автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Проектное обоснование рациональных характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов

УДК 629.12.001

ЕГОРОВА Екатерина Викторовна

На правах рукописи

ПРОЕКТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАССАЖИРСКО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КАТАМАРАНОВ

05.08.03 - Проектирование и конструкция судов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2008

□□345Э787

003459787

Диссертационная работа выполнена на кафедре Проектирования Судов Санкт-Петербургского Государственного Морского Технического Университета.

Научный руководитель д.т.н. проф. Царев Б.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Сахновский Борис Михайлович кандидат технических наук, старший научный сотрудник Симонов Юрий Андреевич

Ведущая организация - Центральный Научно-Исследовательский Институт Морского Флота, г.Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится « М » (раё/ЯЛА 2009 г. в /¿Г час. в ауд. акт, зал на заседании диссертационного совета Д 212.228.01 при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, Санкт-Петербург, Лоцманская ул., д.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГМТУ.' Отзывы просим направлять в адрес диссертационного совета университета Д 212.228.01 в двух экземплярах, заверенных печатью.

Автореферат разослан « Ж» 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор • """" А.ЙТГайкович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Среди скоростных пассажирско-автомобильных паромов почти половину составляют катамараны. Интенсивное развитие этой группы судов недостаточно подкреплено теоретическими обоснованиями проектных характеристик. Их выбор часто подчиняется только частным задачам, например, только задачам ходкости, что может приводить к неоптимальным показателям компоновки и мореходности. Важные вопросы - обоснование рациональной длины и клиренсов, которые влияют на основные показатели и на эффективность катамаранов.

При проектировании быстроходных судов надо целесообразно сочетать данные внешней и внутренней задач теории проектирования судов, обосновывать и те проектные характеристики, которые не входят в состав задания на проектирование, но заметно влияют на эффективность. К подобным задачам относятся: обоснование спектра уровней комфортности с распределением пассажиров по категориям, а также по ярусам; выбор архитектурно-компоновочного типа и детализация катамаранной гидродинамической компоновки; уточнение конструктивной схемы и применяемых материалов. При проектировании катамаранов выбор упомянутых решений следует делать на основе опыта, статистических данных и путём оптимизации (сопоставления по критерию нескольких проектных вариантов).

Поэтому актуальным является создание комплексной методики, позволяющей определить направление, в котором необходимо изменять исходные и промежуточные параметры катамарана для приближения к наилучшему варианту. В диссертации реализуется схема формирования дерева проектно-исследовательских разработок, то есть схема последовательного анализа частных вариантов, при этом содержание анализа на каждом этапе зависит от результатов проработки предшествующего этапа. Это избавляет от полного сеточного перебора всех вариантов по всем возможным параметрам и ближе к релаксационному подходу. Должна быть повышена глубина анализа учитываемых факторов, характеристик гидродинамического комплекса, схем оценки вместимости, нагрузки, построечной стоимости и эксплуатационных затрат. Результаты разработки и практического внедрения методики смогут принести большую практическую пользу при разработке проектной документации в конструкторских бюро. Объект исследования

Объектом исследования являются способы проектного обоснования рациональных технико-экономических характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов длиной от 20 до 80 м при заданных требованиях к комфортабельности, дальности и мореходности. Главное внимание обращается на обоснование характеристик вместимости и компоновки на основе типизации.

Цель и содержание работы

Целью работы является разработка способов проектного поиска и обоснования рациональных вариантов общей проектной компоновки и архитектурно-конструктивных схем и параметров гидродинамического комплекса катамаранов. Рассмотрены принципиальные подходы, позволяющие на ранних стадиях проектирования определить пути совершенствования компоновочно-конструктивных характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов. К ним относятся: способы определения главных размерений при варьировании показателей комфорта, оценки потребной мощности при отличии гидродинамической компоновки от прототипа, учета изменения конструктивных схем, материалов и состава оборудования при определении компоновочных и стоимостных характеристик катамаранов. Теоретическое значение исследования

Сформирована работоспособная методика проектного анализа катамаранов, при котором часть вопросов решается на базе прототипа, а для оставшихся проводится оптимизация. Обоснованы в рамках теории оптимизации и разработаны алгоритмы, методические указания и программные комплексы по проектному обоснованию рациональных решений для определения характеристик катамаранов. В алгоритмы введены блоки, позволяющие уже на ранних стадиях проектирования детализировать параметры гидродинамического комплекса. Обоснованы способы определения главных размерений на основе анализа состава нагрузки, ходкости и вместимости при типизированных компоновках и при варьировании показателей комфорта. Научная новизна

В итоге проведенных в работе исследований получен ряд новых научных результатов. Примером являются методические указания (в двух версиях) обеспечивающие их программные комплексы, позволяющие идти разными путями в зависимости от особенностей задания и требуемых изменений в сравнении с базой данных.

На основе типизации предложены схемы обоснования проектных размерений катамаранов, архитектурно-компоновочного вида надстроек, структурной компоновки корпусов и моста, оценки экономических показателей. Дана новая схема компоновки палуб в рамках обобщенной модели пассажирско-автомобильного катамарана.

Применена такая схема состава нагрузки, которая позволяет отслеживать влияние применяемых компоновок и материалов на экономическую эффективность. При расстановке переборок в корпусах катамаранов комплексно учитываются требования непотопляемости, пожаробезопасности и рациональной взаимосвязи с конструкциями моста.

Систематизирована база данных по 90 катамаранам и получен ряд новых формул для оценки проектных характеристик.

Практическая значимость

Практическая значимость диссертационного исследования обеспечена прикладной направленностью, рассмотрением конкретных примеров и созданием специальных методических указаний и программных комплексов, готовых к применению в проектно-конструкторской практике. Важное значение для практики может иметь использование баз данных. Внедрение

Результаты исследования в объёме разработанных методических указаний и на актуальных примерах технико-экономических обоснований проектного задания внедрены в судостроительных организациях: в АО «Нептун-Судомонтаж» (г.Долгопрудный Московской области) при разработке катамарана для Москвы, в ЦМКБ «Алмаз» и на Морском заводе «Алмаз» (г.Санкт-Петербург). Апробация:

Основные разделы исследования представлялись в 2002-2008 годах на международных научных конференциях «Морские Интеллектуальные Технологии», «Моринтех-Юниор», «Кораблестроительное образование и наука» СПбГМТУ, а также на конференции СНОО СПбГМТУ и на научных семинарах НТО судостроителей им. акад. А.Н. Крылова. Публикации:

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 9 статьях, в том числе имеется статья в журнале «Морской вестник», входящем в перечень, рекомендованный ВАК РФ. Три публикации выполнены без соавторов, в остальных доля соискателя составляет 25-50 %. Объем и структура работы

Работа состоит из введения, 4 глав и заключения. Объем - 173 страницы, в том числе 62 рисунка, графика и блок-схем. Приложения - 67 страниц. В списке литературы 133 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены тенденции развития пассажирско-автомобильных катамаранов. Пассажирско-автомобильные паромы имеют высокие показатели ходкости, мореходности, вместимости, совершенствование методики их проектирования является актуальной задачей. В диссертационном исследовании рассмотрена большая база данных по построенным судам. Выявлены зависимости, характеризующие области существования этих судов и рассмотрены основы методики проектирования, позволяющие на начальной стадии выбрать лучшее решение из нескольких возможных вариантов путем сопоставления технико-экономической эффективности.

Первая глава является обзорной и рассматривает содержание проведенных исследований по данной теме. Описана логико-математическая модель и критерии оптимизации.

При выполнении обзора исследований отмечена роль в развитии оптимизационных методов Пашина В.М., Ашика В.В., Ногида Л.М., Бронникова A.B., Гайковича А.И., Ляховицкого А.Г., Демешко Г.Ф., Суслова А.Н. Рассмотрены работы по скоростным судам Дубровского В.А., Алферьева МЛ., Мадорского Г.С., Леви Б.З., Юхнина Е.И., Ваганова A.M., Шляхтенко A.B., Разуваева В.Н., Сахновского Б.М., Симонова Ю.А., Кутенева A.A., Захарова А.И., Николаева В.А., Рюмина С.Н, Цымлякова Д.Е.

Систематизирована база данных катамаранов, выведены формулы для предварительного проектного обоснования исходных вариантов:

величины В, Т, Н в зависимости от LBJI меняются по линейной функции: В = 2,55 + 0,23L вл ± 0,9 (1), Т = 0,8 + 0,02ЬВЛ ± 0,3, (2) Н = 0,15 + 0Д13ЬВЛ ±0,3, (3)

для пассажирских катамаранов Ьвл /Внаи6 = 1,5 + 0,05LBJI ± 0,25 , (4) для пассажирско-автомобильных катамаранов LBJI /Внаи6 = 3,4 + ОД 5, (5)

Ь/Внай6 =0,28±0,03 (6), Ь^ = (0,44±0,03)В, (6а)

Ь/Т = 1,9±0,3 (7), здесь b - ширина одного корпуса, Ь^ -горизонтальное расстояние между корпусами на уровне ватерлинии. Отношения числа пассажиров на нижнем и верхнем ярусах к общей численности пи / ппасс

и пвя / ппасс мало зависят от длины и, в зависимости от архитектурного типа, соответствуют зависимостям (при наиболее типичной двух ярусной компоновке): nM/nnacc=0,57±0,05 (8), пвя/ппасс= 0,43 ±0,04 (8а)

nM/nmcc= 0,79±0,05 (9), п,я/ппасс = 0,21 ±0,07 (9а)

Условная относительная площадь ярусов ая = Ss /(LBJ1 • Внаиб) принимает следующие значения: для нижнего яруса пассажирские катамараны а^ = 0,53 ± 0,09; пассажирско-автомобильные катамараны аня = 0,72 ± ОД; для верхнего яруса ая пассажирские катамараны: а Ея = 0,36 + 0,05, авя = 0,18 + 0,07; пассажирско-автомобильные катамараны:

авя - 0,68 + 0,09, авя = 0,44 ± 0,03.

Зависимости такого типа позволяют на начальной стадии проектирования определить основные компоновочные характеристики будущего судна.

В качестве составных частей критерия рассматриваются зависимости для оценки стоимости и эксплуатационных затрат по проектируемым катамаранам. Величину строительной стоимости катамарана можно описать по схеме А.И

Балкашина: Ц = f,PK + f2Pyc + f3P3y + f4P3ui (10)

Она включает учет стоимости корпуса, устройств и систем, энергетической установки и электрооборудования со штурманскими приборами, характеризуемые их массами ( Рк, Рус, Рэу, Рэш) и показателями затрат, условно

отнесенных к тонне нагрузки (Г,, (2, Формула для оценки

эксплуатационных затрат:

Э = £5Ц + Г6Ртпр+Г7пэ (11)

здесь, {5 - коэффициент амортизационных, ремонтных и снабженческих отчислений; ^ - бункеровочная стоимость топлива; Рт - масса топлива на рейс; п - число рейсов за навигацию; - среднегодовая зарплата моряка со всеми доплатами и условным включением накладных и навигационных расходов; пэ -количество членов экипажа.

Уточняется вариантная постановка задачи диссертационного исследования: на основе сложившихся в теории проектирования судов оптимизационных подходов разработать конкретные способы обоснования проектных характеристик катамаранов - от момента ввода базовых величин (пассажировместимость, автомобилевместимость, скорость, дальность) до определения компоновочных данных (длина, ширина, высота и так далее).

Технически приемлемые варианты сравниваются по экономическим критериям. При конкретном решении задачи оптимизации заказчик может уточнить вид критерия в соответствии с целью создания проекта.

В критерии оптимизационной задачи представлены переменные нескольких

—о

типов: Ф(Х,Ха,Х к)->тт(тах), (12)

здесь X - вектор оптимиз ируемых на данном уровне основных переменных множеством I. В данном случае под X понимаются следующие величины: Х1 -длина судна; Х2 - ширина судна; Х3 - высота борта; Х4 - осадка; Х} -коэффициент общей полноты; Ха - вектор оптимизируемых переменных для доминирующих функциональных подсистем множеством А (Ха] — материал корпуса; Ха2 - характеристики двигателя (частота); Ха3 - характеристики

движителя - тип, частота вращения, для гребного винта - число лопастей). Х°„ -вектор характеристик не оптимизируемых подсистем скоростных катамаранов.

Необходимым условием решения задачи оптимизации является ограничение области допустимых значений X, Хк:

Хтах ^Х>ХтЫ (13) Хктах>Хк>Хкшп (13а)

В качестве общего критерия оптимизационной задачи выбраны совокупные затраты Ф в форме И. Г. Бубнова:

Ф = Э + ЕЦ (14)

где Е - нормативный коэффициент, который рассматривается как проценты по полученному кредиту.

Область технически допустимых значений проектных элементов катамарана определяется системой равенств и неравенств, выражающих конкретные требования (оптимизационные ограничения): 1 .К плавучести и нагрузке катамарана:

0(Х,Ха)-£Р;(Х,Ха) = Р_; (15)

1

По разбивке состава нагрузки создается возможность выполнения расчетов удифферентовки и остойчивости, а также цены и других экономических показателей.

2.К компоновке катамарана: (Б, )ср ■ Пя > 8пасс • Ппасс -I- • Павт (16)

3.К параметрам, определяющим ходкость - в виде ограничения по.максимальной потребляемой мощности энергетической установки:

Жх,ха,хк)<£[К]тах; (17)

4.К удифферентовке: хс(х,ха,хк)-х8(х,ха,хк) = 0; (18)

5.К управляемости с позиций минимизации дрейфа при боковом ветре: [Кв](х)<(Кв)* (19)

где (К„)* - величина допустимого коэффициента ветробойности.

6.К непотопляемости: ^ = / Ц, ь > (20) где 1отс. - длина отсека катамарана, Ь - длина катамарана.

7.К конструктивным характеристикам: { (а)(х) < [ст]лоп }. (21)

В Главе 2 производится исследование компоновочных характеристик. Рассмотрена блок-схема вопросов диссертационного исследования (рис.1). В целом она состоит из 26 блоков, и включает в себя проверку основных свойств проектируемого судна.

Производится обоснование компоновочных решений при проектировании скоростных катамаранов. Для обоснования связанных с компоновкой характеристик катамарана необходимо типизировать возможные варианты архитектуры и компоновки судна. Они формируются сочетанием нескольких позиций: 1) проектной продольной компоновки; 2) планировки палуб; 3) размещения оборудования в корпусах; 4)конструктивной компоновки верхнего строения моста; 5) перевязки конструкций моста и боковых корпусов; 6) гидродинамической компоновки и формы обводов.

При определении площади для размещения пассажиров и автомобилей можно воспользоваться следующей схемой. Площадь, необходимая для

размещения пассажиров равна 8пасс = 8пассппасс (22)

где 8пасс - площадь для размещения одного пассажира, ппасс - число пассажиров.

В зависимости от уровня комфорта 8пасс = 0,9-М ,7 м2/чел. Площадь, необходимая для размещения автомобилей равна

Бцт = 8автПавт (23) = М«* (23а)

где 8аат - площадь для размещения одного автомобиля, пш - число автомобилей, а, =0,1+0,25 - коэффициент соотношения числа автомобилей и пассажиров.

Рис. 1 - Упрощенная блок-схема обоснования скоростного катамарана (полная

схема приведена в диссертации).

При размещении оборудования в корпусах необходимо рассмотреть их структуру. Располагаемая площадь в корпусах равна:

(^ри=2а(Ьм+Ь1+Ь2)В, (24)

где Ьм - длина моста, - носовое дополнение, Ь2- кормовое дополнение, а -коэффициент полноты ватерлинии. Требуемая площадь равна:

^„р^еб = 28мо + 28фа + 28служ (25)

где: 8мо - площадь МО; 8ФА - форпика-ахтерпика; - служебных отсеков.

Рассмотрена схема уточнения состава нагрузки (для вариантов стального и алюминиевого корпуса). Структура нагрузки принимается по сложившимся схемам, в задачу соискателя входила только корректировка измерителей при сопоставлении вариантов с материалами различной стоимости. По прототипам из базы данных определяется масса конструкций при конкретном материале или при композиции нескольких материалов; с учетом массы конструкций уточняется сводная нагрузка; по сводной нагрузке определяется цена катамарана по формулам типа (10); варианты из разных материалов сопоставляются по цене; при необходимости рассчитываются и другие величины, например, если изменение масс ведет к изменению мощности и запасов топлива.

В случае, если компоновка сильно отличается от прототипа, конструктивные расчеты ведутся по установившимся методикам, в том числе продольный и поперечный изгибающие моменты, действующие на судно на тихой воде определяются в виде М =Т)Ык (26), М, = ОВнаи6/к, (26а)

где к, к] - коэффициенты изгибающего момента, определяемые по прототипу с измененным видом компоновки. Напряжения от изгиба определяются по формуле

о = М/< стдоп (27), а, <ало„ (27а)

где XV, - моменты сопротивления элементов эквивалентного бруса.

Допускаемые напряжения вычисляются по формуле ст'доп = 0,6ат (28)

где Ст - предел текучести материала корпуса судна. Для определения характеристик эквивалентного бруса, требуется рассмотреть конструктивный мидель-шпангоут проектируемого судна с разбивкой на конструктивные связи (рис. 2), формируемых на основе типизации и расчетов приведенных толщин по прототипу. Эта схема позволяет выделить из общей массы массу корпусов и моста. В минимум структуры корпуса войдут связи 1-3 и 6, в максимум добавятся связи 4 и 8. Соответственно видоизменяется и структура моста.

- л ; 11

3 - 5

3

Рис. 2 - Схема конструктивных связей мидель-шпангоута: 1-горизонтальный и вертикальный киль; 2- днище и второе дно; 3-борта; 4-продольные переборки 1 яруса; 5-продольные переборки 2 яруса; 6-нижняя палуба; 7-наружная обшивка и второе дно моста; 8-верхняя палуба; 9-средняя палуба моста; 10-палубы надстроек корпусов; 11-верхняя палуба моста.

Приведенную толщину с учетом продольного и поперечного набора днища можно записать формулой 1Б = а + ЬЬ (29)

Приведенная толщина конструктивных связей относительно приведенной толщины днища равна (30)

Коэффициенты а, Ь и а| определяются по прототипу.

В работе применяется схема оценки ходкости по известным из проектирования формулам. После расчета сил сопротивления движению определяется потребная мощность двигателя и выбирается подходящий двигатель по каталогу. Затем делается оценка характеристик гребного винта по стандартным формулам или выбирается водомет по каталогу. Необходимо отметить, что половина пассажирских и две трети пассажирско-автомобильных катамаранов используют водометы. Сопоставление движителей проводится по коэффициенту полезного действия.

то

¿О 50 -40

____1 1

о

2а

50 -\5" чъ- во

Рис. 3 - Зависимость коэффициента полезного действия водометов Кате\уа от скорости. Точки соответствуют данным для натурных судов.

Разработка эскиза компоновки начинается с ориентации на конкретный архитектурно-компоновочный вариант. Для этого необходимы величины, определенные в предыдущих разделах. Это длина судна, количество ярусов, длина ярусов, высота борта, шпация, длина машинного отделения. Возможные варианты компоновки показаны на рис. 4.

«О . '--

д?

«о

ж}

-Е

Рис. 4. - Основные варианты компоновок, применяемые на пассажирско-автомобильных катамаранах: а) три яруса, уравновешенная компоновка; б) три яруса с кормовой визуальной центровкой; в) три яруса с небольшим четвертым ярусом и разделенной носовой рубкой; г) один ярус и кормовая рубка; д) два яруса и носовая рубка; е) полтора яруса; ж) один ярус и носовая рубка.

С позиций уменьшения дрейфа рассматривается оценка ветробойности и центровки по боковым поверхностям. Вертикальная и продольная центровки вычисляются по формулам:

х„=28Л/28, (31), г^ЕБ.г,/^, (32)

Коэффициент ветробойности вычисляется по формуле: кв = /2ЬТ (33) Сопоставление с практическими данными по коэффициенту ветробойности дает возможность определить, нужно ли устанавливать на судне подруливающие устройства.

В главе 3 производится формирование конкретной модели исследуемого варианта. Блок-схема проектного обоснования рационального варианта пассажирско-автомобильного катамарана приведена на рис. 5.

Рис. 5 Блок-схема конкретного проектного обоснования рационального варианта пассажирско-автомобильного катамарана

Распределяются площади и определяются главные размерения будущего судна. При компоновке используются данные по типизированным вариантам

катамаранов. При этом задается уровень комфортности для пассажиров и необходимая площадь для размещения автомобилей.

После оценки состава нагрузки проверяется удифферентовка. £Р^/1Р,=[хе]±0,005Ь (34)

Рекомендуемое значение для продольного положения центра величины в корму от миделя находится в интервале хс / Ь = 4 -т- 9 %, а конкретно зависит от числа Фруда.

Детализация оценки поперечной остойчивости необходима только при сильном отличии от типизированной компоновки приводящей к повышению центра тяжести:

^Р.г./^Р.^Г+^-КВ], (34а)

здесь г - метацентрический радиус, т^ - возвышение центра величины, Ь-относительная метацентрическая высота. Рассмотрены примеры теоретических чертежей и даны рекомендации по их применению.

С точки зрения повышения мореходности рассматриваются особенности умерения качки катамаранов. Практически на всех быстроходных судах используют устройства стабилизации для обеспечения необходимого комфорта пассажиров. Это могут быть крыльевые успокоители продольной качки, расположенные выше или ниже ватерлинии судна. При надводном размещении они не создают дополнительного сопротивления, пока возмущающие воздействия не увеличат качку судна до значительных амплитуд.

При выбранной схеме расположения пассажиров и автомобилей уточняется расстановка переборок. Отмечены особенности оценки непотопляемости (в случае отступления от типизированной разбивки на отсеки). Для определения относительных длин отсеков проектируемого катамарана можно использовать базы данных.

При использовании данных по длинам отсеков безопасного прототипа можно считать, что непотопляемость судна обеспечена. Если в процессе оптимизации проекта изменится длина того или иного отсека, рекомендуется выполнить расчет непотопляемости методом проверки затопления конкретного отсека.

В Главе 4 формируется методика проектирования катамаранов и ее применение для параметрических расчетов и обоснования рациональных направлений развития катамаранов. В составе схемы, описывающей методику проектирования катамаранов, основными разделами являются: анализ базы данных, систематизация характеристик катамаранов, определение базовых характеристик, формирование нагрузки, оценка скорости, мощности, управляемости, компоновка, оценка вместимости, удифферентовка, центровка, оценка непотопляемости, оценка экономических показателей, формирование комплексной методики и ее применение. Приведены блок-схемы исследования наиболее важных проектных элементов.

В этой же главе содержится краткое описание методических указаний «Проектное обоснование характеристик пассажирско-автомобильных

катамаранов», предназначенных для осуществления проектного поиска рационального технического решения на начальной стадии проектирования.

Составляющими подпрограммами программного комплекса являются: ¡.Определение главных характеристик катамарана. На этапе выбора главных размерений катамарана используются зависимости (1) -(9). 2.На основе оценки ходкости определяются мощности: а) буксировочная

мощность двигателя: N = ЯУ, б) потребная эффективная мощность:

N3 = N / Т| и производится выбор энергетической установки. По каталогу

выбирается подходящий двигатель по мощности. Далее производится проверка по габаритам:

1) Ограничение по длине двигателя: Ьмо-059-1>0, (35)

2) Ограничение по ширине для двигателей в корпусе: Ьк/2-Ь>0 (36)

3) Ограничение по высоте: Нмо-0,9-Ь>0 (36а) Если эти условия не выполняются, то выбираются другие двигатели (с учетом

размещения двух двигателей в корпусе друг за другом). Тогда условие проверки размещения двигателей по длине МО будет выглядеть так:

Ьмо может включать два отсека. Наилучший вариант используется в дальнейших расчетах.

3.По итогам расчета предлагается эскиз, структура которого берется из базы компоновок. Выполняется центровка и удифферентовка. Проверка благоприятной управляемости по дрейфу определяется с помощью коэффициента ветробойности.

4.Проводится оценка по экономическому критерию.

Все позиции программного комплекса строятся на имеющейся у проектанта базе данных по соотношениям главных характеристик, нагрузке, двигателям, движителям и архитектурно-компоновочным видам.

Далее рассмотрены методические указания «Обоснование характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов, влияющих на мореходность, управляемость и безопасность эксплуатации». Показана схема выбора принципиальной формы обводов (по блок-схеме рис.8).

При проектировании катамаранов используются У-образные и и-образные типы обводов. Они могут быть и глиссирующими и водоизмещающими. Для определения скоростного режима движения проектируемого судна, необходимо определить значение числа Фруда по водоизмещению

При значениях числа Фруда Frv > 2 можно считать, что судно будет двигаться в режиме глиссирования. Уточнение выбора типа обводов осуществляется с помощью показателя относительной мореходности М:

LMO-0,9-21>0

(35а)

(37)

M = h. /V

1/3

(38)

В

Рис. 8 - Блок-схема выбора формы обводов

При уточнении элементов теоретического чертежа с У-образными обводами рекомендуется килеватость в корме сводить к минимуму (не более 5°), чтобы получить максимальное динамическое поддержание, а в носу килеватость стараться сделать больше, чтобы скула, пересекая свободную поверхность выходила из воды не ближе, чем на 1/4 от длины ЬВл- Коэффициент общей полноты меняется в пределах 8=0,42-0,54 в зависимости от относительной скорости. Рекомендуемая величина коэффициента полноты площади ватерлинии а=8+(0,18-0,22), а<0,75. Коэффициент полноты мидель-шпангоута р выбирается в диапазоне 0=0,65-0,85 в зависимости от назначения судна.

При учете требований к пожаробезопасности и непотопляемости с компоновочной точки зрения имеется в виду, что пожаробезопасность требует разделения крупного катамарана по длине на противопожарные зоны. Предполагается, что состав противопожарных систем соответствует правилам классификационных обществ и реализуется за счет рационального выбора измерителя нагрузки масс. Расстояния между противопожарными переборками должно составлять 30-35 м, при этом сами переборки должны совпадать с какими-либо из главных водонепроницаемых переборок, обеспечивающих перевязку моста и корпусов катамаранов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главный вывод по результатам исследования: на базе разработанных алгоритмов и рассмотренных в примерах конкретных вариантов сформирована работоспособная методика проектного обоснования рациональных технических и экономических характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов.

В этой комплексной методике сочетается типизация компоновочных и гидродинамических решений. Обоснованы и разработаны алгоритмы, методические указания и программные комплексы для проектного обоснования рациональных решений по определению характеристик катамаранов.

Алгоритмы построены по схеме, выявления возможных направлений проектного поиска. При этом реализована схема дерева проектно-исследовательских разработок, то есть схема такого последовательного анализа вариантов, при котором содержание анализа на каждом этапе зависит от результатов проработки предшествующего этапа. Это избавляет от трудоёмкого полного сеточного перебора всех вариантов по всем возможным параметрам. Принятая процедура ближе к релаксационному подходу, так как некоторые решения могут быть пересмотрены в результате движения информации по принципу обратных связей. Опыт применения и внедрения такой методики позволяет установить направления, в которых необходимо изменять исходные и промежуточные параметры катамарана для приближения к наилучшему варианту.

В качестве наиболее новых конкретных результатов, характерных для обсуждаемого исследования, необходимо отметить следующие:

1 рассмотрена полная совокупность проектных уравнений. Доминантный подход позволил в каждой конкретной задаче ограничить число примененных алгоритмических подсистем и довести анализ до выбора проектных решений. В зависимости от решаемой задачи выбор проектных решений делается на основе опыта, статистических данных и путём оптимизации (сопоставления по выбранному критерию нескольких проектных вариантов). В результате систематизации базы данных по 90 катамаранам получен ряд новых формул для оценки проектных характеристик. Установлены рациональные направления совершенствования компоновочных и формообразующих параметров пассажирско-автомобильных катамаранов.

2)В методике проектирования катамаранов обоснована рациональная последовательность анализа, характеризуемая рассмотренными в работе блок-схемами. Процесс проектного обоснования построен таким образом, что проверенные практикой типизированные решения включаются в новый проект на основе экспертных оценок. Это позволяет высвободить время для изучения тех вопросов, которые являются относительно напряженными.

3) Сформирована гибкая методика проектного анализа катамаранов. Перед обоснованием проектных характеристик из них выделяются доминантные, для которых проводится оптимизация, и все остальные, по которым допустимо принятие типовых решений. Предложены схемы обоснования основных проектных элементов катамаранов, архитектурно-компоновочного вида

надстроек, структурной компоновки корпусов и моста, оценки экономических показателей. Достаточная детализация разделов нагрузки позволяет отслеживать влияние применяемых компоновок и материалов на экономическую эффективность.

4) Обоснованы способы определения главных размерений на основе анализа вместимости при типизированных компоновках и при варьировании показателей комфорта. Обзорный анализ базы данных и типизация чаще всего применяемых вариантов позволяют выполнять выбор архитектурно-компоновочного типа, обоснование спектра уровней комфортности с распределением пассажиров по категориям, а также по ярусам.

Катамаранная гидродинамическая компоновка считается исходно заданной заказчиком и выбору подлежат только её геометрические параметры на основе предпочтительных решений.

5)При расстановке переборок в корпусах катамаранов показан путь комплексного учёта требований непотопляемости, пожаробезопасности и взаимосвязи с конструкциями моста из условий рационального обеспечения поперечной прочности и минимизации массы конструкций. Сами методики и схемы оценки базовых конструктивных разработаны в достаточной степени в работах специалистов по строительной механике и в объём данного диссертационного исследования не входят.

6)Достигнутый уровень исследований по ходкости катамаранов позволяет для концептуальных проектных задач определять мощность путём пересчёта по геометрически подобным прототипам. Таков же подход к выбору теоретического чертежа.

7)Разработаны в двух версиях и внедрены методические указания. Они позволяют в зависимости от особенностей проектного задания и от степени желаемых изменений в сравнении с базой данных формировать гибкие алгоритмы проверки наиболее актуальных проектных вопросов.

Публикации автора

а) в журнале, входящем в перечень ВАК РФ:

1 .Обоснование компоновочных решений при проектировании скоростных катамаранов / Соколова Е.В. Обоснование компоновочных решений при проектировании скоростных катамаранов // Морской вестник, 2006, № 3 (19), с.85-90 (автор 100%).

б) прочие публикации:

2.Модель обоснования проектных характеристик малых спортивных парусных судов / Царев Б.А., Дементьев М.И., Дуденков Д.В., Соколова Е.В. Модель обоснования проектных характеристик малых спортивных парусных судов // Сборник докладов конференции "Моринтех-2001", СПб, НИЦ "Моринтех", 2001, с. 36-37 (автор 25%).

3. Проектная модель анализа нагрузки пассажирско-автомобильных паромов / Соколова Е.В. Проектная модель анализа нагрузки пассажирско-автомобильных

паромов // Материалы научной конференции СНОО СПбГМТУ «Моделирование явлений в технических и гуманитарных науках», СПб, СПбГМТУ, 2003, с. 33-37 (автор 100%).

4. Проектное обоснование применения катамаранов в пассажирских перевозках / Борисова Е.В., Зубов С.В., Николаев В.А., Соколова Е.В. Проектное обоснование применения катамаранов в пассажирских перевозках // Материалы региональной научно-технической конференции с международным участием «Кораблестроительное образование и наука - 2003», СПб, СПбГМТУ, 2003, с. 144-150 (автор 25%).

5.Применение математических моделей и оптимизационных алгоритмов при проектировании катамаранов / Борисова Е.В., Соколова Е.В. Применение математических моделей и оптимизационных алгоритмов при проектировании катамаранов // Сборник докладов конференции "Морингех-2003", СПб, НИЦ "Моринтех", 2003, с. 45,46 (автор 50%).

6.Проблема сочетания скорости и комфортабельности при проектировании пассажирских судов / Михелев К.С., Соколова Е.В., Царев Б.А., Шифман А.Л. Проблема сочетания скорости и комфортабельности при проектировании пассажирских судов // Материалы региональной научно-технической конференции с международным участием «Кораблестроительное образование и наука - 2005», СПб, СПбГМТУ, 2005, с.113-119 (автор 25%).

7.0ценка совместимости принципиальных компоновочных решений при проектировании скоростных многокорпусных судов / Соколова Е.В. Оценка совместимости принципиальных компоновочных решений при проектировании скоростных многокорпусных судов // Сборник докладов конференции "Моринтех-2005", СПб, НИЦ "Моринтех", 2005., с. 41-44 (автор 100%).

8,Обоснование компоновочных типов спасательных судов / Гайкович Б.А., Егорова Е.В., Беркис Д.С. Обоснование компоновочных типов спасательных судов // Сборник докладов международного семинара «Суда будущего», СПб, НТО судостроителей им. Акад. А.Н. Крылова, 2007, с. 28-31 (автор 33%).

9.Конкурентоспособные направления развития пассажирских судов / Егорова Е.В., Соловьев Д.С., Уляшев А.А., Шифман А.Л. Конкурентоспособные направления развития пассажирских судов // Сборник докладов семинара «Проектирование перспективных судов и прикладные исследования в обеспечение конкурентоспособности судостроительной продукции», СПб, СПбГМТУ, 2008, с.34,35 (автор 25%)

ИЦ СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 25.12.2008. Зак. 3715. Тир.100. 1,0 печ. л.

Введение.

В1. Общая характеристика работы.

В2. Объект исследования. ВЗ. Цель и содержание работы.

В4. Теоретическое значение исследования.

В5. Научная новизна.

В6. Практическая значимость.

В8. Апробация.10

В9.Публикации.10

В10. Тенденции развития катамаранов.11

Глава 1. Обзор исследований и постановка задачи.13

1.1 Актуальность разработки методики проектирования катамаранов . 13

1.2 Обзор исследований. Пути обеспечения эффективности ходкости и мореходности катамаранов.15

1.3 Обзор проектных характеристик быстроходных катамаранов и формирование базы данных. Вывод формул для предварительного проектного обоснования оптимизируемых вариантов.28

1.4 Зависимости для оценки стоимости и затрат по проектируемым катамаранам. Схемы расчета критериев оптимизации.55

1.5 Постановка задачи диссертационного исследования.57

Глава 2. Исследование структурных характеристик. Анализ архитектурно-компоновочных вопросов.64

2.1 Общая блок-схема задачи проектного обоснования скоростных катамаранов.64

2.2 Обоснование компоновочных решений при проектировании скоростных катамаранов. Влияние целевого назначения при оценке необходимых площадей.67

2.3 Нагрузка. Влияние применяемых материалов. Влияние конструктивных характеристик на проектные элементы катамаранов.83

2.4 Ходкость и обоснование состава, размещения и проектных характеристик двигателей и движительно-рулевого комплекса.92

2.5 Разработка эскиза компоновки. Рекомендации для пассажирских и пассажирско-автомобильных катамаранов.95

2.6 Ветробойность и продольная центровка по боковым поверхностям. 97 Глава 3. Формирование проектной модели исследуемого объекта.99

3.1 Блок-схема проектного обоснования пассажирско-автомобильных катамаранов.99

3.2 Схема расчета нагрузки, центровки и остойчивости.102

3.3 Примеры теоретических чертежей и рекомендации по их применению.103

3.4 Возможности улучшения мореходности быстроходных катамаранов с помощью успокоителей килевой качки.110

3.5 Уточнение расстановки переборок.113

Глава 4. Формирование методики проектирования катамаранов и ее применение для параметрических расчетов и обоснования рациональных направлений развития катамаранов.118

4.1 Основные проектные выводы по вопросам, исследованным в предыдущих разделах.118

4.2 Структура методики и локальные блок-схемы исследования проектных элементов.122

4.3 Краткое описание методических указаний 1 «Проектное обоснование характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов».130

4.4 Краткое описание методических указаний 2 «Обоснование характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов, влияющих на мореходность, управляемость и безопасность эксплуатации».140

4.5 Результаты конкретных расчетов.149

Заключение.161

Литература.164

Приложение 1. Фрагменты сопоставления результатов анализа базы данных

177

Приложение 2. Методические указания-1. «Проектное обоснование характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов».191

Приложение 3. Методические указания-3. «Обоснование характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов, влияющих на мореходность, управляемость и безопасность эксплуатации».215

Введение.

В1. Общая характеристика работы

Катамараны составляют среди скоростных пассажирских и пассажирско-автомобильных паромов почти половину. Интенсивное практическое развитие этой группы судов недостаточно подкреплено теоретическими обоснованиями проектных характеристик. Выбор габаритных характеристик катамаранов часто подчиняется только задачам компоновки, что может приводить к неоптимальным показателям ходкости и качки. Особенно важным вопросом является обоснование рациональной длины и клиренсов, которые наиболее сильно влияет на самые важные показатели качеств и на эффективность катамаранов.

При проектировании быстроходных судов расширяются рамки гак называемой внешней задачи теории проектирования судов, то есть обоснования тех проектных характеристик, которые не входят в состав задания на проектирование, но в то же время заметно влияют на эффективность судна. К задачам, связанным с характеристиками упомянутого типа, относятся:

- обоснование спектра уровней комфортности с распределением пассажиров по категориям, а также по ярусам и местоположению салонов или кают по длине судна;

- распределение автомобилей;

- выбор архитектурно-компоновочного типа и гидродинамической компоновки;

- выбор конструктивной схемы и конструкционных материалов с возможностью композитных вариантов, различных для корпуса и надстроек.

При проектировании катамаранов важно уже на начальном этапе выбрать архитектурно-конструктивный тип судна, распределить полезные площади, выбрать гидродинамическую компоновку на основе опыта и статистических данных. Это позволит избежать грубых ошибок при дальнейшем проектировании.

Поэтому актуальным является создание комплексной методики, позволяющей определить направление, в котором необходимо изменять исходные параметры катамарана для приближения к наилучшему варианту. Необходимо сопоставить несколько проектных вариантов и выбрать наилучший для дальнейшей оптимизации. Особенное внимание должно быть уделено повышению объема учитываемых факторов и характеристик гидродинамического комплекса, разработке схем оценки вместимости, нагрузки, построечной стоимости и эксплуатационных затрат. и

Результаты разработки и практического внедрения методики смогут принести большую практическую пользу при разработке проектной документации в конструкторских бюро. В2. Объект исследования

Объектом исследования являются способы проектного обоснования рациональных технико-экономических характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов длиной от 20 до 80 м при заданных требованиях к комфортабельности, дальности и мореходности. Главное внимание обращается на обоснование характеристик вместимости и компоновки на основе типизации.

ВЗ. Цель и содержание работы

Целью работы является разработка способов проектного поиска и обоснования рациональных вариантов общей проектной компоновки и архитектурно-конструктивных схем и параметров гидродинамического комплекса катамаранов. Рассмотрены принципиальные подходы, позволяющие на ранних стадиях проектирования определить пути совершенствования компоновочно-конструктивных характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов. К ним относятся: способы определения главных размерений при варьировании показателей комфорта, оценки потребной мощности при отличии гидродинамической компоновки т от прототипа, учета изменения конструктивных схем, материалов и состава оборудования при определении компоновочных и стоимостных характеристик катамаранов.

В4. Теоретическое значение исследования

Сформирована работоспособная методика проектного анализа катамаранов, при котором часть вопросов решается на базе прототипа, а для оставшихся проводится оптимизация. Обоснованы в рамках теории оптимизации и разработаны алгоритмы, методические указания и программные комплексы по проектному обоснованию рациональных решений для определения характеристик катамаранов. В алгоритмы введены блоки, позволяющие уже на ранних стадиях проектирования детализировать параметры гидродинамического комплекса. Обоснованы способы определения главных размерений на основе анализа состава нагрузки, ходкости и вместимости при типизированных компоновках и при варьировании показателей комфорта. В5. Научная новизна

В итоге проведенных в работе исследований получен ряд новых научных результатов. Примером являются методические указания (в двух версиях) обеспечивающие их программные комплексы, позволяющие идти разными путями в зависимости от особенностей задания и требуемых изменений в сравнении с базой данных.

На основе типизации предложены схемы обоснования проектных размерений катамаранов, архитектурно-компоновочного вида надстроек, структурной компоновки корпусов и моста, оценки экономических показателей. Дана новая схема компоновки палуб в рамках обобщенной модели пассажирско-автомобильного катамарана.

Применена такая схема состава нагрузки, которая позволяет отслеживать влияние применяемых компоновок и материалов на экономическую эффективность. При расстановке переборок в корпусах катамаранов комплексно учитываются требования непотопляемости, пожаробезопасности и рациональной взаимосвязи с конструкциями моста.

Систематизирована база данных по 90 катамаранам и получен ряд новых формул для оценки проектных характеристик. В6. Практическая значимость

Практическая значимость диссертационного исследования обеспечена прикладной направленностью, рассмотрением конкретных примеров и созданием специальных методических указаний и программных комплексов, готовых к применению в проектно-конструкторской практике. Важное значение для практики может иметь использование баз данных.

В7. Внедрение

Результаты исследования в объёме разработанных методических указаний и на актуальных примерах технико-экономических обоснований проектного задания внедрены в судостроительных организациях: в АО «Нептун-Судомонтаж» (г.Долгопрудный Московской области) при разработке катамарана для Москвы, в ЦМКБ «Алмаз» и на Морском заводе «Алмаз» (г.Санкт-Петербург). В8. Апробация

Основные разделы исследования представлялись в 2002-2008 годах на международных научных конференциях «Морские Интеллектуальные Технологии», «Моринтех-Юниор», «Кораблестроительное образование и наука» СПбГМТУ, а также на конференции СНОО СПбГМТУ и на научных семинарах НТО судостроителей им. акад. А.Н. Крылова. В9. Публикации

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 9 статьях, в том числе имеется статья в журнале «Морской вестник», входящем в перечень, рекомендованный ВАК РФ [18, 19, 28, 42, 60, 91, 92, 93, 116]. Три публикации выполнены без соавторов, в остальных доля соискателя составляет 25-50 %. В изданиях, входящих в перечень ВАК:

1. Обоснование компоновочных решений при проектировании скоростных катамаранов. / Морской вестник (без соавторов).

В других рецензируемых научных изданиях:

2. Модель обоснования проектных характеристик малых спортивных парусных судов. / Сборник докладов конференции "Моринтех-2001", СПб, НИЦ "Моринтех", 2001 (Соавторы: Царев Б.А., Дементьев М.И., Дуденков

Д-В.);

3. Проектная модель анализа нагрузки пассажирско-автомобильных паромов. / Материалы студенческой научно-учебной конференции

Моделирование явлений в технических и гуманитарных науках», СПбГМТУ, 2003 г. (без соавторов);

4. Проектное обоснование применения катамаранов в пассажирских перевозках. / Материалы региональной научно-технической конференции с международным участием «Кораблестроительное образование и наука — 2003», СПб, СПбГМТУ, 2003 г. (Соавторы: Борисова Е.В., Зудов C.B., Николаев В.А.);

5. Применение математических моделей и оптимизационных алгоритмов при проектировании катамаранов. / Сборник докладов конференции "Мориптех-2003", СПб, НИЦ "Моринтех", 2003 (Соавтор: Борисова Е.В.);

6. Проблема сочетания скорости и комфортабельности при проектировании пассажирских судов / Материалы региональной научно-технической конференции с международным участием «Кораблестроительное образование и наука - 2005» СПб, СПбГМТУ, 2005 (Соавторы: Михелев К.С., Царев Б. А., Шифман А. Л.);

7. Оценка совместимости принципиальных компоновочных решений при проектировании скоростных многокорпусных судов. / Сборник докладов конференции "Моринтех-2005", СПб, НИЦ "Моринтех", 2005 (без соавторов);

8. Обоснование компоновочных типов спасательных судов. Труды международного семинара «Суда будущего», СПб, НТО им. Акад. А.Н. Крылова, 2007 (Соавторы: Гайкович Б.А., Беркис Д.С.);

9. Конкурентоспособные направления развития пассажирских судов. Сборник докладов семинара «Проектирование перспективных судов и прикладные исследования в обеспечении конкурентоспособности судостроительной продукции», СПб, СПбГМТУ, 2008 (Соавторы: Соловьев Д.С., Уляшев A.A., Шифман А.Л.).

BIO. Тенденции развития катамаранов

Пассажирско-автомобильные паромы имеют высокие показатели ходкости, мореходности, вместимости, совершенствование методики их проектирования является актуальной задачей. В диссертационном исследовании рассмотрена большая база данных по построенным судам. Выявлены зависимости, характеризующие области существования этих судов и рассмотрены основы методики проектирования, позволяющие на начальной стадии выбрать лучшее решение из нескольких возможных вариантов путем сопоставления технико-экономической эффективности.

В дальнейших главах показано, что современные пассажирские и пассажирско-автомобильные катамараны заняли важное место в мировой системе транспорта.

Среди стран-строителей наибольшую активность проявляют Австралия, Норвегия, Швеция и Китай. Значительные работы проводятся также в Англии, Германии, Голландии, США, Италии и России. Главной тенденцией является заметное увеличение размеров с соответствующим ростом числа пассажиров и перевозимых автомобилей.

Новым фактором является все большее расширенное применение водометов в связи с достижением значительных скоростей. Сами скорости у большинства катамаранов (около 70%) лежит в интервале 30-40 узлов, у 15% в интервале 25-29 узлов и у 15% в интервале 40-50 узлов.

Очень характерно то, что примерно 70% катамаранов оборудованы дизелями Германской фирмы MTU.

Заключение

Главный вывод по результатам исследования: на базе разработанных алгоритмов и рассмотренных в примерах конкретных вариантов сформирована работоспособная методика проектного обоснования рациональных технических и экономических характеристик пассажирско-автомобильных катамаранов.

В этой комплексной методике сочетается типизация компоновочных и гидродинамических решений. Обоснованы и разработаны алгоритмы, методические указания и программные комплексы для проектного обоснования рациональных решений по определению характеристик катамаранов.

Алгоритмы построены по схеме, выявления возможных направлений проектного поиска. При этом реализована схема дерева проектно-исследовательских разработок, то есть схема такого последовательного анализа вариантов, при котором содержание анализа на каждом этапе зависит от результатов проработки предшествующего этапа. Это избавляет от трудоёмкого полного сеточного перебора всех вариантов по всем возможным параметрам. Принятая процедура ближе к релаксационному подходу, так как некоторые решения могут быть пересмотрены в результате движения информации по принципу обратных связей. Опыт применения и внедрения такой методики позволяет установить направления, в которых необходимо изменять исходные и промежуточные параметры катамарана для приближения к наилучшему варианту.

В качестве наиболее новых конкретных результатов, характерных для обсуждаемого исследования, необходимо отметить следующие:

1 рассмотрена полная совокупность проектных уравнений. Доминантный подход позволил в каждой конкретной задаче ограничить число примененных алгоритмических подсистем и довести анализ до выбора проектных решений. В зависимости от решаемой задачи выбор проектных решений делается на основе опыта, статистических данных и путём оптимизации (сопоставления по выбранному критерию нескольких проектных вариантов). В результате систематизации базы данных по 90 катамаранам получен ряд новых формул для оценки проектных характеристик. Установлены рациональные направления совершенствования компоновочных и формообразующих параметров пассажирско-автомобильных катамаранов.

2)В методике проектирования катамаранов обоснована рациональная последовательность анализа, характеризуемая рассмотренными в работе блок-схемами. Процесс проектного обоснования построен таким образом, что проверенные практикой типизированные решения включаются в новый проект на основе экспертных оценок. Это позволяет высвободить время для изучения тех вопросов, которые являются относительно напряженными.

3) Сформирована гибкая методика проектного анализа катамаранов. Перед обоснованием проектных характеристик из них выделяются доминантные, для которых проводится оптимизация, и все остальные, по которым допустимо принятие типовых решений. Предложены схемы обоснования основных проектных элементов катамаранов, архитектурно-компоновочного вида надстроек, структурной компоновки корпусов и моста, оценки экономических показателей. Достаточная детализация разделов нагрузки позволяет отслеживать влияние применяемых компоновок и материалов на экономическую эффективность.

4) Обоснованы способы определения главных размерений на основе анализа вместимости при типизированных компоновках и при варьировании показателей комфорта. Обзорный анализ базы данных и типизация чаще всего применяемых вариантов позволяют выполнять выбор архитектурно-компоновочного типа, обоснование спектра уровней комфортности с распределением пассажиров по категориям, а также по ярусам.

Катамаранная гидродинамическая компоновка считается исходно заданной заказчиком и выбору подлежат только её геометрические параметры на основе предпочтительных решений.

5)При расстановке переборок в корпусах катамаранов показан путь комплексного учёта требований непотопляемости, пожаробезопасности и взаимосвязи с конструкциями моста из условий рационального обеспечения поперечной прочности и минимизации массы конструкций. Сами методики и схемы оценки базовых конструктивных разработаны в достаточной степени в работах специалистов по строительной механике и в объём данного диссертационного исследования не входят.

6)Достигнутый уровень исследований по ходкости катамаранов позволяет для концептуальных проектных задач определять мощность путём пересчёта по геометрически подобным прототипам. Таков же подход к выбору теоретического чертежа.

7)Разработаны в двух версиях и внедрены методические указания. Они позволяют в зависимости от особенностей проектного задания и от степени желаемых изменений в сравнении с базой данных формировать гибкие алгоритмы проверки наиболее актуальных проектных вопросов.

1. Абрамовский В.А., Деминок А.Ф., Шляхтенко A.B. Концепция скоростных пассажирско - автомобильных паромов для морских линий России на Балтике / Морской парад, 1999, №2, с. 16-19.

2. Александров B.C., Гершкович В.А., Комаров М.А. Анализ задач оптимизации для многокорпусных судов / Сб. докладов конфер. «Моринтех 97» СПб. НИЦ - Моринтех, с. 218-222.

3. Александров B.C., Гершкович В.А., Кочаров М.А. Особенности задач оптимизации для многокорпусных пассажирских судов / Сб тезисов докл. конфер. «Корабелы 300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 61

4. Алферьев М.Я. Ходкость и управляемость. Сопротивление воды движению судов, М, Транспорт, 1967.

5. Алферьев М.Я. Мадорский Г.С. Транспортные катамараны внутреннего плавания. М., Транспорт, 1976, с. 336.

6. Артюшков J1.C, Ачкинадзе А.Ш., Русецкий A.A. Судовые движители. JL,Судостроение, 1988, с. 296.

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

8. Ашик В.В., Царев Б.А. Обоснование оптимальных характеристик судов способами, развивающими идеи В.Л. Поздюнина / Труды ЛКИ: Перспективные направления проектирования судов, 1983, с.7-13.

9. Ашик В.В., Царев Б.А., Челпанов И.В. Особенности логико-математической модели судна при проектировании с помощью ЭВМ и учете прогнозируемых тенденций Науч. тр. НКИ. Л., вып. 62 с. 3-11.

10. Ашик В.В., Царев Б.А., Челпанов И.В. Выбор коэффициента общей полноты при проектировании современных морских судов / Судостроение, 1972, №2 с. 13-16.

11. Ашик В.В., Дробышевский P.B. Особенности проектирования обводов судов переходного режима движения / Труды ЛКИ: Оптимизация проектируемых судов. 1985, с. 3-7.

12. Балкашин А.И. Проектирование корабля., Л., Техиздат, 1940

13. Баскаков И.Я., Гайзер Ф.А., Лебедев Я.Я. Применение модульного метода в начальных стадиях проектирования скоростных судов / В кн.: Проблемы модульного судостроения, Л., Судостроение, 1982, с. 41-42.

14. Барабанов Н. В., Турмов Г. П. Конструкция корпуса морских судов, СПб: «Судостроение», 2002 г. 1,2 том.

15. Бойцов Г. В. Проблемы оптимизации судового корпуса. / Судостроение, 1983, №2 с. 5-8.

16. Борисов Р В. Жинкин В. Б. Теория корабля Л. ЛКИ, 1982.

17. Борисова Е.В., Соколова Е.В. Применение математических моделей и оптимизационных алгоритмов при проектировании катамаранов. / Сборник докладов конференции "Моринтех-2003", СПб, НИЦ "Мориитех", 2003

18. Бронников A.B. Морские транспортные суда. Л., Судостроение, 1984. 352 с.

19. Бронников А. В. Проектирование судов. Л. «Судостроение», 1991

20. Ваганов А.М. Проектирование скоростных судов. Л., Судостроение 1978 280 с.

21. Гайкович Б.А., Кочеров М.А., Ляховицкий А.Г., Шагиданов В.И. Царев Б.А. Концепция и модель сложно-структурной компоновки быстроходных кораблей / Тезисы докл. конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ - Моринтех, с.16539.40.

22. Гайкович А.И. Структура корабля как сложной технической системы в уравнениях теории проектирования / Сб. тезисов докл. конфер. «Корабелы 300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 41.

23. Гайкович А. И. Основы теории проектирования сложных технических систем. СПб НИЦ Моринтех, 2001.

24. Гайкович А. И. Применение современных математических методов в проектировании судов, Л., ЛКИ, 1982 г.

25. Гайкович Б.А., Егорова Е.В., Бернис Д.С. Обоснование компоновочных типов спасательных судов. Труды международного семинара «Корабли будущего», СПб, НТО им. Акад. А.Н. Крылова, 2007

26. Голуб И.С., Соколов В.П. Сопоставление эффективности проектных вариантов скоростных пассажирских судов. Судостроение, № 12, 1985, с. 34.

27. Городецкий А.З., Соколов В.П. Некоторые результаты исследования ходкости и мореходности глиссирующих катамаранов / В сб. Материалы по обмену опытом НТО им. Акад. Крылова, Вып. 300, Л., Судостроение, 1979, с.107-115.

28. Демешко Г.Ф., Ренни М.В. Архитектурные и компоновочные проблемы при разработке общего расположения скоростных пассажирских и автомобильно-пассажирских однокорпусных судов / Материалы конфер. «Моринтех-99», СПБ, НИЦ- Моринтех, с. 41.

29. Демешко Г.Ф., Рюмин С.Н. Учёт требований безопасности эксплуатации при проектировапнии быстроходных кораблей / Материалы конфер. «Моринтех-99», СПБ, НИЦ- Моринтех, с. 41-42.

30. Демешко Г.Ф., Цымляков Д.Е. Определение массы металлического корпуса скоростного двухкорпусного судна / Сб. тезисов докл. конфер. «Корабелы 300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 14-15.

31. Демешко Г. Ф. Проектирование судов «Амфибийные суда на воздушной подушке», СПб, Судостроение, 1992.

32. Дробышевский Р.В. Обоснование выбора энергетической установки при проектном анализе скоростных судов / Труды ЛКИ: Проектирование морских судов, 1988, с. 55-58.

33. Дробышевский P.B. Обоснование проектных параметров формы корпуса при построении математической модели обводов судов переходного режима движения / Труды ЛКИ: Обоснование характеристик проектируемых судов, 1984, с. 51-56.

34. Дубровский В.А. Некоторые новые концепции многокорпусных судов. СПб, Типогр. ЦНИИ им. Акад. А.Н. Крылова, 2000, 50 с.

35. Дубровский В.А., Зубахин В.Ф., Касьянов В.В., Сизов И.И. Концепция многокорпусных боевых катеров и кораблей / Тезисы докл. Конференции «Моринтех 99», СПб, НИЦ-Моринтех, с. 21.

36. Дубровский В.А, Особенности сопротивления воды движению двухкорпусного судна. Автореф. кандид. диссерт. ЛКИ, 1967.

37. Злобин Г.П., Симонов Ю.А. Суда на воздушной подушке., JL, Судостроение, 1971.

38. Егоров И. Т., Буньков М. М., Садовников Ю.М., Ходкость и мореходность глиссирующих судов, Л., Судостроение, 1978 г.

39. Егорова Е.В., Соловьев Д.С., Уляшев A.A., Шифман А.Л. Конкурентоспособные направления развития пассажирских судов. Сборник докладов семинара « », СПб, СПбГМТУ, 2008

40. Ермилкин А.П., Соколов В.П. Концептуальная модель судов судов с доминированием требований к скорости и мореходности / Сб. докладов конфер. «Моринтех 97», СПб, ТОО - Моринтех, с. 211-213.

41. Ермолаев С.Г., Афрамеев Э.А., Тедер Л.А., Рабинович Я.С. Особенности гидродинамики быстроходных катамаранов / Судостроение, 1976, № 8, с. 35-36.

42. Ефименко A.A., Соломенцев О.И. К определению вертикального клиренса морских катамаранов / Труды НКИ: Проектирование и конструкция судов, 1983, с. 16-26.

43. Захаров А.И. Методика исследования экспортной конкурентоспособности при проектировании скоростных судов. Автореферат диссертации. СПб, СПбГМТУ, 2007.

44. Колызаев Б.А., Косоруков А.И., Литвиненко В.А. Справочник попроектированию судов с динамическим поддержанием. JI., Судостроение, 1972.

45. Кочаров М.А., Соколов В.П., Ермилкин А.П. Проектные особенности скоростных катамаранов / Сб. докладов конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ - Моринтех, т. 1, с. 85-87.

46. Кривоносов JIM. О гидродинамике многокорпусных глиссирующих судов / Катера и яхты, 1968, № 14, с. 55-59

47. Круглое А.Д., Левин Б.З. К вопросу о создании скоростных катамаранов повышенной мореходности / В кн.: Научное наследие А.Н. Крылова и его влияние на современное кораблестроение. СПб, Военно-морская Академия, 1994, с. 39-46.

48. Кутнев А. А. Разработка методики проектного оптимизационного анализа скоростных пассажирских судов и катеров. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, СПб, СПбГМТУ, 2002 г.

49. Леви Б.З. Пассажирские суда прибрежного плавания. Л., Судостроение, 1975,320 с.

50. Логачёв С.И. Транспортные суда будущего. Л. Судостроение, 1976.

51. Логачёв С.И. Прогнозирование научно технического прогресса в развитии морских транспортных судов методами коллективной экспертной оценки / Тезисы докладов науч.-техн. конфер. ЛКИ, 1972, с. 15.

52. Ляховицкий А.Г., Кутенев A.A., Николаев В.А., Шагиданов В.И. Исследование сопротивления воды движению судов с аутригерами и его учет при проектировании. Труды международной конференции ISO-98. ЦНИИ им. А.Н. Крылова, 1998

53. Ляховицкий А.Г., Ершов Р.Б., Николаев В.А., Сатарова Е.В. Проблема системной оптимизации гидродинамических схем многокорпусных судов. Труды международной конференции «Мортнтех-99», СПб, НИЦ «Моринтех», 1999, с.42-43.

54. Ляховицкий А.Г. Особенности гидродинамики трехкорпусных судов и их учет при проектировании. Л., Судостроение, 1975, №12, с.3-6.

55. Ляховицкий А.Г. Исследование волнового сопротивления трехкорпусных судов на глубокой воде. Труды ЛИВТ, 1976, вып. 153, с.14

56. Матюков Э.Б., Любимов В.И., О выборе величины запаса водоизмещения скоростных судов / Труды ГИИВТ: Вопросы проектирования и обеспечения прочности судов внутреннего плавания. 1983, вып. 198. С. 168-174.

57. Многокорпусные суда / Под ред. В.А. Дубровского. Л., Судостроение, 1978,304 с.

58. Николаев В.А. Обоснование методики оптимизационного проектирования скоростных пассажирских катамаранов. Автореферат диссертации. СПб, СПбГМТУ, 2003.

59. Ногид Л.М. Проектирование формы судна и построение теоретического чертежа. Л., Судпромгиз, 1962, 243 с.

60. Пашин В.М. Оптимизация судов. Л., Судостроение, 1983, 296 с.

61. Пашин В.М., Поляков Ю.Н. Вероятностная оценка экономической эффективности судов. Л., Судостроение, 1976.

62. Пишка А. Проектирование катеров. Л., Судостроение, 1960.

63. Разуваев В.Н., Царев Б.А. Логико-математическая модель оптимизации судна на подводных крыльях / В кн.: Архитектура и проектирование судов Владивосток, ДВГУ, 1977, вып. 1, с. 80-85.

64. Разуваев В.Н. Влияние архитектурно конструктивной компоновки быстроходных судов на структуру их нагрузки / Труды ЛКИ: Проектирование судов. 1980, с.127-132.

65. Рюмин С. Н. Обоснование проектных и конструктивных характеристик скоростного судна с учетом нормативных требований. Кандидатская диссертация. СПбГМТУ, 2002.

66. Рюмин С.Н., Демешко Г. Ф. Шляхтенко А. В. Автоматизация проектирования однокорпусных скоростных судов на начальных стадиях проектирования с использованием опыта ЦМКБ «Алмаз» / Материалы

67. Савинов Г.В. Методология оптимизационного проектирования морских судов на основе многоуровневых математических моделей и методов активного диалога. Автореферат диссертации. СПб, СПбГМТУ, 1998.

68. Савинов Г.В., Царев Б.А. Оптимизационные математические модели проектирования судов и пути совершенствования методологии их анализа. Морской журнал, 2000, №2, с.40-45.

69. Саенко М.Ю. Некоторые эргономические аспекты проектирования общего расположения малотоннажных судов / Труды НКИ: Автоматизированное проектирование судов и судовых устройств., 1990, с. 72-76.

70. Саенко М.Ю. К вопросу проектирования общего расположения малотоннажных судов на основе модульных принципов / Труды РЖИ: Малотоннажное судостроение, 1988, с. 34-40.

71. Сахновский Б.М. Модели судов новых типов, Л., Судостроение, 1987 г.

72. Сахновский Б.М., Совершенствование способов проектного обоснования оптимальных характеристик судов внутреннего и смешанного плавания с учетом доминирующих факторов эксплуатации. Докторская диссертация. СПб, СПбГМТУ, 2007.

73. Сахновский Б.М. Пропульсивные качества скоростных катамаранов. Морской вестник, 2006, №3, с.97-102.

74. Сахновский Б.М. Прогнозирование мощности главных двигателей при проектном обосновании характеристик скоростных судов. Судостроение, 2006, №5, с. 17-21.

75. Сахновский Э.Б. Разработка методики проектного обоснования170скоростных катамаранов с подводными крыльями. Кандидатская диссертация. СПб, СПбГМТУ, 2003.

76. Симонов Ю.А., Смирнов Ю.И. Технико-экономические аспекты развития транспортных СВП амфибийного типа. Судостроение за рубежом, 1981, №10, с.3-13.

77. Соколов В.П. Ходовые качества малого судна. Сопротивление движению малого судна / В кн.: Справочник по малотоннажному судостроению. Л., Судостроение, 1987, с. 73-119.

78. Соколов В.П., Ермилкин АЛ. Опыт проектирования, постройки и испытаний пассажирского катамарана "Капитан Корсак" / Сб. тезисов регион конфер. 1997 г., СПб, СПбГМТУ, 1998, с. 67.

79. Соколов В.П, Даняев А.А„ Ермилкин А.П, Трубников В.Г. Проектные особенности скоростных катамаранов / Тезисы докл. Конфер. «Моринтех -99», Спб. НИЦ-Моринтех, с. 53-54.

80. Соколов В.П. Особенности оптимизации проектных характеристик скоростных пассажирских судов / Труды ЛКИ: Проектирование морских судов и плавучих технических средств. 1987, с. 106-110.

81. Соколов В.П. Разработка методики проектирования скоростных многокорпусных судов, сочетающих статическое и динамическое поддержание, Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, СПб, СПбГМТУ, 2005 г.

82. Соколов В.П., Дубровский В.А., Половинкин В.Н. Новые подходы к концепции гидродинамического проектирования надводных кораблей. / Сборник докладов конференции «Моринтех 2003», СПб, НИЦ «Моринтех», 2003, стр. 263-269.

83. Соколов В.П., Чупайло В.Л. Экспериментальное исследование ходкое!и скоростного двухкорпусного судна / Сб. НТО им. Акад. А.Н. Крылова вып. 441, с. 42-47.

84. Соколов В.П. Схема проектного обоснования рациональной ширины и центровки глиссирующих судов / Труды ЛКИ: Перспективные направле пия в проектировании судов, 1983, с. 79-83.

85. Соколова Е.В. Обоснование компоновочных решений при проектировании скоростных катамаранов. / Морской вестник

86. Соколова Е.В. Проектная модель анализа нагрузки пассажирско-автомобильных паромов. / Материалы студенческой научно-учебной171конференции «Моделирование явлений в технических и гуманитарных науках», СПбГМТУ, 2003 г.

87. Соколова Е.В. Оценка совместимости принципиальных компоновочных решений при проектировании скоростных многокорпусных судов. / Сборник докладов конференции "Моринтех-2005", СПб, НИЦ "Моринтех", 2005

88. Соломенцев О.И. Взаимосвязь начальной остойчивости и плавности бортовой качки у одно- и двухкорпусных судов / Труды НКИ: Проектирование и конструкции судов, 1985, с. 32-38.

89. Справочник по малотоннажному судостроению. Л., Судостроение, 1987, 576 с.дал.

90. Справочник по теории корабля под ред. Войткунского Я. И., т.З, Л.: «Судостроение», 1985 г.

91. Суслов А.Н., Терпигорев К.В. Интерактивные процедуры при анализе основных характеристик судов. Труды ЛКИ: Проектирование морских судов и плавучих технических средств. 1987, с.30-33.

92. Суслов А.Н., Царев А.Б. Формулирование и анализ математической модели при оптимизационном проектировании судов / Труды ЛКИ-Обоснование характеристик проектируемых судов, 1984, с. 109-113

93. Титов И.А., Егоров И.Т., Дробленков В.Ф. Ходкость быстроходных судов Л., Судостроение, 1979.

94. Трубников М. С. Особенности архитектурно-конструктивного типа скоростных автомобильно-пассажирских паромов / Материалы конференции «Кораблестроительное образование и наука», СПб, СПбГМТУ, 2003, с. 126-132.

95. Царев Б.А. Модульные задачи в проектировании судов. Л., ЛКИ, 1986.

96. Царев Б.А. Оптимизационное проектирование скоростных судов. Л., ЛКИ, 1988, 102 с.

97. Царев Б.А. Соколов В.П., Игольников А.И. Оптимизационные аспекты перспективного проектирования судов / Труды Никол. Кораблестр.

98. Инст.: Проектирование и конструкции судов, 1984, с. 43-48.

99. Царев Б.А. Соколов В.П. Проектные аспекты гидродинамического совершенствования скоростных судов. / Морской вестник, 2002, №1. с.49-56.

100. Царев Б.А. Особенности описания формы корпуса при проектировании глиссирующих судов / Труды ЛКИ: Проектирование судов. 1980, с.114-119.

101. Царев Б.А. Формирование логико-математических моделей при оптимизации судов / Труды НКИ: Автоматизированное проектирование судов и судовых устройств., 1990, с. 105-114.

102. Царев Б.А. Особенности уравнения поперечной остойчивости для высокоскоростных судов / Сб. тезисов докл. Науч.-техн. Конфер. ЛКИ, 1971, с. 28.

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

104. Царев Б.А. Развитие форм уравнения остойчивости и пути его применения при проектировании высокоскоростных судов / В кн. Общие вопросы проектирования судов, Л., Судостроение, 1972, вып. 174, с 25-46.

105. Царев Б.А. Формирование алгоритмов оптимизации судов с учетом полноты и напряжённости задания / В кн.: Новые технические средства освоения океана. Н.Новгород, 1991, Ч. 2, с. 91-97.

106. Царев Б.А. Уравнение вместимости высокоскоростных судов / Тезисы докладов науч.-техн. конфер. ЛКИ, 1972, с. 13.

107. Царев Б.А. Критерии эффективности скоростных судов / Материалы научно-технической конференции по проектированию скоростных судов 1986 и 1988 годов. Горький, НТО им. Акад. А.Н. Крылова, 1990, с. 32-34.

108. Царев Б. А., Лицис A.B. Формирование алгоритмов оптимизации скоростных судов / Материалы научно-техн. конфер по проектир. скоростных судов 1986 и 1988 годов. Горький, НТО им. Акад. А.Н. Крылова, 1990, с. 35-38.

109. Царев Б. А. Проектный анализ проблемы навигационной безопасности судна/Труды ЛКИ: Проектирование морских судов, 1988, с. 36-40.

110. Царев Б. А. Методология оптимизационного проектирования судов с доминирующими функциональными подсистемами. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. JI. ЛКИ, 1988 г.

111. Царев Б.А., Дементьев М.И., Дуденков Д.В., Соколова Е.В. Модель обоснования проектных характеристик малых спортивных парусных судов. / Сборник докладов конференции "Моринтех-2001", СПб, НИЦ "Моринтех", 2001

112. Челпанов И.В., Царев А.Б. Особенности оптимизации проектных параметров судов с повышенными требованиями к мореходности / Труды 11КИ: Проектирование и конструкции судов, 1985, с. 44-47.

113. Чупайло В.Л. Проектная оценка ходкости скоростных судов / Труды ЛКИ: Проектирование морских судов и плавучих технических средств, 1987 с 123-126.

114. Чупайло В.Л., Чупайло И.Л. Определение основных характеристик малых скоростных судов в начальной стадии проектирования / Труды ЛКИ: Оптимизация проектируемых судов, 1985, с. 103-106.

115. Шепель В.Т. Особенности проектирования скоростных судов и их экономическое обоснование. Хабаровск, Хабар. Политехи, институт, 1988, 44 с.

116. Эпштейн Л.А. Методы теории размерностей и подобия в задачах гидромеханики судов. Л., Судостроение, 1970. 208 с.

117. Юхнин Е.И. Проектирование катеров. СПб, ЦМКБ «Алмаз», 1998.

118. Clement Е.Р. Graphs for predicting the ideal high speed resistance of planning catamarans / International Shipbuilding Progress, 1962, XI, Vol 9.

119. First Iris 6.1 catamaran to enter service in Guadeloupe / Fast Ferry International 1998, March, p. 16-18.

120. Fry E.D., Graul T. Design and application of modern high speed catamarans / Marine Technology, 1972, Vol. 9, № 3, p. 345-357.

121. Hynds P. New deliveries: Nordic Jet / Speed at Sea, 1998, Vol 3, Issue 8, p. 16-20.

122. IRIS 6.1: fast cat with modular benefits / SIGNIFICANT small craft of1998.RINA, 1998, p. 21-22.

123. Jane's High Speed Marine Craft. 1994-1995. Coulsdon. UK.

124. Liu C.Y., Wang C.T. Interference Effect of Catamaran Planning Hulls / Journal of Hydronautics, 1979, Vol. 13, № 1, p. 31-32.

125. Setter E.H. A hull form study with "bent" hull lines / Ship & Boat International, 1994, V,p. 39-40.

126. Solcolov V.P., Sutulo S.V. Study of the Seakeeping of a Fast Displacement Catamaran Equipped With Above-Water Bow Antipitehing Fins / Transactions CRF'96 Conference, June 1996, St.Petersburg State Marine Technical University, vol.2, p. 487-514.

127. Sokolov V.P., Dubrovsky V.A. Future Surface Ships and Boats / Military Parade, 2004, №5, September-October, p.p. 28-29; №6, November-December, p.p. 25-26.

128. Sokolov V.P. Family of Fast Displacement-type Craft / Military Parade,1999, November-December, p.p. 24-26.

129. Sokolov V.P. Sokol Family new patrol boats for new century / ARMS. Russian Defens Technologies. 6 (7). 2001. p.p. 26, 27.

130. Trials of new hull form underway in United Kingdom / Fast Ferry International, 2000, IX, p. 11.

131. Tsarev B.A. Planande Batar. Inverkan av laengd / breda foer hallande och tungdpunkts laege vid olika deplacement / Chalmers Tekniska Floegskola. Instit. foer Skeppshydromekanik. 1965. Rapport № 30.

132. Wilson T. New deliveries: Afai 08 / Speed at Sea, 1998, Vol 3, Issue 8, p. 20-21.

133. World Fast Ferry Builders. Ship & Boat International. Supplement. November 1999.140. Speed at Sea. 1997-2006.

134. Fast Ferry International. 1990-2005