автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Разработка методики проектного оптимизационного обоснования судов обеспечения глубоководных работ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 629.12.001

ГАИКОВИЧ

Борис Александр ович

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТНОГО ОПТИМИЗАЦИОННОГО ОБОСНОВАНИЯ СУДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЛУБОКОВОДНЫХ РАБОТ

05.08.03 - проектирование и конструкция судов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук,

Санкт-Петербург 2005

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

Научный руководитель д.т.н., профессор Царев Б.А.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Никитин Н.В.

к.т.н., доцент Любимов Е.В.

Ведущая организация - Военно-морской инженерный институт

Защита диссертации состоится "30" 2005 г. В час., в ауд.

. ^А-Л на заседании Диссертационного Совета Д 212.228.01 по присуждению ученых степеней доктора технических наук при Санкт-Петербургском 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 Д 212.228.01 в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью.

Автореферат разослан

2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета д.т.н., профессор

А.Н. Суслов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В настоящее время активно развивающаяся индустрия освоения богатств Мирового океана ставит перед проектировщиками судов новые задачи. В связи с дальнейшим развитием освоения шельфовых месторождений, а также с продолжающимися глубоководными исследованиями, задачи проектирования и постройки судов обеспечения водолазных и глубоководных операций не теряют актуальности. Дополнительным аспектом необходимости создания подобных судов является необходимость обеспечения возможности проведения спасательной операции на аварийной подводной лодке.

В настоящее время, флот России не имеет судов и кораблей, способных поддерживать водолазные операции на глубинах свыше 60 м. Для сравнения, только в зоне Мексиканского залива (уступающего по богатству недр Северному и Баренцеву морям) оперирует порядка 40 судов требуемого типа. С учетом принятого Российским правительством перспективного плана освоения богатств Мирового океана, проблема создания судна, способного осуществлять коммерческие и спасательные глубоководные водолазные операции, является предельно актуальной.

Цель и содержание исследования

Целью исследования является создание методики для определения рациональных характеристик судна обеспечения глубоководных водолазных операций по заданным условиям проведения такой операции и предполагаемым коммерческим условиям контракта. Для этого в работе необходимо проанализировать особенности судна обеспечения глубоководных работ, как сложной технической системы, построить его математическую модель, провести верификацию модели и выполнить численный эксперимент, доказывающий возможность практического применения методики проектирования судна DSV(Divmg Support Vessel).

Объект и теоретическая база исследования

Объектом исследования являются суда обеспечения водолазных работ, водоизмещением от 1500 до 5000 т., длиной от 40 до 100 м, однокорпусные. В работе имеется ряд положений, создающих возможность проектного анализа судов, имеющих большие размеры.

В качестве теоретической базы исследования используются методы системного анализа, положения теории проектирования судов, методы математической статистики, алгоритмы математического программирования.

Предмет защиты

Предметом защиты являются:

- новая оптимизационная методика проектирования судов для поддержки глубоководных работ и спасательных операций; позволяющая определить основные характеристики судна, с точностью, достаточной для исследовательских стадий проектирования;

- адаптированная процедура расчета вместимости по площадям и остойчивости применительно к специфике исследуемого типа судна, проведенное обоснование рациональной схемы общего расположения и архитектурно-конструктивная схема судна обеспечения глубоководных работ;

- уточненная на базе теории массового обслуживания модель экономической эффективности судна для поддержки глубоководных работ, учитывающая результаты маркетинговых исследований рынка использования таких судов на Западе. Адаптирована методика определения построечной стоимости с учетом стоимости оборудования насыщения;

- статистический анализ проектных характеристик построенных судов исследуемого типа. Получены зависимости для определения основных характеристик судна, которые используются в качестве как ограничений области оптимизационного расчета, так и определения интервалов вариации характеристик судна;

- реализованный логико-программный продукт, осуществляющий расчеты в соответствии с разработанной методикой, который позволяет провести численные эксперименты на представленной оптимизационной модели.

Научная новизна

В результаге выполненных исследований в работе получен ряд новых научных результатов. Наиболее важным новым результатом является методика оптимизационного проектирования, позволяющая обосновывать главные характеристики судна обеспечения глубоководных работ. Разработана математическая модель, реализованная в алгоритмах и охватывающая основные уравнения теории проектирования применительно к данному типу судов.

Новые результаты, полученные в диссертации, включают в себя также:

- методику проектного оптимизационного обоснования судов обеспечения глубоководных работ;

- способ определения основных размерсний, основанный на анализе уравнения компоновки-вместимости;

- схему оценки маркетинговой эффективности подобного судна, основанную на экономическом анализе и позволяющую учесть влияние экономических факторов в регионе эксплуатации, а также подобрать оптимальные средства выполнения глубоководных работ;

- получение проектировочных зависимостей на основе статистических исследований характеристик судов обеспечения водолазных работ.

Практическая ценность и внедрение

Практическая значимость диссертационного исследования обусловлена прикладной направленностью и актуальностью проблемы. Предложения, сделанные на основе предлагаемой методики для службы аварийно спасательных работ, по размещению систем нормобарических глубоководных скафандров Наг^ик 1200, нашли практическое применение и внедрение. Также, в период проведения предварительного планирования подъемных операций, на основании предлагаемой методики

был сделан анализ современных комплексов ДП (долговременного пребывания, са-турационный) и КП (кратковременного пребывания). Комплекс и методология анализа практически внедрены в ООО "ДайвТехноСервис", где находит применение при проектном анализе водолазных судов.

В 2004 году ООО "Дайвтехносервис" при непосредственном участии автора, совместно с КБ "Балтсудопроект", по Заказу Мурманского морского пароходства подготовило, спроектировало и изготовило 2-х контейнерный автономный мобильный водолазный комплекс. Была также проведена работа по установке водолазного комплекса на ледокол "Капитан Игнатюк", в ходе которого на ледоколе была выполнена шахта с водолазной беседкой, создано спуско-подъемное устройство для беседки, размещены контейнеры водолазного комплекса с подводкой всех необходимых магистралей. Данный комплекс является самым большим и совершенным водолазным комплексом, установленным в последнее время на суда.

Апробация

Результаты работы по основным ее разделам докладывались на семинарах кафедры, а также на региональных и международных конференциях. Практические аспекты методики внедрены в организациях, занимающихся проектированием рассматриваемых судов и эксплуатацией их оборудования.

Объем и структура работы

Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложений.

Во "Введении" обосновывается актуальность темы диссертации, выбирается объект исследования - судно обеспечения глубоководных водолазных работ. Задача разработки оптимизационной методики проектирования судов данного типа рассматривается как системная, поскольку СОВГР является элементом системы обеспечения безопасности на море. Здесь же формулируется цель исследования и задачи, решение которых обеспечивает достижение целей диссертационного исследования. В настоящее время не существует систематизированных проектных методик, позволяющих выполнить этап исследовательского проектирования судов рассматриваемого типа. В то же время, теорией проектирования судов накоплен большой опыт в решении подобных задач. В области разработок математических моделей проектируемых судов - это работы В.В. Ашика, Л.М. Ногида, А.В.Бронникова, В.М.Пашина, А.Н. Гуровича, А.А. Родионова, Б.В. Богданова, А.В.Слуцкого. В применении математических методов и системного анализа следует отметить исследования И.Г. Захарова, В.Б. Фирсова, Н.В.Никитина, А.Н. Суслова, Б.А. Царева, П.А. Шауба В применении методов экономического анализа и разработке сценариев функционирования автор опирался на работы Е.И. Андреева, Л.Б. Бреслава, СИ. Логачева, Е.В.Любимова, В.Ф.Сидорченко, К.А. Бекяшева, Н.П.Любушина, И.А. Хализова

В первой главе проводится анализ судна обеспечения глубоководных водолазных работ. С методологической точки зрения суда для водолазных и спасательных работ представляют собой предельный вариант функциональной доминантности, когда характеристики целевой подсистемы полностью определяют облик несу-

щей платформы. Анализ статистических данных позволил получить ряд эмпирических зависимостей для определения в первом приближении характеристик СОГВР, При решении задачи оптимизации эти зависимости используются для входа в область допустимых решений, так и для определения интервалов изменения оптимизируемых переменных. Поскольку основные источники информации по этим судам зарубежные и отличаются неполнотой данных, расчетные схемы строятся на основании дедвейта. Примерами таких зависимостей приведены ниже.

Коэффициент утилизации дедвейта по полезной нагрузке равен:

How = Pip / DW = 0,405 ± 0,15 (1)

Максимальная длина в функции дедвейта (рис. 1):

Lnn = 0,014DW+49,1 м (2)

Коэффициент перехода кдлине между перпендикулярами:

Характер зависимост§йВИек®т§рыйаГев№бтрических параметров от длины суд-

на показан на рис.1.

39,00

ВЯ = 0,0126Lmax+1,9e Hprivfl"»0,0007Lmax+0,73 H1/Hpriv» - 0,003Lmax+1.70 H2/Hpriv* 0,0037Lmax + 0,37

i 0 ;

■ 0 0

0 i 0 0 . Л.. ЕГ 0 «о 1 . . ! □ 0

0 1 ! 0 о 0 а • ■ _ - 0 0 О

д ' д .... . I

й \ & - 1 -i-z- ---;-a— -

--- ф - » -*-4-

56,00

72,47

101,70

49,00

65.50

90,10

Lmax. м

X Lmax/B X B/T "X НрпуГГ

X V

H1/Hpriv H2/Hpriv

Рис. 1. Зависимость некоторых геометрических характеристик СОГВР от максимальной длины судна. Все суда обеспечения глубоководных водолазных работ для увеличения вместимости и улучшения мореходных качеств имеют развитый полубак, имеет смысл говорить о приведенной высоте борта, вычисляемой по формуле:

б

где H| - высота борта на носовом перпендикуляре, Нг - высота борта на кормовом перпендикуляре, / кпл - относительная длина кормовой рабочей плошддки.

Относительная длина рабочей площадки составляет (0,554 ± 0,068)Lmax.

Поскольку большинство современных судов обеспечения водолазных работ, являются переоборудованы из судов другого назначения, значение их адмиралтейского коэффициента, отнесенного к дедвейту (С - (DWwV,3 УЫ) имеет заметный разброс величин.

Численность экипажа в первом приближении можно определить по соотношению:

где Е[..] - функция "целая часть числа".

Численность команды водолазов:

п»д = Е[(0,6 ± 0,1) пЭк ] (6)

Анализ этих элементов показывает, что по своим характеристикам исследуемые суда близки буксирам, спасательным судам и судам обеспечения буровых установок. Поэтому коэффициент общей полноты может быть определен по формуле Александера:

5 =1,08-1,68 Fr (7)

Значение коэффициента общей полноты должно быть взаимоувязано со значениями полной массыдедвейта и главных размерений.

Анализ системы "Судно обеспеченияглубоководньхработ "каксовокупности подсистем.

Целевая доминирующая система СОГВР может состоять из нескольких компонентов, в зависимости от приоритетов решаемых судном задач. Основными компонентами являются:

- гипербарический водолазный комплекс;

-мобильный водолазный комплекс;

-комплекс телеуправляемого либо автономного подводного аппарата или нормобарического глубоководного скафандра Hardsuit.

Гипербарический водолазный комплекс является главным компонентом. Его основные габаритные, объемные, энергозатратные и стоимостные характеристики в значительной степени определяют кораблестроительные и тактико-экономические элементы самого судна обеспечения.

Существенной частью водолазной подсистемы является водолазный колокол, служащий для доставки водолазов под постоянным давлением из барокомплекса к месту работы и обратно, а также для проведения декомпресии. Как составная часть барокомплекса часто используются различные переходные модули, служащие для передачи водолазов под давлением внутрь или из барокомплекса. В основном используется 3 типа колоколов:

- с нижним люком (bottom mated) - колокол вертикально устанавливается на

барокамеру, имеющую вертикальный шлюз

- с нижним люком, "накатываемый" (bottom mated rollover) - то же, что и

предыдущий. Колокол имеет роликовую тележку, позволяющую перемещать его по направляющим на палубе.

- с боковым люком (side mated). Колокол такой конструкции пристыковывается к барокамере через боковой шлюз.

Характеристики барокомплекса зависят от характера, и продолжительности предполагаемых работ, и от глубины их выполнения.

Для выполнения работ на глубинах до 60 м, как правило используют в качестве дыхательной газовой смеси воздух. Габариты и весовые характеристики барокамер такого типа позволяют без особого труда размещать их на судах без заметного изменения компоновки, конструкции или мореходных качеств судна. В связи с этим в данной работе подобные комплексы рассматриваться не будут.

При выполнении работ на глубины свыше 60 м используются дыхательные газовые смеси. Водолазные комплексы, использующие гелиевые ДГС, как правило предназначены для выполнения водолазных работ методом длительного пребывания, для которого характерны длительные экспозиции под повышенным давлением в течение всего срока работы водолазный смены. Так же могут использоваться методы кратковременного пребывания при котором декомпрессия (может быть и длительная) начинается сразу после окончания рабочей смены.

Возможны 2 способа спуска / подъема водолазного комплекса: через борт (транец) и через бассейн (moonpool). Для спуска через борт/транец может использоваться кормовая грузовая рампа (A-frame), система горизонтальных направляющих или специальное гидравлическое спусковое устройство паралеллограмного типа. Для перемещения водолазного колокола по палубе применяются специальные рельсы и направляющие.

Необходимо отметить, что современные водолазные комплексы являются несерийным продуктом и проектируются и изготавливаются на заказ, для установки на конкретном судне-носителе. Тем не менее, в целях разработки технического задания на проектирование судна и оптимизации его основных элементов были выделены усредненные тактико-технические характеристики такого комплекса, рассчитанного на проживание и работу 8 (в аварийном режиме - до 12) водолазов и обеспечения глубоководных спусков на кислородно-газовых смесях на глубины до 300 м. Разработка таких усредненных характеристик позволяет получить необходимые зависимости для уравнений нагрузки, вместимости, остойчивости и расчета стоимости.

Состав комплекса:

Жилая барокамера (на 4 человек) - 2 комплекта; переходной блок (на 4 человек) - 1 комплект; гипербарический спасательный бот - 1 комплект; водолазный колокол - 1 комплект; спускоподъемное устройство водолазного колокола типа А-frame - 1 комплект; лебедка кабель-шланговой связки колокола - 1 комплект; гидравлический силовой блок - 1 комплект; вспомогательный гидравлический блок - 1 комплект; блок управления барокомплексом - 1 комплект; блок водоподогрева для водяного обогрева водолаза - 1 комплект; компрессорный гелиевый блок, сопряженный с системой газоотбора -1 комплект; блок баллонов-газохранителей -1 комплект; вспомогательный / аварийный генератор - 1 комплект; мастерская и посты обслуживания снаряжения- 1 контейнер.

Сводные массогабаритные характеристики гипербарического комплекса приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Расчетные характеристики спроектированного гипербарического комплекса

# Элемент Масса, т Потребная площадь, м2

1 Жилая барокамера №1 (на 4 человек) 8 20

2 Жилая барокамера №2 (на 4 человек) 8 20

3 Переходной блок (на 4 человек) 8 20

4 Гипербарический спасательный бот 12 35

5 СПУ водолазного колоколола типа A-frame 12 25

б Водолазный колокол 2 9

7 Лебедка кабель-шланговой связки колокола 2 10

8 Гидравлический силовой блок 5 85

9 Вспомогательный гидравлический блок 10 85

10 Блок управления барокомплексом 4 20

11 Блок водоподогрева для водяного обогрева водолаза 5 9

12 Компрессорный гелиевый блок, сопряженный с системойгазоотбора 5 16

13 Блок баллонов-газохранителей 25 20

14 Вспомогательный / аварийный генератор 1 6

15 Мастерская и посты обслуживания снаряжения 5 20

16 Рабочая площадка на верхней палубе -- 200

Итого: 112 438,5

Таблица 2.

Характеристики "усредненного" мобильного глубоководного _водолазного комплекса _

# Элемент Масса, т Потребная площадь, м2

1 Гипербарический модуль №1 с барокамерой на 12 20

4 х человек

2 Гипербарический модуль №2 с переходным шлюзом, СПУ и водолазным колоколом 26 28

3 Компрессорный модуль 10 20

4 Модуль баллонов - воздухохранителей 25 20

5 Силовой модуль с гидравлической установкой и генератором, с блоком водоподогрева 18 20

6 Мастерская и посты обслуживания снаряжения 5 20

7 Рабочая площадка на верхней палубе - 350

Итого: 96 478

Для обеспечения глубоководных водолазных работ на глубинах до 400 м. наряду с судовыми палубными гипербарическими водолазными комплексами, применяются мобильные глубоководные гипербарические водолазные комплексы. Мобильные комплексы характеризуются модульной конструкцией, обеспечивающей удобство в транспортировке, но требующей затрат на монтаж/демонтаж. В их конструкциях сохранилась тенденция на применение укрупненных модулей: барокамера - спускоподъемное устройство - водолазный колокол. В тоже время, в связи с меньшим в 2 раза КПД от работы одинакового количества водолазов, в конструкцию мобильного комплекса вводится дополнительная барокамера. Это сказывается на росте массогабаритных характеристик средств обеспечения мобильного комплекса (компрессорного модуля, модуля газохранилищ и т.д.).

Таким образом, мобильным глубоководным комплексам также требуется крупнотоннажный носитель с наличием большой (150 - 200 м2 )площади для размещения комплекса.

Для разработки математической модели проектирования исследуемых судов был спроектирован "усредненный" мобильный глубоководный водолазный комплекс. Его номенклатура и массогабаритные характеристики приведены в табл. 2. В принципе, математическая модель СОГВР может учесть применение и легких мобильных комплексов.

На современном уровне развития электроники и робототехники более 9 0% водолазных работ может быть выполнено при помощи телеуправляемых или автономных аппаратов. Комплекс телеуправляемого аппарата среднего рабочего класса состоит из аппарата, лебедки кабель-связки и кабель-связки, блока управления аппарата, силового блока (для гидравлических и электро-гидравлических аппаратов), СПУ, подводной доковой станции (TMS -Tether Management System), блока обработки и представления данных дополнительных сенсоров

Для использования в математической модели примем типичную комплектацию современного ROV-аппарата рабочего класса с гидравлическим или электрогидравлическим приводом, приведенную в табл.3.

Принципиально комплекс обеспечения подводного обитаемого аппарата не отличается по составу от комплекса ROV- аппарата. Исключение составляет гипербарический спасательный аппарат типа Remora для эвакуации подводников из аварийной ПЛ под повышенным давлением.

Таблица 3.

'Усредненная" комплектация необитаемого подводного аппарата

Элемент Масса, т Потребная площадь, м2

1 ROV аппарат 3 12

2 Управляющий контейнер 8 20

3 СПУ 18 28

4 Гидравлический силовой блок 5 8,5

5 TMS (доковая станция) 3 16

6 Мастерская 10 20

7 Рабочая площадка на верхней палубе -- 350

Итого: 47 454,5

В этом случае, в состав комплекса необходимо включать декомпрессионные барокамеры для выхода экипажа из-под повышенного давления Обычная компоновка судна водолазного обеспечения, наличие свободного места на рабочей палубе и мощность крановых устройств, как правило, достаточна для использования большинства существующих сейчас в мире аппаратов подобного назначения. Соответственно, рассматривать как отдельный класс судно-носитель подводного обитаемого аппарата нецелесообразно.

Помимо собственно водолазного комплекса, на судне обеспечения водолазных и глубоководных работ необходимо предусмотреть размещение специализированного инструментария для решения различных водолазных задач.

Проведенный анализ доминирующей подсистемы позволяет сделать следующие выводы для постановки задачи оптимизации характеристик исследуемого судна.

1. Влияние на характеристики судна характеристик водолазного комплекса носит глобальный характер, поэтому в качестве оптимизируемых переменных следует выбирать главные размерения судна и интегральные характеристики формы.

2. Ограничения математической модели должны учитывать требования к площадям, объемам и величине полезной нагрузки со стороны доминирующей подсистемы.

3. Состав системы обеспечения водолазных спусков и характеристики ее элементов являются параметрами оптимизационной задачи.

4. Электроэнергетическая система является важнейшей обеспечивающей системой. Хотя ее конкретные характеристики определяются вне рамок оптимизационной задачи, проектант должен иметь информацию о предполагаемой суммарной мощности устанавливаемых источников электроэнергии.

Анализ системы""Судно обеспечения глубоководныхработ "какэлемента инфраструктуры обеспечения безопасностинаморе.

В ходе выполнения водолазных операций судно взаимодействует с другими элементами системы обеспечения безопасности на море.

Функционирование судна внутри системы более высокого уровня иерархии требует, во-первых, согласование его тактико-технических характеристик с требованиями к нему со стороны других элементов такой системы, а во-вторых, непротиворечивость его критерия эффективности целям и задачам всей системы.

Анализ требований к исследуемому судну позволяет разбить их на 3 группы. К первой относятся требования к проектным характеристикам, оптимизируемым в рамках всей системы. В нее включаются:

-требуемая скорость хода судна обеспечения глубоководных водолазных работ,

-требуемая дальность плавания;

-требуемая автономность по запасам провизии и воды;

-состав и характеристики целевой подсистемы обеспечения глубоководных водолазных работ; -комплектация водолазной партии.

Указанные величины являются элементами технического задания на проектирование судна и в формулировку оптимизационной задачи будут включены в качестве параметров.

Вторая группа требований затрагивает основные проектные характеристики, и может учитывается в математической модели проектирования (а следовательно и в формулировке оптимизационной задачи) в виде системы ограничений, например требование обеспечение приема спасательного вертолета.

К третьей группе относятся требования, которые могут не учитываться при определении основных характеристик судна как несущей платформы и исключаются из формулировки оптимизационной задачи, например требование наличия спутниковой связи определенных стандартов.

Наиболее важным результатам анализа встроенности рассматриваемого судна в систему обеспечения безопасности на море является выбор формы его критерия эффективности. Проблема заключается в том, что функционирование осуществляется эпизодически, а не постоянно. С другой стороны, оборудование таких судов, как уже отмечалось, является во многом уникальным и дорогостоящим и простой таких судов приносит большие убытки. Сценарий использования такого судна является определяющим при выборе вида критерия.

Рассмотрим проблему оценки функционирования исследуемого судна в гражданском варианте. Здесь, в первую очередь, необходимо учитывать коммерческую успешность его эксплуатации. Оплата услуг глубоководных водолазов и, следовательно, самого судна, осуществляется либо повременно, либо аккордно. Поскольку заявки на проведение глубоководных операций носят случайный характер, то, для построения критерия возможно использование аппарата теории массового обслуживания. Тогда судно представляет собой одноканальную систему с ожиданием при неограниченном числе мест в очереди. Основными параметрами такой системы являются интенсивность потока заявок X (среднее число заявок, поступающих в единицу времени) и производительность канала (среднее число заявок, обслуживаемых каналом в единицу времени). Система массового обслуживания является устойчивой, если выполняется условие: р = X / Ц <1. Интенсивность потока заявок формирует внешняя система. Поэтому параметр является компонентом исходных данных в задаче оптимизации элементов судна.

С учетом сделанных предположений, критерий эффективности СОГВР, принятый в модели будет иметь вид:

S = Д - 3 = Ц- Топ- Non-3 (8)

где Д - годовой доход, приносимый судном, 3 - годовые затраты на его эксплуатацию, включая амортизационные отчисления. Ц - стоимость суточного использования судна в i-й операции, Топ - длительность i-й спасательной операции в сутках, - число глубоководных операций в год.

Выбранный критерий предполагает выполнение спасательной операции с вероятностью 1, поэтому он не входит в противоречие с глобальным критерием системы обеспечения безопасности на море. В то же время, максимизация прибыли позволяет, с одной стороны, оценить коммерческую успешность создания инфраструктуры такой системы, а с другой (путем проведения численных экспериментов) - установить оптимальную величину ставки суточного использования судна.

Проведенный анализ судна обеспечения водолазных работ как подсистемы системы более высокого порядка позволяет сделать следующие выводы.

1. Элементы технического задания, такие как скорость, дальность плавания, состав водолазного оборудования должны определяться как результат совместной оптимизации характеристик всех элементов инфраструктуры, обеспечивающей безопасность на море.

2. Для оптимизации элементов судна, в рамках использования по гражданскому сценарию, допустимо использование критерия эффективности в виде максимизируемой годовой прибыли.

Из анализа взаимодействия судна обеспечения с внешней средой, под которой подразумеваются все природные объекты и объекты, не входящие в систему, обеспечивающую безопасность на море, могут быть получены условия существования и целостности судна как технической системы.

Прежде всего, это требования плавучести, остойчивости, ходкости и непотопляемости, предъявляемые к судну как плавучему сооружению.

Обеспечение других мореходных качеств, таких как управляемость, хотя и являются важными, с точки зрения технико-экономических характеристик, но имеет влияние на выбор главных размерений судна существенно меньший, чем вышеперечисленные. Оценку таких качеств предполагается проводить не в процедуре оптимизации, а путем проверочных расчетов.

Постановка задачи оптимизации судна обеспечения глубоководных водолазных работ

Формулируем задачу проектирования корабля как экстремальную задачу математического программирования.

Пусть вектор С(С|...С4) - вектор параметров задания на проектирование. Его компоненты включают в себя следующие группы:

- параметры используемого глубоководного комплекса:

- параметры судна как несущей платформы:

- параметры, определяющие спасательную операцию и экономическую ситуацию.

Пусть - вектор искомых характеристик проектируемого корабля

(вектор оптимизируемых характеристик). В соответствии с результатами системного анализа в качестве оптимизируемых переменных выбраны:

Х| = 5 - коэффициент общей полноты СОГВР; Хг = Ь - длина судна между перпендикулярами; X} = В - ширина судна по КВЛ; Х4 и Т - осадка судна, соответствующая полному водоизмещению; - осредненная высота борта

На компоненты вектора X накладываются двухсторонние ограничения:

(Х1)тт<М<(Х0тах, 1=1....п (9)

Конкретные значения ограничений в (10) определяются по результатам статистического анализа.

К проектируемому кораблю предъявляется целый ряд требований. Эти требования к данному .¡-му качеству выражаются функционалом А|, а само ¡-е качество судна - фунуционалом С](Х,С). Возникает еще одна система ограничений:

0Р,С)>=А(С)] ;=1.....ш (Ю)

В данной задаче систему функциональных ограничений образуют следующие требования к судну:

1. Должны быть равны заданным: скорость полного хода, дальность плавания, автономность по запасам, численность экипажа, включая водолазную партию.

2. Масса фактической полезной нагрузки должна быть не меньше массы подсистемы обеспечения глубоководных водолазных работ.

3. Располагаемые площади должны быть не меньше площадей, требуемых для размещения целевой подсистемы.

4. Располагаемые длины должны быть не меньше длин, требуемых для размещения целевой подсистемы.

5. Относительная поперечная метацентрическая высота при выполнении операции спуска-подъема водолазного колокола должна быть не меньше минимальной.

6. Относительный запас плавучести должен быть не меньше заданного.

Для выбора оптимального решения вводится критерий эффективности, значение которого для наилучшего варианта экстремально:

тах Ъ(Х,С). (И)

В качестве критерия в данном случае является прибыль Ъ = П. Сформулированная оптимизационная задача соответствует этапу решения внутренней задачи теории проектирования судов и относится к классу нелинейных задач математического программирования. Для ее решения требуется разработка специальных алгоритмов.

Внутренняя задача может быть дополнена внешней, предназначенной для выработки элементов технического задания на проектировании судна для глубоководных работ.

Во второй главе рассматривается математическая модель судна, образующая ядро задачи оптимизации. При решении задачи оптимизации кораблестроительных

Рис.3. Схема параметризации общего расположения судна. Ьф- длина форпика, Ьн - надстройки, Ьк - длина, необходимая для размещения и функционирования крана, Ьво ~ длина, необходимая для размещения контейнеров с водолазным оборудованием; Ьрп - длина рабочей площадки, Ьр - длина, необходимая для размещения и функционирования рампы, Ь,- длина ахтерпика.

элементов любого судна необходимо решить проблему отображения в его математической модели общего расположения. Для исследуемого судна эта проблема явля-

ется также актуальной, поскольку композиционные решения по размещению гипербарического комплекса весьма разнообразны.

На основании анализа архитектурно-конструктивного типа, выбрана обобщенная схема общего расположения не меняющаяся топологически в ходе оптимизации и представленная в математической модели проектирования рядом параметров.

В качестве базового варианта для учета общего расположения выбран одно-корпусный вариант, схема параметризации которого показана на рис. 3.

С использованием введенных параметров, условия вместимости могут быть записаны следующим образом.

Условие длин:

I, - (Ьф + Ьн +Ьа)« Ьво + У» Ьк + Ьрп + урЬр (12)

где - булевые переменные, учитывающие наличие или отсутствие

крана и рампы. Составляющие выражения (12) определяются на основании статистических исследований.

Условие площадей:

где В - ширина по КВЛ, Б рп ТР - требуемая площадь рабочей площадки, определяемая в функции габаритов выбранной номенклатуры водолазного оборудования.

Для судов рассматриваемого типа не существует отечественных прототипов, поэтому для расчета нагрузки необходимо использовать "прямые" методы, основанные на непосредственном определении геометрических характеристик конструктивных элементов, или с использованием измерителей нагрузки с судов другого назначения.

Нагрузка по группе "Металлический корпус" будет определяться путем вычисления массы отдельных конструкций, набранных по Правилам российского регистра морского судоходства. Поскольку конструкция судов водолазного обеспечения аналогична конструкции морских буксиров и судов обеспечения ПБУ, то примем поперечную систему набора. Для поэлементного расчета массы корпуса разобьем его на отдельные конструкции.

__________________________| г

/ ь/з / и 3 / ь/з /

/«-+4---^-? 1

Рис. 4 Схема представления корпуса судна для определения геометрических характеристик корпусных конструкций

Для определения геометрических характеристик элементов конструкции корпуса используется упрощенной моделью судовой поверхности, показанной на рис.4

Для упрощения выкладок криволинейный обвод имеется только в носовой оконечности судна. Уравнение ватерлинии носового заострения на основной плоскости имеет вид квадратичной параболы с абсциссой вершины, соответствующей началу носового заострения. Уравнение нулевой ватерлинии задается следующей системой уравнений:

Аналогичным образом задается система уравнений для описания ватерлинии на уровне верхней палубы:

уп = B/2J1—36(1/6—x/L)2 ] 0£х<Ш6

уп =В/2 L/6SXS5L/6 /J«

уп =B(4/3-x/L) 5L/6SXSL

С использованием упрощенной аналитической модели корпуса судна и его принятой структуры, вычислим его вес. Все корпусные конструкции делятся на следующие элементы, геометрические размеры которых рассчитываются по Правилам регистра.

Шпангоутнаярамка, состоящая из флора, шпангоутов и бимса. Бе вес определяется по формуле:

Сщр = 7,8 .{2у, (0,0078 L + 0,13)0,001(0,01ЬШ + 3,5)+ 2(Н - Ьдд )0,12 (Н-Ьдд )0,001(0,01hui + 3,5) +2 уп 0,12 (Н - Ьдд )0,001(0,01Ьщ + 3,5)}- 7,8{0,002уо (0,0078 L+0,13X0,00078 L +3,513) + (Н - 0.0078L -0,13)х

x(0,0012H-9,3 i0-*L +3,5)[ 0,00012 (Н - 0.0078L - 0,13) +0,00024уп]}, т (16)

Продольные связи, состоящие из днищевых стрингеров, вертикального киля, крайнего междудонного листа, настила двойного дна, бортовых стрингеров, кар-лингсов. Формула для расчета веса продольных связей по своей структуре аналогична формуле (16).

Обшивка днища и бортов. Масса обшивки учитывает площадь смоченной поверхности, площадь надводной части борта, учет наличия полубака.

Настил палубы и настил полубака. Вес этих конструкций рассчитывается с помощью упрощенной модели и эмпирических соотношений.

Переборки. Для расчета массы главных водонепроницаемых переборок примем допущение об их трапециидальной форме. Нижнее основание трапеции равно протяженности флора на соответствующем шпангоуте, а верхнее - протяженности палубного бимса. Число переборок принимается равным 5, а расстояние между ними одинаковым.

Оконечности. Масса оконечностей считается учтенной, поскольку протяженность большинства продольных связей принимается равной длине судна.

Надстройки. Для учета массы в качестве базовой принята 3-х ярусная надстройка, характерная для большинства судов рассматриваемого типа.

Таким образом, возможен расчет массы корпуса, с одной стороны, учитывающий требования к нему со стороны Классификационного общества, а с другой -

обеспечивающий чувствительность результата при варьировании главными разме-рениями.

После суммирования масс элементов корпуса вводится поправочный коэффициент, полученный из сопоставления расчетных данных с практическими.

Все прочие разделы и группы нагрузки в соответствии с ОСТом вычисляются по приближенным формулам, измерители в которых приняты автором на основании статистических исследований.

Целевое оборудование. Масса целевого оборудования определяется на основе выбора того или иного водолазного комплекса по его осредненным характеристикам (см. главу 1).

Запас водоизмещения принят 2,5% от полного водоизмещения.

Из результатов системного анализа следует, что по характеру обводов эти суда подобны судам обеспечения плавучих буровых установок, спасательным судам и буксирам. Поэтому для определения остаточного сопротивления можно воспользоваться аппроксимацией А.Н. Гуровича. Численная проверка показала необходимость корректировки этой зависимости, что и было сделано в главе 4.

Коэффициент сопротивления трения рассчитывается по формуле МКОБ. Надбавка на сопротивление выступающих частей принимается равной 0,004. Площадь смоченной поверхности принималась по эмпирической формуле.

Общий пропульсивный к.п.д вычислялся в функции коэффициента неравномерности потока, коэффициента влияния корпуса, коэффициента засасывания, к.п.д. валопровода и к.п.д. гребного винта, рассчитываемого по формуле Лаппа.

На основании расчета сопротивления и пропульсивного коэффициента определяется по заданной скорости требуемая мощность ЭУ

Остойчивость является ограничением, входящим в систему условий существования рассматриваемого судна.

Расчет начальной остойчивости учитывает наиболее неблагоприятную эксплуатационную ситуацию - с залитой водой рабочей площадкой (что при наличии относительно небольшого надводного борта в кормовой части является достаточно распространенным явлением) и водолазного колокола (подводного аппарата), находящегося в верхней позиции на СПУ (рампе).

Аппликата центра величины рассчитывается по формуле Эйлера, поперечный метацентрический радиус определяется по формуле Фан-дер-Флита, аппликата центра тяжести судна находится пересчетом с прототипа.

Расчетная метацентрическая высота определяется с поправками на условия эксплуатации.

Относительный запас плавучести определяется по формуле, использующую упрощенную модель корпуса. Кроме того, в работе проверяется требования к минимальному надводному борту в соответствии с Правилами о грузовой марке по модифицированной автором формуле.

Особенность экономического расчета эффективности СОГВР состоит в том, что стоимость комплекса оборудования обеспечения глубоководных работ сравним, а в некоторых случаях превосходит строительную стоимость самого судна.

Расчет стоимости несущей платформы может быть осуществлен двумя путями. В первом случае используется постатейный расчет нагрузки:

Кнп = ЦкОк + ЦуОу+ Цс<3с+ Цэу^у + ЦмкоСмко + ЦэлОэл+ ЦврОВр (17)

где Цс, Цу, Цс, Цмк, Цэл. Ци> - цены 1 т корпусных конструкций, судовых устройств, судовых систем, оборудования машинно-котельного отделения, электрооборудования, вооружения соответственно; Ц>у - цена 1 л.с. мощности энергетической установки; О&Су, вс, Смко> ОэЛ| Овр - массы корпусных конструкций, судо-

Рис. 5. Обшая блок схема математической модели

вых устройств, судовых систем, оборудования машинно-котельного отделения, электрооборудования, вооружения соответственно, Ыэу - мощность энергетической установки.

Во втором случае используется нормы трудоемкости постройки.

Для расчета эксплуатационных показателей выбран сценарий, включающий переход к месту проведения операции, проведение водолазных работ и возвращение в порт приписки.

Общая блок-схема, показывающая порядок расчетов в математической модели проектирования судна обеспечения глубоководных водолазных работ показана на рис. 5. Расчеты мощности предшествует определение значений главных размерений в исследуемом диапазоне.

В третьей главе рассматривается программно-методический комплекс для проектного оптимизационного обоснования исследуемых судов..

Сформулированная в главе 1 задача оптимизации судна обеспечения глубоководных водолазных работ, математическая модель которого была рассмотрена в главе 2 , является нелинейной. Для таких задач не существует универсальных способов решения. Поэтому в качестве алгоритма оптимизации был выбран комбинированный метод.

На первом этапе используется алгоритм случайного поиска, который доказал свою успешность во многих задачах, связанных с оптимизацией элементов судов.

Формула шага оптимизации алгоритма случайного поиска для непрерывных компонент вектора X имеет вид:

где - 1-й компонент вектора оптимизируемых переменных; х1 - 1-й компонент, соответствующий предыдущему удачному шагу оптимизации; (х|) „и,; (х,) т1П - границы диапазона допустимых значений Х|; У - случайная величина, принимающая любое значение на сегменте [-1,1] с равной вероятностью; М - целое положительное нечетное число.

Рис.6. Архитектура программного комплекса оптимизационной методики проектирования СОГВР

Ускорение поиска оптимума возможно также и за счет процедуры, выбирающей очередную оптимизируемую переменную не в порядке нумерации, а с помощью специальной матрицы управления алгоритмом. Как показали вычислительные эксперименты, оптимальные решения всегда лежат на границе области допустимых решений, а алгоритмы случайного поиска плохо "отслеживают" границу. Поэтому на втором этапе оптимизации принимается релаксационный алгоритм Хука-Дживса

Формула преобразования компонентов вектора Хдля (т+1)-го шага в р-м цикле будет иметь вид:

где л« - приращение i-й оптимизируемой переменной. Величина этого приращения и знак в преобразовании (21) меняются в зависимости от ситуации, возникающей в ходе поиска экстремума.

Программы, реализующие методику оптимизационного проектирования судна обеспечения глубоководных водолазных работ, выполнены на языке Pascal в системе программирования Delphi. Программы построены по модульному принципу, что позволяет легко их модернизировать. Межмодульный интерфейс построен на использовании глобальных переменных, что также облегчает сопровождение и модернизацию программного комплекса. Модули программного комплекса и межмодульные связи показаны на рис. 6.

Пользовательский интерфейс программного комплекса прост и интуитивно понятен. Он доступен пользователю-проектанту любой квалификации.

В четвертой главе исследуется разработанная оптимизационная методика проектирования рассматриваемых судов с целью ее всесторонней проверки.

Необходимым этапом разработки оптимизационной методики проектирования судна любого типа, является проверка математической модели, лежащей в ее основе, на адекватность. Трудность заключается в скудости исходных данных по судам рассматриваемого типа, поскольку все эти суда зарубежной постройки.

Поэтому проверка адекватности модели проводилась в несколько этапов. На первом этапе проверялась корректность расчетов весовой нагрузки и ходкости как основополагающих.

Формула для расчета удельного сопротивления был откорректирован показатель степени (по сравнению с формулой главы 2):

Для верификации модели в части расчетов весовой нагрузки был использован проект 11980 - водолазное судно.

Основные характеристики этого проекта, важные для сопоставления: скорость -14 уз; автономность по запасам -10 суток, экипаж - 25 человек; длина по КВЛ - 39,0 м; ширина по КВЛ - 8,40 м; осадка по КВЛ - 2,40 м; высота борта - 3,80 м.; коэффициент общей полноты - 0,553.

Результат расчета приведен в табл. 4..

Таким образом, математическая модель судна обеспечения глубоководных водолазных работ, разработанная в диссертации может быть использована для проектного сопоставительного анализа характеристик судов указанного типа.

Для проверки адекватности модели в режиме оптимизации было выполнено сопоставление с судном ROV/DSV "Merlin". Результаты сопоставления приведены в табл. 5.

Полученные главные размерения хорошо согласуются с характеристиками судна водолазного обеспечения "Merlin".

Результат работы алгоритма, т.е. характеристики судна, полученные в данной гипотетической технико-экономической ситуации по разработанной математической модели подтверждают как работоспособность принятого алгоритма оптимиза-

ции, так и возможности осуществления проектного анализа с помощью разработанной оптимизационной методики.

Таблица 4.

_Верификация модели по весовой нагрузке

Наименование раздела нагрузки пр. 11980 ,т Модель, т А, У.

Корпус 2263 245,5 8

В том числе:

Металлический корпус 156,8 180,8 15

Подкрепления и фундаменты 8,4 9,6 14

Дельные вещи 73 9,0 31

Неметаллические части 0,6 2,3 280

Окраска и протекторы 4,0 4,9 22

Изоляция 25,1 15,2 39

Покрытия и цементировка 6,8 6,5 4

Оборудование помещений 17.1 17,2 1

Устройства суцовые 32,5 27,4 16

Системы 32,1 22,9 29

Энергетическая установка 39,9 35,8 10

Электроэнергетическая система 37,1 29,3 21

Вооружение 6,4 12 81

Постоянные жидкие грузы 3,9 7,4 90

Запасные части + Снабжение 9,8 2,2 77

Экипаж, провизия вода 82 29,5 260

Всего по сумме сопоставляемых статей 396,2 401,2 1

А, % - относительная погрешность в процентах

Таблица 5.

Анализ результатов оптимизации по математической модели

Характеристика "Merlin" ! Модель

Задаваемыеусловияпроведения спасательныхработ

Длительность спасательной операции, сут 40 40

Удаление района спасательных работ от порта приписки СОГВР, мили 200 200

Задаваемыеэкономическиепараметры

Стоимость тонны корпусных конструкций, USD 1400 1400

Стоимость одной л с. энергетической установки, USD 600 600

Стоимость тонны электрооборудования, USD 3400 3400

Годовая средняя зарплата члена экипажа, USD 36000 36000

Стоимость фрахта с учетом работ, USD 60000 60000

Стоимость комплекса водолазного оборудования, USD 8000000 8000000

Срок окупаемости СОГВР, годы 5 5

Техническоезаданиенанесущуюплатформу

Скорость хода, уз 12 12

Дальность плавания, мили 3000 3000

Автономность по запасам, сутки 48 48

Численность экипажа, чел 32 32

Вес водолазного комплекса, т 200 200

Количество контейнеров с оборудованием в ряд по длине 1 1

Вес водолазного колокола, т 10 10

Наличие крана есть есть

Наличие рампы есть есть

Минимально возможная относительная метацентрическая высота 0,01 0,01

Минимальный относительный запас плавучести 0,16 0,24

Минимально допустимая площадь рабочей площадки, м1 270 260

Результаты оптимизации

Полное водоизмещение, т 2139 2073

Длина между перпендикулярами, м 56,63 57,60

Ширина, м 12,25 12,00

Осадка в полном грузу, м 4,70 4,50

Высота борта на миделе, м 5,30 5,36

Строительная стоимость, USD - 11.061.000

Эксплуатационные расходы за год, USD - 6840020

Годовая прибыль, USD - 3823000

Примечание. Курсивом выделены данные, назначаемые для прототипа ввиду отсутствия информации '

Для оценки устойчивости разработанной математической модели, т.е изучение поведения модели при смене исходных данных, были проведены дополнительные вычислительные эксперименты.

Пример 1 - типичное среднее судно снабжения/обеспечения водолазных работ с установленным мобильным водолазным комплексом кратковременного пребывания, с обеспечением спусков на воздухе (на глубинах до 80 м)

Пример 2 - судно-носитель подводного аппарата / спасательное судно. Также в ТЗ для проектирования данного судна указана повышенная площадь рабочей площадки (300 м2), т.к. для выполнения спасательных функций может быть необходимым дополнительное оборудование.

Пример 3 - расчет выполнен по прототипу, в качестве прототипа выбрано судно обеспечения водолазных работ Mystic Viking со стационарным водолазным комплексом, обеспечивающим погружение на газовых смесях до 320 м и обеспечивающего работу методом долговременного пребывания.

С помощью разработанной математической модели можно провести ряд исследований, направленных на получение дополнительных зависимостей, которые могут быть использованы на начальных стадиях проектирования судов водолазного обеспечения.

Рассмотрим коэффициент утилизации по чистой грузоподъемности СОГВР в зависимости от веса водолазного комплекса.

Условия проведения спасательной операции и общие требования к несущей платформе оставим такими же как и при сопоставлении с судном "Merlin". По результатам расчетов получена формула:.

Pbw,/ D = 0,062 +78- О.ОООвР«,,«,, (21)

Анализ изменения коэффициента утилизации показывает, что экономия на характеристиках несущей платформы при использовании более легких водолазных комплексов незначительна. Поэтому следует проектировать суда с возможностью последующей установки самого мощного водолазного оборудования. Рассмотрим влияние скорости хода и удаленности района, спасательных работ на приносимую прибыль. Требования к кораблестроительным элементам те же, что и для СОГВР

"Merlin" , но предполагается оборудование обитаемым подводным аппаратом. Результаты анализа устойчивости к вышеперечисленным характеристикам приведены на рис.7.

Из графика на рис.7 можно сделать выводы, что при существующем соотношении между ценой суточного фрахта и стоимостью топлива, коммерческие СОГВР

7000

100 160 200 280 300 380 400 Удаленность района операции, мили

Рнс.7. Устойчивость модели СОГВР к скорости хода и удаленности района операции

"Ч скорость 12уэлоа V, скорость 10 узлов "V скорость 14 уалоа

должны иметь минимальную скорость хода, при этом удаленность района операции (в разумных пределах) благоприятно сказывается на прибыли. С увеличением скорости хода и возрастанием расхода топлива, появляется зона оптимальной, с точки зрения прибыльности, удаленности района проведения водолазной операции. Так. При скорости хода 14 узлов оптимальная дальность составит 200... 300 миль

Анализ полученных результатов показывает, что разработанная математическая модель судна обеспечения глубоководных водолазных работ пригодна для использования на начальных стадиях проектирования судов данного типа и может служить инструментом проектных исследований.

В этой главе рассматриваются также использование результатов диссертационной работы, о которых упоминалось в разделе "Практическая ценность" автореферата. Детально описывается водолазный комплекс, установленный на ледоколе "Капитан Гнатюк"

Водолазный комплекс обеспечивает в штатном режиме работу и декомпрессию двух групп водолазов по 2 человека в сухом или водообогреваемом снаряжении на глубинах до 80 м. Запас воздуха комплекса (1500 л при давлении 200 ати) позволяет осуществлять декомпрессию водолазов по всем "воздушным" режимам даже при полном обесточивании комплекса и отказе основного и резервного дизель-генератора. При подключении дополнительных групп баллонов возможно осуществление декомпрессии на газовых смесях. Также, поскольку комплекс изготовлен на

базе поточно-декомпрессионной барокамеры ПДК-2 большой вместимости, в аварийном режиме возможна декомпрессия до 8 человек, причем в 2 отсеках по разным режимам независимо. Данный комплекс является самым большим и совершенным водолазным комплексом, установленным в последнее время на суда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенного диссертационного исследования получены следующие результаты:

1. Разработана новая оптимизационная методика проектирования судов обеспечения глубоководных работ и спасательных операций, базирующаяся на системном анализе судов данного типа. Созданная методика является инструментом проектных исследований как для обоснования основных характеристик судов водолазного обеспечения, так и для выявления оптимальных технико-экономических параметров эксплуатации. Методика может использоваться также для обоснований при переоборудовании судов других назначений в суда обеспечения водолазных работ. Методика удобна на начальных стадиях проектирования, показала хорошую работоспособность и получила практическое применение.

2. Адаптирована процедура расчета вместимости и остойчивости применительно к исследуемому типу судна. Проведено обоснование рациональной схемы общего расположения и архитектурно-конструктивной рхемы судна обеспечения глубоководных работ.

3. Создана модель экономической эффективности судна обеспечения глубоководных работ, учитывающая результаты маркетинговых исследований рынка использования таких судов на Западе. Адаптирована методика определения построечной стоимости с учетом стоимости оборудования насыщения.

4. Проведен статистический анализ проектных характеристик построенных проектов судов исследуемого типа. Получены зависимости для определения основных характеристик судна, которые исследуются в качестве ограничений области оптимизационного расчета.

5. Реализован логико-программный продукт, осуществляющий расчеты в соответствии с разработанной методикой, который позволяет провести численные эксперименты на представленной оптимизационной модели. Показанные примеры иллюстрируют чувствительность и адекватность программного комплекса. Намечены пути применения разработанного программного комплекса на последующих стадиях проектирования.

Публикации

Основное содержание исследования изложено в следующих публикациях:

1. Постановка оптимизационной задачи при проектировании судов для водолазных и спасательных работ / материалы международной конференции "Морин-тех -2003", СПб, НИЦ "Моринтех" 2003, с.46 - 47

2. Задача компоновки судна обеспечения глубоководных водолазных работ / материалы международной конференции "Моринтех -2001", СПб, НИЦ "Морин-тех"2001 с.29

3. Использование системы уравнений ВЛ. Поздюнина при проектировании кораблей / труды конференции по морским интеллектуальным технологиям "Моринтех-Юниор 2000", СПб, НИЦ "Моринтех" 2000, 17-18

4. Водолазные суда - современные принципы конструирования //"Водолазное дело", 2002, №1, с.4-6

5. Суда обеспечения водолазных работ / труды конференции по морским интеллектуальным технологиям "Моринтех-Юниор 2002", СПб, НИЦ "Моринтех" 2002,с.14-16

6. Нормобарические водлазные скафандры // "Водолазное дело", 2001, №3, с.39 -43

7. Проблемы совершенствования проектных характеристик судов и плавучих установок для обеспечения глубоководных работ.// Труды конференции по морским интеллектуальным технологиям "Моринтех-Юниор 2004, СП6.,НИЦ "Моринтех" 33-34

8. Концепция и модель сложносгрукгурной компоновки быстроходных кораблей // сборник докладов международной конференции "Моринтех -1999", СПб, НИЦ "Моринтех" 1999, с.76 - 77 (в соавторстве с Кочаровым М.А., Ляховиц-ким А.Г., Шагидановым В.И., Царевым Б.А.).

9. Тенденции архитектурных решений лри проектировании перспективных малых кораблей / сборник докладов международной конференции "Моринтех -1999", СПб, НИЦ "Моринтех" 1999, с. 98 - 101 (в соавторстве с Кутеневым А.А., Суровым М.А., Шагидановым В.И., Царевым Б.А.).

10.Концептуальные вопросы проектирования спасательных судов и обеспечения безопасности мореплавания.// Сб. Докладов конференции по безопасности. СПб., Академия ракетных и артиллерийских наук, 2003, с. 330 - 334 (В соавторстве с Григорьевым П.С., Егоровым В.А., Царевым Б.А.).

ИЦ СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 21.03.2005. Зак. 2905. Тир. 100. 1,4 печ. л.

от-05.02

* 4

/ f- Г '

/ ï • f f

/ 5 i*f

I í e r i

19 МАЙ 2005 / 1400

ВВЕДЕНИЕ

В.1. Характеристика актуальности, новизны, научной ценности и практической значимости темы исследования

В.2. Проблема безопасности на море и значение аварийно-спасательных средств.

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СУДНА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЛУБОКОВОДНЫХ ВОДОЛАЗНЫХ РАБОТ

1.1. Классификация и основные проектные характеристики судов обеспечения глубоководных водолазных работ

1.2. Анализ судна обеспечения глубоководных водолазных работ в качестве несущей платформы для системы обеспечения водолазных работ

1.3. Исследование судна обеспечения глубоководных водолазных работ как элемента системы обеспечения безопасности на море

1.4. Учет взаимодействия судна обеспечения глубоководных водолазных работ с внешней средой. Постановка задачи оптимизации

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЕКТНОГО ОБОСНОВАНИЯ СУДНА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЛУБОКОВОДНЫХ ВОДОЛАЗНЫХ РАБОТ

2.1 .Выбор архитектурно-конструктивного типа судна обеспечения глубоководных водолазных работ и анализ условия вместимости

2.2. Расчет нагрузки

2.3. Расчет мощности энергетической установки и потребной мощности электростанции

2.4. Расчет остойчивости

2.5. Расчет технико-экономических показателей

3. ПРОГРАММНО - МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОЕКТНОГО

ОПТИМИЗАЦИОННОГО АНАЛИЗА

3.1. Обоснование выбора алгоритма оптимизации

3.2. Структура программного комплекса

4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ПРОЕКТНОГО ОПТИМИЗАЦИОННОГО АНАЛИЗА СУДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЛУБОКОВОДНЫХ ВОДОЛАЗНЫХ РАБОТ

4.1. Общая блок-схема математической модели проектирования судна обеспечения глубоководных водолазных работ.

4.2. Оценка адекватности математической модели проектирования. Проверка математической модели проектирования на устойчивость и чувствительность.

В.1 .Характеристика актуальности, новизны, научной ценности и практической значимости темы исследования

Активно развивающаяся индустрия освоения богатств Мирового океана ставит перед проектантами судов новые задачи. Новые задачи встают и перед теорией проектирования судов, поскольку доминирующая подсистема у судов обеспечения водолазных и глубоководных работ не только влияет на общепроектные характеристики, но и оказывает преобладающее влияние на формирование экономического критерия оптимизации. В связи с дальнейшим развитием освоения шельфовых месторождений, с необходимостью обеспечения спасательных операций, а также с продолжающимися глубоководными исследованиями, задачи проектирования и постройки судов поддержки водолазных и глубоководных операций приобретают все большую актуальность. Дополнительным аспектом необходимости создания более совершенной методики проектирования подобных судов является не только актуальность обеспечения возможности проведения спасательной операции на аварийной подводной лодке, но и дискуссионность в области поиска эффективных направлений создания надежных спасательных комплексов.

В настоящее время ни гражданский, ни военный флот России не имеет в достаточном количестве судов и кораблей, способных поддерживать водолазные операции на глубинах свыше 60 м . Для сравнения, можно отметить, что в США только в зоне Мексиканского залива (уступающего по богатству недр Северному и Баренцеву морям) оперирует порядка 40 судов требуемого типа. Для флота закуплены системы жестких нормобарических скафандров НагсШик 1200 и телеуправляемых подводных аппаратов Зеаеуе, но они не способны в полной мере осуществить спасательную операцию, в частности эвакуацию подводников из отсеков, находящихся под повышенным давлением. Кроме того, коммерческое использование данной техники пока не планируется. Именно дорогостоящая составляющая в структуре рассматриваемых судов типа упомянутых образцов глубоководной техники делает столь ответственной задачу проектной оптимизации.

Таким образом, с учетом принятого Российским правительством перспективного плана освоения богатств Мирового океана, проблема создания судна, способного осуществлять коммерческие и спасательные глубоководные водолазные операции, является предельно актуальной.

В методическом плане необходимо отметить отсутствие обобщающих работ по обсуждаемым судам как в российской, так и зарубежной кораблестроительной литературе. Конечно, частично могут использоваться работы по буксирно — спасательным и исследовательским судам, но создание целостной эффективной методики является актуальным вопросом. Важным моментом является распространение на методику создания судов для глубоководных работ принципов, используемых в CALS-технологиях (технологий информационной поддержки изделий на всем жизненном цикле - проектирования, постройки, эксплуатации, ремонта, утилизации).

Целью диссертационного исследования является определение рациональных характеристик судна обеспечения глубоководных водолазных операций по заданным условиям проведения такой операции и предполагаемым коммерческим условиям контракта. Для этого в работе необходимо проанализировать особенности судна обеспечения глубоководных работ, как сложной технической системы, построить его надежную математическую модель, провести верификацию модели и выполнить численный эксперимент, доказывающий возможность практического применения методики проектирования судна обеспечения водолазных глубоководных работ. В зарубежной печати для таких судов применяется индексация DSV(Diving Support Vessel).

Объектом исследования являются проектные и литературные материалы по судам обеспечения водолазных работ водоизмещением от 1500 до 5000 т., длиной от 40 до 100 м, однокорпусные. В работе имеется ряд положений, создающих возможность проектного анализа судов, имеющих большие размеры, а также полупогружных платформ. Однако эта часть требует дальнейших исследований и уточнений, планируемых на перспективу.

Очень важно отметить, что разработанная проектировочная методика может быть приспособлена и для решения модернизационных задач. В этом случве ряд параметров переоборудоемого или модернизируемого судна в модели заменяется фиксированной величиной. Конечно, по высшим меркам, переоборудуемое судно окажется несколько менее эффективным, чем специально спроектированное и построенное судно. Но если в число ограничений при оптимизации включается краткий срок создания судна, оперативность в применении дорогостоящих водолазных комплексов, отсуствие достаточных капиталовложений, то в таких условиях модернизированное судно будет локально оптимальным.

В.2 .Проблема безопасности на море и значение аварийно-спасательных средств

В обеспечении безопасности на море тесно переплетаются технические и организационные факторы. Но при прежнем уровне морской техники преобладало значение организационного фактора, а аварийно - спасательная техника, чаще всего, приспосабливалась к конкретным задачам. Применение глубоководных комплексов принципиально меняет ситуацию, хотя и не позволяет ослабить внимания к организационным вопросам.

Положение о порядке расследования аварий на морских судах" [94] предусматривает следующую классификацию чрезвычайных ситуаций, возникающих на водном транспорте:

Кораблекрушение - гибель судна или его полное конструктивное разрушение.

Авария - повреждение судна или его нахождение на мели не менее 48 ч (пассажирского судна - 24 ч).

Аварийное происшествие - то же самое, что и авария, но меньшей продолжительности.

К катастрофам в широком понимании этого слова можно отнести все кораблекрушения и аварии, повлекшие за собой человеческие жертвы.

Возрастающее из года в год значение водного транспорта определяется исключительной экономичностью перевозок морем самой широкой номенклатуры грузов. На морские перевозки приходится свыше 60% всего мирового грузооборота, так как основную часть экспортно-импортных грузов в межконтинентальной торговле можно перевезти только морем. Воды Мирового океана бороздят около 60 тыс. крупнотоннажных судов и свыше 20 млн. мелких судов (туристских и прогулочных катеров, парусных яхт, ботов и др.). Ежесуточно в морях и океанах находится 30 тыс. судов, численность экипажей которых превышает 1 млн. человек. При таких масштабах использования водных транспортных средств сложно избежать возникновения различных чрезвычайных ситуаций. Совершенствование и создание новых систем управления кораблями, навигационного оборудования и средств связи позволяют не превышать примерно стабильное количество ежегодных аварий и катастроф на водном транспорте.

По данным Регистра судоходства Ллойда, ежегодно гибнут 300-400 судов, аварию терпит свыше 8 тыс. судов (общим тоннажем более 600 тыс. т). В кораблекрушениях ежегодно погибают сотни людей. Почти каждый третий корабль возвращается в порт после длительного рейса с поломками или повреждениями оборудования, механизмов или корпуса.

Большинство крупных аварий и катастроф на судах происходит не под воздействием сил стихии (ураганы, штормы, туманы, льды), а по вине людей. Либо начальное развитие аварии связано с внешними, стихийными факторами, но неправильные действия людей усугубляют неблагоприятное развитие событий. Ошибки людей (обозначаемые деликатным термином «человеческий фактор») делятся на допущенные при проектировании, при строительстве судов и при их эксплуатации. Подавляющее число чрезвычайных ситуаций возникает в последнем случае.

Использование новейшего навигационного и радиолокационного оборудования на судах не приводит к уменьшению числа столкновений между ними. Это объясняется ростом количества кораблей торгового, рыболовного, пассажирского и военного флотов, увеличением их скорости, тоннажа и габаритов, уплотнением графиков движения. К столкновениям могут привести ухудшение видимости при неблагоприятных метеорологических условиях, а также влияние "человеческого фактора"; неправильная оценка курса встречного судна, очень большая скорость, пренебрежение сигналами и визуальными наблюдениями, несвоевременная остановка двигателя и т.д. Как правило, столкновения приводят к значительным повреждениям судов, а в ряде случаев - и к затоплению.

Часто из-за ошибок в навигационных расчетах, неправильного маневрирования, поломок в системах и механизмах управления кораблем, сложных метеоусловий суда садятся на мель, наталкиваются на подводные камни, рифы и другие на обшивке до обширных пробоин в корпусе, через которые внутрь поступает забортная вода.

Тяжелые последствия имеют также столкновения, происходящие с нефтеналивными судами. В результате аварий и катастроф танкеров ежегодно более 300 тыс. т нефтепродуктов попадает в воды Мирового океана. Некоторые катастрофы даже способны привести к экологическим бедствиям.

Причиной значительного количества катастроф является техническая непригодность судов с предельными сроками службы и с исчерпанным моторесурсом к их эксплуатации на море или возникающие в них механические поломки. Несмотря на совершенствование диагностики, профилактика аварийности не находится на должном уровне.

К наиболее тяжелым последствиям могут привести нарушения установленных правил плавания. Иногда экипаж не знаком с действительными возможностями своего судна. Следствием может быть и паническое покидание вполне работоспособного судна, и борьба за живучесть на судне, возможности которого по борьбе с затоплением или креном уже исчерпаны. Примерами последнего могут быть аварии с автомобильно - пассажирскими паромами и судами с горизонтальной грузообработкой. Наихудший вариант - комбинация обоих назначений.

Суда гибнут в результате воздействия штормов, ураганов, смерчей, цунами, при столкновении со льдами. Основные причины аварий приведены в табл. 1.1 [49].

Таблица В.1.

Основные причины аварийности за 1895 - 1994 гг.

Вид аварии Причина аварии %

I Столкновение судов, посадка на мели, рифы и айсберги, навалы 35

2 Пожары и взрывы 23

3 Опрокидывание в штормовых условий 12

4 Перегруз, чрезмерное повышение центра тяжести и опрокидывание 12

5 Потеря прочности в нерасчетных условиях 12

6 Затопление при неправильной эксплуатации

Приведенная статистика происшествий на море является выборочной, она охватывает только крупные аварии, получившие большой резонанс в обществе. Но даже такая неполная информация свидетельствует о необходимости существования специальной инфраструктуры Службы спасения на море, куда входят и спасательные суда. Классификация таких судов приведена на рис.В.1. [42, 94].

Из анализа классификационной схемы следует, что взаимная увязка характеристик судов и оборудования для проведения глубоководных погружений является достаточно распространенной и актуальной.

Цели проведения глубоководных водолазных работ являются спасательными в полном смысле этого слова только применительно к аварийным подводным лодкам. Причем, очень часто, только оперативное использование глубоководных технологий позволяет спасти человеческие жизни.

Во всех остальных случаях глубоководные работы связаны с устранением последствий аварий и подъемом затонувших объектов.

Все глубоководные операции являются чрезвычайно дорогостоящими и, следовательно, выгодными для подрядчиков. С другой стороны, большие риски, использование высоких, а зачастую и уникальных технологий, делают такие операции дорогими по себестоимости. Для достижения коммерческого успеха необходимо оптимальное сочетание многих факторов, что делает оправданным постройку специальных судов, приспособленных для проведения глубоководных работ. Соответственно, не менее оправдан оптимизационный подход к проектированию рассмотренных судов, поскольку каждый процент достигаемой экономии выражается в громадных денежных суммах.

Спасательные суда и средства I

1 § | III

X Б О "О4 о со

Й о 3

Зло с и •я

-0 щ о. а о •вгЭ н

Ч о а я ч п о Б й Я

Он ч и и

Я в X н к и о £ л = ?! Я л ч СС 1

О и Си х ж н га

1 о га я

Й р £ я д Я

Ч >> ее га га

О

3 ЕЙ л в о а 11

Э и с

Л й О и и н о Ч о о. и и и га л

Я & га а. и Й и га я и и

-С я о.

Й О я о суда га я ь о с.

Е я

У 3 я л ЕЭ ч о ч

0> о 3 ч

73 о с В и ч о я ш

В «6

3 с

§ ш В ч

4 5

О ^ а с и Ш

1 3

§ 3

Л £ я р

О. Е

О га

5 о л а £ о К га ю с и и я 8 я" К а и о ч о. 5 ООО I с к о. и га

3 # я о

2 -Я о

5 5 н о

5. ^

Рис. В.1. Классификация спасательных судов и средств Особо должны быть выделены те спасательные суда и средства, на которых могут устанавливаться комплексы обеспечения глубоководных водолазных работ или элементы таких комплексов.

Проектирование рассматриваемого типа судов, включая выдачу технического задания на его создание, требует комплексного учета многочисленных противоречивых факторов и, естественно, приводит к использованию системного анализа и постановке задачи проектирования как оптимизационной. Структура такой постановки в теории проектирования судов уже сложилась, однако в данном исследовании необходим многоступенчатый подход, когда и в ограничениях на область допустимых величин, и в критериях четко выделяются аргументы и факторы, относящиеся к судну в целом, к доминирующей подсистеме и к меняющимся условиям внешней задачи. При этом анализ вопросов иллюстрируется на практически актуальных примерах.

Предварительный анализ литературы, касающейся темы исследования, показал, что при разработке проблемных вопросов можно использовать несколько информационных массивов. В первую очередь, для постановки и решения оптимизационных задач актуальны методологические рекомендации В.В. Ашика, Л.М. Ногида, В.М. Пашина, А.В Бронникова, В.Б. Фирсова и других специалистов по теории проектирования судов [5, 16, 69, 74, 101, 102]. Рассматриваемая проблема вполне может решаться в рамках сложившейся в теории проектирования судов оптимизационной постановки. Однако обязательно необходимо учитывать многоступенчатость моделей, их доминантный и дискретный аспекты. Поэтому представляют значительный интерес и опубликованные приложения оптимизационных подходов к отдельным группам судов и к решению локальных вопросов [2, 11,22,23,44,45,99].

Важную роль играют работы, обсуждающие вопросы безопасности мореплавания и возможности математического моделирования связанных с этим задач и вопросов[1, 3, 25]. Особенно необходимо быть уверенным в надежной собственной безопасности судна, поскольку при возвращении из спасательного рейса на борту рассматриваемых судов могут оказаться люди, уже пережившие стрессовые ситуации и их надо оберегать от дополнительных переживаний. В этой части новые идеи содержатся, например, в работах Е.В. Любимова и Б.А. Царева [49, 60, 61, 93, 105, 113].

Большое значение имеют технико — экономические исследования, позволяющие сформировать критериальные показатели [10, 13, 15, 51, 56, 62, 91]. Группа исследователей во главе с А.Н. Вашедченко обращает внимание на важность применения надежных прототипов на всех этапах исследования. К сожалению, для рассматриваемых судов пока не имеется достаточного числа проработок. В то же время, разработки по таким судам массовой постройки, как промысловые и буксирные суда, вполне могут быть (в корректированном виде) использованы для решения задач в рассматриваемой области [11, 89]. Помимо выбора критерия, важна и процедура поиска оптимального варианта. В этом отношении важны рекомендации И.Г. Захарова, П.А. Шауба, Н.В. Никитина и других отечественных специалистов, а также зарубежных исследователей [50, 63, 67, 115, 116, 126].

Поскольку для исследуемых судов большое значение имеют высокие показатели мореходности, то применительно к этим судам были внимательно изучены работы из области теории и прочности корабля [4, 12, 41, 47, 78, 81, 104, 118]. Анализ методической литературы показал, что большинство вопросов решается на базе сложившихся схем. Однако для рассматриваемых судов очень своеобразен, например, подход к определению энерговооруженности. Во-первых, в зависимости от объема задач и района действия велик интервал применяемых абсолютных и относительных мощностей. Во-вторых, мощность электростанции у ряда судов соизмерима с мощностью главных двигателей, а иногда и превышает ее. Наконец, нередко спасательно - водолазное судно является модернизированной версией базового судна другого назначения и сохраняет некоторые особенности, которые не вполне объяснимы с позиций вторичных функций.

Особое место занимают работы, связанные со специфичными вопросами водолазного дела [53, 57, 64, 92, 96]. От их правильного решения зависит адекватность других принимаемых решений, этому посвящены работы по адаптации специализированных рекомендаций к проектным задачам [36, 37].

Для статистического обоснования применяемого формульного аппарата был собран располагаемый информационный массив [34, 37, 66, 123, 124]. Рассмотрен вопрос о возможности применения для исследуемых судов многокомпонентных архитектурных решений и компоновок [33, 35, 48, 55]. Пока этому препятствует высокая начальная стоимость таких сооружений, но в наиболее важных случаях применение таких схем вполне оправдано. Для плавучих установок спасательного назначения характерен высокий уровень применения модульных решений [14, 54, 59]. Но модульный подход имеет и самостоятельное значение, особенно при проектировании главной функциональной подсистемы — водолазного комплекса со всеми вспомогательными блоками медицинского назначения.

Для исследуемых судов, являющихся вновь возникшей функциональной группой особо важную роль играют вопросы прогнозирования, в том числе применение рекомендаций С.И. Логачева [8, 40, 58, 59]. Прогнозы должэны дать ответ на вопросы о том, на каком уровне должны планироваться основные величины входящие в проектные задания. Пока в большинстве случаев мирятся с относительно умеренной скоростью, но желательно в дальнейшем на каждом морском театре иметь одно — два судна с повышенными функциональными возможностями. Это относится и к скорости, и к дедвейту, и к дальности рейса.

Неизбежна и постановка вопроса о более широком внедрении модульных подходов, чтобы неизбежный рост параметров водолазных комплексов не вступал в противоречие с отставанием в характеристиках судов — носителей.

Краткий обзор литературы подтвердил актуальность выполняемого исследования, так для судов обеспечения водолазных глубоководных работ ряд вопросов не решен, а для других намечены пути решения в смежных группах судов, но эти пути должны быть адаптированы к специфике рассматриваемых судов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенного диссертационного исследования получены следующие результаты:

1. Разработана новая оптимизационная методика проектирования судов обеспечения глубоководных работ и спасательных операций, базирующаяся на системном анализе судов данного типа. Созданная методика является инструментом проектных исследований как для обоснования основных характеристик судов водолазного обеспечения, так и для выявления оптимальных технико-экономических параметров эксплуатации. Методика может использоваться также для обоснований при переоборудовании судов других назначений в суда обеспечения водолазных работ. Методика удобна на начальных стадиях проектирования, показала хорошую работоспособность и получила практическое применение.

2. Адаптирована процедура расчета вместимости и остойчивости применительно к исследуемому типу судна. Проведено обоснование рациональной схемы общего расположения и архитектурно-конструктивной схемы судна обеспечения глубоководных работ.

3. Создана модель экономической эффективности судна обеспечения глубоководных работ, учитывающая результаты маркетинговых исследований рынка использования таких судов на Западе. Адаптирована методика определения построечной стоимости с учетом стоимости оборудования насыщения.

4. Проведен статистический анализ проектных характеристик построенных проектов судов исследуемого типа. Получены зависимости для определения основных характеристик судна, которые исследуются в качестве ограничений области оптимизационного расчета.

5. Реализован логико-программный продукт, осуществляющий расчеты в соответствии с разработанной методикой, который позволяет провести численные эксперименты на представленной оптимизационной модели. Показанные примеры иллюстрируют чувствительность и адекватность программного комплекса. Намечены пути применения разработанного программного комплекса на последующих стадиях проектирования.

Часть результатов диссертационного исследования в части разработки комплектов "стандартных" водолазных комплексов была внедрена в практику.

В 2004 году ООО "Дайвтехносервис" с участием автора, совместно с КБ "Балтсудопроект" по Заказу Мурманского морского пароходства подготовило, спроектировало и изготовило 2-х контейнерный автономный мобильный водолазный комплекс. Была также проведена работа по установке водолазного комплекса на ледокол "Капитан Игнатюк", в ходе которого на ледоколе была выполнена шахта с водолазной беседкой, создано спуско-подъемное устройство для беседки, размещены контейнеры водолазного комплекса с подводкой всех необходимых магистралей. Водолазный комплекс обеспечивает в штаном режиме работу и декомпрессию двух групп водолазов по 2 человека в сухом или водообогреваемом снаряжении на глубинах до 80 м. Запас воздуха комплекса (1500 л при давлении 200 ати) позволяет осуществлять декомпрессию водолазов по всем "воздушным" режимам даже при полном обесточивании комплекса и отказе основного и резервного дизельгенератора. При подключении дополнительных групп баллонов возможно осуществление декомпрессии на газовых смесях. Также, посколько комплекс изготовлен на базе поточно-декомпрессионной барокамеры ПДК-2 большой вместимости, в аварийном режиме возможна декомпрессия до 8 человек, причем в 2 отсеках по разным режимам независимо. Данный комплекс является самым большим и совершенным водолазным комплексом, установленным в последнее время на суда.

Состав комплекса: Лечебный контейнер:

1. Барокамера ПДК-2

2. 3 группы баплонов-воздухохранителей по 500 л в каждой, на давление 200 ати

3. Главный щит контроля воздуха

4. Пульт управления спуском, со станцией связи с водолазами и между контейнерами

5. Телевизионный комплекс для визуального контроля водолаза и места работ

Рис. з. I .Общий вид лечебного контейнера 6. Пульт дистанционного управления установками водообогрева

Рис. з.2 Место руководителя спусков

Силовой контейнер

1. Дизельгенератор на 48 кВт

2. Резервный дизельгенератор на ] 0 кВт

3. 2 компрессорных станции на 570 л/мин, с электронным управлением и контролем качества воздуха

4. 2 установки водообогрева (каждая на 2 водолазов)

Все контейнеры тепло- и шумоизолированы, имеют дополнительные окна и двери. В обоих контейнерах установлены тепловые завесы, позволяющие

Рис. з. 4. Компрессорные станции и установки водообогрева в силовом контейнере комфортно работать даже при открытых дверях.

1.Абчук В.А. Теория риска в морской практике. JL, Судостроение, 1983.

2. 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.

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

4. Артюшков Л.С., Ачкинадзе А.Ш., Русецкий A.A. Судовые движители. Л., Судостроение, 1988, с. 296.

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

6. 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.

7. Ашик В.В., Царев Б.А., Челпанов ИВ. Значение коэффициентов использования технических характериятик судов в качестве частных критериев оптимизации / В кн.: Общие вопросы проектирования судов. Л., Судостроение, 1973, вып. 199, с 92-100.

8. Ашик В.В., Царев Б.А., Челпанов И.В. Влияние иерархических уровней логико-математических моделей судов на динамичностть прогнозируемых характеристик ./ В кн.: Общие вопросы проектирования судов. Л., Судостроение, 1973, вып. 199, с 180-187.

9. Ю.Багненко Ф.М., Вашедченко А.Н., Прокудин С.А. Роль прототипа в оценке экономической эффективности // Труды НКИ, 1972, вып. 62, с. 77-88.

10. П.Богданов Б.В., Слуцкий A.B., Шмаков М.Г., Васильев К.А., Соркин Д.Х. Буксирные суда. Л., Судостроение, 1974, 280 с.

11. Бойцов Г.В., Палий О.М. Прочность и конструкция корпуса судов новых типов. Л., Судостроение, 1979.

12. Бойченко JI.Л., Иванов С.Е. Функционально-экономический анализ основных элементов пассажирских судов / Сб. тезисов докл. конфер. «Корабелы — 300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 42-43.

13. Н.Бойченко Л.Л. Актуальность применения модульных решений при проектировании пассажирских судов с целью гибкого реагирования на конъюнктуру рынка / Сб. тезисов докл. конфер. «Корабелы 300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 18-19.

14. Бреслав Л.Б. Технико-экономическое обоснование средств освоения мирового океана. Л., Судостроение, 1982, 240 с.

15. Бронников A.B. Проектирование судов. СПб, Судостроение, 1993

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

17. Бронников A.B. К определению сопротивления воды движению быстроходных транспортных судов на начальных этапах разработки проектов / Труды ЖИ: Проектирование судов. 1980, с. 15-26.

18. Бронников A.B. Основные составляющие науки о проектировании судов // Судостроение, 1979, № 4.

19. Бронников A.B. Классификация и сопоставительный анализ алгоритмов определения основных элементов проектируемых судов / Труды ЛКИ: Обоснование характеристик проектируемых судов, 1984, с. 3-8.

20. Бронников A.B. Практические коэффициенты, соотношения и зависимости, используемые на начальных этапах проектирования судов / Сб. тезисов докл. конфер. «Корабелы 300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 13-14.

21. Бугаев В.Г. Модель системной оптимизации расстановки и пополнения флота бассейна / Кибернетика на морском транспорте, 1982, вып. 11, с. 23-30.

22. Бугаев В.Г. Оптимизационно-имитационное моделирование развития флота бассейна / В кн. : Опыт проектирования и модернизации судов для дальневосточного бассейна. Владивосток, Дальневост. Политехи. Институт, 1989, с. 92-94.

23. Вашедченко А.Н. Автоматизированное проектирование судов. Л., Судостроение, 1985, 164 с.

24. Вентцель Е.С. Исследование операций. М., Советское радио, 1972, 551 с.

25. 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.

26. Гайкович А.И., Царев Б.А, Алгоритмизация логических процедур в задачах проектирования судов с применением ЭВМ / Тезисы докладов Всесоюзн. Конфер. по математ. обеспечению автоматизир. систем управления в судостроении. Л., Судостроение, 1972, с. 85-88.

27. Гайкович А.И., Лисагор О.И. Анализ основных характеристик универсальных судов обеспечения буровых установок. — Сб. "Исследование морских гидротехнических сооружений для освоения шельфа", Л., ЛПИ, 1980, с. 65-73

28. Гайкович А.И. Основы теории проектирования сложных технических систем. СПб., Моринтех, 2001, 432 с.

29. Гайкович Б.А. Постановка оптимизационной задачи при проектировании судов для водолазных и спасательных работ // Материалы международной конференции «Моринтех -2003», СПб, НИЦ «Моринтех», 2003, с.46 47.

30. Гайкович Б.А. Задача компоновки судна обеспечения глубоководных водолазных работ // Материалы международной конференции «Моринтех — 2001», СПб, НИЦ «Моринтех», 2003, с.29-30.

31. Гайкович Б.А. Использование системы уравнений В.Л. Поздюнина при проектировании кораблей // Труды международной конференции «Моринтех Юниор-2000», СПб, НИЦ «Моринтех», 2000, с. 17-18.

32. Гайкович Б.А. Суда обеспечения водолазных работ // Труды международной конференции «Моринтех Юниор-2002», СПб, НИЦ «Моринтех», 2002, с. 14-16.

33. Гайкович Б.А., Кочаров 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. 39-40.

34. Гайкович Б.А. Нормобарические водолазные скафандры. Водолазное дело №3,2001.

35. Гайкович Б.А. Водолазные суда современные принципы конструирования. Водолазное дело №1, 2002.

36. Гайкович Б.А., Кутенев A.A., Суров М.А., Царев Б.А., Шагиданов В.И. Тенденции архитектурных решений при проектировании перспективных малых кораблей // Тезисы докл. конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ -Моринтех, с. 98-101.

37. Галли Г.В., Царев Б.А. Реконструктивный проектный анализ и эволюционные аналогии как методы прогнозирования для скоростных катеров / Сб. докладов конфер. «Моринтех 97», СПб, НИЦ - Моринтех, с. 214-217.

38. Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Д., Судостроение, 1988, 360 с.

39. Гурович А.Н., Родионов A.A. Проектирование спасательных и пожарных судов. JL, Судостроение, 1971, 288 с.

40. Данилко A.B. Определение и систематизация основных причинных факторов формообразования в архитектуре судов / Труды НКИ: Проектирование и конструкция судов, 1984, с. 5-7.

41. 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.

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

43. Дорин B.C. Автоматизация обработки информации в судостроении / Судостроение, 1979, № 7, с 30-35.

44. Дробышевский Р.В. Задача проектирования обводов корпуса на основе моделей ходкости / В кн. : Опыт проектирования и модернизации судов для дальневосточного бассейна. Владивосток, Дальневост. Политехи. Институт, 1989, с. 87-88.

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

46. Егоров В.А., Царев Б.А. Проблема безопасности и живучести морских судов: пути решения. — "Морской вестник", 2002, №3, с.73 — 78.50.3ахаров И.Г. Теория компромиссных решений при проектировании корабля. JL, Судостроение, 1987, 136 с.

47. Иванов С.Е. Маркетинговые исследования в решении внешней задачи проектирования скоростных паромов / Сб. тезисов докл. конфер. «Корабелы -300-летию Санкт-Петербурга», 1998, с. 60.

48. Иванцов Н.М. Влияние величины водоизмещения на относительную массу корпуса / Труды ГИИВТ, 1972, Вып. 125, с. 45-56.

49. Ильин H.A. Водолазные контейнерные комплексы. Водолазное дело, №2, 2001

50. Константинов Б.Г., Кучер В.А. Концептуальные направления формирования технического облика кораблей на основе единых базовых моделей / Тезисы докл. Конфер. Моринтех-99, СПб, НИЦ-Моринтех, с. 16-17.

51. Кочаров М.А., Кутенёв A.A., Царев Б.А., Шагиданов В.И. Задачи прочностной оптимизации многокорпусных судов / Сб. докладов конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ - Моринтех, т. 1, с. 61 -64.

52. Краев В.И. Экономические обоснования при проектировании морских судов. Л., Судостроение, 1981.

53. Крымцев O.A. Анализ основных зарубежных и отечественных судовых барокомплексов. Водолазное дело, №2, 2001.

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

55. 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.

56. Любимов Е.В. Особенности учета энергоинформационных потоков при проектировании объектов морской техники с позиций обеспечения промышленной безопасности // Труды международной конференции Моринтех 2001, т.2, СПб, НИЦ Моринтех, 2001,с. 44 - 47.

57. Любимов Е.В. Взаимосвязь факторов и элементов в логико -математической модели постройки судна (на примере пожаробезопасности) // Труды международной конференции Моринтех 99, т.1, СПб, НИЦ Моринтех, 1999, с. 139-141.

58. Медведева Е.Б. Критерии оценки компоновочного решения судна // Труды НКИ: Проектирование и конструкция судов, 1984, с. 15-23.

59. Нарусбаев A.A. Введение в теорию обоснования проектных решений. Л., Судостроение, 1976.

60. Нессирио Б.А. Физиологические основы декомпрессии водолазов-глубоководников. СПб., МАЛО, 2002.

61. Нечаев Ю.И. Основы научных исследований. Киев, Одесса, Вища школа, 1983.

62. Новиков А.Н. НИС "Академик Голицын", Водолазное дело. №1, 2002 г.

63. Никитин Н.В. Расчетно-логическая схема исследования технической реализуемости вариантов кораблей и судов на стадии исследовательского проектирования // Программные продукты и системы — 1993. № 4. - С.9-11

64. Никитин Н.В. Введение в теорию геометрического моделирования кораблей и судов при автоматизированном исследовательском проектировании // Морская технология 1995.-№1 - С.9-11

65. Ногид Л.М. Теория проектирования судов. Л., Судпромгиз, 1955.

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

67. Ногид Л.М. Теория подобия и размерностей. Л., Судпромгиз, 1959, 95 с.

68. Ногид Л.М, Бронников A.B. О сопротивлении быстроходных грузовых судов / Судостроение, 1969, № 8.

69. Ногид Л.М. Взаимосвязь основных параметров, характеризующих форму судна / Сб. тезисов докл. Науч.-техн. Конфер. ЛКИ, 1971, с. 26.

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

71. Пашин В.М. Критерии для согласованной оптимизации подсистем судна. Л., Судостроение, 1976, 52 с.

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

73. Пашин В.М. Учёт при проектировании СПК и СВП изменения водоизмещения за счёт расхода топлива в течение рейса // В кн.: Выбор элементов судов на подводных крыльях в начальной стадии проектирования, Л., Судостроение, 1967, вып. 100, с. 39-42.

74. Пегашев Г.Ю., Смирнов С.А., Фирсов В.Б., Гайкович А.И., Калмук A.C. Автоматизированное проектирование надводных кораблей в первом приближении // Труды международной конференции Моринтех 2001, т.1, СПб, НИЦ Моринтех, 2001, с. 47 - 50.

75. Поздюнин B.JI. Опыт рациональной оценки мощностей для современных быстроходных судов / Ежегодник Союза Морских Инженеров, том 1, Петроград, 1916.

76. Поздюнин B.JI. Теория проектирования судов. J1.-M., ОНТИ, 1935.

77. Постнов В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. JL, Судостроение, 1974.

78. Правила водолазной службы Военно-морского флота (ПВС-ВМФ 85), части I и И, М., Военмориздат, 1987.

79. Разуваев В.Н. Функционально структурное проектирование морской техники. / Морской журнал, 2000, №3/4, с. 34-39.

80. Разуваев В.Н. Особенности построения многоуровневых моделей проектирования судов с помощью ЭВМ / Кибернетика на морском транспорте, 1981, вып. 10, с. 38-43.

81. 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.

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

83. Разуваев В.Н. Комбинированный способ уточнения нагрузки проектируемого судна / Труды ЛКИ: Проектирование судов, 1979, с.78-83.

84. Разуваев В.Н., Воронов A.A. Закономерности развития морской техники / Тезисы докл. Конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ-Моринтех, с. 10-11.

85. Раков А.И., Севастьянов Н.Б. Проектирование промысловых судов. Л., Судостроение, 1981.

86. Родионов В.В. Метод определения проектных характеристик надводного корабля на основании его многоуровневой оптимизации / Тезисы докл. Конфер. «Моринтех 99», СПб, НИЦ-Моринтех, с. 29-30.

87. Руководство по проведению глубоководных водолазных спусков. М., Воениздат, 1971.

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

89. Сидорченко В.Ф. Суда — спасатели и их служба. — JL, "Судостроение", 1983, 240 с.

90. Симоненко A.C. Чеховской В.Д., Алексеев В.В. Пути совершенствования спасательных операций при катастрофах на море // В кн.: Человек, море, техника. JL, Судостроение, 1982, с. 124-136.

91. Справочная книга по аварийно-спасательному и судоподъемному делу. Часть Ш. Военмориздат, 1945.

92. Суслов А.Н., Медведев В.Б. Использование комплекса ЭВМ -графический дисплей графопостроитель для решения статистических задач при проектировании судна / Труды ЛКИ: Перспективные направления в проектировании судов, 1983, с. 26-29.

93. 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.

94. 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.

95. ЮО.Тихоплав О.Ю. Системно-целостная стратегия проектирования судна / Кибернетика на морском транспорте, 1982, вып. 11, с. 72-76.

96. Ю1.Фирсов В.Б. Функционирование судостроительных предприятий в условиях неполной загрузки государственными заказами / Тезисы докл. конфер. «МОРИНТЕХ-99», СПб, НИЦ -Моринтех, с. 60-61.

97. Ю2.Фирсов В.Б. Понятие о проектировании корабля // В кн.: Методология инженерной деятельности, СПб, ВМИИ, 1998, с. 156 190.

98. Хализев О.А.Исследование диапазона показателей для оценки характеристик энергетики при проектировании судов / Тезисы докл. конфер. «МОРИНТЕХ-99», СПб, НИЦ-Моринтех, с. 48-49.

99. Царев Б.А. Вклад учёных кораблестроителей в обеспечение безопасной эксплуатации флота. / Морской журнал, 2000, №2, с. 25-34.

100. Юб.Царев Б.А. Оптимизационное проектирование скоростных судов. JL, ЖИ, 1988, 102 с.

101. Царев Б.А. Соколов В.П., Игольников А.И. Оптимизационные аспекты перспективного проектирования судов / Труды Никол. Кораблестр. Инст.: Проектирование и конструкции судов, 1984, с. 43-48.

102. Ю8.Царев Б.А., Гершкович В.А. Современная интерпретация Крыловского способа оценки качества проектируемых кораблей / В кн.: Научное наследие А.Н. Крылова и его влияние на современное кораблестроение. СПб, Военно-морская Академия, 1994, с. 34-38.

103. Ю9.Царев Б. А. Системное подобие проектируемых судов в широкоинтервальных оптимизационных моделях / Кибернетика на морском транспорте, 1982, вып. 11, с. 30-36.

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

105. Ш.Царев Б.А. Особенности проектной оптимизации судов с доминирующими функциональными подсистемами / Труды. ЛКИ: Проектирование морских судов и плавучих технических средств, 1987, с. 4146.

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

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

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

109. Четвертаков М.М., Шауб Л.А. Общие принципы разработки математических моделей судов // Вопросы судостроения: Математические методы, вып. 8, 1975, с. 45-64.

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

111. Шуляковский О.Б., Суслов А.Н. Применение электронной модели в жизненном цикле изделия / Материалы региональной НТ конференции "Корабестроительное образование и наука". С-Пб., СПбГМТУ, 2003

112. Эпштейн JI.A. Методы теории размерностей и подобия в задачах гидромеханики судов. JL, Судостроение, 1970. 208 с.

113. Aschik V.V., Tschelpanow I.V., Zarjow B.A. Bereucksichtigung eines Streuungmasses feur Berechnungsgreossen beim Schiffsentwurf // Seewirtschaft, 1973, №5.

114. Carrol J.P. Use of Mobile DSV, Offshore California, Shevron CONF, CONF-830312, USA, 1981

115. Commercial Diver Manual. Best Publishing Company, USA, 2004

116. Consensus Standards for Commercial Diving and Underwater Operations: Association of Diving Contractors International, Revision 5, Best Publishing Company, USA, 2005

117. Encyclopedia of Underwater Investigations. Best Publishing Company, USA, 1999

118. A Handbook for Underwater Tools. Rockwater, USA, 1997

119. Harris A. Gary, Iron Suit: Story of Athmospheric Diving Suit. B04909, Best Publishing Company, USA, 2003

120. Mandel P., Leopold K. Optimization methods applied to design // Trans/ SNAME, 1966, vol/74? p/477 521.

121. Nuckols M.L. Life Support Systems Design, M0920, Best Publishing Company, USA, 2003

122. NOAA Diving Manual, 4th Editionm B0047, NOAA, 1999

123. RO Vs of the World, Fifth Edition, Best Publishing Company, USA, 2003

124. Rules of Technical Operations of Saturation Diving Systems (SDS). BakuElm, 19991. Электронные документы :

125. Aqua-Air CD Catalog for 2005.

126. DRAEGER Hyperbaric Systems. CD Catalog. 1996

127. Presentation of New Approach in Hyperbaric Systems Design: A COMEX1. Company Official CD, 2002

128. Underwater Intervention 2001 Proceedings, UI 2001 (CD-ROM)

129. Underwater Intervention 2002 Proceedings, UI 2002 (CD-ROM)

130. Underwater Intervention 2003 Proceedings, UI 2003 (CD-ROM)141 .Underwater Intervention 2004 Proceedings, UI 2004 (CD-ROM)

131. Underwater Intervention 2005 Proceedings, UI 2005 (CD-ROM)