close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Методологические подходы для определения оптимальных проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ОГАЙ Сергей Алексеевич
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ
ПРОЕКТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОЦЕЛЕВОГО СУДНА
ЛЕДОВОГО ПЛАВАНИЯ
Специальность: 05.08.03 Проектирование и конструкция судов
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Владивосток
2018
2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Морской государственный университет
им. адм. Г.И. Невельского», г. Владивосток
Научный консультант: доктор технических наук, профессор
Войлошников Михаил Владиленович
Официальные оппоненты:
Любимов Виктор Иванович доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волжский государственный университет водного транспорта» /
профессор кафедры Проектирования и технологии постройки судов
Никитин Николай Васильевич доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Санкт-Петербургский государственный морской технический
университет» / профессор кафедры Проектирования судов
Сазонов Кирилл Евгеньевич доктор технических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное унитарное предприятие «Крыловский
государственный научный центр» / начальник лаборатории Морской ледотехники
Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение
науки «Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения
Российской академии наук»
Защита состоится «24» октября 2018 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.165.08 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», 603950, г. Нижний
Новгород, ул. Минина, 24, ауд. 1315
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева
Автореферат разослан «_______» ____________2018 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Грамузов Е.М.
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
А к т у а л ь н о с т ь и с с л е д о в а н и я. Основной движущей силой
для обновления флота гражданских судов и развития судостроительной промышленности служат цели освоения морей. В Российской Федерации особое
значение имеет морская промышленная деятельность в замерзающих морях
Дальнего Востока и Восточного сектора Арктики, в зонах интересов по развитию северных территорий, в сфере организации морских транспортных коммуникаций, в том числе Северного морского пути, и освоения морских ресурсов в
этих районах. В то же время серийное судостроение, осуществляемое за рубежом и хорошо освоенное в промышленно развитых странах Восточной Азии,
ориентированное на широкий рыночный спрос в отношении судов, предназначенных для применения в умеренных и тропических широтах, обычно не охватывает постройку судов арктических и других категорий, пригодных для эксплуатации в замерзающих морях.
Спрос в отношении обновления флота и создания судов инновационного
назначения, состав которых отражен в Стратегии развития судостроительной
промышленности на период до 2020 г. и на дальнейшую перспективу, утвержденной приказом № 354 от 06 сентября 2007 г. Министерства промышленности и энергетики, формируется на уровне Правительства, характеризует особенные для Российской Федерации потребности развития судоходства в замерзающих морях, а постройка судов соответствующих типов дает возможность с
использованием федеральных субсидий усовершенствовать судостроительную
промышленность за рамками конкурирования с зарубежным серийным судостроением, а также развивать научные и проектные организации и профильные
университеты.
24 декабря 2012 г. постановлением Правительства Российской Федерации
№ 2514-р утверждена Государственная программа Российской Федерации
«Развитие судостроения на 2013–2030 годы». Предусматривается решение следующих приоритетных задач: создание опережающего научно-технического
задела и технологий, необходимых для создания перспективной морской и речной техники; укрепление и развитие научного, проектно-конструкторского и
производственного потенциала отрасли; обеспечение безусловного выполнения
государственного оборонного заказа и государственной программы вооружения; развитие кадрового потенциала судостроительной промышленности и закрепление его на предприятиях отрасли; обеспечение эффективности работы
отрасли и инвестиционной привлекательности отечественного судостроения,
включая достижение уровня передовых стран по качеству судостроительной
продукции. В центр внимания ставится как создание морских и речных судов
различного назначения, в значительной степени судов ледового плавания, так и
обновление судостроительных верфей и заводов.
Важнейшим этапом создания инновационного судна, оказывающим преобладающее влияние на его эксплуатационные и экономические показатели,
выступает проектирование, прежде всего его начальные этапы. Научные подходы и достижения на начальных этапах проектирования служат фундаментом
эффективности в судоходстве и в судостроении. Возможные ошибки, если та-
4
ковые допущены на этапе проектирования, в дальнейшем, как правило, неустранимы и могут принести наибольший вред, особенно если создается судно
инновационного типа, для которого аналоги представлены недостаточно. Указанные причины обусловливают актуальность всесторонних исследований и
разработки подходов, методов и моделей для определения характеристик и
элементов при проектной оптимизации инновационных судов для замерзающих
морей.
Работа посвящена усовершенствованию подходов и методов определения
оптимальных характеристик и элементов на начальных этапах проектирования
многоцелевых судов ледового плавания. Создание основанных на использовании принципов системного подхода методов определения оптимальных характеристик судов этого типа позволяет повысить качество и обоснованность проектных решений, а именно рационально определять характеристики и проектные элементы многоцелевых судов ледового плавания в контракты на постройку, что повышает экономическую эффективность инвестиций в судостроении и
судоходстве в ледовых условиях.
О б л а с т ь ю и с с л е д о в а н и я выступают подходы и методы определения оптимальных характеристик многоцелевых судов ледового плавания,
создаваемых в соответствии с программами пополнения флота. Область исследования относится к формированию методологических основ внешнего проектирования инновационных многоцелевых судов ледового плавания.
П р е д м е т о м и с с л е д о в а н и я служит многоцелевое судно ледового плавания в процессе определения его оптимальных характеристик и проектных элементов: судно, пригодное для автономной эксплуатации в замерзающих и арктических морях, а также способное обслуживать другие суда в ледовых условиях, то есть многофункциональное ледокольное судно, создаваемое
в соответствии со Стратегией развития судостроительной промышленности и с
федеральными программами, совмещающее две или несколько функций и, помимо форсирования льда, способное перевозить грузы: жидкие, в том числе
сжиженный природный газ, и сухие, включая укрупненные унифицированные
грузы – контейнеры, контейнер-цистерны, модульное оборудование в габаритах
стандартных контейнеров, судно пригодное для доставки снабжения и выгрузки, в том числе с применением вертолета, для обслуживания шельфовых стационарных платформ, для осуществления спасательных, патрульных или иных
операций, для базирования и обслуживания погружаемого оборудования или
для применения в других целях.
С т е п е н ь р а з р а б о т а н н о с т и т е м ы исследования характеризуется тем, что в рамках системного подхода создание методов нахождения оптимальных характеристик и проектных элементов многоцелевого судна ледового плавания в указанном его определении ранее не рассматривалось.
Ц е л ь и с с л е д о в а н и я : создание методов определения оптимальных по принятому критерию характеристик и проектных элементов многоцелевого судна ледового плавания, разработка рекомендаций для определения оптимальных характеристик судна в наиболее строгой и систематизированной постановке с применением целевых функций, обоснованных проектных ограничений и математических моделей на начальных стадиях проектирования.
5
З а д а ч и, решение которых требуется в целях создания подходов и методов нахождения оптимальных характеристик и проектных элементов многоцелевого судна ледового плавания, включают:
1. Определение понятия многоцелевого судна ледового плавания как
предмета методологии проектирования, а также как объекта в системе классификации гражданских судов.
2. Формулирование задачи нахождения оптимальных характеристик и
проектных элементов многоцелевого судна ледового плавания в системе иерархии объектов, связанных с проектируемым судном, в частности определение
понятия комплексного объекта, выступающего более общей системой, чем судно ледового плавания, для нахождения в рамках этой системы оптимальных характеристик проектируемого судна с учетом многообразия вариантов указанной общей комплексной системы. Определение принципов сопоставимости вариантов.
3. В соответствии с решением первой и второй указанных задач нахождение проектных ограничений и совокупности исходных данных для определения
оптимальных характеристик и проектных элементов многоцелевого судна ледового плавания, учитывая, что проектные ограничения в форме уравнений или
данных являются, соответственно, характеристиками общей комплексной системы, частью которой выступает при проектировании многоцелевое судно ледового плавания.
4. Определение подсистем многоцелевого судна ледового плавания, то
есть объектов, методологически входящих как части в комплекс проектируемого судна. Представление проектируемого многоцелевого судна ледового плавания с учетом решения первой и второй задач как комплексной системы, состоящей из подсистем, которыми выступают отдельные качества, относимые к
судну в целом. Формулирование последовательности определения проектных
элементов судна.
5. Определение состава (вектора) искомых проектных характеристик
многоцелевого судна ледового плавания в общей совокупности независимых
числовых величин, характеризующих проектируемое судно путем выделения
следующих классов величин: множества ограничений, служащих данными при
проектной оптимизации судна, определяемого при решении второй и третей из
указанных выше задач, и вектора проектных элементов судна, определяемого
при решении четвертой задачи.
6. Формулирование используемых при проектировании условий баланса
характеристик многоцелевого судна ледового плавания, имеющих вероятностную природу, показывающих соотношения характеристик судна, в частности
построение уравнения баланса водоизмещения.
7. Нахождение функциональных и параметрических зависимостей между
характеристиками и проектными элементами многоцелевого судна ледового
плавания, в том числе, элементами по их относительной величине, с учетом соответствия соотношений характеристик и элементов мореходным и эксплуатационным качествам судна.
8. Анализ проходимости судна во льдах определенной интенсивности в
зависимости от мощности силовой установки и пропульсивных характеристик в
6
соответствии с заданными в форме проектных ограничений качествами судна в
ледовых условиях с учетом размера судна и достаточной прочности корпуса,
зависимой от конструктивных элементов судна.
9. Разработка функциональных зависимостей основных экономических
показателей многоцелевого судна ледового плавания от его характеристик, исходных данных (проектных ограничений) и параметров (проектных элементов).
Определение функций полезности, формулирование экономических критериев
и построение целевых функций для нахождения оптимальных значений характеристик и проектных элементов судна.
10. Разносторонняя проверка качества найденных проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания, то есть анализ параметрической
надежности результатов оптимизации и устойчивости свойства их оптимальности, определение факторов устойчивости найденных характеристик и проектных элементов судна.
11. Апробация математических моделей и алгоритмов в вариантных расчетах по нахождению оптимальных характеристик и проектных элементов при
заданных ограничениях, включая наряду с иными также инвестиционное ограничение субсидий в создание судна и задаваемые в проект технические требования к мореходным качествам многоцелевого судна ледового плавания и его
прочности во льдах.
Перечисленные задачи в большей степени относятся к разработке методологии, используемой на начальных этапах проектирования многоцелевого
судна ледового плавания, а именно на этапах: технического задания и технического предложения и, в меньшей степени, к разработке элементов судна на
дальнейших этапах: эскизного проекта и технического.
Каждая из названных задач со второй по пятую в системном отношении
подчинена первой, а их решения служат основой для создания методов нахождения оптимальных проектных характеристик многоцелевого судна ледового
плавания. По этой причине важно корректное решение первой задачи – формулирование понятия многоцелевого судна ледового плавания, то есть указание
функциональных и конструктивных признаков судна этого типа, что позволяет
в дальнейшем определить критерий оптимальности в форме целевой функции и
проектные ограничения (совокупность исходных данных), то есть множества
искомых характеристик и проектных элементов, и в целом это ведет к решению
задачи нахождения оптимальных проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания.
Н а у ч н а я н о в и з н а исследования базируется на введенных автором положениях, выносимых на защиту:
– понятие многоцелевого судна ледового плавания определено в соответствии с принципами системного подхода для целей проектирования как сложный объект, то есть состоящий из элементов, другими словами, из отдельных
качеств, при совмещении которых возникают новые качества судна, в том числе из совокупности эксплуатационных качеств во льдах заданной интенсивности, причем, как объект, являющийся частью комплексной системы, формируе-
7
мой функциями по Стратегии развития судостроительной промышленности и
по программам создания судов ледового плавания;
– классификация математических величин в составе алгоритмов для проектной оптимизации многоцелевого судна ледового плавания включает следующие множества: независимые переменные, относя к переменным характеристику размера судна ледового плавания, в частности проектный дедвейт; функциональные ограничения, означающие характеристики комплексной системы,
частью которой выступает судно, относя к ним, в том числе заданные в проект
качества судна во льдах, характеристики специальных систем и устройств в соответствии с функциями судна и др.; проектные элементы (параметры), служащие характеристиками подсистем судна, относя к числу элементов размерения
судна и их соотношения, находящиеся в зависимости от его отдельных качеств;
– в задаче нахождения оптимальных проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания функциональными ограничениями служат отдельные качества целостного судна, являющиеся в методологических терминах
его подсистемами: задаваемые в проект его мореходные качества во льдах и в
открытой воде, а также оцениваемые при нахождении проектных характеристик его прочностные качества во льдах;
– показатель эффективности многоцелевого судна ледового плавания, используемый как критерий оптимальности на начальных этапах проектирования,
определяется в сумме в сумме однократно инвестированных и ежегодных эксплуатационных затрат по их сопоставимым оценкам в расчете на единицу
функции полезности в качестве которой выступает показатель, отражающий в
определенной пропорции как транспортную характеристику судна, так и характеристику его полезного размера;
– целевая функция, для нахождения оптимальных проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания, включающая зависимость критерия оптимальности независимых переменных (искомых характеристик судна),
исходных данных (проектных ограничений) и параметров (элементов судна),
содержит также граничную оценку инвестиционного ограничения в форме
штрафной поправки к критерию при превышении размера инвестиций в постройку судна над размером предусмотернных субсидий или соответствующую
премиальную поправку к критерию при соблюдении инвестиционного ограничения;
– качество найденного сочетания проектных характеристик с учетом
естественной погрешности используемых данных характеризуется устойчивостью свойства оптимальности найденных характеристик при отступлениях исходных данных от их заданных значений, к факторам устойчивости найденных
оптимальных характеристик относятся: математическая гладкость и выпуклость поверхности целевой функции в окрестности найденного оптимального
сочетания характеристик судна; логичная классификация аргументов в составе
целевой функции: данных, переменных и параметров с учетом их математических свойств; определение проектных элементов судна по их относительной
величине, которая характеризуется более устойчивыми оптимальными значениями, чем абсолютная величина элементов.
8
Т е о р е т и ч е с к о е з н а ч е н и е полученных результатов обусловлено следующим:
а) малоизученностью многоцелевого судна ледового плавания в используемом его определении, как объекта проектной методологии в системе иерархии функций, задаваемых федеральными программами судостроения, планами
судоходства в замерзающих и арктических морях, Стратегией развития судостроительной промышленности и др.;
б) изменениями, произошедшими в промышленности, связанными с федеральными программами по освоению арктических и замерзающих морей,
включая задачи навигации по Северному морскому пути и задачи освоения месторождений ископаемых на шельфе этих морей;
в) развитием в российской экономике отношений собственности, планированием на федеральном уровне создания новых судостроительных верфей и
постройки инновационных судов для судоходства в замерзающих морях, что
оказывает влияние на определение области исследования и предмета;
г) факторами международной специализации в судостроении, конкурирования и сотрудничества, которые предопределяют логичную последовательность развития судостроительной промышленности в Российской Федерации,
начиная с создания инновационных судов для нужд Правительства;
д) прогрессом в смежных отраслях промышленности и технологии,
например в сфере освоения шельфовых месторождений в замерзающих морях,
что предопределяет функциональные характеристики многоцелевого судна ледового плавания, и техническим развитием в других отраслях, связанных с созданием судов.
Д о с т о в е р н о с т ь и о б о с н о в а н н о с т ь научных результатов,
выводов и рекомендаций обеспечивается использованием апробированных методов теории проектирования судна, теории корабля и строительной механики,
методов экономического анализа в судостроении и методов по другим связанным направлениям.
Качество найденного сочетания оптимальных характеристик многоцелевого судна ледового плавания и его соответствие данным и ограничениям можно охарактеризовать устойчивостью найденных проектных характеристик, поскольку на начальных этапах проектирования многоцелевого судна ледового
плавания затруднительно сделать точный прогноз исходных данных на длительную перспективу. Поэтому найденные оптимальные характеристики судна
исследуются на предмет их устойчивости при варьировании исходных данных
и проектных ограничений. Условия устойчивости найденных характеристик и
проектных элементов многоцелевого судна ледового плавания проанализированы в седьмой главе с теоретической стороны и численно. Устойчивость характеристик и проектных элементов при вариациях используемых данных и
ограничений показана в форме полученных графических поверхностей целевых
функций, что также выступает фактором достоверности и обоснованности полученных результатов, выводов и рекомендаций.
А п р о б а ц и я р а б о т ы. Основные положения и результаты диссертации представлены на научных конференциях в Российской Федерации и за
рубежом, в том числе: на ежегодных Международных научно-технических
9
конференциях по судостроению (The 30th Asian-Pacific Technical Exchange and
Advisory Meeting on Marine Structures, TEAM) в период с 2010 по 2017 г. в университетах Республики Корея, Японии, Турции, Китая, Тайваня, в Российской
Федерации, в Международных конференциях профессионального сообщества
International Society of Offshore and Polar Engineers с 2012 по 2016 г. в США,
Австралии, в Республике Корея, на Международном конгрессе BIT’s 4th Annual
World Congress of Ocean в 2015 г. в Китае, на ряде научных конференций в РФ,
в том числе, на Международной научной конференции «Полярная механика2016» во Владивостоке (на базе ДВФУ), на II Восточном нефтегазовом форуме
в 2016 г. во Владивостоке, на Университетском форуме Россия–АСЕАН в 2016
г. в рамках II Восточного экономического форума во Владивостоке, на конференции «Дальний Восток как приоритетный регион развития МариНет» в 2016
г. во Владивостоке, на 40-й Международной научно-методической конференции «Актуальные вопросы качества образования» в 2016 г. во Владивостоке, на
Отраслевой конференции «Российское судоходство – взгляд в будущее» в
2016 г. в Москве и др.
П р а к т и ч е с к а я з н а ч и м о с т ь диссертации характеризуется созданием методологических подходов, математических моделей и методик, являющихся инструментом для определения оптимальных проектных характеристик и элементов многоцелевых судов ледового плавания.
Созданные подходы и методики могут применяться при подготовке контрактной документации на постройку и при разработке технических предложений и эскизных проектов судов данного типа. Также создана возможность использования результатов работы для целей экономического прогнозирования и
технико–экономического перспективного планирования Минтрансом России,
компаниями, осуществляющими судоходство на Дальнем Востоке и Восточном
секторе Арктики, судостроительными предприятиями Объединенной судостроительной корпорации, а также другими заинтересованными ведомствами и
компаниями.
Отдельным направлением служит возможность использования разработанных подходов и методов в научных исследованиях и при обучении логике
применения системного подхода для определения проектных характеристик
инновационных судов для замерзающих морей.
Материалы исследования внедрены в практику работы организаций: АО
«Дальневосточный центр судостроения и судоремонта», входящий в состав
Обществ Группы ПАО «НК «Роснефть»; Морского государственного университета им. адм. Г.И. Невельского (внедрение в практику учебной и научной работы).
Внедрены рекомендации и прикладные разработки в форме руководств
по определению проектных характеристик и элементов многоцелевых судов
ледового плавания, прикладных программ, а также методических материалов
для использования в учебном процессе.
С т р у к т у р а и о б ъ е м и с с л е д о в а н и я. Материал работы изложен на 386 страницах, включая введение, 8 глав, заключение, список сокращений и условных обозначений, список литературы 191 наименование. Рисун-
10
ки представлены на 83 страницах. Приложения включают 2 части на 54 страницах.
К л ю ч е в ы е с л о в а : проектирование судна, многоцелевое судно,
судно ледового плавания, многофункциональный ледокол, характеристика судна, проектный элемент судна, проектная оптимизация, критерий эффективности, критерий оптимальности, целевая функция, проектные ограничения, баланс характеристик судна, уравнение баланса водоизмещения, ледовые категории, обшивка корпуса, ледовый пояс обшивки, набор корпуса, бортовое перекрытие, судоходство в замерзающих морях, арктическая навигация, мореходность во льдах, форсирование льда, LNG-танкер, арктический газовоз, Дальневосточный центр судостроения и судоремонта, Объединенная судостроительная
корпорация, серийное судостроение, инвестиции в судостроение, бюджетное
субсидирование, совместное инвестирование.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В о в в е д е н и и обосновывается актуальность работы, представлены:
область и предмет исследования, основные задачи и цель диссертации, направленной на создание и развитие методов определения оптимальных проектных
характеристик многоцелевых судов ледового плавания. Исследование базируется на научных результатах в области теории проектирования судна, которые
представлены в работах Л.М. Ногида, В.Л. Поздюнина, В.В. Ашика, А.В. Бронникова, Б.А. Царева, Г.Ф. Демешко и др. В составе основ данного исследования
большое значение имеют труды В.М. Пашина, А.И. Гайковича, А.Н. Вашедченко, И.Г. Захарова, А.И. Ракова, Л.Ю. Худякова, Е.М. Грамузова, Б.П. Ионова,
В.А. Зуева в сфере методологии проектной оптимизации судна. В области экономических методов, применяемых при проектировании судна, использованы
рекомендации, содержащиеся в работах В.И. Краева, Л.Б. Бреслава, В.П. Соколова, Н.П. Любушина, М.В. Войлошникова.
В п е р в о й г л а в е анализируются характеристики новых судов ледового плавания, создаваемых как в Российской Федерации, так и за рубежом,
и проектов этих судов. Создание судов для замерзающих и арктических морей
осуществляется на основе бюджетного субсидирования, а также на основе
частно-государственного партнерства. Причем судоходство в этих морях и развитие территорий на побережьях в значительной мере подчинены решению социально-экономических задач. Строящиеся суда ледового плавания, пригодные
для самостоятельной эксплуатации в ледовых условиях, обычно по назначению
являются многоцелевыми и совмещают функции форсирования сплошного или
битого сплоченного льда, а также те или иные транспортные функции по доставке жидких грузов, включая сжиженный природный газ, и сухих грузов, в
том числе, генерального груза, укрупненного унифицированного и негабаритного груза, например, блоков и модулей шельфовых стационарных платформ и
др. В соответствии со Стратегией судостроительной промышленности на
период до 2020 года и на дальнейшую перспективу, утвержденной приказом
Минпромэнерго России от 6 сентября 2007 года № 354, для правительственных
нужд требуется постройка морских технических средств и судов следующих
11
типов: танкеров для использования в замерзающих морях, в том числе для перевозки сжиженного природного газа (LNG-танкеров); ледоколов; контейнерных судов для замерзающих морей; платформ и оборудования для работы на
арктическом шельфе; научно-исследовательских судов для работы в Арктике;
оборудования для генерирования энергии в прибрежных районах, включая возможности использования для этого возобновляемых источников (приливов, течений, ветров); плавучих средств для переработки природного газа в Арктике.
Следует обратить внимание на то, что приведенный общий перечень охватывает суда и морские технические средства инновационного назначения, в основе
постройки которых находится создание главной конструктивной или функциональной части, то есть главной системы, соответствующей инновационному
назначению судна по Стратегии.
Многоцелевые суда ледового плавания обладают определенной функциональной гибкостью. Пригодность к проектной модернизации, иллюстрируемая
достаточным количеством примеров, можно рассматривать как подтверждение
многофункциональности судов ледового плавания, которые помимо функции
форсирования льда, обычно совмещаемой с транспортным назначением, навигационным – по обслуживанию в условиях замерзающих морей других судов,
не имеющих ледовой категории, буксирного и спасательного назначения,
функции базирования научного оборудования, обслуживания плавсредств и
вертолетов, доставки пассажиров с грузами, то есть снабжения береговых пунктов и судов в замерзающих морях и базирования научного или рабочего персонала, также обладают качествами пригодности к модернизации на разных этапах: при проектировании, постройке и в процессе технического обслуживания
при эксплуатации. Анализируя проекты новых судов ледового плавания, а также возможности их проектных модернизаций, можно констатировать многообразие функций ледоколов и других судов ледового плавания, что выступает
неотъемлемым качеством судов этих типов, поскольку наряду с определенным
функциональным назначением судна ледового плавания и наряду с возможностью проектной модернизации, то есть смены характеристик назначения судна,
в каждом случае имеется единая функция судна форсирования льдов той или
иной интенсивности.
Для формулирования методологических предпосылок к определению
проектных характеристик этих судов в диссертации имеется обзор практики создания многоцелевых судов ледового плавания на судостроительных верфях в
Российской Федерации и за рубежом (Рисунок 1).
Нужно также отметить, что при определении оптимальных проектных
характеристик многоцелевых судов ледового плавания различные функции
назначения и главные системы, заданные при проектировании, можно охарактеризовать массой, кубатурой, мощностью или иными подобными показателями, которые входят в состав характеристик судна, оцениваемых на этапе проектирования уравнениями баланса или используемыми функциональными соотношениями.
12
(а)
(б)
Рисунок 1. Многоцелевые суда ледового плавания: по проекту № R–70201 (а)
и по проекту Aker ARC 121 (б)
В о в т о р о й г л а в е многоцелевое судно ледового плавания анализируется с методологической стороны как объект проектирования. Судно выступает как сложная вероятностная система, состоящая из подсистем. Подсистемой служит либо целостное судно, оцениваемое с позиций его отдельного
свойства, в частности того или иного мореходного качества, а также прочности
или иной эксплуатационной характеристики, либо подсистемой служит та или
иная конструктивная часть судна, устройство, механизм и др. При совмещении
подсистем судна, то есть его отдельных качеств, выступающих его частями в
методологическом определении, возникают новые качества, отсутствующие в
этих частях, то есть в подсистемах, исследуемых отдельно. Новые качества
судна, возникающие при совмещении его подсистем, являются наиболее важными для анализа при нахождении проектных характеристик. Исследование
судна как совокупности его подсистем и дополнительного качества, возникающего при совмещении подсистем, служит предпосылкой для вывода, что многоцелевое судно ледового плавания выступает подсистемой определенного
комплексного общего объекта, характеристики которого служат исходными
данными, то есть проектными ограничениями при определении характеристик
судна в рамках системного подхода. Возникает иерархия уровней задач проектирования, к которым относится задача внешнего проектирования: определение
проектных характеристик судна, к числу которых можно отнести характеристики его размера (проектный дедвейт, водоизмещение судна по грузовую марку, водоизмещение порожнем, валовую и чистую регистровую вместимость,
грузоподъемность, объем грузовых или служебных помещений, показатели эффективной и установочной мощности силовой установки, эксплуатационную
скорость и характеристики ледовых качеств, в частности толщину сплошного
форсируемого льда, которая в то же время служит проектным ограничением, и
др.), и задача внутреннего проектирования: определение элементов судна (размерений и их соотношений, характеристик отдельных конструктивных частей и
пр.). Вероятностные качества проектируемого многоцелевого судна ледового
плавания как сложной системы проявляются за рамками действия физических
закономерностей, описывающих, например, мореходные качества судна, свойства его общей или местной прочности и пр. Вероятностные качества показы-
13
вают, в частности, соотношения между независимыми и зависимыми проектными характеристиками судна, обусловленные большой совокупностью действующих факторов, влияние каждого из которых на эти соотношения малозначительно. Использование принципов системного подхода дает возможность
в составе математической модели классифицировать входящие в нее численные
величины, характеризующие проектируемое судно, в множества: переменных
искомых характеристик судна, исходных данных, то есть характеристик общей
комплексной системы, подсистемой которой выступает проектируемое судно, и
параметров, другими словами, элементов судна (характеристик его подсистем).
При определении проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания исходные данные и параметры заданы как проектные ограничения.
Можно привести следующие примеры комплексных объектов, служащих
в методологическом смысле более общей системой, чем проектируемое судно:
1) флот грузоперевозчиков при определении его состава и пополнения в
рамках «внешней задачи» проектирования транспортного судна, если спрос
формируется административным решением;
2) комплекс (полная совокупность) активов морского предприятия (судоходной компании), в который входит проектируемое судно;
3) морской грузопоток определенной интенсивности и протяженности,
обслуживаемый совокупностью сходных транспортных судов;
4) комплекс сходных судов, осуществляющих освоение морских ресурсов
в определенном районе и др.
К более общей системе для многоцелевого судна ледового плавания методологически могут быть также отнесены его заданные функции, неявно влияющие на характеристики судна, такие как способность форсирования ледового
поля определенной толщины, причем эти функции при проектировании подлежат оценке в единицах приращения нагрузки и водоизмещения судна.
В методологическом отношении более общей системой, чем проектируемое судно, может служить понятие «морская техника» (океанотехника). Судно
охватывается этим понятием, но морская техника не сводится к судну и включает также иные объекты. Это не означает, что судно в физическом смысле является частью морской техники, как общей комплексной системы, но оборудование многоцелевого судна ледового плавания, разрабатываемое предварительно в соответствии с функцией судна по федеральным программам или по Стратегии развития судостроения, при определении проектных характеристик судна
может выступать не как его подсистема, а как более общая система.
К общей системе для судов рассматриваемого типа в методологическом
отношении может быть отнесено главное оборудование, например реакторы,
установки для осуществления технологических процессов на борту, такие как
сжижение природного газа, производство электрической энергии, кроме судовых нужд, специальные системы и оборудование для форсирования льда, для
обслуживания спускаемых или летательных аппаратов и пр., то есть оборудование, создаваемое до проектирования судна. Тем самым судно разрабатывается для установки главного оборудования в этом определении.
Создание новых технологических возможностей в судостроении, которые
не потребовались бы для серийной постройки судов, ориентированной на ры-
14
ночный спрос, тоже можно считать созданием новой функциональной системы
инновационного назначения, то есть новым качеством целостного судна, если
таковые возможности необходимы для постройки судов, функции которых
определяются федеральными программами или Стратегией развития судостроения.
Критерии эффективности и оптимальности, применяемые при проектировании судна, обычно имеют экономический характер и определяются математическими действиями над основными экономическими показателями: совокупным доходом I, операционными расходами C, инвестициями – рыночной
стоимостью MV или иной стоимостью, например стоимостью нового судна,
равной затратам на его постройку в рыночных ценах, то есть восстановительной стоимостью RC.
Критерии оптимальности, позволяющие отделить оптимальное проектное
решение (или область оптимальных решений) от неоптимальных, служат способом использования критериев эффективности, которые позволяют расположить все сопоставляемые варианты проектных характеристик в последовательности их предпочтения. Целевая функция строится как математическая модель
для определения оптимальных проектных характеристик многоцелевого судна
ледового плавания, которая является последовательностью зависимостей между
переменными X, параметрами Y и данными Z, с одной стороны, и основными
экономическими показателями: доходом I, себестоимостью С и инвестициями
MV или RC – с другой.
Множество переменных X методологически определяется в составе тех
независимых величин, то есть независимых друг от друга, от параметров Y и
констант Z, которые существенно влияют на критерий оптимальности f.
Множество параметров Y, проектных элементов судна, характеризующих
его подсистемы, вводится в составе тех независимых величин, каждая из которых в отдельности не оказывает существенного влияния по указанной метрике
на критерий оптимальности в форме целевой функции f. В практических целях
при определении по критерию оптимальности наилучшего сочетания переменных X (варьируемых при оптимизации проектных характеристик) параметры
(проектные элементы судна) можно принимать конструктивно, в частности по
проектному аналогу, и считать их неизменными на начальных стадиях проектирования судна. Данными Z для проектирования многоцелевого судна ледового плавания, другими словами, проектными ограничениями, служат характеристики общей комплексной системы, в которую проектируемое судно включено
в методологическом отношении.
Т р е т ь я г л а в а содержит анализ критериев прочности корпуса судна
и ледовой проходимости, которые необходимо учитывать при нахождении проектных ограничений. Зависимость толщины сплошного форсируемого льда от
водоизмещения судна, эффективной мощности и показателей формы с учетом
сходства в целом элементов формы корпуса в носовой части судов уточняется с
использованием данных аналогов: новых судов ледового плавания и их проектов. Алгоритм, используемый в составе математической модели для определения пропульсивной и установочной мощности в зависимости от проектного
ограничения по толщине форсируемого льда, отражает также учет ограничений
15
по наименьшей скорости в открытой воде и резерв установочной мощности для
целей генерирования энергии, передаваемой на другие суда или на береговой
пункт. Прочность в условиях воздействия льда в районе ледового пояса оценивается с учетом изгиба бортового перекрытия и обшивки, с учетом того, что
при воздействии льда более важна прочность пластины, один из размеров которой равен шпации. Также учтено, что на судах ледового плавания высоких категорий или ледокольных классов на уровне воздействия льда на корпус могут
устанавливаться дополнительные промежуточные шпангоуты. Таким образом,
учитывается определяемая толщина обшивки и установка дополнительного
набора корпуса, что в составе математической модели многоцелевого судна ледового плавания используется для нахождения водоизмещения с учетом проектного ограничения по толщине форсируемого льда. Принимая во внимание
возможность несоответствий эксплуатационных качеств судна во льдах и предписываемых классификационными обществами ледовых категорий рассматривается возможность применения комплексного критерия эксплуатационных качеств судна во льдах, учитывающего как безопасную скорость судна, так и
толщину сплошного форсируемого льда, а также толщину битого льда определенной сплоченности, преодолеваемого при избегании «ледового плена», и
толщину сплошного льда, давление которого судно выдерживает со стороны
бортов.
Могут быть различные критерии ледовых нагрузок для тех или иных используемых методических предпосылок. Однако соответствие наиболее сложному из критериев нагрузок означает в то же время соответствие остальным
критериям, которые могли бы рассматриваться как дополнительные. Для использования в составе математических моделей на начальных этапах проектирования многоцелевого судна ледового плавания, а также для судов высоких
ледовых и арктических категорий и ледокольных классов приоритетным критерием качеств судна во льдах может служить наибольшая толщина сплошного
форсируемого льда, также с учетом того, что этот показатель находится в центре внимания классификационных обществ и что он взаимосвязан с другими
рассматриваемыми показателями качеств судна во льдах.
Проектные ограничения в связи с заданной ледовой категорией судна, то
есть заданные для проектирования судна характеристики ледовых условий оказывают влияние на проект судна по следующим общим направлениям:
Во–первых, выбор элементов судна ледового плавания, таких как размерения корпуса и их соотношения, а также элементы формы корпуса и пропульсивного комплекса и др. подчинены функции форсирования льда, но результирующие проектные решения при этом в меньшей степени соответствуют задачам эффективной эксплуатации судна в открытой воде.
Во–вторых, соответствие проектных элементов судна задаче форсирования льда не означает само по себе увеличение собственной массы судна порожнем по сравнению с массой судна, не имеющего ледовой категории, сопоставимого по характеристикам размера, например, по дедвейту или по вместимости.
Суда в этом примере могут быть соразмерны по собственной массе, если в составе проектных ограничений первого из судов была бы задана небольшая ледовая категория, хотя эти суда будут иметь принципиальные отличия по про-
16
ектным элементам, таким как соотношения размерений, форма корпуса и элементы пропульсивного комплекса, а также по характеристикам ходкости и пропульсивных качеств в открытой воде. В то же время суда ледового плавания,
имеющие сходные размерения и характеристики формы корпуса, а также сходные элементы движительно-рулевого комплекса могут иметь существенно различающуюся собственную массу в зависимости от отличий их ледовой категории, заданной при проектировании.
Иными словами, судно ледового плавания по своим конструктивным и
функциональным признакам выступает как объект, принципиально отличающийся от судна, не предназначенного для использования во льдах, хотя, возможно, не имеет существенных отличий по собственной массе в том случае, если речь идет о незначительной категории судна ледового плавания. А отличия
по собственной массе или по отношениям полезной нагрузки к водоизмещению
порожнего судна могут служить характеризующими признаками в рамках класса судов ледового плавания для соразмерных судов, отличающихся ледовыми
категориями.
По правилам Регистра в зависимости ледовой категории регламентируются условия движения судна непрерывным ходом в сплошном ледовом поле
указанной толщины, хотя условия преодоления ледового поля непрерывным
ходом не характеризуют в полной мере ледокольные качества судна, имеющего
определенный размер и соответствующую пропульсивную мощность. За счет
применения систем, движителей и режимов движения ледокольные качества
судна практически выше, чем способность преодолевать сплошное ледовое поле непрерывным ходом, что не вполне характерно в предельных для категории
ледовых условиях. Представляется разумным для оценки потребной мощности
на начальных этапах проектирования судна ледового плавания в зависимости
от размеров судна (D, DW или др.) и от заданного проектного ограничения –
толщины сплошного ледового поля h, производить расчеты по форме Цоя–
Климашевского–Титова с учетом оговоренной приоритетности исходного данного – показателя толщины форсируемого сплошного льда по отношению к допущению этой формулы о непрерывности движения в ледовом поле. При этом
для выполнения расчетов требуется внести поправку к константам в этой формуле таким образом, чтобы для известных новых ледоколов и их проектов были
минимальны расхождения результатов оценки по этой формуле и фактических
характеристик проходимости во льдах в тех режимах и с использованием тех
средств, как это обычно осуществляется при форсировании ледового поля. С
учетом данных аналогов при соответствующем уточнении параметров в формуле рекомендуемый вариант зависимости необходимой мощности NICE для
форсирования льда от водоизмещения D судна ледового плавания и от заданного проектного ограничения по толщине h преодолеваемого непрерывным ходом
сплошного ледового поля имеет вид
N ICE  D /(0,01344  D1/ 2 / h  0,275 ) , кВт.
(1)
17
На графической функциональной поверхности (Рисунок 2, а) показана зависимость эффективной мощности Ne силовой установки судна ледового плавания от наибольшей толщины форсируемого сплошного ледового поля h и от
размера судна, который можно охарактеризовать проектным дедвейтом DW, зависящим от водоизмещения судна D.
(а)
(б)
Рисунок 2. Зависимости от размера судна DW и наибольшей толщины форсируемого сплошного ледового поля h: (а) эффективной мощности Ne; (б) эксплуатационной скорости vS; (*) – области ограничений скорости
Задача определения эксплуатационной скорости на открытой воде является зависимой от найденных элементов формы корпуса судна и его пропульсивных качеств, соответствующих функции форсирования льда, при условии,
что значения эффективной мощности для движения судна на открытой воде Ne
и потребной мощности NICE в режиме форсирования льда заданной интенсивности соразмерны ( Ne  N ICE ), зависимость эксплуатационной скорости на открытой воде vS от размера судна DW и от наибольшей толщины форсируемого
сплошного ледового поля h показана на графике (Рисунок 2, б). При малых значениях заданной в качестве проектного ограничения толщины ледового поля h
эксплуатационная скорость судна на открытой воде vS для достаточной управляемости судна соответствует ее нижнему ограничению. При иных значениях
проектного ограничения по толщине ледового поля h эксплуатационная скорость определяется в зависимости от эффективной мощности Ne, соответствующей потребной мощности NICE в режиме форсирования льда заданной интенсивности. Кроме этого из методических соображений в оценку скорости на открытой воде vS вводится также верхнее ограничение, имеющее для основных
диапазонов значений: размера судна и его ледовой категории в известной мере
условный характер.
Стоит обратить внимание, что накладываемая совокупность ограничений
при нахождении скорости многоцелевого судна ледового плавания на открытой
воде vS предопределяет особенности формы полученной функциональной по-
18
верхности, возникающие на границе действия этих предпосылок. В зависимости от нижнего проектного ограничения эксплуатационной скорости на открытой воде требуемая пропульсивная мощность NICE, которая необходима для
форсирования сплошного ледового поля относительно небольшой толщины,
найденная с учетом принятого нижнего ограничения скорости судна на открытой воде (Рисунок 1, а), меньше эффективной мощности для движения на открытой воде Ne. В то же время в диапазоне проектного ограничения по толщине сплошного льда h значения эффективной мощности для движения судна
на открытой воде Ne и потребной мощности для форсирования льда NICE соразмерны, так как потребная мощность для форсирования льда NICE служит предпосылкой для определения эффективной мощности Ne и скорости судна vS на
открытой воде. Поэтому возникает особенность функциональной поверхности,
другими словами, характерная линия разграничения предпосылок при определении потребной мощности или эксплуатационной скорости на открытой воде
vS. Линия разграничения предпосылок на полученных для судна ледового плавания функциональных поверхностях является характерной особенностью и
соответствует двухрежимности эксплуатации судна: как во льдах, так и на открытой воде.
Суммарная мощность судовых источников энергии NP не ниже эффективной мощности Ne. Значения суммарной мощности судовых источников
энергии при определении оптимальных характеристик на начальных этапах
проектирования многоцелевого судна ледового плавания рассчитываются в составе математической модели с учетом указанного выбора.
Суммарная мощность источников энергии NP, показанная на графике
(Рисунок 3, а), не ниже эффективной мощности Ne и находится в зависимости
от того, какая величина больше (Ne или NP).
Анализ полученного графика показывает, что суммарная мощность судовых источников энергии в широком диапазоне характеристик зависит от размера многоцелевого судна ледового плавания (DW или D), а при меньших размерах судна суммарная мощность судовых источников энергии зависит и от заданного проектного ограничения по толщине форсируемого сплошного льда h.
Поскольку для движения во льдах требуется больше мощности в зависимости
от проектного ограничения по толщине сплошного льда h с учетом заданной в
проект ледовой категории судна, то избыток мощности судовых источников
энергии (NP–NICE) более характерен для судов меньших ледовых категорий
(Рисунок 3, б).
В последовательностях зависимостей, применяемых в составе математической модели для начальных этапов проектирования, производится анализ
прочности корпуса при сжатии, которое действует в средней части и на большой протяженности корпуса. Предполагается, что ледовая нагрузка в остальных частях корпуса по величине зависит от нагрузки в средней части, и учитывается, что наибольшее совокупное влияние на массу корпуса судна ледового
плавания оказывают конструкции в средней части судна и обшивка, которая
находится под нагрузкой при сжатии судна льдами.
19
(а)
(б)
Рисунок 3. Зависимости от проектного ограничения по толщине сплошного
льда h и от проектного дедвейта DW многоцелевого судна ледового плавания :
(а) суммарной мощности судовых источников энергии NP (мощности силовой
установки); (б) избыточной мощности силовой установки по отношению к пропульсивной мощности (NP–NICE )/NICE
В подходах к конструктивной прочности бортовых перекрытий судна
ледового плавания есть возможные альтернативы, связанные, во-первых, с возможностью увеличения толщины обшивки для повышения прочности бортового перекрытия, при этом ниже затраты на постройку и увеличивается коррозионная долговечность корпуса, и, во-вторых, с возможностью повышения прочности перекрытия с усилением набора балок главного направления, или с увеличением их количества за счет уменьшения шпации, или за счет установки дополнительного набора в нагруженных местах. Полученная зависимость дополнительной толщины обшивки, необходимой для сохранения прочности при
форсировании сплошного ледового поля толщиной h от водоизмещения D по
грузовую марку позволяет сделать вывод, что наибольшая дополнительная
толщина обшивки многоцелевого судна ледового плавания требуется при
меньшем водоизмещении D, другими словами, необходимые ледовые качества
оказывают меньшее влияние на проектные характеристики и элементы судов
большего водоизмещения.
Учитывая известную условность разных правил классификации категории и мореходности судна во льдах, тем не менее, на разных этапах проектирования требуется оценка с позиции тех или иных критериев ледовых качеств:
способности форсировать сплошное ледовое поле определенной толщины, достаточной пропульсивной мощности для движения судна в сплоченном битом
льду с учетом удовлетворительной управляемости в этих условиях, достаточной прочности обшивки и перекрытий корпуса как в оконечностях судна для
условий форсирования сплошного льда, так и на уровне ледового пояса при
обжатии судна с бортов, и других критериев.
20
В работе, которая опубликована совместно с В.А. Кулешом и М.В. Войлошниковым, проанализированы варианты критериев мореходности в условиях
льда и предложен обобщенный комплексный критерий для оценки качеств судна в битом льду
IceQ  vD  3 h  h1  h2 ,
(2)
который, кроме допускаемой безопасной скорости движения судна в битом
льду vD , включает также оценку трех предельных значений толщины льда (h,
h1 и h2), характеризующих проходимость судна: h – наибольшая толщина форсируемого ровного сплошного ледового поля, заданная при проектировании
судна для соответствующей ледовой категории, то есть предельное значение
толщины льда с учетом исключения потери ходовых качеств; h1 – предельное
значение толщины разрушаемого льда, критическое для потери ходовых качеств судна с учетом опасности «ледового плена»; h2 – предельное значение
толщины льда с учетом прочности корпуса судна. В рамках системного подхода на начальных стадиях проектирования судна возможно установление иерархии показателей из числа названных или иных, и в соответствии с этой иерархией можно придерживаться наиболее важного критерия ледовых качеств как
ограничения при нахождении проектных характеристик судна ледового плавания.
Нужно заметить, что для судов арктических категорий или ледокольных
классов сомножители комплексного критерия IceQ под корнем в формуле (2)
могут выступать взаимозависимыми величинами в рамках системного подхода,
и наибольшая толщина форсируемого ровного сплошного ледового поля h, заданная при проектировании для соответствующей категории судна, выступает в
то же время данным для оценки ледового сжатия судна. Таким образом, толщина сплошного ледового поля h входит в состав комплексного критерия ледовых
качеств судна для арктических категорий и ледокольных классов, кроме относительно малозначительных ледовых категорий Ice1, Ice2 и Ice3. А для высоких
ледовых и арктических категорий Arc7, Arc8 и Arc9 и для судов ледокольных
классов, для которых безопасная скорость могла бы быть определена как достижимая скорость во льдах, когда известны размеры судна и мощность движителей, найденные на начальных стадиях проектирования, указанное значение
скорости также находится в зависимости от критерия по проходимости судна в
ледовом поле, задаваемого проектным ограничением по толщине сплошного
форсируемого льда h.
В ч е т в е р т о й г л а в е излагаются используемые в составе математических моделей методы определения водоизмещения многоцелевого судна
ледового плавания по грузовую марку и водоизмещения порожнем в зависимости от проектного дедвейта, который служит переменной характеристикой при
оптимизации в рамках системного подхода. Для целей оптимизации характеристика проектного дедвейта определяется как наибольший размер переменных
21
составляющих нагрузки, включая массу груза, топлива, балласта, экипажа, судовых запасов и других ее переменных составляющих, а также задаваемые при
проектировании постоянные составляющие полезной нагрузки, то есть масса
главного оборудования, например модульного, создаваемого до проектирования судна в соответствии с функцией назначения судна, и иные составляющие
массы, которые при проектировании многоцелевого судна ледового плавания
не зависят от его водоизмещения. Проектный дедвейт выступает искомой при
оптимизации независимой характеристикой размера многоцелевого судна ледового плавания. Водоизмещение судна по грузовую марку и водоизмещение порожнем находятся в зависимости от проектного дедвейта, а также от заданного
проектного ограничения по толщине форсируемого льда, рассматриваемого на
начальных этапах проектирования судна в связи с остальными показателями
эксплуатационных качеств судна во льдах. Зависимость водоизмещения от проектного ограничения по эксплуатационным качествам судна во льдах имеет неявный характер, в отличие от зависимости водоизмещения от проектного дедвейта. После нахождения приращения массы корпуса судна в связи с необходимым соответствием толщины обшивки и конструкции корпуса заданным ледовым условиям, что входит в материал третьей главы, определяется водоизмещение судна с использованием уравнения баланса водоизмещения в дифференциальной форме – коэффициента Нормана. Использование уравнений баланса, устанавливающих соотношения между зависимыми характеристиками
многоцелевого судна ледового плавания и его независимыми характеристиками, варьируемыми с учетом проектных ограничений в процессе оптимизации
на предмет определения их оптимальных значений, а также использование параметрических зависимостей между характеристиками судна и его проектными
элементами и зависимостей между элементами как таковыми и их соотношениями дает возможность сократить размерность проектной задачи.
В состав проектного дедвейта DW многоцелевого судна ледового плавания входят как переменные составляющие нагрузки (их максимальная сумма),
так и постоянные составляющие – масса тех элементов, которые заданы при
проектировании судна, то есть созданы до проектирования судна.
На начальных стадиях проектирования многоцелевого судна ледового
плавания помимо размера, характеризующего возможности по осуществлению
судном служебно-вспомогательных ледокольных и навигационных функций во
льдах, а также связанного с провозоспособностью судна в замерзающих и арктических морях, в качестве второй независимой характеристики можно назвать
показатель мореходности во льдах, например заданную в проект толщину
сплошного форсируемого льда, которая, выступая проектным ограничением (то
есть данным), в то же время означает проектную характеристику судна, поскольку неразрывно связана с назначенной в задании ледовой или арктической
категорией судна или с назначенным ледокольным классом, а также будучи,
прежде всего, характеристикой ледокольных качеств судна во многом предопределяет иные его качества во льдах, такие как достаточная прочность корпуса и мощность силовой установки для движения во льдах соответствующей
плотности и сплоченности. Так же, как выбранную характеристику размера
22
судна, например проектный дедвейт DW, можно было бы считать отображением некоторого количества независимых проектных характеристик и зависимых
от них остальных характеристик с определенными окрестностями возможного
независимого варьирования, так и показателем мореходных качеств судна во
льдах можно было бы считать заданную толщину сплошного форсируемого
льда h, служащую образом некоторого количества взаимосвязанных показателей, среди которых один выступает независимым, например назначенная толщина сплошного льда, а остальные характеристики качеств во льдах находятся
в зависимости от этого показателя с некоторыми возможными отступлениями
от их предопределенных значений, что могло бы служить предметом для решений на дальнейших стадиях проектирования судна.
Выбор в качестве независимой переменной при нахождении оптимальных проектных характеристик проектного дедвейта DW, от которого зависят
остальные характеристики размера судна (водоизмещение D, грузоподъемность
PG, валовая GRT и чистая NRT регистровые вместимости, эффективная мощность Ne, пропульсивная мощность во льдах NICE, эксплуатационная скорость в
открытой воде vS и др.), иные из которых при определенных основаниях можно
было бы использовать в качестве независимых переменных взамен проектного
дедвейта, и элементы судна (расчетная длина L, ширина B, высота борта H,
осадка T, коэффициент общей полноты  W , соотношения элементов судна:L/B,
B/T, H/T, L/H и др.), рассчитываемые на дальнейших этапах проектирования,
можно связать с определенными удобствами при разработке методологических
подходов для решения задачи нахождения оптимальных характеристик и элементов судна этого типа по следующим причинам:
1. Характеристика проектного дедвейта DW многоцелевого судна ледового плавания охватывает, в том числе, оценку размера задаваемых при проектировании постоянных составляющих полезной нагрузки, то есть массу главного
оборудования, например, модульного, создаваемого до проектирования судна в
соответствии с функцией назначения судна и этого оборудования.
2. Проектный дедвейт DW многоцелевого судна ледового плавания при
нахождении его оптимального значения может выступать не только как искомая проектная характеристика, а также в качестве функции полезности и знаменателя в экономическом критерии, используемом как целевая функция при
проектной оптимизации.
3. В соответствии со сложившейся международной практикой дедвейт
судна (его наибольшее значение, то есть проектный дедвейт) как в контрактах и
документах классификационных и регистрирующих органов, так и в базах данных в сети входит в число наиболее употребимых характеристик морских судов, наряду с показателями валовой вместимости (GRT и NRT), габаритной
длины LOA, эффективной мощности Ne, эксплуатационной скорости vS и некоторыми другими.
Определение водоизмещения D на этапе проектирования многоцелевого
судна ледового плавания в составе последовательности зависимостей в математической модели производится с использованием уравнения баланса водоиз-
23
мещения в конечном виде и в форме приращений (то есть в дифференциальной
форме) в зависимости от проектных ограничений, служащих характеристиками
общих комплексных систем, к которым судно относится как подсистема:
– от проектного дедвейта DW, включая не только наибольшую массу переменных грузов, но и массу всех систем, оборудования и устройств, заданных
явно или неявно в составе проектных ограничений в соответствии с назначением судна, то есть суммарную нагрузку, входящую в нулевой степени зависимости от водоизмещения в уравнение баланса;
– от ледокольной функции, в частности характеризуемой наибольшей
толщиной h форсируемого сплошного ледового поля с предположением, что
остальные критерии мореходности в условиях льда в той или иной мере зависят
от способности судна двигаться в сплошном ледовом поле определенной толщины.
Можно рекомендовать учитывать при проектировании влияние заданных
как проектное ограничение эксплуатационных качеств судна во льдах в форме
приращения водоизмещения с использованием уравнения баланса водоизмещения судна в форме приращений (коэффициента Нормана). При определении водоизмещения D многоцелевого судна ледового плавания на этапе его проектирования с учетом двух названных групп данных, оказывающих влияние разного
порядка на результирующий показатель, можно придерживаться принципа суперпозиции влияния этих групп и находить последовательно оба слагаемых в
дифференциальном уравнении баланса водоизмещения:
D( DW , h)  D( DW )  dDP ( h ) ,
(3)
где dDP   Н  P(h) – приращение водоизмещения многоцелевого судна ледового плавания (Рисунок 4, а) в зависимости от проектного дедвейта DW и заданного ограничения по наибольшей толщине h сплошного ледового поля, которое может преодолевать судно непрерывным ходом.
Параметрические зависимости (Рисунок 4, б) между проектными элементами судна ледового плавания показывают значения этих величин для эффективного, надежного и мореходного судна, безопасного в эксплуатации, прочного и долговечного в той мере, в какой эти качества присущи аналогам, использованным при построении этих параметрических зависимостей. При этом
найденные приближенно с использованием параметрических зависимостей на
начальных стадиях проектирования судна его элементы (L, B, H, T,  W , L/B,
B/T, H/T, L/H и др.) служат для сокращения диапазонов возможных значений
проектных элементов и зависимых характеристик судна, которые будут найдены на последующих стадиях проектирования, когда оптимальные значения независимых характеристик будут выступать как данные (проектные ограничения).
24
(а)
(б)
Рисунок 4. Зависимости: (а) приращения водоизмещения многоцелевого судна
ледового плавания dDP от проектного ограничения по толщине сплошного
форсируемого льда h и от проектного дедвейта DW; (б) отношения расчетной
длины к ширине (L/B), ширины к осадке по грузовую марку (B/T), высоты борта
к осадке (H/T), коэффициента общей полноты  W от расчетной длины L
В п я т о й г л а в е формулируются критерии оптимальности проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания. Среди основных
экономических критериев, которые могут применяться для определения оптимальных проектных характеристик судов основных классов, таких как транспортные суда, представлены две группы: критерии, связанные с минимизируемыми затратами, и критерии максимизируемой прибыли или рентабельности. С
учетом того, что многоцелевое судно для арктических и замерзающих морей
создается обычно на бюджетные субсидии или с привлечением бюджетных и
корпоративных инвестиций совместно, то для определения оптимальных проектных характеристик судна этого типа следует придерживаться критерия минимизируемых затрат, учитывая, вместе с тем, поправку по оценке возможного
внебюджетного дохода к затратам. Поскольку основные экономические показатели, на соотнесении которых определяется критерий, то есть такие показатели,
как единовременные инвестиции в создание судна, ежегодные эксплуатационные затраты и возможный корпоративный доход (внебюджетный) являются
функциями от независимых переменных – искомых характеристик многоцелевого судна ледового плавания и от проектных ограничений, иными словами, от
исходных данных и параметров, то результирующий критерий в форме затрат с
указанной поправкой также выступает функцией от этих математических величин, то есть целевой функцией, для нахождения которой в указанных зависимостях строится математическая модель, предназначенная для определения оптимальных проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания.
Каждый экономический критерий, используемый при оптимизации в
форме целевой функции f, основывается на соотнесении основных экономических показателей – дохода I, себестоимости С и инвестиций RC. Можно отме-
25
тить, что критерий оптимальности, в форме целевой функции f, служащий способом использования критерия экономической эффективности при определении проектных характеристик судна и являющийся математическим обобщением над доходом I, себестоимостью С и инвестициями RC, находится в зависимости от переменных X, параметров Y и данных Z, поскольку в зависимости от
этих величин определяются указанные основные экономические показатели
судна: I, С и RC. Основные экономические показатели судна имеют денежную
размерность. В отличие от совокупного дохода I и операционных расходов C,
которые характеризуют распределенные во времени экономические потоки, а в
математических моделях и алгоритмах обычно определяются и суммируются в
расчете на год, инвестиции MV или RC имеют одноразовый или дискретный во
времени характер или могут быть преобразованы к оценке показателя текущей
стоимости.
Для оценки эффективности вариантов многоцелевого судна ледового
плавания на начальных этапах проектирования при варьировании значений
проектных характеристик с системной точки зрения нужно критерий приведенных затрат PW оценивать по удельной величине – в расчете на единицу полезного эффекта (функции полезности судна, то есть функциональной эффективности). Вариантами характеристики полезности многоцелевого судна ледового
плавания могут быть:
– характеристика транспортной функции судна QG (годовой провозоспособности) в единицах массы груза, кубатуры или в укрупненных унифицированных единицах;
– характеристика размера судна, которая показывает его пригодность для
выполнения служебно-вспомогательных функций, навигационного обслуживания иных судов, не имеющих ледовой категории, пригодность для несения на
борту специального оборудования, предназначенного для тех или иных функций в замерзающих морях, из числа: проектный дедвейт DW, водоизмещение
судна при осадке по грузовую марку D, грузоподъемность PG, регистровая
вместимость (валовая GRT или чистая NRT) и др., а также связанная с размером
судна та или иная характеристика судовых источников энергии или механизмов
(эффективная мощность Ne, потребная мощность во льдах NICE, суммарная
мощность судовой силовой установки NP и т.д.
Целевая функция f ( X , Y , Z ) выступает последовательностью зависимостей между влияющими на ее значение показателями: переменными X, параметрами Y и данными Z, с одной стороны, и основными экономическими показателями (C, CD и RC), обобщением, которых, служит экономический критерий, с другой стороны :
f (C , CD, RC )  f ( X , Y , Z ) .
(4 )
В форме удельных приведенных затрат в расчете на единицу эффекта
( PW / E ) с учетом экономии бюджетных затрат CD целевая функция для ис-
26
пользования при определении оптимальных характеристик и проектных элементов многоцелевого судна ледового плавания имеет вид
f  PW / E  (C  CD  i  RC ) / E
(5)
Зависимость прогнозируемых затрат на постройку по удельной величине
в расчете на единицу размера многоцелевого судна ледового плавания RC/DW
от проектного ограничения по толщине сплошного форсируемого льда h, от
проектного дедвейта DW и от остальных характеристик в математической модели, то есть обобщенных переменных, представлена на графике (Рисунок
5, а).
(а)
(б)
Рисунок 5. Зависимости от ограничения по толщине сплошного форсируемого
льда h, от проектного дедвейта DW : (а) относительных затрат на постройку
RC/DW в расчете на единицу размера многоцелевого судна ледового плавания;
(б) годовых операционных расходов C за вычетом экономии бюджетных затрат
CD за счет возможностей выполнения внебюджетных заказов
Годовые эксплуатационные расходы C (себестоимость эксплуатации ледового плавания в течение года) для использования в составе критерия эффективности на начальных этапах проектирования многоцелевого судна ледового
плавания могут определяться суммированием слагаемых
С = (CCR + СFCR + СDCR + СTXCR) + СFL + СSP + СRM ,
(6)
где CCR – расходы на оплату труда; СFCR – расходы на питание экипажа; СDCR –
расходы на доставку экипажа; СTXCR – отчисления во внебюджетные фонды от
расходов на оплату труда; СFL – расходы на топливо для судна ледового плавания с двигателями внутреннего сгорания или газовыми турбинами; СSP – затраты на снабжение; СRM – оплата текущего ремонта.
27
Зависимость годовых операционных расходов C за вычетом экономии
бюджетных затрат CD для многоцелевого судна ледового плавания от проектного ограничения по наибольшей толщине сплошного форсируемого льда h и
от искомой переменной, варьируемой при оптимизации, представленной характеристикой проектного дедвейта DW, определена с учетом значений остальных
характеристик и элементов судна в математической модели и представлена в
форме функциональной поверхности на графике (Рисунок 5, б).
При определении оптимальных проектных характеристик многоцелевого
судна ледового плавания могут быть применены следующие виды ограничений,
которые можно отнести к технологическим, конструктивным, функциональным
и экономическим группам показателей:
– заданная явно постоянная часть проектного дедвейта, включающая массу оборудования специального назначения, а также иное заданное ограничение
размера судна (по показателю проектной вместимости, по расчетной длине и
др.);
– неявно заданная постоянная часть проектного дедвейта, как характеристика функционального назначения многоцелевого судна ледового плавания
или его главной системы, назначение которой соответствует функциям судна;
– элементы многоцелевого судна ледового плавания, то есть характеристики его подсистем, уточняемые на последующих этапах проектирования;
– финансовое ограничение по размеру субсидируемой части инвестиций в
создание судна и др.
В рамках системного подхода целевая функция определяется в расчете на
единицу полезного эффекта, методам нахождения которого, а также определению штрафной (или премиальной) поправки к целевой функции за соблюдение
инвестиционного ограничения субсидий посвящена ш е с т а я г л а в а. В качестве вариантов функции полезности, то есть зависимости показателя полезного эффекта от переменных и проектных ограничений – исходных данных и
параметров – рассматриваются: характеристика транспортной функции судна,
то есть его провозоспособности, в том числе автономной провозоспособности в
ледовых условиях, и характеристика размера многоцелевого судна ледового
плавания, которая показывает его способность служить для базирования оборудования и персонала и для оказания вспомогательных навигационных услуг в
ледовых условиях, в том числе прокладывать фарватеры в ледовых полях.
Найдено, что размер многоцелевого судна ледового плавания находится в пропорциональной зависимости с показателем провозоспособности, и эти характеристики полезности (размер судна и его провозоспособность) в широком диапазоне данных могут быть взаимозаменяемыми в составе критерия при нахождении оптимальных проектных характеристик. Инвестиционное ограничение по
размеру субсидий в создание судна при определении его оптимальных характеристик учитывается введением штрафной (или премиальной) поправки к целевой функции, связанной с оценкой потребности в дополнительных инвестициях
при недостатке субсидий или избытке субсидированных средств. Штрафная
(или премиальная) поправка преобразуется к сопоставимой форме с целевой
функцией для учета этой поправки при нахождении оптимальных проектных
28
характеристик. Учитывается относительность инвестиционного ограничения
субсидированных средств в создание многоцелевого судна ледового плавания,
поскольку возможно привлечение внебюджетных инвестиций под выплату инвесторам рыночного процента по стоимости привлекаемых дополнительных
средств.
Функция полезности, которая характеризует эффект многоцелевого судна
ледового плавания, выступает неотъемлемой частью экономического критерия,
применяемого для определения оптимальных проектных характеристик, а эффектом может служить как навигационное обслуживание в условиях льда судов, не имеющих ледовую категорию или имеющих несущественную ледовую
категорию, так и собственная транспортная или иная работа.
Критерий удельных приведенных затрат (Рисунок 6, а) за вычетом экономии бюджетных затрат в расчете на единицу функции полезности, если в качестве функции полезности рассматривается проектный дедвейт DW многоцелевого судна ледового плавания, определяется как
PW / DW  (C  CD  i  RC ) / DW .
(7)
В качестве альтернативного варианта характеристики эффекта E рассматривается использование показателя годовой провозоспособности QG (Рисунок
6, б), что было бы обычным показателем полезности транспортного судна, планируемого в серийную постройку.
Удельные приведенные затраты за вычетом экономии бюджетных затрат
в расчете на единицу массы перевезенного груза судном в открытой воде (Рисунок 6, б) определяются как
PW / QG  (C  CD  i  RC ) / QG .
(8)
Неоднородная гладкость поверхности целевой функции ( PW / QG ), связанная с физическими предпосылками при определении зависимых показателей
эффективной мощности и скорости на открытой воде судов небольших ледовых
категорий, причины которой детально рассмотрены в третьей главе, не оказывает существенного влияния на общий вывод о предпочтительности большего
размера судна при оценке его эффективности по удельным приведенным затратам в расчете на единицу перевозимого груза ( PW / QG ).
Аналогичный вывод о предпочтительности судна наибольшего размера
можно сделать по анализу графической поверхности (Рисунок 6, а) целевой
функции в форме удельных приведенных затрат в расчете на единицу размера
судна (проектного дедвейта, PW / DW ).
В широком интервале варьирования размера судна его годовую провозоспособность QG для каждого заданного проектного ограничения по толщине
сплошного льда h, как показано в работе, можно на начальных этапах проектирования считать пропорциональной размеру судна, и замена одной функции
29
полезности на другую из двух рассмотренных вариантов ( QG и DW ) в знаменателе экономического критерия практически не может повлиять на положение
оптимального экстремума целевой функции вдоль оси искомой характеристики
размера судна.
(а)
(б)
(в)
(г)
Рисунок 6. Зависимости: (а) удельных приведенных затрат PW / DW за вычетом
экономии бюджетных затрат CD в расчете на единицу функции полезности, в
качестве которой рассматривается проектный дедвейт DW многоцелевого судна
ледового плавания, от проектного ограничения по толщине сплошного форсируемого льда h и от искомой переменной характеристики проектного дедвейта
DW; (б) удельных приведенных затрат за вычетом экономии бюджетных
средств CD в расчете на единицу функции полезности, в качестве которой рассматривается провозоспособность QCG многоцелевого судна ледового плавания; (в) приведенных затрат PW по абсолютной величине, соразмерных поправке к целевой функции за соответствие размера судна DW его субсидируемому
значению DW * ; (г) обобщенного критерия в сумме удельных приведенных затрат и поправки (штрафной или премиальной) за соответствие размера судна
DW его субсидируемому значению DW * при заданном ограничении по размеру субсидий RC* (DW*)
30
Однако критерии указанных видов, представленные формулами (7 и 8) и
графиками поверхностей целевых функций, не охватывают инвестиционное
ограничение по размеру субсидий для финансирования затрат на создание многоцелевого судна ледового плавания.
Для учета инвестиционного ограничения, по соответствию варьируемого
искомого размера судна DW его субсидируемому размеру DW * , используется
обобщенный критерий, охватывающий в сумме экономический показатель
удельных приведенных затрат ( PW / DW ) и штрафную (или премиальную) поправку  PW / DW за соответствие размера судна DW его субсидируемому значению DW * с учетом экспертного фактора aF поправки.
В том случае, когда возникает экономия субсидий, можно оценить ее по
текущей стоимости потока приведенных затрат  PW , равноценной этой экономии, что было бы дополнительным результатом для инвестора. Поправка
(штрафная или премиальная) к целевой функции на соответствие варьируемого
размера судна DW его субсидируемому размеру DW * (Рисунок 6, в), оцениваемая на единицу функции полезности, в частности на единицу размера многоцелевого судна ледового плавания DW равна
 PW / DW  PW / DW  a F  ( RC / RC * 1) ,
(9)
а целевую функцию в форме удельных приведенных затрат ( PW / DW ) с учетом этой штрафной (или премиальной) поправки (Рисунок 6, г) можно представить как
f  PW / DW   PW / DW  PW / DW  (1  aF  ( RC / RC * 1)) .
(10)
f  PW / DW  PW  aF  (1/ DW * 1/ DW ) .
(11)
или
По графику целевой функции f в форме обобщенного критерия с учетом
штрафной (или премиальной) поправки  PW / DW за соблюдение инвестиционного ограничения по размеру субсидий в постройку можно найти область оптимальных значений размера многоцелевого судна ледового плавания по показателю его проектного дедвейта DW. Балансовыми отношениями найденные значения проектного дедвейта DW связаны с остальными характеристиками судна.
Кроме этого можно в качестве первоначального приближения найти проектные
элементы, используя имеющиеся параметрические зависимости.
В с е д ь м о й г л а в е исследуется качество полученного сочетания
оптимальных проектных характеристик и его соответствие данным и ограничениям, что можно охарактеризовать устойчивостью найденных характеристик
многоцелевого судна ледового плавания. Определение исходных данных, выступающих показателями общей комплексной системы (или систем), в которую
судно включено как подсистема, влияющих на оптимальные значения характе-
31
ристик и проектных элементов судна, представляет сложную задачу. На
начальных этапах проектирования многоцелевого судна ледового плавания затруднительно сделать точный прогноз исходных данных. Поэтому найденные
оптимальные характеристики судна исследуются на предмет их устойчивости,
то есть сохранения свойства оптимальности их найденных значений при варьировании исходных данных и проектных ограничений. Факторами устойчивости
служат: свойства целевой функции в окрестности ее оптимального экстремума;
логичная классификация математических величин в группы переменных, исходных данных и параметров в составе целевой функции в соответствии с
принципами системного подхода; нахождение проектных элементов по их относительной величине.
На графической поверхности и на проекции (Рисунок 7, а, б) ограничительными линиями показан пример устойчивой зависимости интервалов оптимальных значений размера многоцелевого судна ледового плавания (по показателю проектного дедвейта DW) от проектного ограничения по толщине сплошного форсируемого льда h.
(а)
(б)
Рисунок 7. Зависимость целевой функции f от проектного ограничения по
наибольшей толщине сплошного форсируемого льда h и от искомой переменной характеристики проектного дедвейта DW c учетом широты района работ,
влияющей на длительность периода осуществления навигационных функций в
ледовых условиях в течение года (при сокращении длительности ледового
навигационного периода до 90 сут по сравнению с длительностью 180 сут в базовом варианте данных)
На графике в проекции (Рисунок 7, б) область оптимальных значений
размера многоцелевого судна ледового плавания показана между сплошными
линиями, по которым можно судить о зависимости оптимального размера судна
от проектного ограничения по толщине льда. Характеристика оптимального
размера судна (DW) характеризуется достаточной устойчивостью по отноше-
32
нию к варьированию заданного проектного ограничения по толщине льда h, как
минимум, если это проектное ограничение составляет до 1,6 м. А в целом зависимость оптимального размера судна от проектного ограничения по толщине
льда, показанная на графике сплошными ограничивающими линиями, также
имеет устойчивый характер.
В рассматриваемой главе содержатся примеры вариантных расчетов по
анализу устойчивости найденного оптимального размера многоцелевого судна
ледового плавания в зависимости от варьируемых данных: длительности ледового навигационного периода в течение года; длительности ходового времени в
ледовых условиях; коэффициента утилизации проектного дедвейта многоцелевого судна ледового плавания по его грузоподъемности; нагрузки силовой
установки на стоянке при подаче электричества на суда, шельфовые платформы
или на побережье; бюджетных субсидий в создание судна; показателя суммы
коммерческих рисков (ставки дисконтирования); тарифа по доставке в расчете
на одну тонну груза для внебюджетного отправителя.
В зависимости от характеристики водоизмещения D, которая может варьироваться при проектной оптимизации или определяться в зависимости от иной
варьируемой характеристики размера многоцелевого судна ледового плавания,
проектные элементы на начальном этапе проектирования можно приближенно
найти по системе параметрических равенств
L / B  0,0043  L  3,72,
B / T  0,0161  L  1,083,


 W  0,0007  L  0,541,

D  1,025   W  L  B  T .
(12)
По анализу зависимостей проектных элементов от характеристики водоизмещения D многоцелевого судна ледового плавания по грузовую марку, в довольно широком интервале варьирования размера судна в интервале от 7 600 до
91 200 т можно найти, что проектные элементы Y составляют в интервалах:
– отношение длины судна по ватерлинии к ширине L / B от 4,06 до 4,76;
– отношение ширины судна к осадке по грузовую марку B / T от 2,34
до 4,97;
– отношение высоты борта до уровня главной палубы к осадке H / T
по грузовую марку от 1,32 до 1,50;
– коэффициент общей полноты  W от 0,596 до 0,710.
На последующих шагах при уточнении значений, ранее найденных по параметрическим зависимостям, проектные элементы судна подлежат определению с применением методов оптимизации, или на основе собственных методов
нахождения проектных элементов судна. Это отражает этапный характер проектирования в рамках системного подхода. При этом найденные приближенно
на начальных стадиях проектирования элементы судна (L, B, H, T,  W , L/B, B/T,
H/T, L/H и др.) и его остальные характеристики (D, PG, GRT, NRT, Ne, NICE, vS и
33
др.), кроме его независимых характеристик, служат для сокращения интервалов
их возможных значений, уточняемых на последующих стадиях проектирования, когда найденные оптимальные значения независимых характеристик будут
выступать как данные (проектные ограничения).
Проектные элементы многоцелевого судна ледового плавания по их относительной оценке (L/B, B/T, H/T, L/H,  W и др.) устойчивы при варьировании
проектного ограничения по наибольшей толщине сплошного форсируемого
льда h и заданной переменной характеристики размера судна: водоизмещения
по грузовую марку D, проектного дедвейта DW или иной.
Иные переменные характеристики размера многоцелевого судна ледового
плавания, например водоизмещение по грузовую марку D, грузоподъемность
PG, валовая регистровая вместимость GRT или чистая вместимость NRT и др., а
также некоторые из характеристик размера судна, относимых обычно к его проектным элементам, то есть к характеристикам его подсистем, могут использоваться в качестве переменной характеристики судна помимо проектного дедвейта
DW. Например, в качестве переменной характеристики размера может применяться расчетная длина судна, обычно относимая к его проектным элементам.
Примеры использования иных показателей размера судна в качестве варьируемой искомой характеристики на начальных этапах проектирования показаны на графических функциональных поверхностях целевой функции f, зависящей от проектного ограничения по наибольшей толщине сплошного форсируемого льда h и от искомой переменной, варьируемой при оптимизации, представленной характеристикой расчетной длины судна L (Рисунок 8, а) или чистой регистровой вместимости NRT (Рисунок 8, б).
(а)
(б)
Рисунок 8. Зависимости целевой функции f от проектного ограничения по
наибольшей толщине сплошного форсируемого льда h и от искомой переменной характеристики, в варианте которой используются : (а) – расчетная длина
судна L и (б) – чистая регистровая вместимость NRT
34
Использование в качестве примеров искомых характеристик размера
многоцелевого судна ледового плавания его расчетной длины L или чистой регистровой вместимости NRT означает отнесение дедвейта DW и остальных характеристик размера судна, в таких случаях, зависимых от длины и вместимости, к числу проектных элементов, служащих параметрами, зависимыми от варьируемой искомой характеристики размера.
На графических функциональных поверхностях представлены: пример
зависимости (Рисунок 9, а) целевой функции f от водоизмещения по грузовую
марку D (от массы снаряженного судна с грузом) и зависимости эксплуатационной скорости судна vS (спецификационного значения эксплуатационной скорости, Рисунок 9, б).
(а)
(б)
Рисунок 9. Зависимости (а) целевой функции f от переменных, в качестве которых использованы: характеристика размера судна – водоизмещение по грузовую марку D и эксплуатационная скорость судна vS в открытой воде; (б) характеристики ледокольных качеств судна – толщины h форсируемого сплошного
ледового поля от водоизмещения D и эксплуатационной скорости vS
Переменная характеристика эксплуатационной скорости vS в паре с характеристикой размера судна, например с водоизмещением по грузовую марку
D, в общем приближении предопределяют эффективную мощность Ne, связанную с пропульсивной мощностью NICE, необходимой для форсирования льда, и
в то же время обусловливают определенный уровень эксплуатационных качеств судна во льдах. Это означает, что при несущественных ледовых категориях уровень эксплуатационных качеств судна во льдах методологически можно
найти в зависимости от эксплуатационной скорости vS судна на открытой воде,
используя эксплуатационную скорость на открытой воде в качестве искомой
характеристики судна взамен предписываемого проектного ограничения ледовой категории проектируемого судна заданной толщиной h форсируемого
сплошного ледового поля или связанным показателем.
35
В в о с ь м о й г л а в е рассматриваются варианты общей комплексной
системы, в которую проектируемое многоцелевое судно ледового плавания
может входить как подсистема, и представлены признаки этой системы как методологического понятия. Поскольку общая комплексная система обычно характеризует оценку многоцелевого судна ледового плавания с позиций федеральных задач развития судостроения и судоходства в замерзающих и арктических морях, то определение этой системы связано с оценками размера бюджетных субсидий в создание судна. В рамках системного подхода при определении
оптимальных характеристик многоцелевого судна ледового плавания можно
назвать следующие примеры общей комплексной системы: флот морских грузоперевозчиков, служащий характерным примером общей комплексной системы для «внешней» задачи проектирования транспортного судна; судоходная
компания, то есть морское предприятие в форме комплекса его активов, в который входит проектируемое судно; морской грузопоток определенной интенсивности и протяженности, обслуживаемый сходными судами; кластер сходных судов, осуществляющих освоение морских ресурсов в определенном морском районе, или комплекс судов разных типов и проектов, взаимно дополняемых в нем; система судостроительных заводов и судосборочных верфей, практикующих инновационные методы судостроения, с учетом того, что функции
строящихся судов включают также соответствие применяемым методам судостроения; Стратегия развития судостроительной промышленности и соответствующие федеральные целевые программы в судостроении и судоходстве и
др. Обобщение примеров общей комплексной системы, в которую включается
многоцелевое судно ледового плавания при определении его характеристик, дает возможность установить признаки независимых целей бюджетного субсидирования при создании судна, характеризующих общую комплексную систему
как методологическое понятие. К числу независимых целевых признаков общей
комплексной системы можно отнести: имущественный признак цели, характеризующий создание судна для получения экономического результата; технологический признак, показывающий самостоятельную ценность создания инновационных возможностей в судостроении; конструктивный признак, обозначающий ценность создания главной подсистемы судна, то есть инновационных
морских технических средств, не являющихся серийно освоенными в судостроении до создания судна, в проект которого они предназначены; функциональный признак, характеризующий функции назначения судна, например по Стратегии развития судостроительной промышленности и по целевым программам
в судостроении и судоходстве.
В качестве примеров функционального оборудования, специально разрабатываемого в соответствии с назначением многоцелевого судна ледового плавания до его проектирования, можно назвать: новые типы силовых установок, в
частности использующих в качестве топлива природный газ или его смеси с дизельным топливом; реакторные и иные части для проектируемых судов с ядерными энергетическими установками; энергетические установки плавучих элек-
36
тростанций, установки для промышленного опреснения или нагрева воды на
этих плавучих станциях; морские промышленные установки для сжижения
природного газа; специальные системы судов ледового плавания и технические
средства для форсирования льда; пропульсивные установки судов ледового
плавания; спускаемые устройства специального назначения для работы в ледовых условиях и др. Подобные технические средства, методологически представленные понятием «морская техника», обычно не охвачены серийным производством до создания соответствующих инновационных судов, но на начальных этапах проектирования планируются к применению в соответствии с
функциональным назначением этих судов, в том числе многоцелевых судов ледового плавания.
На начальных этапах проектирования с учетом анализа структуры общей
комплексной системы, частью которой выступает создаваемое судно, представленной самостоятельными целями создания судна (I, II, III и IV): хозрасчетной
(имущественной), технологической, конструктивной и функциональной. Финансовое ограничение распределяемых субсидий RC * можно найти на основе
анализа рисков для достижения этой совокупности целей ( i F , i M , iQ и i K ), и
зависимых от рисков удельных показателей инвестиций rc и [ rc  i ] , как
RC *  [rc( DW )  i ]  DW * / i .
(13)
Зависимость целевой функции f охватывающей в сумме экономический
критерий удельных приведенных затрат ( PW / DW ) и поправку (штрафную или
премиальную) за соответствие размера судна (DW) его субсидируемому значению ( DW * ), от проектного дедвейта DW многоцелевого судна ледового плавания, а также от величины субсидируемых инвестиций в форме инвестиционной
константы rc (DW), характеризующей распределение субсидий по совокупности самостоятельных целей инвестирования в создание судов, а также новых
технологических активов в судостроении, инновационных морских технических средств и нового оборудования: устройств, конструкций или частей судна
и др., показана на графической функциональной поверхности и в проекции (Рисунок 10, а, б).
При определении проектных ограничений на начальных этапах проектирования многоцелевого судна ледового плавания можно придерживаться четырех признаков самостоятельных целей его создания, как характеристик общей
комплексной системы:
I. Имущественный признак (хозрасчетный, экономический) самостоятельной цели создания судна, направленной на экономический результат, оцениваемый в сопоставимых формах на принципах самоокупаемости.
II. Технологический целевой признак означает самостоятельную ценность
создания инновационных возможностей в судостроении с учетом того, что эти
возможности тесно связаны с конструкцией строящихся судов.
37
III. Конструктивный целевой признак обозначает ценность создания
главной подсистемы судна, то есть инновационных технических средств,
устройств, конструкций, оборудования или части судна, не являющихся серийно освоенными в судостроении до создания судна, в проект которого они предназначены.
IV. Функциональный признак цели создания судна, характеризующий
ценность его функции назначения, определяется на тех или на иных основаниях, например, по Стратегии развития судостроительной промышленности, по
целевым программам в судостроении и судоходстве и др.
(а)
(б)
Рисунок 10. Зависимость целевой функции в форме критерия удельных приведенных затрат в расчете на единицу размера судна ( PW / DW ) с учетом финансового ограничения по размеру субсидий на создание многоцелевого судна ледового плавания от проектного дедвейта DW и инвестиционной константы
rc (DW), характеризующей распределение субсидий (при проектном ограничении по толщине сплошного форсируемого льда h, равном 1,0 м)
Оценка проектного ограничения субсидируемых инвестиций в создание
многоцелевого судна ледового плавания может выполняться с учетом баланса
суммарных субсидий и рисков инвестирования, соответствующих независимым
целевым признакам. Размер субсидируемых инвестиций, как и другие проектные ограничения, на начальных этапах проектирования оказывает влияние на
оптимальный размер многоцелевого судна ледового плавания: с увеличением
субсидий в создание судна его оптимальный размер увеличивается.
В з а к л ю ч е н и и изложены основные научные результаты диссертации, характеризующие ее научную новизну и практическую ценность.
О с н о в н ы е н а у ч н ы е р е з у л ь т а т ы.
В задаче нахождения проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания возникает система уровней, которая помимо судна включает
общий комплексный объект, подсистемой которого выступает проектируемое
судно, а также подсистемы судна, для которых оно служит общим комплексным объектом, методологически включающим их и новое качество, отсутству-
38
ющее в подсистемах, возникающее при их совмещении. Подсистемами могут
служить объекты двух видов – или целостное судно, оцениваемое с точки зрения того или иного отдельного его качества, или конструктивная часть судна в
процессе ее проектирования, в том числе корпус судна или его части, устройства, системы и механизмы.
Методологический подход, при котором проектируемое многоцелевое
судно ледового плавания рассматривается как сложная вероятностная система,
дает возможность системно сформулировать метод нахождения характеристик
и проектных элементов судна, в том числе, классифицировать числовые величины, входящие в математические модели, относя эти величины к множествам:
независимых переменных, исходных данных и параметров. Это позволяет с использованием проектных ограничений решить вопрос сопоставимости вариантов при определении оптимальных характеристик судна.
Размер многоцелевого судна ледового плавания, который, в частности,
можно охарактеризовать водоизмещением, дедвейтом, вместимостью или иным
подобным показателем, определяется не только на основании методов строительной механики или теории корабля, поскольку создаваемые суда разного
размера тем не менее соответствуют критериям теории корабля и строительной
механики, которые применяются при нахождении проектных элементов (размерений судна или их соотношений и др.), но не характеристик, которые на
начальных этапах проектирования не могут быть найдены только с использованием методов теории корабля или строительной механики.
Помимо физических закономерностей, находящих применение при определении проектных элементов судна, для которого прежде получены характеристики, служащие данными при нахождении этих элементов, используются
также вероятностные свойства проектируемого судна, которые помогают дополнительно к физическим закономерностям установить связи между характеристиками, сократить размерность задачи и исключить на начальных этапах
проектирования зависимые переменные из совокупности характеристик, варьируемых для поиска их оптимальных значений.
Суда ледового плавания имеют существенные конструктивные отличия
наружных перекрытий корпуса, оконечностей и выступающих частей от судов,
не имеющих ледовой или арктической категорий или ледокольного класса. Помимо этого, для судов арктических категорий и ледокольных классов характерны специфические особенности элементов формы корпуса, состава силовой
установки, конструкции движителей и средств управления. При определении
эффективной и установочной мощности силовой установки судна учитывается
многообразие ограничений, связанных как с толщиной форсируемого льда, так
и с минимальной безопасной скоростью на открытой воде.
Несмотря на условность разных измерителей эксплуатационных качеств
судна во льдах, при нахождении оптимальных характеристик на начальных
этапах его проектирования, эти качества судна анализируются с позиции различных критериев, включая способность форсировать сплошное ледовое поле
определенной толщины, достаточную мощность для движения судна в сплоченном битом льду с учетом удовлетворительной управляемости в этих услови-
39
ях, достаточную для условий форсирования льда прочность обшивки и перекрытий корпуса как в оконечностях судна, так и на уровне ледового пояса при
обжатии корпуса с бортов, и другие критерии качеств судна во льдах. В рамках
системного подхода определяется иерархия показателей из числа названных
или иных, в соответствии с которой можно придерживаться наиболее важного
из них как ограничения при нахождении проектных характеристик судна ледового плавания.
Уравнения баланса характеристик многоцелевого судна ледового плавания, устанавливающие зависимости между ними или между той или иной характеристикой судна и ее независимой частью, например между водоизмещением судна по грузовую марку и его проектным дедвейтом, являющиеся специфичными для проектирования судна собственными закономерностями в составе математических моделей определения характеристик и элементов на
начальных этапах проектирования судна используются в конечном виде и в
дифференциальной форме для нахождения приращения размера судна по характеристике его водоизмещения в грузу от заданного явно или неявно приращения полезной нагрузки, то есть заданного как слагаемое проектного дедвейта или как функция судна, предписываемая проектным ограничением.
В разработанных и использованных математических моделях характеристика проектного дедвейта понимается как наибольший размер переменных составляющих нагрузки, включая массу груза, топлива, балласта, экипажа, судовых запасов и других переменных составляющих полезной нагрузки, которые
при проектировании многоцелевого судна ледового плавания не зависят от его
водоизмещения, в сумме с задаваемыми при проектировании постоянными
слагаемыми нагрузки, например массой главного оборудования, в частности
модульного, создаваемого в соответствии с функцией назначения судна.
При нахождении проектных характеристик многоцелевых судов ледового плавания, которые преимущественно создаются на бюджетные субсидии,
логично использование минимизируемых критериев эффективности, основанных на оценке затрат, в то же время нужно учитывать поправки и возможности
получения корпоративного (внебюджетного) дохода при использовании судна.
Критерий эффективности используется для определения оптимальных проектных характеристик судна в форме целевой функции, то есть зависимости от
значений, входящих в математическую модель числовых величин: независимых переменных и проектных ограничений.
Целевая функция выступает обобщением показателей единовременных
инвестиций в создание судна и ежегодных эксплуатационных затрат, а также
уменьшающей ежегодные затраты поправки по учету возможного внебюджетного дохода, а указанные три экономических показателя, обобщаемые в составе критерия и целевой функции, сами по себе являются функциональными зависимостями от переменных, исходных данных и параметров, от которых также зависит функция полезности, то есть показатель эффекта, входящий в состав экономического критерия приведенных затрат, определяемых в расчете на
единицу эффекта.
40
Показатель эффекта в составе критерия на начальных этапах проектирования многоцелевого судна ледового плавания характеризует как полезность
судна для обслуживания во льдах судов, не имеющих ледовую категорию или
имеющих несущественную ледовую категорию, так и собственную автономную транспортную или иную работу в ледовых условиях. Характеристика размера многоцелевого судна ледового плавания показывает его полезные качества во льдах: с одной стороны, объем оказываемых судном навигационных
услуг во льдах заданной интенсивности, в частности размер создаваемого канала в ледовом поле, с другой стороны, может характеризовать имеющееся на
судне пространство для расположения не только грузов, но и указанных в техническом задании функциональных частей судна, применяемых для осуществления спасательных, патрульных или иных задач, базирования погружаемого
оборудования, вертолетов и др.
Проектное ограничение по толщине сплошного форсируемого льда, относящееся к исходным данным, то есть служащее проектным ограничением по
предельной толщине сплошного форсируемого льда, которое связано с ледовой
категорией судна или с ледокольным классом, в то же время означает характеристику многоцелевого судна ледового плавания.
Фактор инвестиционного ограничения по размеру бюджетных субсидий
учитывается штрафной (или премиальной) поправкой к целевой функции. С
учетом симметричности подхода помимо штрафной поправки к критерию оптимальности применяется также премиальная поправка при экономии бюджетных субсидий, когда можно было бы создать более компактное многоцелевое
судно ледового плавания, которое, тем не менее, отвечало бы всем проектным
ограничениям, включая инвестиционное ограничение, и было бы в таком компактном размере оптимальным по применяемому критерию.
Оптимальные характеристики многоцелевого судна ледового плавания,
устанавливаемые на начальных этапах его проектирования, должны обладать
достаточной устойчивостью, а предполагаемые в будущем изменения условий
не должны отрицать выбор оптимальных проектных характеристик судна. Вариантные расчеты с использованием разработанных математических моделей
подтверждают устойчивость оптимальных проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания, которые определены в соответствии с принципами системного подхода с использованием надлежащей целевой функции и
проектных ограничений.
Оптимальные проектные характеристики многоцелевого судна ледового
плавания зависят от инвестиционного ограничения субсидий в создание судна,
при меньшем объеме финансирования оптимальное судно в проекте более компактно. Поскольку федеральный бюджет субсидирует создание множества судов и развитие судостроительных предприятий, то общий объем выделенных
бюджетных субсидий распределяется системно по целям субсидирования и по
отдельным объектам с учетом рисков, свойственных целям субсидирования.
Это учитывается при нахождении инвестиционного ограничения, влияющего на
оптимальные проектные характеристики судна, в частности на его размер.
41
Общая комплексная система, в которую проектируемое многоцелевое
судно ледового плавания входит как подсистема, выступает методологическим
понятием, характеризуемым набором целевых признаков, соответствующих
различным вариантам комплексной системы, рассмотренным в примерах. Среди указанных целевых признаков комплексной системы можно назвать следующие: имущественный признак самостоятельной цели создания судна, направленной на экономический результат; технологический признак цели постройки
судна, означающий самостоятельную ценность создания новых возможностей в
судостроении; конструктивный целевой признак, показывающий ценность создания главной подсистемы судна в том случае, если то или иное его оборудование, не выпускаемое серийно, разрабатывается специально для создания судна; функциональный признак цели создания судна, характеризующий ценность
его функции назначения, например по Стратегии развития судостроительной
промышленности и по целевым программам в судостроении и судоходстве.
В п р и л о ж е н и я включены рекомендации по обновлению судостроительной отрасли в организационном и в технологическом отношении, что
необходимо для создания многоцелевых судов ледового плавания и иных судов
инновационных проектов. При осуществлении Стратегии развития судостроительной промышленности достигаются следующие общие результаты: создание
инновационных судов, в том числе многоцелевых судов ледового плавания; завершение реконструкции и перепрофилирования действующих судостроительных заводов и создания специализированных судосборочных верфей; создание
современной судостроительной промышленности, основанной на кооперировании судостроительных верфей для постройки судов из конструктивных модулей; выкуп созданных судостроительных верфей в собственность участников,
осуществлявших субсидирование и инвестирование корпоративных средств, и
возврат участниками, получившими собственность, первоначально инвестированных бюджетных субсидий; завершение создания планируемого количества
рабочих мест на построенных и реконструированных судостроительных верфях; развитие научных исследований, системы образования и профессиональной подготовки специалистов по программам кораблестроения и связанных
направлений и др.
П у б л и к а ц и и. По направлению исследования соискателем опубликованы 54 работы, включая две монографии. В том числе 25 научных работ изданы в журналах, включенных в перечень ведущих изданий, в которых должны
быть опубликованы основные научные результаты диссертаций. 21 научная работа была опубликована за рубежом в Республике Корея, Японии, Турции, Китае, на Тайване, в США и Австралии. 19 публикаций изданы в научных журналах, цитируемых в системе Web of Science и 4 публикации в системе цитирования Scopus. Всего в сфере судостроения и технического обслуживания флота
соискателем опубликована 161 научная работа.
Основные результаты изложены в следующих научных публикациях соискателя:
1. Альтернативы при реализации стратегии развития судостроительной
промышленности // «Транспортное дело России» науч. журн. 2016. № 1. С. 30–
42
34. (соавтор Войлошников М.В.)
2. Безопасность и эффективность эксплуатации судов во льдах // Морские
интеллектуальные технологии: науч. журн. 2013. Спец. вып. 1. С. 11–20. (соавторы: Кулеш В.А., Войлошников М.В.)
3. Влияние продуктивности ресурсов океана на стоимость комплекса активов морского предприятия с учетом рисков инновационной стратегии инвестора // Имущественные отношения в Российской Федерации. Общероссийский
информационно-аналитический и научно-практический журнал. 2012. № 5
(128).
4. Выбор направлений развития судостроения для замерзающих морей на
основе анализа альтернатив. Полярная механика: материалы Третьей междунар.
конф. 27–30 сентября 2016, Владивосток / науч. ред. А.Т. Беккер; Инженерная
школа ДВФУ. Владивосток : Дальневост. федерал. ун-т, 2016. [1096 с.]. С. 527–
536. (соавтор Войлошников М.В.)
5. Инвестирование в серийном морском судостроении // Регион: экономика и социология: Всерос. науч. журн. 2011. № 4. Новосибирск : Институт
экономики и организации промышленного производства СО РАН.
6. Классификация и мониторинг надежности ледового пояса морских
объектов // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2015. № 3 (29),
т. 1. С. 55–62. (соавторы: Кулеш В.А., Войлошников М.В.)
7. Международная кооперация в судостроении и судоходстве с учетом
тенденций экономической глобализации // Регион: экономика и социология:
Всерос. науч. журн. 2012. № 4.
8. Метод DTNSRDC в прогнозировании мощности мореходного вездехода на воздухоопорных гусеницах грузоподъемностью 100 тонн на начальных
стадиях проектирования // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн.
2017. № 3 (37), т. 2. С. 88–92. (соавторы: Азовцев А.И., Москаленко О.В.)
9. Многоуровневый системный подход при определении оптимальных
проектных характеристик судна ледового плавания // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2017. № 3 (37), т. 2. 205 с. С. 318–326. (соавтор
Войлошников М.В.)
10. Модели определения характеристик при создании многоцелевых судов для арктических и замерзающих морей : монография. Владивосток : Дальнаука, 2018. 316 с.
11. Мореходные вездеходы на воздухоопорных гусеницах для повышения
эффективности транспортной системы Арктики. Полярная механика: труды
третьей международной конференции, 27–30 сентября 2016, Владивосток /
науч. ред. А.Т. Беккер; Инженерная школа ДВФУ. Владивосток : Дальневост.
федерал. ун-т, 2016. [1096 с.]. С. 483–495. (соавтор Азовцев А.И.)
12. Нахождение функции полезности в составе критерия оптимальности
при определении проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2017. № 3 (37), т.
2. С. 35–45.
13. Оптимизация проектных характеристик судна в составе комплекса судоходной компании // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн.
43
2011. № 4 (14). (соавтор Войлошников М.В.)
14. Особенности определения характеристик на начальных этапах проектирования многоцелевого судна ледового плавания // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2015. № 3 (29), т. 1. С. 63–70.
15. Оценка мощности силовой установки для определения характеристик
на начальных этапах проектирования многоцелевого судна ледового плавания //
Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2016. № 3 (33), т. 1. С. 91–
99. (соавтор Войлошников М.В.)
16. Оценка прочности в ледовом поле корпуса с учетом установки дополнительных шпангоутов для определения характеристик судна на начальных
этапах проектирования // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн.
2016. № 3 (33), т. 1. С. 81–85.
17. Перспективы транспортного обеспечения комплексного освоения
Арктической зоны и замерзающего шельфа мореходными вездеходами на воздухоопорных гусеницах. // Труды Десятой Юбилейной международной научнопрактической конференции. 2–4 октября 2013 г. Владивосток: ДВО Российской
Академии транспорта, 2013. С. 132. (соавторы: Азовцев А.И., Москаленко О.В.)
18. Понятие многоцелевого судна ледового плавания и особенности применения системного подхода при определении характеристик на начальном
этапе проектирования судна этого типа // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2015. № 3 (29), т. 1. С. 45–54.
19. Проект ледовых усилений сухогрузного судна // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2017. № 3 (37), т. 2. С. 64-70. (соавторы: Кулеш
В.А., Пец Н.Г.)
20. Проектная нагрузка и водоизмещение многоцелевого судна ледового
плавания // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2015. № 3 (29),
т. 1. С. 12–27. (соавтор Войлошников М.В.)
21. Развитие судов для условий грузовых операций на необорудованных
берегах арктических и субарктических морей. Полярная механика: материалы
третьей международной конференции, 27–30 сентября 2016, Владивосток /
науч. ред. А.Т. Беккер; Инженерная школа ДВФУ. Владивосток : Дальневост.
федерал. ун-т, 2016. [1096 с.]. С. 439 – 449. (соавторы: Азовцев А.И., Кулеш
B.A., Петров В.А.)
22. Развитие судостроения в Дальневосточном федеральном округе //
Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2011. Вып. 4. С. 7–15.
23. Разработка типоразмерного ряда мореходных вездеходов на воздухоопорных гусеницах для комплексного освоения побережья и замерзающего
шельфа // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2013. Спец. вып.
1. С. 34–37. (соавторы: Азовцев А.И., Москаленко О.В.)
24. Российская Арктика: ресурсная база и транспортная магистраль : монография. Владивосток: Мор. гос. ун-т., 2017. 179 с. (соавтор Пазовский В.М.)
25. Системный подход при выборе направлений развития судостроения
на Дальнем Востоке // Транспортное дело России: науч. журн. 2016. № 1. С.
119–122. (соавтор Войлошников М.В.)
26. Системный подход при определении характеристик судов планируе-
44
мых к постройке в соответствии с программами развития судостроения // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2013. Спец. вып. 1. С. 42–48.
(соавторы: Войлошников М.В., Хромченко Е.Б.)
27. Снижение нагрузки на грунт тундры увеличением длины контакта
пневмоплицы мореходного вездехода // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2016. № 3 (33), т. 1. С. 104 – 110. (соавторы: Азовцев А.И.,
Москаленко О.В.)
28. Состояние и перспективы развития портовой инфраструктуры Приморского края // Труды Двенадцатой международной научно-практической
конференции. 18–20 октября 2017 г. Владивосток: ДВО Российской Академии
транспорта, 2017. С. 85-92. (соавторы: Луговец А.А., Затепякин С.М., Рычкова
В.Ф.)
29. Усовершенствование системы многоуровневой профессиональной
подготовки по направлению Кораблестроение и океанотехника с учетом зарубежного опыта // Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2013.
Спец. вып. 1. С. 4–10.
30. Факторы устойчивости оптимальных значений проектных характеристик и элементов многоцелевого судна ледового плавания// Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2016. № 3 (33), т. 1. С. 39–51. (соавтор Войлошников М.В.)
31. Факторы устойчивости структуры комплекса активов морского предприятия // Имущественные отношения в Российской Федерации. Общероссийский информационно-аналитический и научно-практический журнал. 2012. № 6
(129). (соавтор Войлошников М.В.)
32. Целевая функция для оптимизации проектных характеристик многоцелевого судна ледового плавания // Морские интеллектуальные технологии:
науч. журн. 2016. № 3 (33), т. 1. С. 15–24.
33. Экономические показатели многоцелевого судна ледового плавания
для определения целевых функций на начальных этапах проектировании //
Морские интеллектуальные технологии: науч. журн. 2016. № 3 (33), т. 1. С. 57–
64. (соавтор Войлошников М.В.)
34. Defining of the utility function and it use as the part of the optimality criterion in determining of design characteristics of multipurpose ice navigation ship //
The 31th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine Structures. TEAM-2017. Osaka, 25–28 September 2017, Osaka, Japan: Program and Proceedings. Mokpo, 2017. P. 119. (соавтор Войлошников М.В.)
35. Dependence of displacement on the functions in ice field of multipurpose
ship // The 29th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine
Structures. TEAM-2015. Vladivostok, Russia. P. 95–104. (соавтор Войлошников
М.В.)
36. Determination of project characteristics of merchant ship using economic
criteria, objective functions and concepts of systematic approach // BIT’s 4th Annual
World Congress of Ocean (WCO). Symposium 7: Traditional Ocean Industry. Qingdao, China, 2015, November 6–8. P. 76–77. (соавтор Войлошников М.В.))
37. Determination of load and displacement in the design of multipurpose ice
45
navigation ship // The 29th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting
on Marine Structures. TEAM-2015. Vladivostok : Russia. P. 80–86. (соавторы:
Войлошников М.В., Хромченко Е.Б.)
38. Improvement of multilevel training programs of Naval Architecture and
Marine Engineering // The 26th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory
Meeting on Marine Structures, TEAM-2012, Fukuoka. P. 59–64.
39. Monitoring of the processes of accumulation of defects of steel structures
over time of ships operation // Proceedings of the Twenty–fourth (2014) International
Ocean and Polar Engineering Conference / Busan, Korea, June 15–20, 2014 / International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE), ISBN 978–1 880653 91–3
(Set), ISSN 1098–6189 (Set). P. 529–536. (соавторы: Кулеш В.А., Войлошников
М.В.)
40. Multilevel systemic approach in the determining of the optimal design
characteristics of ice navigation ship // The 31 th Asian-Pacific Technical Exchange
and Advisory Meeting on Marine Structures. TEAM-2017. Osaka, 25-28 September
2017. Osaka: Publishing of Osaka University and Osaka Prefecture University, 2017.
P. 118. (соавтор Войлошников М.В.)
41. Optimal design characteristics of the vessel in the complex of shipping
company assets // The 25th Asian–Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting
on Marine Structures, TEAM-2011, Incheon.
42. Prospects of shipbuilding development at Russia's Pacific East // The 25th
Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine Structures,
TEAM-2011. Incheon , 2011. (соавторы: Войлошников М.В., Хромченко Е.Б.)
43. Safety of ships navigation in ice and operational effectiveness // Proceedings of the Twenty–third (2013) International Offshore and Polar Engineering. International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE). Anchorage,
Alaska, USA, June 30–July 5, 201. P. 1227–1234. (соавторы: Войлошников М.В.,
Кулеш В.А.)
44. Systematic approach for determining the characteristics of vessels to be
built compliant with the shipbuilding development programs // The 26th AsianPacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine Structures. TEAM2012, Fukuoka , 2012. P. 35–40. (соавторы: Войлошников М.В., Хромченко Е.Б.)
45. The balance equation of displacement of ice-going ship and the joint determination of particulars of the ship with the account of hierarchy of the characteristics // The 28 th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine
Structures. TEAM-2014. Istanbul, Turkey, 2014. P. 363–370. (соавторы:
Войлошников М.В., Хромченко Е.Б.)
46. The comprehensive analysis of ice–going properties of fishing vessels for
the sea of Okhotsk conditions // The 27 th Asian-Pacific Technical Exchange and
Advisory Meeting on Marine Structures, TEAM-2013, Keelung. National Taiwan
Ocean University. P. 299–305. (соавторы: Кулеш В.А., Войлошников М.В.)
47. The concept of the multipurpose ice–going ship for the optimization of project characteristics // The 28 th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory
Meeting on Marine Structures. TEAM-2014. Istanbul, Turkey, 2014. P. 388–396.
(соавтор Войлошников М.В.)
46
48. The concept of multi-functional training vessel // The 27 th Asian-Pacific
Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine Structures. TEAM-2013. Keelung, 2013. National Taiwan Ocean. P. 387–392. (соавтор Войлошников М.В.)
49. The dependences of displacement on icebreaking characteristics in designing of ship for navigation in freezing seas // The Twelfth (2016) Pacific-Asia Offshore Mechanics Symposium. PACOMS-2016. International Society of Offshore and
Polar Engineers (ISOPE). Gold Coast, Australia, October 4–7, 2016. P. 570–577.
(соавтор Войлошников М.В.)
50. The innovative ships for navigation in Arctic seas // Northern Maritime Forum 2017. Qingdao, China: 2017. P. 463–474. (соавтор Войлошников М.В.)
51. The objective function for determining of design characteristics of multipurpose ship for navigation in icy sea, the methodological constraints, the optimality
criterion // The 30th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on
Marine Structures. TEAM-2016. Mokpo, Republic of Korea : 10–13 October 2016.
Mokpo: Publishing house of Mokpo National University, 2016. P/ 561–573. (соавторы: Войлошников М.В., Хромченко Е.Б.)
52. The Sequences of the Characteristics and Particulars Determination in Designing of Multipurpose Ship for Icy Sea // The Twelfth (2016) Pacific-Asia Offshore
Mechanics Symposium. PACOMS-2016. International Society of Offshore and Polar
Engineers (ISOPE). Gold Coast, Australia, October 4–7, 2016. P. 582–586. (соавтор
Войлошников М.В.)
53. The study of stability of optimal characteristics and particulars of multipurpose ship for navigation in icy sea, taking into account the factors of data uncertainty
// The 30th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine
Structures. TEAM-2016. Mokpo, Republic of Korea : 10–13 October 2016. Mokpo:
Publishing house of Mokpo National University, 2016. P 383–394. (соавторы:
Войлошников М.В., Хромченко Е.Б.)
54. The systematic approach in determining of the project characteristics of the
vessel in the complex of the shipping company and the software models of the different levels // The 25th Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on
Marine Structures. TEAM-2011, Incheon. (соавторы: Войлошников М.В., Огай
А.С.)
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа