Васьков Юрій Юрійович ОПТИМІЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ ВАНТАЖНИХ ОПЕРАЦІЙ НАВАЛЮВАЛЬНИХ СУДЕН : Васьков Юрий Юрьевич ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ГРУЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ навалочных судов Vas\'kov Yuriy Yur\'yevich OPTIMIZATSIYA PROTSESSA GRUZOVYKH OPERATSIY navalochnykh sudov

Краткое содержание

Перший розділ дисертації містить результати аналізу літературних джерел, присвячених проблемі забезпечення морехідної безпеки суден при їх проекту-ванні, споруджені та експлуатації. В розділі також обґрунтовано вибір основних напрямів дисертаційного дослідження.
Аналіз літературних джерел виявив основні тенденції в вирішенні проблеми забезпечення морехідної безпеки суден. Достатньо широко досліджені питання остійності суден, включаючи її оцінку для специфічних типів вантажів (катанки навалом), опис сучасних пакетів для обчислення параметрів остійності, втрати остійності в специфічних умовах плавання. Детально досліджене питання остій-ності накатаних суден в критичних ситуаціях, була вивчена також остійність двокорпусних танкерів і розроблені рекомендації по забезпеченню її в процесі вантажних і баластних операцій. Запропоновані конструктивні заходи для збіль-шення остійності за допомогою спеціальних поплавців, також розроблені мето-ди імовірного розрахунку остійності пошкодженого судна.
В літературі одержали висвітлення питання визначення посадки судна з ура-хуванням додаткових факторів, які не вказані у вантажній документації, запропоновані практичні міри по поліпшенню непотопляємості суден.
Значна частина публікацій присвячена проблемі забезпечення містної і зага-льної подовжньої і поперечної міцності корпусу судна. Приводяться методи розрахунку міцності корпусу аварійного судна, висвітлені вимоги по забезпеч-ченню міцності суден, що перевозять небезпечні вантажі, розглянуті методи розрахунку міцності судна з урахуванням накопичених пошкоджень і втомних дефектів. До досліджень цього напрямку відносяться і врахування експлуатацій-них чинників при оцінці показників міцності. Ряд робіт присвячено окремим ви-падкам застосування методу кінцевоелементного розрахунку міцності просторо-вих суднових конструкцій, включаючи дію сил інерції і гравітації. Розглянуте застосування методу статистичних випробувань для розрахунку появи пошкод-жень суднових конструкцій. Запропонований метод модуль-елементів для роз-рахунку міцності корпусу, який виключає недоліки оболонкової моделі. У робо-тах також приведені експериментальні дослідження міцності суден, вплив хви-льової вібрації і слемінгу на міцність корпусу судна, використовування магніт-них методів для вимірювання істинної величини пластичних деформацій. Час-тина робіт присвячена методам контролю міцності корпусу судна, в них описа-на оптико-волокіна система з датчиками механічних напруг корпусу для опти-мального завантаження і розміщення баласту, а також показані переваги вико-ристання інтегруючих датчиків в системах контролю механічних напруг корпу-су судна.
Питання забезпечення морехідної безпеки суден шляхом коректної організа-ції вантажних операцій не знайшли належного освітлення в існуючій літературі, незначне число публікацій присвячене організації завантаження навалювальних суден, питанням кріплення вантажу і перевезення цементу.
Проведений аналіз виявив недостатній рівень досліджень забезпечення море-хідної безпеки суден шляхом їх оптимального завантаження, що, з урахуванням великої складності планування вантажних операцій навалювальних суден для нестандартних випадків, визначило напрям досліджень по темі дисертації. Тому як основний напрям дисертаційного дослідження вибрані найактуальніші аспек-ти проблеми оптимального завантаження навалювальних суден, при якому для вантажу з довільним значенням питомого вантажного об'єму мінімізується чис-ло етапів проведення вантажних робіт і забезпечується морехідний стан судна.
Другий розділ дисертаційної роботи присвячений опису методологічного забезпечення наукового дослідження, в ній зроблено обґрунтування вибору напряму дисертаційного дослідження у області забезпечення морехідної безпеки судна шляхом оптимізації його вантажних операцій, визначена мета дослідження, сформульована головна задача роботи і розглянуті методи її рішення. Структура методологічного забезпечення дисертації представлена у вигляді технологічної карти дослідження. Вироблена декомпозиція головної задачі роботи на три незалежні складові, і в результаті їх рішення по кожній задачі одержано науковий результат. Три наукові результати спільно з результа-тами експерименту дозволили виробити оцінку практичної значущості і цінності дисертації. Сформульовано наукове положення, яке є узагальненням теоретич-них результатів дослідження. В останньому підрозділі викладено короткий опис методики проведення дисертаційного дослідження, з обґрунтуванням застосу-вання коректних методів для вирішення кожної із задач.
У третьому розділі одержано аналітичний опис процесу вантажних операцій навалювальних суден і в загальному вигляді вироблена постановка задачі по їх оптимальному завантаженню. Показано, що як обмеження приймаються лімі-туючі вимоги по посадці, остійності і міцності судна, а як критерій оптималь-ності вибирається або час проведення вантажних операцій, який належить міні-мізувати, або кількість вантажу, що приймається на судно, яка повинна забез-печити максимальне завантаження судна. При заданій кількості вантажу мінімі-зації підлягає число етапів завантаження судна, добиваючись прийому максима-льної його кількості на кожному етапі, що еквівалентно вибору критерієм опти-мальності часу проведення вантажних операцій.
Стратегія завантаження судна u (попередній вантажний план) характеризуєть-ся такими основними параметрами, що підлягають численному визначенню: число етапів завантаження судна ; сукупність трюмів і танків на кожному з етапів, які задіяні у вантажних і баластних операціях і кількість підлеглого обробці вантажу для кожного з трюмів, а також баласту для кожного з танків; швидкості зміни вантажу і баласту на кожному з етапів.
Рішення згаданих оптимізаційних задач передбачається знайти, базуючись на використанні методів дослідження операцій. Множина можливих станів судна S з погляду проведення вантажних операцій визначається простором, розмірність якого являється сумою + параметрів морехідності і виробничих пара-метрів. Причому граничні значення допустимої множини M визначаються гра-ничними значеннями параметрів і , які регламентуються як вимогами класифікаційних організацій, так і реальними фізичними обмеженнями.
В свою чергу, стратегія u є операцією, що характеризується не тільки проце-сом зміни кількості вантажу і баласту , але і значеннями моментів , і , визначаючих посадку і остійність судна. При цьому також відбува-ються зміни перерізуючих сил і згинаючих моментів . Задаючись гра-ничними значеннями m* параметрів m, що фігурують в обмеженнях оптиміза-ційної задачі і використовуючи зворотне перетворення , можна знайти гра-ничні значення u* параметрів стратегії , що дозволить задати множину до-пустимих стратегій завантаження U.
З другого боку, сам критерій оптимальності K також залежить від параметрів стратегії завантаження , тобто K= ( ). Отримання оптимальної стратегії завантаження , при якій досягається екстремум критерію K, зводиться до ви-користання одного з методів математичного програмування, адекватно описую-чого початкову постановку задачі. При цьому повинні бути виявлені аналітичні залежності між параметрами множини станів судна і характеристиками стратегії завантаження судна.
Постановка задачі оптимального завантаження навалювальних суден в роботі виконана з використанням методів дослідження операцій.
Рівень ефективності вантажних операцій судна оцінюється з допомогою мож-ливості поставки на судно кожним з вантажних пристроїв тих або інших типів вантажу, що формалізується матрицею B, і доступності конкретних трюмів суд-на для вантажних пристроїв, що характеризується матрицею C. Сумісний облік матриць B і C дозволяє оцінити можливість завантаження i-го трюму судна j-м типом вантажу, при цьому можна врахувати, якими вантажними пристроями це виконується. Матриця D, що характеризує можливість завантаження трюмів су-дна різними типами вантажів, визначається при перемножуванні матриць B і C.
Для формування моделі визначені переліки вхідних некерованих і керова-них змінних , вихідних змінних і технологічних параметрів Z, докладний перелік яких приведений в роботі.
Сукупність вхідних керованих змінних визначає структуру стратегії за-вантаження . Вихідні змінні характеризують морехідний стан судна.
Для побудови моделі в роботі спочатку одержані відображення F вхідних ке-рованих і некерованих змінних, а також технологічних параметрів Z у вихідні змінні , для чого використовувалися аналітичні залежності з теорії ко-рабля. Потім, другим етапом, виявлені функціональні залежності показників ефективності від вхідних, вихідних змінних і технологічних параметрів.