Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология судостроения и судоремонта

Диссертационная работа:

Китаев Максим Владимирович. Обоснование типа и характеристик движительного комплекса в проектах модернизации судов с несколькими режимами движения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.08.04 / Китаев Максим Владимирович; [Место защиты: Мор. гос. ун-т им. адмирала Г.И. Невельского].- Владивосток, 2008.- 162 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/230

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

ГЛАВА 1. Анализ методов проектирования, модернизации, технологической подготовки производства и оценки ходкости судов

  1. Предпосылки к выполнению работ по модернизации судна 8

  2. Особенности обоснования типа и основных характеристик движительного комплекса при модернизации СНРД 9

  3. Современное состояние методов проектирования, модернизации, технологической подготовки производства и оценки ходкости судов 13

  4. Тенденции развития методов проектирования, модернизации, технологической подготовки производства и оценки ходкости судов 24

  5. Выводы по главе 29

ГЛАВА 2. Математическая модель пропульсивного комплекса

  1. Математическая формулировка модели 31

  2. Определение сопротивления движению судов с несколькими режимами движения 33

  3. Определение гидродинамических характеристик гребных винтов различных типов 45

  4. Определение расхода топлива главными судовыми дизельными двигателями

на стационарных режимах работы 53

  1. Практическое использование математической модели пропульсивного комплекса в проектах модернизации судов 59

  2. Основные результаты и выводы по главе 66

ГЛАВА 3. Имитационная модель функционирования судна

  1. Принципиальная схема модели 67

  2. Учет внешних факторов, действующих на судно в процессе эксплуатации.... 69

  3. Построение имитационной модели на примере буксирного судна 88

  4. Основные результаты и выводы по главе 96

ГЛАВА 4. Методика обоснования типа и характеристик движительного комплекса в проектах модернизации судов с несколькими режимами движения

4.1. Обоснование типа движительного комплекса в проектах модернизации

судов 97

  1. Оценка эксплуатационных и технических показателей судна 101

  2. Применение аппарата теории принятия решений к вопросам обоснования

типа и характеристик движительного комплекса 104

  1. Обоснование типа и характеристик движительного комплекса (однокритериальный подход) 107

  2. Обоснование типа и характеристик движительного комплекса (многокритериальный подход) 114

  3. Основные результаты и выводы по главе 124

ГЛАВА 5. Методика автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства движительного комплекса, основанная на использовании современных CAD/CAM/CAE-систем

  1. Общая формулировка задачи оценки параметрической надежности судов .... 125

  2. Концептуальная модель оптимизации параметрической надежности 127

  3. Оптимизационно-имитационная модель определения основных характеристик движительного комплекса модернизируемого судна 130

  4. Использование систем автоматизированного проектирования на производстве 139

  5. Интеграция CAD/CAM/CAE-систем в рамках предлагаемой методики 140

  6. Основные результаты и выводы по главе 150

Заключение 151

Список использованных источников 152

Введение к работе:

Актуальность темы. Резкое уменьшение объемов отечественного судостроения, наблюдаемое в течение последнего ряда лет, привело к моральному и физическому старению флота, средний возраст которого составляет около 20 лет. Согласно официальным данным, свыше 40 процентов судов уже выработали свой нормативный срок службы и не удовлетворяют современным эксплуатационным и техническим требованиям.

Новые суда имеют более высокие эксплуатационные и технические показатели, следовательно, должны быстро окупаться. Однако не каждая судоходная компания может приобрести новое судно. В связи этим вопросы, связанные с продлением эксплуатационного срока службы и повышением основных технических, эксплуатационных и экономических показателей функционирования существующих судов, являются достаточно актуальными.

Одним из возможных путей решения этой проблемы является модернизация и переоборудование судов старой постройки. Модернизация позволяет в относительно сжатые сроки, без изменения основного назначения судна, привести его в соответствие с современными требованиями, нормами, правилами и пожеланиями заказчика.

Объем работ по модернизации может быть различным, начиная от замены отдельных устройств и механизмов, заканчивая, например, заменой всей судовой энергетической установки либо изменением главных размерений судна. Таким образом, в результате выполнения модернизационных работ судно может в значительной степени отличаться от первоначального варианта как по главным размерениям, архитектурному типу, ходовым и мореходным качествам, так и по техническим, эксплуатационным и экономическим показателям. Основанием для модернизации является технико-экономическая целесообразность, подтверждаемая соответствующими расчетами.

В современных условиях эффективность использования судна по назначению определяется экономичностью достижения его эксплуатационно-экономических показателей.

Одним из способов улучшения эксплуатационно-экономических показателей существующих судов является изменение типа и основных характеристик движительного комплекса, выполняемое в рамках проекта модернизации судна. Особенно актуальна эта задача для судов, обладающих несколькими, радикально отличающимися друг от друга, режимами движения (СНРД). К этим судам относятся буксиры, траулеры, спасатели, научно-исследовательские, ледового плавания, многие корабли и т.д. Противоречивость требований, предъявляемых к таким судам, не позволяет проектанту корректно решить такую задачу, основываясь только на собственном опыте и интуиции.

Для глубокой и всесторонней проработки принимаемых технических решений необходимы новые методы и подходы, обеспечивающие поиск оптимального решения простыми и достаточно точными способами, позволяющими

учитывать как случайные факторы и динамику внешней среды, так и специфику функционирования судна в целом.

Таким образом, задача совершенствования методов обоснования типа и основных характеристик движительного комплекса при выполнении проектов модернизации и переоборудования существующих судов является актуальной.

Целью диссертации является разработка методики обоснования типа и характеристик движительного комплекса в проектах модернизации судов с несколькими режимами движения.

Для этого были решены следующие задачи:

  1. Разработана математическая модель пропульсивного комплекса, позволяющая выполнять оценку ходовых качеств судов, оборудованных различными типами движителей.

  2. Составлены алгоритмы и программы, позволяющие автоматизировать расчеты ходкости и проектирования движителей для судов различного назначения.

  3. Разработана имитационная модель функционирования СНРД, учитывающая случайные факторы.

  4. Разработана методика обоснования типа и основных характеристик движительного комплекса в проектах модернизации СНРД.

  5. Предложена методика автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства движительного комплекса, основанная на использовании современных CAD/CAM/CAE-систем.

Методы исследования. При разработке имитационной модели использовались методы имитационного моделирования, оптимизационно-имитационной -методы математического программирования, общей теории статистики, теории вероятностей и согласования решений. Для обоснования типа и характеристик движительного комплекса применялись методы теории игр и теории принятия решений.

Достоверность полученных результатов определяется использованием апробированных численных методов и подтверждается решением тестовых задач, проверенных путем сопоставления полученных результатов с известными данными натурных и модельных экспериментов. Результаты расчетов не противоречат показателям, полученным при проектировании и эксплуатации реальных судов.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

  1. На основе обобщения и анализа теоретических и экспериментальных исследований предложен новый подход к обоснованию типа и характеристик движительного комплекса при модернизации СНРД, основанный на использовании методов математического моделирования и теории принятия решений.

  2. Получены регрессионные зависимости для расчетов сопротивления движению судов и гидродинамических характеристик гребных винтов.

  3. Разработана математическая модель пропульсивного комплекса, предназначенная для оценки ходовых качеств судов, оборудованных различными типами движителей.

  4. Разработана имитационная модель, описывающая работу СНРД

(на примере буксирного судна) и позволяющая выполнять сопоставительные расчеты эксплуатационно-экономических показателей судов, оборудованных различными типами движителей, с учетом случайных факторов.

  1. Предложен вероятностный подход к обоснованию типа и основных характеристик движительного комплекса СНРД с учетом требований, предъявляемых к надежности функционирования модернизируемого судна.

  2. Предложена методика автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства движительного комплекса, основанная на использовании современных CAD/CAM/CAE-систем.

Основные научные и практические результаты диссертации доложены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных конференциях и совещаниях:

Региональная научно-техническая конференция - «Молодежь и НТП» (Владивосток, 2004 - 2006), Международная конференция «Asian Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine Structure (TEAM)» (Владивосток, 2004; Сеул, Республика Корея, 2006), Региональная научно-техническая конференция «Вологдинские чтения» (Владивосток, 2004 - 2007), Международная конференция «The 3rd Asia-Pacific Workshop on Marine Hydrodynamics (Шанхай, КНР, 2006), Международная конференция «The Asialink-EAMARNET International Conference on Ship Design, Production and Operation» (Харбин, КНР, 2007), Всероссийская научно-техническая конференция «Приоритетные направления развития науки и технологий» (Тула, 2007), Международная научно-практическая конференция «FEBRAT - Проблемы транспорта Дальнего Востока» (Владивосток, 2007), Международная конференция «The 4th Asia-Pacific Workshop on Marine Hydrodynamics (Тайбэй, Тайвань, 2008).

Практическая ценность работы заключается в решении важной научно-технической задачи, связанной с разработкой современных методов модернизации и переоборудования судов, обоснования типа и характеристик их подсистем с учетом случайных факторов, оказывающих влияние на эффективность функционирования. Разработанные математические модели, методики и программное обеспечение позволяют автоматизировать инженерные расчеты и использовать их в САПР более высокого уровня.

Материалы диссертационного исследования использованы при выполнении госбюджетных НИР «Теоретические основы проектирования и обеспечения эксплуатационной надежности судов повышенной мореходности» (ГБ № 0120.0 603691) и «Теоретические основы проектирования корпусов судов для экстремальных условий эксплуатации» (ГБ № 01.0.40 001154).

Предлагаемые методики и подходы использованы: при разработке рекомендаций по обоснованию типа и характеристик движительного комплекса для двух серий буксирных судов по заказу ООО «Мортест» (построенных во Вьетнаме для эксплуатации в Каспийском море), разработке проектов модернизации промыслового судна пр. 388М, малых промысловых судов отечественной и зарубежной постройки.

Разработанные программные комплексы позволяют выполнять оценку ходовых качеств судов до и после модернизации, в том числе размерной.

Разработанная имитационная модель позволяет качественно и количественно оценить эксплуатационно-экономические показатели функционирования судов в различных условиях эксплуатации.

Методика обоснования типа и основных характеристик движительного комплекса способствует повышению качества принимаемых проектных решений.

Методика автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства движительного комплекса позволяет выйти на новый уровень выполнения модернизационных работ, сократить время и материальные затраты судоремонтных предприятий.

Разработанные математические модели, методики и программное обеспечение используются при подготовке инженеров-кораблестроителей, магистров и аспирантов.

На защиту выносятся:

  1. Математическая модель пропульсивного комплекса судна.

  2. Имитационная модель функционирования СНРД (на примере буксира), учитывающая случайные факторы.

  3. Методика обоснования типа и основных характеристик движительного комплекса в проектах модернизации СНРД.

  4. Методика автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства движительного комплекса, основанная на использовании современных CAD/CAM/CAE-систем.

  5. Алгоритмы и компьютерные программы, направленные на повышение качества и автоматизацию процессов при выполнении проектов модернизации и переоборудования судов.

Личный вклад автора состоит в обосновании и разработке основных положений, подходов и методик, предназначенных для совершенствования методов принятия проектных решений и технологической подготовки производства при модернизации и переоборудовании судов. При непосредственном участии автора проводились работы по обоснованию типа и основных характеристик движительных комплексов ряда судов. Автором разработан комплекс программ, позволяющих автоматизировать расчеты ходкости и мореходности при выполнении проектов модернизации и переоборудования судов.

Публикации: по теме диссертации опубликованы 12 печатных работ, один электронный учебник и составлены отчеты по двум госбюджетным научно-исследовательским работам, имеющим номера госрегистрации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Основное содержание работы изложено на 162 страницах машинописного текста и включает 70 рисунков, 44 таблицы и 170 наименований отечественных и зарубежных литературных источников.

Подобные работы
Григорьев Игорь Владиславович
Снижение отрицательного воздействия на почву колесных трелевочных тракторов обоснованием режимов их движения и технологического оборудования
Вострикова Наталья Анатольевна
Обоснование и определение рациональных гидродинамических режимов движения метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу
Добровольский Дмитрий Владимирович
Обоснование безопасности движения экранопланов типа "А" на внутренних водных путях
Андропов Феликс Евгеньевич
Разработка оптимальных алгоритмов управления режимом движения магистрального автопоезда
Шабалин Борис Аркадьевич
Обеспечение надежности исполнения заданного расписанием режима движения автобусов городских маршрутов
Асфур Сулейман Талаль
Безопасность и режим движения автомобилей в городах Сирии
Васильева Марина Алексеевна
Энергооптимальные режимы управления движением поезда метрополитена
Кочкин Сергей Вячеславович
Технология балансировки роторов в режиме сферического циркуляционного движения
Катасонов Максим Викторович
Исследование влияния искусственных неровностей проезжей части автомобильных дорог на режимы и безопасность движения
Кравченко Людмила Александровна
Повышение безопасности движения методами регулирования скоростного режима автомобилей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net