Проектирование судов

Методика проектирования

Из всей совокупности величин, подлежащих определению при разработке проекта судна, выделяются так называемые основные элементы – главные размерения L, B, T, H и коэффициенты полноты α, β, δ – всего семь величин. Значения этих величин определяются на самых ранних этапах проектирования. Все остальные элементы и характеристики судна: водоизмещение D, мощн

ость СЭУ N, грузовместимость Wгр и пр. зависят от основных элементов и могут быть найдены на следующих стадиях разработки проекта.

Традиционный путь определения нескольких взаимосвязанных величин заключается в составлении системы уравнений по числу неизвестных, решение которой дает значения искомых величин. Однако при проектировании судна задача определения его основных элементов не может быть полностью и однозначно решена только аналитическим путем. Препятствуют этому следующие обстоятельства, характерные для проектных расчетов:

- число искомых неизвестных превосходит число уравнений. Кроме этого, в ряде случаев, зависимости, используемые в расчетах, являются не уравнениями, а неравенствами;

- кроме аналитических, используются зависимости, выраженные в графической и табличной формах;

- наряду с однозначно определенными величинами фигурируют величины, изменяющиеся в каких-то пределах, численные значения которых принимаются проектантом по его усмотрению (например h или τθ).

Чтобы обойти отмеченные трудности, в ТПС разработаны многочисленные методы, позволяющие решить поставленную задачу. По подходу к определению основных элементов судна все эти методы можно подразделить на два: метод последовательных приближений и метод вариаций.

Метод последовательных приближений основан на поэтапном подходе к определению основных элементов проекта. В результате использования этого метода искомые величины могут быть получены и обоснованы с любой желаемой полнотой, гарантирующей выполнение требований к проектируемому судну, сформулированных в задании на проектирование. Таким образом, можно получить приемлемый вариант судна, отвечающий всем условиям предъявляемым к нему, но без всякой уверенности, что полученное решение – самое лучшее, поскольку, разрабатывается и уточняется при переходе от этапа к этапу только один вариант. Это обстоятельство – разработка единственного варианта – является характерным для метода последовательных приближений.

Необходимость получения не просто допустимого, а наилучшего варианта, соответствующего определенному сочетанию основных элементов из множества допустимых, обуславливает существования метода вариаций. Этот метод основан на разработке таким же поэтапным путем уже не одного, а ряда вариантов проектируемого судна и выбора из числа вариантов, удовлетворяющих всем сформулированным требованиям, одного наилучшего.

Оба метода не исключают, а дополняют друг друга, так как расчеты по методу последовательных приближений можно завершить проработкой нескольких вариантов, а метод вариаций включает в себя приемы метода последовательных приближений, используемые при определении основных элементов всех вариантов.

Метод последовательных приближений

Метод последовательных приближений основан на том, что все расчеты и графические построения, связанные с определением основных элементов, разбиваются на несколько приближений. При этом в каждом последующем приближении происходит уточнение элементов, установленных в предыдущем. Уточнение осуществляется или за счет более точных и детальных расчетов и построений, или путем учета требований, которые на предыдущих этапах не принимались во внимание. Так повторяется до тех пор, пока не будет обеспечено выполнение всех требований предъявляемых к проектируемому судну, проверенных с возможно наибольшей точностью.

Разделение процесса проектирования на отдельные приближения достаточно условно. В качестве объективного критерия, позволяющего отделить одно приближение от другого, может быть принята совокупность основных элементов полученных в результате выполнения определенного цикла расчетов и построений. Переход к следующему циклу расчетов, направленных на уточнение ранее полученных элементов, соответствует переходу к следующему приближению.

Таким образом, для данного метода характерно многократное повторение одних и тех же расчетов с нарастающей точностью. Поэтому, например, водоизмещение в начальных приближениях определяется с помощью коэффициента утилизации водоизмещения, затем путем расчета укрупненной нагрузки и наконец, на заключительных этапах – вычислением всех компонентов детальной нагрузки путем постатейного пересчета. То же самое можно сказать и о расчетах потребной мощности СЭУ – вначале с помощью простейших двухкомпонентных формул, затем используя более точные графики (например, график Папмеля), и наконец, детальный расчет всех составляющих, включая пропульсивный коэффициент.

Графическим выражением отмеченной цикличности расчетов является так называемая спираль проектирования (рис. 68).

Метод вариаций

В основе метода вариаций лежит параллельная разработка нескольких десятков или сотен вариантов проектируемого судна с дальнейшим сопоставлением этих вариантов и выбором из них наилучшего. Основное отличие метода вариаций от метода последовательных приближений заключается в том, что значения коэффициентов теоретического чертежа и соотношения главных размерений (или же непосредственно сами размерения) не определяются в ходе проектирования, а задаются и являются, таким образом, исходными величинами в процессе определения показателей данного варианта. Следовательно, характеристики разрабатываемых вариантов будут различными, в том числе и не удовлетворяющими требованиям задания на проектирование.

Как и для предыдущего метода нельзя указать единственно возможную последовательность расчетов, поскольку в зависимости от типа судна и требований к нему предъявляемых, расчетная схема может изменяться весьма значительно. Можно лишь выделить общую черту присущую любому подходу – изначально задаются значения варьируемых параметров (L, B, T, H, d и т.п. или L/B, B/T, H/T, d и т.п.). Затем для каждого параметра устанавливается диапазон его изменения (L/B = 5,0 – 7,0, d = 0,62 – 0,75 и т.д.). При этом предельные значения варьируемых величин должны перекрывать ожидаемую область значений каждой из них. Далее проводится расчет показателей каждого варианта. Поскольку известны основные элементы, то можно прямыми расчетами определить мореходные и эксплуатационно-экономические характеристики каждого варианта. При этом, очевидно, нет нужды продолжать расчеты для того варианта, расчетные характеристики которого не соответствуют требуемым. Таким образом, в ходе проектирования количество разрабатываемых вариантов судна сокращается и к моменту окончания расчетов остается несколько вариантов, полностью удовлетворяющих требованиям технического задания. На заключительном этапе расчетов по методу вариаций из допустимых решений выбирается наилучший, используя принятый критерий эффективности.

 Скачать реферат