. Вибрация в технике: Справочник / Под ред. К.В.Фролова. Т.6. М.: Машиностроение, 1981.

58. Визе В.Ю. Моря Советской Арктики. Л.: Изд-во Главсевморпути.1939.

59. Виноградов КВ. Суда ледового плавания. М.: Оборонгиз, 1946.

60. Вороненок Е.Я., Палий О.М., Сочинский C.B. Метод редуцирования элементов для расчета конструкций. Л.: Судостроение, 1990.

61. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2000.

62. Галушкин А.И. Теория нейронных сетей. М.: ИПРЖР, 2000.

63. Гире И.В., Русецкий A.A., Нецветаев A.A. Испытания мореходных качеств судов. Л.: Судостроение, 1977.

64. Глухарев К.К., Потемкин Б.А., Сиренко В.И. О нелинейности и нестационарности динамических характеристик тела человека // Машиноведение. 1972. № 4.

65. Горбачев К.П. Метод конечных элементов в расчетах прочности. Л.: Судостроение, 1985.

66. Гордиенко Л.А. Морской ледяной покров и активное судоходство // Человек, море, техника. Л.: Судостроение, 1979.

67. Готский М.В. Опыт ледового плавания. М.: Морской транспорт, 1961.

68. Давыдов В.В. Теоретические исследования удара корабля о льдину // Проблемы Арктики. 1938. № 5, 6.

69. Давыдов В.В., Маттес Н.В. Динамические расчеты прочности судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974.

70. Дмитриев В.И. Обеспечение безопасности плавания. М.: ИКЦ «Академкнига», 2005.

71. Дорогое А.Ю. Быстрые нейронные сети. СПб.: Изд-во СГУ, 2002.

72. Дорогостайский Д.В., Мальцев Н.Л., Чернов А.Д. Основы судостроения. Д.: Судпромгиз, 1952.

73. Дубровин О.В. Определение сопротивления при движении в битых льдах в канале на основании модельных испытаний // Тр. ЛКИ, вып. 2. 1966.

74. Евгенов H.H. Альбом ледовых образований на морях // Гидрометеоиздат, 1955.

75. Евдокимов Ю.А. Северный морской путь: от прошлого к будущему // Морская политика России. 2005. Сентябрь.

76. Елисеев A.B. Идентификация нечеткой модели в задаче синтеза регулятора // Автоматизация и современные технологии. 2005. №11.

77. Жинкин В.Б. Теория и устройство корабля. СПб.: Судостроение, 2002.

78. Забелинский А.И. Нелинейная самоорганизация как подход к построению прогнозирующих моделей // Автоматизация и информационные технологии. 2001. № 9.

79. Заботкин H.A. Удар ледокола о ледяное поле и вползание его на льдину //Сб. науч. трудов ЛКИ, вып. 9. 1951.

80. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976.

81. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1920.

82. Зенкин A.A. Когнитивная компьютерная графика. М.: Наука, 1991.

83. Зинченко В.И., Кустов С.Б., Костюк К.А. Результаты исследований шума и вибрации на ледоколах типа «Капитан Сорокин» // Тр. ЦНИИМФ, 1979. Вып. 248.

84. Зозуля Ю.И. Интеллектуальные нейросистемы. Кн. 12. М.: Радиотехника, 2003. (Нейрокомпьютеры и их применение. Редактор А.И.Галушкин).

85. Зубов H.H. Льды Арктики. М.-Л. Изд. Главсевморпути, 1944.

86. Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. Л.: Судостроение, 1986.

87. Зуев В.А., Грамузов Е.М., Двойченко Ю.А., Князьков В.В. Модели разрушения ледяного покрова // Сб. докл. международной конференции «МОРИНТЕХ-1999». СПб. Т.1, 1999.

88. Ильюшин A.A. Пластичность. М.: Гостехиздат, 1948.

89. Ильюшин A.A. Пластичность. Кн.1. Упругопластические деформации. М.: Логос, 2004.

90. Ионов Б.П., Грамузов Е.М. Ледовая ходкость судов. СПб.: Судостроение, 2001.

91. Ипатовцев Ю.Н., Короткий Я.И. Строительная механика и прочность корабля. Л.: Судостроение, 1991.

92. Исследование низкочастотной вибрации на ледоколах типа «Арктика» в эксплуатационных условиях. Отчет ЦНИИМФ, УДК 628.517:629.124.791.2. Л., 1980.

93. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. М.: Наука. 1997.

94. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферъева М.А. ANS YS в руках инженера. М.: Едиториал УРСС, 2004.

95. Караванов С.Б. Анализ повреждений корпусов транспортных судов арктического плавания. Перспективные типы судов, мореходные и ледовые качества. Л.: Транспорт, 1985.

96. Кастнер С., Нечаев Ю.И., Дегтярев А.Б. Планирование измерительного эксперимента в интеллектуальных системах реального времени // Труды международной конференции по мягким вычислениям и измерениями SCM-2001. СПб. Т.2. 2000.

97. Кацман Ф.М. Северный морской путь крупнейшая международная транспортная магистраль // Морская биржа. 2003. № 1.

98. Качанов JI.M. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969.

99. Каштелян В.И. и др. Ледовый паспорт нового поколения. РОАС'95. The 13th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions. 15-18 August, 1995. Мурманск.

100. Каштелян В.И. Приближенное определение усилий, разрушающих ледяной покров // Проблемы Арктики и Антарктики. 1960. № 5.

101. Каштелян В.И., Позняк И.И., Рьгвлин А.Я. Сопротивление льда движению судна. Л.: Судостроение, 1968.

102. Каштелян В.К, Рывлин А.Я., Фадеев О.В., Ягодкин В.Я. Ледоколы. Л.: Судостроение, 1972.

103. Каштелян В.И., Фадеев О.В., Цой Л.Г. Выбор основных параметров ледокольно-транспортных судов // Судостроение. 1979. № 12.

104. Кивимаа С., Куяпа П. Измерение ледовых нагрузок на борту теплохода «Кашира» // Сб. докл. советско-финского семинара по ледовой прочности судов. Л.: Судостроение. 1987.

105. Киреев В.Н. Новые танкеры для Арктики // Морская биржа. 2003. № 1.С.

106. Климашевский С.Н. Арктический флот прошлое и настоящее // Человек, море, техника. Л.: Судостроение, 1984.

107. Козляков В.В. О расчете симметричных двутавровых балок из линейно упрочняющего материала с учетом сдвига// Тр. ЛКИ, вып. 38, 1962.

108. Козляков В.В. Об оценке предельной прочности перекрытия, загруженных поперечной нагрузкой, при общем изгибе // Сб. НТО Судпрома, вып. 85. 1966.

109. Койтер В.Е. Общие теоремы упругопластических сред. М.: Гослитиздат, 1961.

110. Колесников A.A. Проблемы системного синтеза: тенденции развития и синергетический подход // Сб. докл. Всероссийской научной конференции «Управление и информационные технологии». СПб. Т.1, 2003.

111. Комашинский В.И., Смирнов Д.А. Нейронные сети и их применение в системах управления и связи. М.: Горячая линия Телеком, 2003.

112. Конев Ф.Б. Информатика для инженеров. М.: Высшая школа, 2004.

113. Концепция развития Северного морского пути // Морской флот. № 1.2004.

114. Короткий Л.И., Ростовцев Д. М., Сивере Н.Л. Прочность корабля. Л.: Судостроение, 1974.

115. Красовский A.A. Проблемы физической теории управления // Автоматика и телемеханика. 1990. №11.

116. Круглое В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М.: Горячая линия Телеком, 2002.

117. Круглое В.В., Дли М.И. Интеллектуальные информационные системы: компьютерная поддержка систем нечеткой логики и нечеткого вывода. М.: Физматгиз, 2002.

118. Крылов А.Н. Поучительные случаи аварий и гибели судов // Собрание трудов. Т.1. 4.2. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1951.

119. Кудишкин B.C. О распределении вероятностей числа ударов корпуса судна о лед // Тр. ААНИИ. Т.309. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

120. Кудишкин B.C. Определение ударных изгибающих моментов для речных ледоколов. ГПИ, «Проблемы и технические средства продления навигации на внутренних водных путях». Горький, 1985.

121. Кудишкин B.C. Резонансные колебания корпуса д/э «Обь» при движении в мелкобитых льдах // Тр. советской антарктической экспедиции. 18-я САЭ. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

122. Кудишкин B.C. Резонансные колебания корпуса судна при действии импульсных ледовых нагрузок // Тр. ЛКИ, 1978.

123. Куликов Н.В. Арктическая транспортная система, что ее ждет // Морской флот. 2000. № 5.

124. Куликов Н.В. Морские перевозки нефтеналивных грузов в Арктике. Проблемы и решения. Экономика, 2001.

125. Курдюмов A.A. Вибрация корабля. Л.: Судпромгиз, 1961.

126. Курдюмов В.А. Использование метода предельных нагрузок при проектировании ледовых усилений // Сб. докл. советско-финского семинара по ледовой прочности судов. Л.: Судостроение, 1988.

127. Курдюмов В.А. О нагрузках при сжатии судов во льдах // Тр. ЛКИ: Проблемы проектирования корпусных конструкций. Л., 1987.

128. Курдюмов В.А. О расчете допустимых скоростей движения судов во льдах // Тр. ЛКИ: Ледопроходимость и ледовая прочность судов, 1990.

129. Курдюмов В.А., Рябов Л.И., Тряскин В.Н. Анализ работы бортовых перекрытий транспортных судов под действием ледовой нагрузки // Тр. ЛКИ: Ледопроходимость и ледовая прочность судов, 1979.

130. Курдюмов В.А., Тряским В.Н. Упругопластический изгиб обшивки ледового пояса // Тр. ЛКИ: Ледопроходимость и ледовая прочность судов, 1979.

131. Курдюмов В.А., Тряскин В.Н., Хейсин Д.Е. Определение ледовой нагрузки и оценка ледовой прочности корпусов транспортных судов // Тр. ЛКИ: Ледопроходимость и ледовая прочность судов, 1979.

132. Курдюмов В А., Хейсин Д.Е. Гидродинамическая модель удара твердого тела о лед. Прикладная механика. 4.XII, вып. 10. 1976.

133. Ледовый паспорт судна типа т/х «Дмитрий Донской». Л.: ААНИИ,1979.

134. Ледовый паспорт судна типа т/х «Норильск». Л.: ААНИИ, 1984.

135. Jlunuc В.Б., Ремез Ю.В. Безопасные режимы плавания судов. М.: Транспорт, 1982.

136. Лихачев А.В. Управление судном. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2004.

137. Лихогруд Г.М. Неполная семиотическая система в интеллектуальном управлении квазистационарными объектами // Тр. 5-й национальной конференции по искусственному интеллекту с международным участием КИИ-96. Т.З. Казань, 1996.

138. Лихоманов В.А. и др. Принципы разработки и перспективы использования ледового паспорта. РОАС'93 The 12th International Conférence on Port and Océan Engineering under Arctic Conditions. 17-20 August, 1993. Hamburg.

139. Лихоманов В A. Обработка результатов тензометрических испытаний судов во льдах с помощью вероятностных методов // Тр.ААНИИ. Т.391. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

140. Лихоманов В А. Прочность ледоколов и транспортных судов (по данным тензометрических испытаний // Тр. ААНИИ. Т.309. 1973.

141. Лихоманое В.А., Максутов Д.Д., Фадеев О.В. Испытания судов во льдах и оценка их ледовой прочности // Сб. докл. советско-финского семинара по ледовой прочности судов. Д.: Судостроение, 1987.

142. Лихоманое В.А., Солостянский Д.И. Тензометрические испытания ледокольно-транспортных судов // Тр. ААНИИ. Т.309. Д.: Гидрометеоиздат, 1973.

143. Лихоманое В.А., Хейсин Д.Е. О вероятностном подходе к оценке ледовой прочности судов // Тр. ААНИИ. Т.376. Д.: Гидрометеоиздат, 1981.

144. Лихоманое В. А., Хейсин Д.Е. Экспериментальное исследование удара твердого тела об лед // Проблемы Арктики и Антарктики. Вып.38. Д.: Гидрометеоиздат, 1971.

145. Логачев С.И. Морские танкеры. Д.: Судостроение, 1970.

146. Логачев С.И., Чугунов В.В. Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития. СПб.: Судостроение, 2001.

147. Лоскутов А.Ю., Михайлов A.C. Введение в синергетику. М.: Наука,1990.

148. Лоскутова О. На северном морском пути будет оживленное судоходство // Морская биржа, 2006. № 2(16).

149. Лохин В.М., Макаров И.М., Манъко C.B., Романов МЛ. Методические основы аналитического конструирования регуляторов нечеткого управления // Известия РАН. Теория и системы управления. 2000. № 1.

150. Лукомский Ю.А., Пешехонов ВТ., Скороходов ДА. Навигация и управление движением судов. СПб.: Элмор, 2002.

151. Максимаджи А.И. Капитану о прочности судна. Д.: Судостроение,1988.

152. Максимаджи А.И. Контроль качества конструкций судового корпуса один из путей снижения неблагоприятного влияния человеческого фактора в судоходстве // Морской журнал, № 29.

153. Максимаджи А.И. Прочность морских транспортных судов. JL: Судостроение, 1976.

154. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1985.

155. Малышев Н.Г., Берштейн U.C., Боженюк A.B. Нечеткие модели для экспертных систем в САПР. М.: Энергоатомиздат, 1991.

156. Маслов А.И. Опыт расчета внешних усилий, действующих на корпус судна в ледовых условиях// Тр. ВНИИТОС. Т.2. Вып.З. 1937.

157. Матлах А.П. Анализ поведения конструкций судов ледового плавания в условиях упруго-пластических деформаций // Морской вестник. 2005. № 1 (13).

158. Матлах А.П. Десять лет на службе отечественного судостроения // Морской журнал. 2001. № 3-4.

159. Матлах А.П. Исследование прочности корпусных конструкций при взаимодействии со льдом // Судостроение. 2006. № 4.

160. Матлах А.П. К вопросу об эффективных способах улучшения вибрационных условий обитаемости на судах активного ледового плавания // Морской вестник. 2006. № 2 (18).

161. Матлах А.П. Международный конгресс по механике, электроинжинирингу и технологии «МЕЕТ-2002» и международная конференция по морской индустрии «MARIND-2002» // Морской вестник. 2002. № 4 (4).

162. Матлах А.П. Некоторые особенности вибрации транспортных судов активного ледового плавания // Морской вестник. 2005. № 3.

163. Матлах А. П. Обеспечение эксплуатационной безопасности и надежности судов активного ледового плавания // Тез. докл. 8-й международной конференции «Российское судостроение и судоходство, деятельность портов, освоение океана и шельфа». НЕВА-2005.

164. Матлах А.П. Проблемные вопросы создания судов активного ледового плавания // Судостроение, 2006. № 6.

165. Матлах А. П. Современное состояние арктического флота и некоторые вопросы улучшения эксплуатационных характеристик судов активного ледового плавания // Морской вестник. 2004. № 3 (11).

166. Матлах А.П., Миронов М.Ю., Родионов A.A. Эффективные алгоритмы оптимизации конструкций при динамическом нагружении // Материалы межотраслевой научно-практической конференции «ВОКОР-2004», СПб.

167. Матлах А.П., Нечаев Ю.И. Основные принципы создания бортовых интеллектуальных систем для судов Арктического шельфа // Морской вестник. 2003. №4(8).

168. Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Концепция создания морских тренажерных систем новых поколений // 5-я международная конференция и выставка по морским технологиям «МОРИНТЕХ-2003»: Материалы конференции.

169. Матлах А.П., Нечаев Ю.И., Поляков В.И. Морской интеллектуальный тренажер. Патент РФ №2251157 от 16.07.2004.

170. Матлах А.П., Поляков В.И. Колебания плоских стержневых систем, рам и перекрытий // СПб.: Изд. Центр СПбГМТУ, 2005.

171. Матлах А.П., Поляков В.И. Компьютерные технологии -эффективное средство улучшения вибрационных условий обитаемости на среднетоннажных танкерах // Тр. IV международной конференции по морским интеллектуальным технологиям «Моринтех-2001».

172. Матлах А.П., Поляков В.И. Решение проблемы вибрационных условий обитаемости на судах транспортного флота // Тр. НТО им. акад. А.Н.Крылова. Научно-техническая конференция, посвященная 300-летию ФГУП «Адмиралтейские верфи», 2004, вып. 1(2).

173. Матлах А.П., Поляков В.И., Сластенин М.Н. Методология расчетного прогнозирования уровней ходовой вертикальной вибрации палуб обитаемых помещений надстроек транспортных судов во внерезонансных зонах // Тр. НТО им. акад. А.Н.Крылова, 2001, вып.31.

174. Матлах А.П., Родионов A.A. Оптимизация конструкций грузовой части нефтеналивных судов // Тез. докл. научно-технической конференции «Бубновские чтения», посвященной 100-летию кафедры строительной механики корабля СПбГМТУ. СПб.: 2004, ноябрь.

175. Матлах А.П., Родионов A.A. Повышение эффективности и конкурентоспособности вновь создаваемых судов при проектировании их корпусных конструкций // Морской вестник. 2004. № 1(9).

176. Методика расчета параметров общей вибрации транспортных судов. Тех.отчет ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вып. 20790, 1982.

177. Методика расчетной оценки уровней вибрации палуб жилых и служебных помещений надстроек транспортных судов. Тех. отчет ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вып. 30877, 1985.

178. Методы определения периодических возмущающих сил, вызывающих общую вибрацию корпуса судна. Тех. отчет ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, вып. 20332, 1981.

179. Минаев Ю.Н., Филимонова О.Ю., Бенамеур Лиес. Методы и алгоритмы решения задач идентификации и прогнозирования в условиях неопределенности в нейросетевом логическом базисе. М.: Горячая линия -Телеком, 2003.

180. Михеев Ю.В., Кудишкин B.C. Выбор интервала дискретности при обработке экспериментальных данных колебаний корпуса судна во льдах // XXXIV Научно-техническая и методическая конференция. Л: JIMBT, 1982.

181. Морская доктрина Российской Федерации на период до 2020 года, М.: 2001.

182. Мур У.Х., Биа Р.Г. Управление человеческими и организационными ошибками весь период жизни судна. IMAS 95. Институт морских инженеров. Лондон. 1995. Май.

183. Мур У.Х., Биа Р.Г., Роберт К.Х. Улучшение управления человеческими и организационными факторами при эксплуатации танкеров // Симпозиум по судовым конструкциям 93. Арлингтон, Виржиния. Ноябрь, 1993.

184. Неделько В.Н. Прогнозирование информационных потребностей операторов особо сложных систем управления // Искусственный интеллект. Донецк. 2002. № 3.

185. Нейронные сети Statistica Neural Networks / Пер. с англ. М.: Горячая линия Телеком, 2001.

186. Нечаев Ю.И. Искусственный интеллект: концепции и приложения. СПб.: ИЦ СПбГМТУ. 2002.

187. Нечаев Ю.И. Математическое моделирование в бортовых интеллектуальных системах реального времени И Тр. 5-й Всероссийской конференции «Нейроинформатика-2003». М.: 2003. Лекции по нейроинформатике. 4.2.

188. Нечаев Ю.И. Нейросетевые технологии в интеллектуальных системах реального времени // Тр. 4-й Всероссийской конференции «Нейроинформатика-2002»: Лекции по нейроинформатике. Ч. 1. М., 2002.

189. Нечаев Ю.И. Принципы использования нейронных сетей в бортовых интеллектуальных системах // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2004. № 7-8.

190. Нечаев Ю.И., Дубовик С.А. Высокопроизводительные вычисления на основе принципа конкуренции с использованием вероятностно-асимптотических методов структурирования данных // Морской вестник. 2003. № 2 (6).

191. Нечаев Ю.И., Петров О.Н. Контроль динамики судна в сложных ситуациях на основе нечеткой модели знаний // Сб. докл. международной конференции по мягким вычислениям и измерениям 8СМ-2006. Т.1. СПб., 2006.

192. Нечаев Ю.И., Петров О.Н. Система поддержки принятия решений на основе нечетких знаний о динамике судна в экстремальных ситуациях // Сб.докл. международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM-2005. Т.2. СПб, 2005.

193. Нечаев Ю.И., Сиек Ю.Л. Нейросетевые модели в морских интеллектуальных системах // Морской вестник. 2002. № 1(5).

194. Нечаев Ю.И., Тихонов Д.Г. Нейропрогноз на основе логического вывода по прецедентам // Тр.7-й Всероссийской научно-технической конференции «Нейроинформатика-2005»: Лекции по нейроинформатике. 4.2. М.: МИФИ. 2005.

195. Нечаев Ю.И., Тихонов Д.Г. Нейросетевая идентификация частотных климатических спектров волнения // Сб. докл. международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM-2005. Т.1. СПб., 2005.

196. Никитин Б.А. Проблемы создания арктического нефтегазо-промыслового флота// Судостроение. 1996. № 10.

197. Новые концепции общей теории управления // Сб. науч.тр. / Под ред. А.А.Красовского. Москва-Таганрог. 1995.

198. Ногид Л.М. Моделирование движения судна в сплошном ледяном поле и битых льдах // Сб. науч. тр. ЛКИ. Вып. 28, 1959.

199. Ногид Л.М. Об ударе судна о лед // Сб. науч. тр. ЛКИ. Вып. 26, 1959.

200. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механики сплошных сред. М.: Мир, 1976.

201. Палий О.М., Бойцов Г.В. Проблемы прочности судов ледового плавания//Судостроение. 1983. № 1.

202. Пановко Г.Я. Дискретная модель тела человека и определение ее параметров // Машиноведение, 1974. № 4.

203. Пановко Г.Я., Потемкин Б.А., Фролов КБ. Определение параметров тела человека-оператора при вибрационном и ударном воздействиях // Машиноведение. 1974. № 3.

204. Папкович П.Ф. Труды по прочности корабля. JL: Судпромгиз, 1956.

205. Пасецкий В.М. Звездные мгновения Арктики. СПб.: Судостроение,1995.

206. Пашин В.М. Национальному судостроению и судоходству -экономическую поддержку // Судостроение. 2003. № 5.

207. Пересыпкин В.И., Яковлев А.Н. Северный морской путь состояние и перспективы развития // Сб. науч. тр. ЦНИИМФ «Перспективные транспортные средства Арктики. СПб.: 2003.

208. Перспективные транспортные средства для Арктики // Сб. науч. тр. ЦНИИМФ, СПб.: 2003.

209. Петинов C.B. Основы инженерных расчетов усталости судовых конструкций. JT.: Судостроение, 1990.

210. Петров М.К. Плавание во льдах. JL: Морской транспорт, 1955.

211. Подволоцкий Н.М. Опыт эксплуатации танкеров ледового плавания. Российский Морской Регистр судоходства. СПб., 2004.

212. Подпрограмма «Морской транспорт» Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России». М., 2001.

213. Поляков В. И. Вибрационные расчеты судовой надстройки на стадии ее проектирования. Тез. докл. На XXIV Всесоюзной конференции «Проблемы повышения прочности транспортных судов». 1982.

214. Полякова Я.Ю., Разуваев В.И. Транспортировка нефти с севера России: проблемы и решения // Морской вестник. 2002. № 4.

215. Попов Э.В., Фоминых И.Б., Кисель Е.Б., Шапот М.Д. Статические и динамические экспертные системы. М.: Финансы и статистика, 1996.

216. Попов Ю.М. К вопросу удара судна о льдину // Тр. ЛКИ, вып. XV,1955.

217. Попов Ю.Н., Фаддеев О.В., Хейсин Л.Е., Яковлев A.A. Прочность судов, плавающих во льдах. Л.: Судостроение, 1967.

218. Поспелов Д.А., Эрлих А.И. Прикладная семиотика новый подход к построению систем управления и моделирования И Динамические интеллектуальные системы в управлении и моделировании. М.: ЦРДЗ. 1996.

219. Постное В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1977.

220. Постное В.А., Дмитриев С.А., Елтышев Б.К, Родионов A.A. Метод суперэлементов в расчетах инженерных сооружений. Л.: Судостроение, 1979.

221. Постное В.А., Калинин B.C., Ростовцев Д.М. Вибрация корабля. Л.: Судостроение, 1983.

222. Постное В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974.

223. Постон Т., Стюарт И. Теория катастроф и ее приложения. М.: Мир,1980.

224. Правила классификационных освидетельствований судов РМРС. СПб., 2004. Бюллетень изменений и дополнений РМРС. СПб., 2005.

225. Прагер В., Ходж Ф. Теория идеально пластических тел. М.: ИЛ,1956.

226. Проблемы Северного морского пути / Под ред. А.Г.Гранберга, В.И.Пересыпкина, М.: Наука, 2006.

227. Проценко A.M. Теория идеально-пластических систем. М.: Наука,1982.

228. РД 31.28.30-88. Комплексная система технического обслуживания и ремонта судов. Методика дефектации корпусов морских транспортных судов. М.: Мортехинформреклама, 1988.

229. Рекомендации по снижению шума и вибрации на судах ледового плавания по результатам испытаний судов типа CA-15. Отчет о научно-исследовательской работе ЦНИИМФ, УДК 628.517:629.12. Л., 1984.

230. Решетов H.A. Формальная оценка безопасности судна // Науч.-техн. сб. Российского Морского Регистра судоходства. Вып.20. Ч. 1. 1997.

231. Ржаницын А.Р. Расчет конструкций с учетом пластических свойств материала. Л.: Стройиздат, 1954.

232. РМРС. Правила классификации и постройки морских судов. II Ч. Корпус. СПб., 2003.

233. РМРС. Правила классификации и постройки морских судов. Л.: Транспорт, 1995.

234. РМРС. Правила классификации и постройки морских судов. Л.: Транспорт, 1999.

235. РМРС. Правила классификации и постройки морских судов. СПб.: Транспорт, 2005.

236. Родионов A.A. Математические методы проектирования оптимальных конструкций судового корпуса. Л.: Судостроение, 1990.

237. Родионов A.A., Упырев В.М. Расчетное проектирование судовых перекрытий // Судостроение. 1987. № 4.

238. Родосский В.А. Вынужденные антисимметричные колебания обшивки судовых перекрытий // Тр. ВВМИЛОУ им. Ф.Э.Дзержинского, № 25, 1958.

239. Романов A.A. Ледовые условия плавания в водах Антарктики // Сб. науч. тр. ААНИИ. Т. 335, 1976.

240. Романов И.П. Ледяной покров Арктического бассейна. СПб.: ААНИИ, 1992.

241. Руководство для сквозного плавания судов по Северному морскому пути // Администрация Северного морского пути. Государственное гидрографическое предприятие Министерства транспорта РФ. СПб., 1995.

242. Руководство по морской практике / Пер. с англ. М.: Морской транспорт, 1957.

243. Рывлин А.Я., Хейсин Д.Е. Испытания судов во льдах. Л.: Судостроение, 1980.

244. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Политехника, 2000.

245. Сазонов К.Е. Ледовая управляемость судов. СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, 2006.

246. Сайдаков Ю.А. Об определении полного ледового сопротивления речных судов в битых льдах // Тр. ГИИВТА. Судовождение на внутренних водных путях. Горький. Вып. 116. 4.2, 1971.

247. Санитарные нормы вибрации на морских, речных и озерных судах № 1103-73. Минздрав СССР. М., 1973.

248. Сборник докладов советско-финского семинара по ледовой прочности судов. Л.: Судостроение, 1988.

249. Северный морской путь необходим для благополучия России // Промышленность сегодня, 2001 г. По материалам доклада академика Н.Н.Моисеева, сделанного им в Российском научном центре «Курчатовский институт» на Александровских чтениях.

250. Семенов Ю.Н. Анализ причин и последствий морских аварий // Морской журнал, № 29.

251. Сидорченко В. Ф. Кораблекрушения на море. Л.: Изд-во ЛГУ, 1990.

252. Симонов Ю., Минин В., Поляков Ю., Пинский А. Морские транспортные системы для вывоза нефти арктических месторождений // Технологии ТЭК. 2004. № 1.

253. Сингеру Омату, Марзуки Халид, Рубия Юсоф. Нейроуправление и его приложения. М.: ИПРЖР, 2000.

254. Следзюк А.К., Кучиев Ю.С. Новый этап в освоении Северного морского пути // Судостроение. 1976. № 2.

255. Смирнов А.П., Майнагашев B.C., Голохвастов В.П., Соколов Б.М. Безопасность плавания во льдах. М.: Транспорт, 1993.

256. Советская Арктика (моря и острова Северного Ледовитого океана). М., 1970.

257. Солдаткин О.Б. Влияние ширины ледового канала на сопротивление движению транспортного судна / Сб. науч. тр. ГИВТ. Горький. Вып.234, 1988.

258. Спиро В.Е. Применение ЭВМ в расчетах прочности корпусных конструкций. Л.: ИПК СП. 4.1, 1976; ч.2, 1977.

259. Справочник по теории корабля. Л.: Судостроение, 1985.

260. Старшинов В.А. От «Пайлота» до «России» // Человек, море, техника. Л.: Судостроение, 1989.

261. Тарасик В.П., Рынкевич С.А. Интеллектуальные системы управления транспортными средствами. Минск: УП «Технопринт», 2004.

262. Терано Т., Асаи К., Сугено М. Прикладные нечеткие системы. М.: Мир, 1993.

263. Терехов В. А., Ефимов Д.В., Тюкин И.Ю., Антонов В.Н. Нейросетевые системы управления. СПб.: СПбГУ. 1999.

264. Технический отчет ЦНИИ МФ. Анализ результатов измерений низкочастотной вибрации в помещениях судов (по пяти типам: «Арктика», «Азовское море» и др.) УДК 628.517: 629.123. Л., 1978.

265. Технический отчет ЦНИИ МФ. Исследование низкочастотной вибрации на ледоколах типа «Арктика» в эксплуатационных условиях. УДК 628.517: 124.791.2-8. Л., 1980.

266. Технический отчет ЦНИИ МФ. Рекомендации по снижению шума и вибрации на судах ледового плавания по результатам испытаний судов типа СА-15. УДК 628.517: 629.12. Л., 1984.

267. Тимофеев О.Я. Прогнозирование повреждений корпусных конструкций судов, плавающих во льдах // Тез. докл. международной конференции «Морские месторождения нефти и газа России». СПб., ноябрь, 1994.

268. Труды Международного симпозиума по человеческому фактору. Арлингтон, Виржиния. Ноябрь, 1996.

269. Тряский В.Н. Вопросы проектирования бортовых конструкций судов ледового плавания // Судостроение за рубежом. 1981. № 3.

270. Тряскин В.Н. Удар судна о льдину // Тр. ЛКИ. Вып. 116, 1977.

271. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника. М.: Мир. 1992.

272. Уровни вибрации на морских судах. Санитарные нормы СН 2.5.2.048-96. Госкомсанэпиднадзор России. М., 1996.

273. Усков A.A., Кузьмин A.B. Интеллектуальные технологии управления. Искусственные нейронные сети и нечеткая логика. М.: Горячая линия -Телеком, 2004.

274. Хейсин Д.Е. Определение контактных усилий при ударе форштевнем о лед // Проблемы Арктики и Антарктики. Вып.8. 1961.291 .Хейсин Д.Е. Прочность ледяного покрова под действием нагрузки, приложенной к его кромке // Тр. ААНИИ. Т.237. Л., 1960.

275. Хьюз О.В. Проектирование судовых корпусных конструкций / Пер. с англ. Д.: Судостроение, 1988.

276. Цегелънюк А.Б. Информационные материалы по анализу ледовых повреждений судов Арктического плавания Дальневосточного морского пароходства за период 1979-1983 годов и предложения по их предотвращению. Отчет ЦНИИМФ, 1984.

277. Цой Л.Г. О совершенствовании классификации и требований к ледовой ходкости ледоколов и транспортных судов ледового плавания // Перспективные транспортные средства для Арктики. Сб. науч. тр. ЦНИИМФ. СПб, 2003.

278. Цой Л.Г. Метод расчета погребной мощности ледоколов и ледокольно-транспортных судов по заданной ледопроходимости // Перспективные транспортные средства для Арктики. Сб. науч. тр. ЦНИИМФ. СПб, 2003.

279. Цой Л.Г., Бабич Н.Г., Бацкга Ю.М. Можно ли в Арктике обойтись без ледоколов?// Нефтегазовая вертикаль. 1999. № 1.

280. Цой Л.Г., Богданов A.A. Математическая модель движения судна во льдах под проводкой ледокола // Перспективные типы судов и их мореходные качества: Сб. науч. тр. ЦНИИМФ. Вып.285. Л.: Транспорт, 1983.

281. Цой Л.Г., Максутов Д.Д., Зимин АД. Флот Арктики и его будущее // Судостроение. 1993. № 11-12.

282. Чалей И.В., Лисицын Н.В., Рябцев М.В. Формальное описание риска при принятии технических решений // Сб. докл. международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM-2005. СПб. Т.2. 2005.

283. Чигарев A.B., Кравчук A.C., Смалюк А.Ф. ANS YS в руках инженера. М.: Машиностроение-1, 2004.

284. Чубаков КН. Северный морской путь. М.: Знание, 1979.

285. Чувиковский B.C. Численные методы расчетов в строительной механике корабля. Л.: Судостроение, 1976.

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

287. Шауб П.А. Методы функционального проектирования в анализе и синтезе сложных систем // Морская радиоэлектроника. 2002. № 1.

288. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. М.: Мир, 1978.

289. Шиманский Ю.А. Динамический расчет судовых конструкций. Л.: Судпромгиз, 1963.

290. Шиманский Ю.А. Теория моделирования движения судна в сплошном ледяном поле. // Сб. науч. трудов ААНИИ. Т.237. 1960.

291. Шиманский Ю.А. Условные измерители ледовых качеств судна // Тр. ААНИИ. № 130. 1938.

292. Шуляковский О.Б., Орлов О.П., Родионов Н.Н. Проблемы транспортировки нефти в арктическом регионе // Морской вестник. 2002. № 1 (1).

293. Шутенко В.В. Морское страхование. СПб.: Информационный центр «Выбор», 2004.

294. Щукина Е.Н. Расчет вибрационной прочности корпусных конструкций: Научно-технический сборник. Регистр СССР. Л.: Транспорт, Вып.6. 1976.

295. Эйкхопфф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир,1975.

296. Энциклопедия «Машиностроение». T.IV-20. Корабли и суда. Кн.1, 2. СПб.: Политехника, 2003.

297. Юркевич Е.В. Введение в теорию информационных систем. М.: Изд. дом «Технологии», 2004.

298. Alexandrov V.L., Matlakh A.P., Nechaev Yu.I., Polyakov V.I. Intelligence system for ship Dynamics monitoring in extreme situations // Proc. of International conference on marine research and transportation ICMRT-05. Naples Italy. 2005.

299. Alexandrov V.L., Matlakh A.P., Nechaev Yu.I., Polyakov V.I. Ships safety navigation in conditions of the Arctic shelf // Proceedings of 2nd International Maritime Conference on Design for Safety, Osaka Colloquium 2004, Oct. 28-30, 2004 SAKAI, JAPAN.

300. Anderson J., Rosenfeld E. Neurocomputing: foundation of research. MIT Press. Cambridge. MAAS. 1988.

301. Bogdanov A., Degtiarev A., Nechaev Yu. Fuzzy logic basis in high performance decision support systems // Proceedings of International conference «Computational Science-ICCS 2001». San Francisco. CA.USA. Part.l. Springer. 2001.

302. De Keyser R.M.C., Van De Velde Ph.G.A., Dumartier F.A.O. A Comparative study of self-adaptive long range predictive control methods // Automatica. Vol. 24, 1988.

303. Det Norske Veritas. Rules for Classification of Ships. 2003.

304. Faltinsen O.M. Sea loads on ships and offshore structures Cambridge. University Press. UK. 1998.

305. Germanischer Lloyd. Rules for Classification and Construction. 2004.

306. Korri P., Varsta P. On the ice trial of a 14500 dwt tanker on the Gulf of Bothnia. NSTM79. Helsinki, 1979.

307. Kosko B. Neural networks and fuzzy systems: A dynamical systems approach to machine intelligence. Prentice-Hall. Englewood Cliffs. New Jersey. 1991.

308. Kosko B., Dickerson J.A. Function Approximation with additive fuzzy systems // Theoretical Aspects of fuzzy control / Eds. N.T. Nguyen. John Willey @ Sons. Inc. 1995.

309. Lloyd's Register of Shipping. Rules and regulations for the Classification of Ships. 2005.

310. Matlakh A.P. The strength monitoring at various modes of ship movement in ice. // 16th International conference on hydrodynamics in ship design 3rd International symposium on ship maneuvering Gdansk-Ostroda. Poland, 7-10 September. 2005.

311. Matlakh A.P., Polyakov V.I. Computing forecasting of vibration parameters of ship's habitable rooms during their designing // Труды НТК MARIND'2001,2001.

312. Matusiak J. Dynamic Loads and Response of Icebreaker SISU Duding Continuous Icebreaking. Research rep. no 37, Finnish Board of Navigation, Helsinki, 1982.

313. Miwa I. Mechanical impedance of human body in various postures. -Industrial health. Vol. 13, № 5. 1975.

314. Moon F. Chaotic vibrations. N.Y. Wiley. 1987.

315. Nechaev Yu., Degtyarev A. Knowledge formalization and adequacy of ships dynamics mathematical models in real time intelligence systems // Proceedings of 14th International Conference on Hydrodynamics in Ship Design. Szcecin-Miedzyzdroje, Poland, 2001.

316. Nechaev Yu.L, Dubovik S.A. Probability-asymptotic methods in ship dynamic problem // Proceedings of 15th international conference on hydrodynamics in ship design, safety and operation. Gdansk. Poland. 2003.

317. Nechaev Yu.I., Makov Yu.L. Software for analysing and interpreting information on ships dynamics under conditions of intensive ising // Proceedings of third international conference ISC-2002. St.Petersburg. 2002. Sec. B.

318. Nechaev Yu.L, Serova E.G., Zavyalova O. Visualization of results ofthmathematical simulation in real-time intelligence systems // Proceedings of 14 International Conference on Hydrodynamics in Ship Design. Szcecin-Miedzyzdroje, Poland, 2001.

319. Proceedings the 12th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions. Vol. 1, 2. POAC'93, 17-20 August, 1993, Hamburg.

320. Proceedings the 13th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions. Vol 1, 2. POAC'95, 15-18 August, 1995, Murmansk.

321. Riska K. & al. Ice and pressure measurements on board I. B. Sisu. POAC'83. Technical research centre of Finland, VTT Symposium 28, Espoo, 1983.

322. Saaty T.L. A sealing method for priorities in hierarchical structures // J. Match. Psychology. Vol.15. № 3. 1977.

323. Timofeev O., Klenov A., Krupina N. The Measurement of Ice Loads onboard Icebreaker "Kapitan Dranitzin": the Method of the Primitive Data Processing and Results Description. Proc. Of intern. Conf. ICETECH-2000, September 2000, St. Petersburg.

324. Vuorio J. & al. Long-term measurements of ice pressure and ice-induced stresses on the icebreaker Sisu in winter 1978. Winter Navigation Research Board. Research report No. 28. Helsinki, 1979.

325. Vuorio J. Development of measuring system for ice loads on ship hull. M. Sc. Thesis (in Finnish); Helsinki University of Technology. Otaniemi, 1979.

326. Winston P.N. Artificial intelligence. Addison Wesley Publishing Company. USA. 1993.

327. YamadaH. Strength of biological materials. N.Y., Mc. GrowHill., 1973.

328. Zadeh L. Fuzzy logic, neural networks and soft computing // Commutation on the ASM-1994. Vol.37. № 3.