doi: 10.52899/24141437_2025_02_169
УДК: 623.812

Оптимизационно-поисковое проектирование корпусных конструкций плавучего дока по требованиям к прочности и устойчивости при общем продольном изгибе

Тряскин В. Н., Иванова Д. Т., Булкин В. А.
Язык статьи: русский
Ссылка для цитирования: Тряскин В.Н., Иванова Д.Т., Булкин В.А. Оптимизационно-поисковое проектирование корпусных конструкций плавучего дока по требованиям к прочности и устойчивости при общем продольном изгибе // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 2. С. 169–180. DOI: 10.52899/24141437_2025_02_169 EDN: USSCBQ

Аннотация

Актуальность. В настоящее время в судостроительной отрасли большой интерес представляет автоматизация процесса проектирования корпусных конструкций. Разработка и развитие отечественных систем автоматизированного проектирования конструкции корпуса транспортных судов, военных кораблей, плавучих сооружений и в том числе плавучих доков, являются одними из наиболее перспективных и приоритетных задач. Применение оптимизационно-поисковых процедур при проектировании корпусных конструкций позволяет формализовать проблему автоматизированного принятия решения и обеспечивает получение заданных характеристик конструкции — минимальную массу, трудоемкость изготовления или стоимость в зависимости от постановки задачи. Цель работы. Постановка и решение задачи проектирования конструкций корпуса плавучего дока по требованиям к прочности и устойчивости при общем продольном изгибе. В соответствии с методологией автоматизированного параметрического проектирования судовых конструкций, разработанной на кафедре Конструкции и технической эксплуатации судов СПбГМТУ, и принятой в качестве основы при разработке систем автоматизированного проектирования конструкций судов и других инженерных сооружений, рассматриваемая задача относится к задачам проектирования конструкций плавучего дока верхнего иерархического уровня. Материалы и методы. Предполагается, что на предыдущих этапах более низкого уровня реализованы процедуры проектирования конструкций по требованиям к минимальным толщинам, местной прочности, прочности и устойчивости конструкций понтона при его общем изгибе. В качестве нормативного технического документа, регламентирующего требования к общей прочности и устойчивости, используются Правила Российского морского Регистра судоходства (РМРС). Структура требований Правил к конструкциям корпуса плавучего дока такова, что для решения рассматриваемой задачи необходимо применять итерационные поисковые процедуры. Для решения задачи предлагается использовать аппарат математического программирования. Результаты. В настоящей задаче качестве целевой функции принимается математическая зависимость площади сечения эквивалентного бруса от варьируемых параметров. Вектор варьируемых переменных определяет требуемые добавки к начальным значениям толщин тех листовых конструкций, которые наиболее эффективно влияют на характеристики общей прочности корпуса дока. Предел текучести материала этих листовых конструкций также может быть включен в состав варьируемых параметров. Ограничения задачи формируются на основе конструктивных соображений и требований Правил РМРС. Ограничения-равенства позволяют получить решение задачи при некотором фиксированном значении выбранного варьируемого параметра. В виде ограничений-равенств могут быть представлены зависимости, позволяющие автоматически корректировать требуемые толщины листов конструкций, примыкающих к конструкциям, формирующим пояски эквивалентного бруса, или условие, фиксирующее значение предела текучести. Ограничения неравенства формируются на основе соответствующих требований к общей прочности и устойчивости Правил РМРС. Заключение. Апробация описанной задачи демонстрируется на примерах проектирования конструкций монолитного дока грузоподъемностью 12 000 т и понтонного дока грузоподъемностью 29 300 т. Показана эффективность предлагаемого метода решения задачи и возможность использования инструмента «Поиск решения» программного комплекса MS Excel Ключевые слова: плавучий док; монолитный док; понтонный док; общий продольный изгиб дока; прочность и устойчивость при общем продольном изгибе; оптимизационно-поисковое проектирование.

Список литературы

1. Правила классификации и постройки морских судов. Ч. II. Корпус. Российский Морской Регистр Судоходства. М.: Минтранс, 2024.
2. Тряскин В.Н. Проектирование конструкций корпуса плавучего дока по требованиям к общей прочности. В кн.: Регистр СССР: науч.-техн. сб. М.: Транспорт, 1991. Вып. 18. С. 3–18.
3. Ловягин М.А., Корсаков В.М., Каганер Я.Б. и др. Металлические плавучие доки. Л.: Судостроение, 1964.
4. Тряскин В.Н. Методология автоматизированного проектирования конструкций корпуса судна. автореферат дисс. д-ра техн. наук. СанктПетербург, 2007. EDN: NIUJAJ
5. Тряскин В.Н. Автоматизированное параметрическое проектирование конструкций корпуса судна. СПб.: СПбГМТУ, 2010. ISBN: 978-5-88303-476-2 EDN: QNXHPP
6. Гарин Э.Н. Поисковые методы в проектировании судовых корпусных конструкций, устройств и систем. СПб.: СПбГМТУ, 2003.