Теория проектирования водоизмещающих кораблей и судов. В 2-х томах

Монография посвящена теории проектирования водоизмещающих кораблей и судов традиционной гидродинамической схемы. Методологической основой излагаемой теории являются системный анализ и математическое программирование (оптимизация).
Во 2-м томе анализируются свойства корабля как целостной сложной организованной системы, приводятся необходимые для их количественной оценки формулы и методики. Формулируются и даются примеры решения задачи проектирования корабля как оптимизационной. Обсуждаются проблемы методологии проектирования кораблей и судов.
Книга предназначена для научных работников и инженеров-проектантов, работающих в КБ и НИИ судостроительного профиля. Она будет полезна для аспирантов, студентов и курсантов, обучающихся по соответствующей специальности.

Том 1
Оглавление
Введение
Литература
Глава 1. Методологические основы процесса проектирования корабля
1.1 Основные понятия теории систем в проектировании кораблей и судов
1.2 Проектирование корабля как информационный процесс
1.3 Проект корабля как его информационная модель
1.4 Проектирование корабля как решение оптимизационной задачи
1.5 Частные случаи проектного анализа
Литература
Глава 2. Подсистема «корпус и надстройки» как несущая и формообразующая платформа системы «корабль»
2.1 Архитектурно-конструктивный тип водоизмещающего корабля
2.2 Геометрические характеристики подсистемы «Корпус и надстройки»
2.2.1 Главные размерения корабля и их соотношения
2.2.2 Коэффициенты полноты - интегральные характеристики формы корпуса
2.2.3 Прочие параметры формы корпуса корабля
2.2.4 Параметры, описывающие объемы и площади корпуса
2.2.5 Геометрические характеристики надстроек
2.3 Формы корпуса. Теоретический чертеж
2.3.1 Построение теоретического чертежа путем перестроения чертежа-прототипа
2.3.2 Построение теоретического чертежа по главным размерениям и интегральным характеристикам формы
2.3.3 Построение теоретического чертежа по заданному эскизу
2.3.4 Формирование поверхностей надстроек и рубок
2.4 Определение массы и координат центра тяжести подсистемы «Корпус и надстройки»
2.4.1 Факторы, определяющие массу корпусных конструкций
2.4.2 Определение массы подсистемы «Корпус и надстройки»
2.4.3 Определение координат центра тяжести подсистемы «Корпус и надстройки»
2.4.4 О выборе формул для расчетов массы подсистемы «Корпус и надстройки»
2.5 Определение стоимости изготовления подсистемы «Корпус и надстройки»
2.6 Оптимизация подсистемы «Корпус и надстройки»
Литература
Глава 3. Пропульсивный комплекс (подсистема «движение»)
3.1 Классификация и параметризация пропульсивного комплекса водоизмещающего корабля
3.2 Характеристики пропульсивных комплексов с различными типами главных двигателей
3.2.1 Дизельные установки
3.2.2 Паротурбинные установки
3.2.3 Газотурбинные установки
3.2.4 Установки электродвижения
3.2.5 Комбинированные установки
3.3 Характеристики главных передач
3.4 Движители
3.4.1 Гребные винты и их модификации
3.4.2 Водометы
3.4.3 Крыльчатые движители
3.4.4 Комбинация движителей
3.4.5 Перспективные движители
3.5 Принципы компоновки помещений пропульсивного комплекса
3.6 Оптимизация пропульсивного комплекса
Литература
Глава 4. Подсистема «энергия»
4.1 Корабельные генераторы энергии
4.1.1 Генераторы тепловой энергии
4.1.2 Генераторы электроэнергии
4.1.3 Перспективные типы генераторов энергии
4.2 Корабельные средства передачи и распределения энергии
4.3 Энергетические запасы
4.4 Масса, габариты и компоновка помещений подсистемы «Энергия»
4.5 Оптимизация подсистемы «Энергия»
Литература
Глава 5. Подсистема «экипаж»
5.1 Функции подсистемы «Экипаж» в системе «Корабль»
5.2 Численность и структура экипажа
5.3 Масса подсистемы «Экипаж»
5.4 Потребные площади и объемы
5.4.1 Классификация помещений экипажа
5.4.2 Жилые помещения
5.4.3 Общественные помещения
5.4.4 Помещения бытового назначения
5.4.5 Служебные помещения
5.4.6 Санитарно-гигиенические помещения
5.4.7 Санитарно-бытовые помещения
5.4.8 Помещения медицинского назначения
5.4.9 Помещения пищеблока
5.4.10 Провизионные кладовые
5.4.11 Боцманские кладовые
5.4.12 Хозяйственные кладовые
5.5 Компоновка подсистемы «Экипаж»
5.6 Требования обитаемости для подсистемы «Экипаж»
5.6.1 Водоснабжение и канализация
5.6.2 Формирование химического состава воздуха судовых помещений
5.6.3 Температурно-влажностный режим в помещениях экипажа
5.6.4 Шум в судовых помещениях
5.6.5 Вибрация в судовых помещениях
5.6.6 Электромагнитные излучения
5.7 Основы проектирования рабочих мест экипажа
5.8 Модели поведения экипажа
5.8.1 Моделирование рабочей деятельности экипажа
5.8.2 Моделирование передвижения экипажа по кораблю
5.8.3 Моделирование функционирования экипажа в экстремальных условиях
5.9 Обеспечение безопасности экипажа
5.10 Энергопотребление подсистемы «Экипаж»
5.11 Стоимость подсистемы «Экипаж»
5.12 Задача об оптимальной численности экипажа
Литература
Глава 6. Подсистема «маневрирование»
6.1 Рулевое устройство
6.1.1 Классификация рулевых устройств
6.1.2 Геометрические характеристики рулей
6.1.3 Рулевые приводы и рулевые машины
6.1.4 Масса, габариты и размещение рулевого устройства
6.2 Подруливающее устройство
6.2.1 Классификация подруливающих устройств
6.2.2 Потребная мощность приводов подруливающих устройств
6.2.3 Масса, габариты и размещение подруливающего устройства
6.3 Средства торможения
6.4 Проблема оптимизации подсистемы «Маневрирование»
Литература
Глава 7. Подсистема «стабилизация»
7.1 Статическое позиционирование
7.1.1 Якорное устройство
7.1.2 Швартовное устройство
7.2 Динамическое позиционирование
7.3 Ограничение угловых перемещений корабля
7.4 Проблема оптимизации подсистемы «Стабилизация»
Литература
Глава 8. Подсистема «навигация, связь и сигнализация»
8.1 Судовые навигационные комплексы
8.2 Судовые комплексы связи
8.2.1 Подсистема внешней связи
8.2.2 Подсистема внутрикорабельной связи
8.2.3 Размещение комплекса связи
8.3 Судовые сигнальные комплексы
8.4 Массогабаритные характеристики подсистемы «Навигация, связь и сигнализация»
8.5 Проблема оптимизации подсистемы «Навигация, связь и сигнализация»
Литература
Глава 9. Целевые подсистемы
9.1 Подсистема «Оружие»
9.1.1 Комплекс боевых средств надводных кораблей
9.1.2 Ракетное оружие надводных кораблей
9.1.3 Артиллерийское вооружение
9.1.4 Торпедное и противоторпедное вооружение
9.1.5 Минное и противоминное вооружение
9.1.6 Авиационное вооружение
9.1.7 Радиоэлектронное вооружение
9.1.8 Перспективные системы оружия
9.1.9 Оценка эффективности и проблема совместной оптимизации характеристик оружия и несущей платформы
Литература
9.2 Подсистема «Перевозка грузов»
9.2.1 Перевозка генеральных грузов
9.2.2 Перевозка контейнеризованных грузов
9.2.3 Перевозка массовых грузов
9.2.4 Перевозка наливных грузов
9.2.5 Оптимизация подсистемы «Перевозка грузов»
Литература
9.3 Подсистема «Перевозка пассажиров»
9.3.1 Комплекс пассажирских помещений
9.3.2 Обслуживающий персонал
9.3.3 Средства, обеспечивающие безопасность плавания
9.3.4 Проблема оптимизации подсистемы «Перевозка пассажиров»
Литература
9.4 Подсистема «Рыболовство»
9.4.1 Орудия лова и промысловое устройство
9.4.2 Оборудование для обработки рыбы
9.4.3 Оборудование для хранения рыбы
9.4.4 Оптимизация подсистемы «Рыболовство»
Литература
Глава 10. Подсистема «управление и информация»
10.1 Корабль как информационная система
10.2 Комплексные системы управления кораблем
10.2.1 Информационно-управляющие системы гражданских судов
10.2.2 Боевые информационно-управляющие системы
10.3 Оптимизация структуры подсистемы «Управление и информация»
Литература

Том 2
Оглавление
Глава 11. Свойства системы «корабль» как функции ее структуры и результат взаимодействия с внешней средой
11.1 Описание структуры системы «Корабль»
11.2 Процесс проектирования как процесс преобразования структуры системы «Корабль»
11.3 Взаимодействие структурных элементов системы «Корабль»
11.4 Проблема оптимизации структуры математической модели проектируемого корабля
Литература
Глава 12. Полезная грузоподъемность
12.1 Состав нагрузки корабля и виды водоизмещения
12.2 Алгебраические формы уравнения нагрузки корабля
12.2.1 Понятие прототипа и его роль в расчетах нагрузки корабля
12.2.2 Уравнение нагрузки в функции водоизмещения
12.2.3 Уравнение нагрузки в функции главных размерений
12.3 Дифференциальные формы уравнения нагрузки
12.3.1 Дифференциальное уравнение нагрузки в функции водоизмещения
12.3.2 Дифференциальное уравнение нагрузки в функции главных размерений
12.4 Требование полезной грузоподъемности в задаче оптимизации
Литература
Глава 13. Вместимость и общее расположение
13.1 Состав помещений корабля
13.2 Алгебраические формы уравнения вместимости
13.2.1 Уравнение вместимости в форме В. Л. Поздюнина
13.2.2 Уравнение вместимости в форме Л. М. Ногида - Е. С. Толоцкого
13.2.3 Частные формы уравнения вместимости по объемам
13.2.4 Баланс площадей
13.2.5 Баланс габаритов
13.3 Дифференциальные формы уравнения вместимости
13.3.1 Дифференциальное уравнение вместимости для формы В. Л. Поздюнина
13.3.2 Дифференциальное уравнение вместимости для формы Л. М. Ногида - Е. С. Толоцкого
13.3.3 Дифференциальный баланс площадей
13.3.4 Дифференциальный баланс габаритов
13.4 Регистровая вместимость. Правила обмера судов
13.5 Задача общего расположения кораблей и судов
13.6 Требования вместимости и общего расположения в задаче оптимизации
13.6.1 Ограничения по вместимости
13.6.2 Формализация ограничений по общему расположению
Литература
Глава 14. Корабельная архитектура
14.1 Система «Корабль» как художественный образ
14.2 Законы композиции в архитектурном проектировании экстерьера системы «Корабль»
14.3 Архитектурное проектирование экстерьера системы «Корабль»
14.3.1 Создание силуэта корабля
14.3.2 Формообразование отдельных элементов экстерьера
14.4 Учет требований архитектуры в задаче оптимизации корабля
14.4.1 Формулировка задачи архитектурного проектирования экстерьера корабля как экстремальной
14.4.2 Экспертная оценка элементов задачи архитектурного проектирования
14.4.3 Пример компьютерного решения задачи проектирования экстерьера корабля
Литература
Глава 15. Посадка корабля
15.1 Основные соотношения, определяющие посадку
15.2 Определение абсциссы центра тяжести корабля
15.3 Определение ординаты центра тяжести корабля
15.4 Проектные способы обеспечения посадки корабля
15.5 Требования посадки в задаче оптимизации
Литература
Глава 16. Мореходные качества корабля
16.1 Ходкость
16.1.1 Уравнение мощности в функции водоизмещения
16.1.2 Уравнение мощности в функции главных размерений и коэффициентов формы
16.1.3 Дифференциальное уравнение мощности и анализ влияния элементов корабля на его ходовые качества
16.1.4 Учет дополнительных факторов, влияющих на ходовые качества
16.1.5 Запас мощности. Согласование элементов пропульсивного комплекса. Максимально достижимая скорость
16.1.6 Требования ходкости в задаче оптимизации корабля
Литература
16.2 Остойчивость
16.2.1 Уравнение остойчивости в алгебраической форме
16.2.2 Уравнение остойчивости в дифференциальной форме
16.2.3 Влияние архитектурно-конструктивного типа на остойчивость
16.2.4 Обеспечение остойчивости корабля в эксплуатации. Запас остойчивости
16.2.5 Остойчивость и структура системы «Корабль»
16.2.6 Нормирование остойчивости. Требования остойчивости в задаче оптимизации корабля
Литература
16.3 Качка и заливаемость
16.3.1 Виды моделей качки корабля
16.3.2 Определение периода собственных колебаний корабля при качке на тихой воде
16.3.3 Определение характеристик качки корабля
16.3.4 Заливаемость корабля
16.3.5 Качка и структура системы «Корабль»
16.3.6 Нормирование качки. Требования качки и незаливаемости в задаче оптимизации корабля
Литература
16.4 Управляемость
16.4.1 Характеристики управляемости
16.4.2 Управляемость и структура системы «Корабль»
16.4.3 Нормирование управляемости. Требования управляемости в задаче оптимизации корабля
Литература
Глава 17. Энергопотребление
17.1 Определение суммарной мощности потребителей тепловой энергии
17.2 Определение суммарной мощности потребителей электрической энергии
17.2.1 Расчет мощности судовой электростанции по эмпирическим формулам
17.2.2 Расчет мощности судовой электростанции по таблице нагрузок
17.3 Требования по энергопотреблению в задаче оптимизации корабля
Литература
Глава 18. Надежность корабля
18.1 Основные понятия теории надежности
18.2 Влияние структуры системы «Корабль» на его надежность
18.3 Обеспечение надежности корабля на начальных стадиях проектирования через ремонтопригодность
18.4 Оптимизация структуры подсистем корабля по критерию надежности
Литература
Глава 19. Защищенность и живучесть
19.1 Факторы, разрушающие систему «Корабль»
19.1.1 Затопление как разрушающий фактор
19.1.2 Пожар как разрушающий фактор
19.1.3 Взрыв как разрушающий фактор
19.1.4 Механические повреждения как разрушающий фактор
19.1.5 Структурные повреждения как разрушающий фактор
19.2 Обеспечение защищенности корабля в процессе проектирования
19.2.1 Маскировка как средство обеспечения защищенности
19.2.2 Обеспечение защищенности от затопления (непотопляемость)
19.2.3 Обеспечение защищенности от пожаров
19.2.4 Обеспечение защищенности от механического разрушения
19.2.5 Обеспечение защищенности от структурных разрушений
19.3 Обеспечение живучести корабля в процессе проектирования
19.3.1 Обеспечение живучести корабля в случае затопления
19.3.2 Обеспечение живучести корабля при пожарах и взрывах
19.3.3 Обеспечение живучести корабля при механических и структурных разрушениях
19.4 Проблема комплексной оценки защищенности и живучести
19.4.1 Принципы построения оценок защищенности и живучести корабля
19.4.2 Оптимизация защищенности и живучести
Литература
Глава 20. Эффективность корабля
20.1 Понятие эффективности и способы ее измерения
20.2 Способы расчета критериев эффективности
20.2.1 Сценарии функционирования и имитационное моделирование
20.2.2 Оценка эффективности в конфликтной среде
20.2.3 Оценка эффективности при взаимодействии систем
20.3 Примеры критериев эффективности, применяемых при проектировании
20.3.1 Критерии эффективности боевых кораблей
20.3.2 Критерии эффективности транспортных судов
20.3.3 Критерии эффективности рыбопромысловых судов
20.4 Запасы на модернизацию корабля и их назначение
Литература
Глава 21. Стоимость жизненного цикла корабля
21.1 Схемы расчета строительной стоимости корабля при проектировании
21.2 Схемы расчета эксплуатационных расходов при проектировании
21.3 Проектные решения для снижения стоимости жизненного цикла
21.3.1 Упрощение формы корпуса
21.3.2 Унификация и стандартизация проектных решений
Литература
Глава 22. Разработка методики проектирования корабля
22.1 Структуризация информации по проекту
22.1.1 Анализ проектной информации
22.1.2 Структуризация информации при решении оптимизационных задач проектирования
22.1.3 Структуризация информации в системах автоматизированного проектирования (САПР)
22.2 Принципы разработки математической модели корабля
22.2.1 Принцип информационной иерархии при построении математической модели проектируемого корабля
22.2.2 Методы разработки проектных процедур в математической модели проектирования
22.3 Выбор и использование прототипа при проектировании корабля
22.4 Автоматизация синтеза математической модели проектируемого корабля
22.5 Организация методического обеспечения начальных стадий проектирования
Литература
Глава 23. Схема последовательного определения элементов корабля - метод последовательных приближений
23.1 Формальные основы схемы проектных последовательных приближений
23.2 Пример схемы проектных последовательных приближений
Литература
Глава 24. Схема параллельного определения
Элементов корабля - оптимизация
24.1 Параметрическая оптимизация в задачах проектирования корабля
24.1.1 Алгоритмы оптимизации
24.2 Структурная оптимизация в задачах проектирования корабля
24.3 Многоуровневая оптимизация в задачах проектирования корабля
24.3.1 Проблема согласованности в задачах многоуровневой оптимизации корабля
24.3.2 Проблема непротиворечивости в задачах многоуровневой оптимизации корабля
24.3.3 Вычислительные аспекты задач многоуровневой оптимизации корабля
24.4 Проблема входа в область допустимых решений
24.5 Постоптимизационный анализ
24.5.1 Оценка адекватности математической модели проектирования корабля через погрешности и исследование устойчивости
24.5.2 Исследование математической модели проектирования корабля на чувствительность
Литература
Глава 25. Комплексная оценка проекта
25.1 Оценка проекта на основе многокритериального подхода
25.2 Оценка проекта на основе экспертизы
Литература
Заключение
Литература