Васьков Юрій Юрійович ОПТИМІЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ ВАНТАЖНИХ ОПЕРАЦІЙ НАВАЛЮВАЛЬНИХ СУДЕН

Короткий зміст

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.