Визначення оптимальних головних розмірів ескортних буксирів
Дата
2021
Автори
Ястреба, О. П.
Yastreba, Oleksii P.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Ястреба О. П. Визначення оптимальних головних розмірів ескортних буксирів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.03 «Конструювання та будування суден». – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, МОН України, Миколаїв, 2021. В дисертаційній роботі розв’язано низку задач, які забезпечили досягнення поставленої мети наукового дослідження – створення методу визначення оптимальних головних розмірів і характеристик ескортних буксирів на етапі їх концептуального проектування.
Розглянуто сучасні тенденції розвитку світового буксирного флоту, визначені шляхи підвищення ефективності та надійності ескортних буксирів. Проаналізовані особливості експлуатації цих суден з урахуванням зацікавленості судновласників отримання найбільшого прибутку з одного боку та власників буксирних компаній або керівництва порту з іншого боку.
Виконано аналіз сучасного стану буксирного флоту України та оцінку його за кількісним та якісним показниками. Більша частина буксирів країни – застарілі (66 % мають вік більше 30 років) та не можуть ефективно працювати і бути конкурентоспроможними з новими суднами. Потужність енергетичної установки менше 1000 к. с. (42 % буксирів) не дає їм можливості обслуговувати великотоннажні судна. Надано рекомендації зміни складу буксирного флоту та потужності буксирів в залежності від кількості та дедвейту суден, які відвідують порт.
Розглянуто найбільш відомі світові виробники ескортних буксирів, особливості їх роботи та перспективи розвитку. Виконано аналіз існуючих методів оптимізації визначення головних розмірів ескортних буксирів, розглянуті недоліки і переваги кожного методу. На основі аналізу основних елементів і характеристик 50 ескортних буксирів, які були побудовані з 2000 до 2020 року на провідних підприємствах всього світу, та створеної бази даних цих суден отримані регресійні рівняння. Ці рівняння можуть бути використані як для визначення основних елементів та характеристик ескортного буксира в першому наближенні при грубій оцінці його елементів, так і для формування початкової точки пошуку оптимальних значень елементів судна цього типу в оптимізаційній задачі проектування.
Вперше розроблено модель інженерних та навігаційних якостей ескортного буксира, в якій на основі даних буксирувальних випробувань таких буксирів в дослідному басейні Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова розроблено метод визначення діючих на корпус буксира гідродинамічних сил, встановлено залежність цих сил від орієнтації буксира щодо набігаючого потоку рідини, швидкості потоку і характеристик форми корпусу, що необхідно для складання і розв’язання рівнянь руху буксира в задачах його функціонування і проектування.
Вперше сформульовано задачу функціонування ескортного буксира, в якій основною функціональною операцією обрано обслуговування буксиром сукупності суден різних типів і водотоннажності, які прибувають в морський порт, що дозволяє ескортному буксиру певної потужності ефективно обслуговувати судна певних діапазонів водотоннажності. В якості методу розв’язання трансцендентних рівнянь руху ескортного буксира в цій операції обрано метод нелінійного програмування задачі пошуку безумовного мінімуму.
Вперше як критерій ефективності обрано комплексний критерій економічної ефективності і надійності виконання буксиром основних функціональних операцій, що також враховує вимоги класифікаційних товариств щодо забезпечення безпеки ескортних операцій, обумовлених необхідністю компенсації обмеженої керованості супроводжуваних суден при малих швидкостях їх ескортування розвиненою керуючою силою ескортного буксира.
Вперше на основі включення в оптимізаційну задачу вибору головних розмірів і характеристик ескортного буксира задачі його функціонування, запропонованих методів визначення діючих на корпус буксира гідродинамічних сил і рішення трансцендентних рівнянь його руху, а також вимог класифікаційних товариств щодо забезпечення безпеки ескортних операцій, отримано метод концептуального проектування ескортних буксирів.
Практичне значення одержаних результатів
Виконані чисельні розрахунки розв’язання трансцендентних рівнянь руху ескортного буксира під час виконання ескортних операцій та порівняні результати цих розрахунків з результатами натурних випробувань ескортних буксирів. На основі цих розрахунків і порівнянь розроблено методику присвоєння проектованому буксиру ескортного класу без проведення натурних випробувань, яка рекомендована Регістром судноплавства до практичного використання. Ця методика та багаточисельні розрахунки оптимізаційної задачі вибору головних розмірів свідчать про можливість використання створеного методу при проведенні дослідження ефективності ескортного буксира та визначення його характеристик на концептуальній стадії проектування в проектно-конструкторських і науково-дослідних організаціях.
Розроблено комплекс прикладних програм “EscortTug”, який забезпечує проведення досліджень ефективності і надійності ескортного буксира та отримання рішення задачі вибору основних характеристик на стадії концептуального проектування.
Результати дослідження використані в навчальному процесі Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова при читанні лекцій з курсу ходовості та керованості суден. Розроблені методи визначення зусиль, діючих на корпус буксира під час ескортування, знайшли застосування в проектній організації «АСАБА ДИЗАЙН ЦЕНТР».
Опис
Ястреба, О. П. Визначення оптимальних головних розмірів ескортних буксирів : дис. … канд. техн. наук : 05.08.03 / О. П. Ястреба ; наук. кер. В. О. Нєкрасов ; НУК. – Миколаїв, 2021. – 237 с.
Ключові слова
ескортний буксир, ескортна операція, буксирувальні випробування, керуюче зусилля, оптимальне проектування, 05.08.03 "Конструювання та будування суден", escort tug, escort operation, towing tests, steering force, optimal design