Моделирование и оптимизация характеристик управляемости водоизмещающих судов

• Автор: Гаврилова, Татьяна Ивановна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 223 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Анализ управляемости речных водоизмещающих судов.

1.1. Анализ статических и динамических характеристик управляемости речных

водоизмещающих судов.

1.2. Анализ основных и обоснование дополнительных критериев оценки

управляемости

1.3. Оценка влияния внешней среды назначения показателей управляемости судов

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

Глава 2. Построение математических моделей показателей

УПРАВЛЯЕМОСТИ СУДНА

Введение
2.1. Расчет коэффициентов математической модели движения судна.
2.2. Построение полиномиальных моделей первого порядка
2.3. Построение полиномиальных моделей второго порядка
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.
Глава 3. Анализ зависимостей основных показателей управляемости
от главных размерений
3.1. Анализ связи величины угловой скорости самопроизвольной циркуляции
судна с его главными размерениями
3.2. Анализ связи величины угловой скорости циркуляции судна при рабочей
перекладке руля с его главными размерениями
3.3. Анализ связи величины критическою угла перекладки руля судна с его
главными размерениями
3.4. Анализ изменения основных показателей управляемости при постоянном
значении угловой скорости самопроизвольной циркуляции судна
3.5. Линии равного уровня показателей управляемости в плоскости главных
размерений.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
Глава 4. поиск компромиссного решения в многокритериальной задаче
улучшения управляемости
Введение
4.1. Способ поиска компромисса путем совмещения линий равного уровня
4.2. Подход к решению многокритериальной задачи поиска компромисса путем
введения критериев оптимизации
4.3. Обоснование ограничений на частные критерии.
4.4. Оценка области допустимых решений но каждому частному критерию
4.5. Обобщенные критерии. Отыскание оптимального решения в общей области
допустимых решений. Линии равных уровней обобщенных критериев
4.6. Сравнение характеристик управляемости базового и улучшенного судна
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Во второй главе (Построение математических моделей показателей управляемости судна) предложена методика построения полиномиальных моделей первого и второго порядка, связывающих показатели управляемости с главными размерениями судна, а также получены сами модели. Проведен сравнительный анализ дисперсий для линейной и квадратичной моделей, показавший, что лучшее приближение дают модели второго порядка. В третьей главе (Анализ зависимостей основных показателей управляемости от главных размерений) подтверждается факт, что с улучшением устойчивости (уменьшением со0) ухудшается поворотливость судна (уменьшается соР) . В процессе анализа способов представления результатов расчетов, обнаружилось, что общепринятое в кораблестроении построение показателей У не от факторов X, а от их соотношений, в данном случае В1Т, является менее информативным, чем предложенное в работе. Показано, что для рассматриваемого гипотетического судна, удовлетворяющего требованиям Регистра по устойчивости, можно увеличить показатель поворотливости за счет смещения В и Т от базовых значений в сторону увеличения осадки и уменьшения ширины. Показана тенденция изменения свойств управляемости з зависимости от коэффициента полноты водоизмещения судна. В четвертой главе (Поиск компромиссного решения в многокритериальной задаче улучшения управляемости) решается задача поиска компромисса между показателями управляемости. Рассматривается два подхода к решению задачи. Т. Предлагается выбирать возможные сочетания главных размерений Т и В, руководствуясь предложенным графиком линий равного уровня, по усмотрению проектировщика. Второй подход состоит в решении задачи поиска максимума обобщенного критерия, как некоторой комбинации частных. Вводятся обобщенные критерии оптимизации. Обосновываются допустимые области изменения каждого частного критерия и область сочетания главных размерений В и Т, общая для всех частных критериев. В найденной области построены линии равного урозня для обобщенного критерия и определены квазиоптимальные значения главных размерений В и Т, обеспечивающие его максимум. Показано, что для рассматриваемого гипотетического судна можно улучшить свойства управляемости. В заключении изложены основные результаты диссертационной работы. На защиту выносятся. Способ определения области безопасного допустимого варьирования главных размерений судна. Способы представления зависимостей показателей управляемости от главных размерений. Методика оценки возможности улучшения показателей управляемости проектируемого судна по сравнению с судном-прототипом. Глава 1. Анализ статических и динамических характеристик управляемости речных водоизмещающих судов. Управляемость любого подвижного объекта, в том числе речного водоизмещающего судка, определяется позорот-ливостью и устойчивостью направления его движения, в частности, способностью быстро реагировать на изменение управляющего воздействия. С года в Правила Российского Речного Регистра включены нормы, предъявляемые к этим свойствам. Поворотливость считается удовлетворяющей требованиям Правил, если наименьший относительный диаметр установившейся циркуляции (? Ашп*2, (1. I - длина судна по конструктивной ватерлинии. Вопрос оценки устойчивости на курсе осложняется тем, что водоизмещающие речные суда при непереложенных рулях выходят на самопроизвольную циркуляцию с угловой скоростью со0 и диаметром /)0. И0И> . Кроме этого для таких судов введено понятие эксплуатационной устойчивости []. Статическая характеристика управляемости, названная Р. Я. Першицем диаграммой управляемости, полученная расчетным путем, либо построенная по результатам натурных испытаний, позволяет по точкам А и В (рис. Регистра. Рис. Ветвь характеристики (диаграммы) управляемости. Проведем анализ управляемости гипотетического судна [] и некоторых речных водоизмещающих судов: т/х «Леонид Соболев» (проект 2), т/х «Юрий Долгорукий» (проект 8), т/х «Яков Свердлов» (проект -), танкер «Волгонефть-» (проект 8). Технические характеристики судоЕ даны в приложении 1. Исследования проводились с использованием математической модели, приведенной в справочнике по теории корабля под редакцией Я. И. Вой-т-кунского [].