Проектирование и строительство судов это

Как в России, так и за рубежом судостроение традиционно считается консервативной отраслью по сравнению с другими направлениями промышленного производства. Действительно, эффектные примеры успехов компьютеризации проектирования в авиации и автомобилестроении впечатляют: 100-процентный электронный макет пассажирского авиалайнера «Боинг-777», состоящий из 3 миллионов деталей, занимающих около 5 тыс. гигабайт компьютерной памяти, успешный прочностной анализ расчетной модели джипа «Крайслер» с 6 миллионами степеней свободы.

На таком фоне массовое использование ручного или часто лишь 2D-автоматизированного проектирования на судостроительных предприятиях в сочетании с низкой интеграцией производственных процессов и отсутствием единых стандартов в достаточной степени осложняет здесь перспективу внедрения новых информационных технологий.

Тенденции развития отрасли

Современная ситуация в судостроении осложняется проявлением общих тенденций падения цен на проектирование и постройку судов в условиях усиления конкуренции предприятий из регионов с дешевой рабочей силой и сокращения оборонных бюджетов, которые всегда давали значительную долю инвестиций в развитие судостроительной отрасли.

Вместе с тем в отрасли прослеживаются процессы иного характера: глобальное укрупнение предприятий, создание международных объединений и разработка совместных транскорпоративных проектов, которые создают условия для финансовой устойчивости и перспективу дальнейшего развития судостроительного производства. Известно, что судостроительная продукция является очень наукоемкой и технологически насыщенной. Наряду с разработками традиционных типов торговых судов, морских пассажирских лайнеров и военных надводных кораблей развивается проектирование специальных судостроительных сооружений — таких как морские платформы различного назначения, скоростные суда с нетрадиционной формой корпуса и др. А боевые подводные лодки с атомными энергетическими установками являются подлинным средоточием передовых достижений из различных областей науки и техники; их проектирование и строительство возможны лишь при наличии отлаженной многоотраслевой кооперации.

Состояние судостроительных CAD/CAM-систем

В противоречивых условиях текущего развития судостроительной отрасли особую важность приобретает выбор эффективных средств автоматизации технической подготовки производства, обеспеченных стабильностью компании-разработчика и поддержкой квалифицированных специалистов по внедрению. На мировом рынке CAD/CAM-систем можно выделить пять наиболее заметных для судостроительного производства решений.

Два из них — TRIBON шведской компании Kockums и FORAN испанской компании Sener — являются специализированными судостроительными системами с большим стажем эксплуатации и располагают внушительным списком старых заказчиков. Однако использование этих систем требует решения проблемы их интеграции с машиностроительными САПР для проектирования элементов судового энергетического оборудования и насыщения. Кроме того, в силу их «ощутимого возраста», а также малых финансовых и кадровых ресурсов компаний-разработчиков TRIBON и FORAN не могут представить передового полнофункционального решения и эффективной поддержки внедрения на местах. Последнее в равной мере можно отнести и к двум другим известным в судостроении системам универсального класса — хотя и по иным причинам. Решения CADDs, принадлежащие CV/PTC, и судостроительные продукты компании Intergraph не могут не отставать в развитии из-за смены собственников компаний, продолжения реорганизационного периода и неопределенных перспектив дальнейшей поддержки.

В каком же состоянии находится поддержка судостроительного направления в Dassault Systemes — в компании-разработчике универсальной системы CATIA? CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) — одна из самых распространенных САПР высокого уровня — разрабатывалась для проектирования в авиационной промышленности. Однако результативность использования, удобство интерфейса и гибкость предлагаемых решений позволили существенно расширить область внедрения системы. CATIA фактически стала стандартом в мировой аэрокосмической и автомобильной отраслях — более 70% рабочих мест САПР в авиационной промышленности и около 50% — в автомобильной. В последнее время сфера внедрения системы расширяется,

охватывая все новые отрасли общего машиностроения, химическое и нефтехимическое машиностроение, проектирование заводов и промышленных установок, производство товаров потребления, судостроение.

Судостроение — стратегическое направление развития CATIA

Начиная с 1995-1996 годов разработка и внедрение судостроительных приложений становится стратегически приоритетным направлением развития системы CATIA. Работу направления возглавляет один из руководителей Dassault Systemes, член Совета директоров компании. Помимо большой группы непосредственных разработчиков направление поддерживается развитой маркетинговой организацией Dassault Systemes/IBM, включающей центры компетенции в Париже и в США, дополнительную группу европейской поддержки и консультантов-представителей в Японии и Корее.

Почему же Dassault Systemes и IBM делают ставку на развитие судостроительных решений? Разработка проектов для судостроения требует высокого уровня и тесной интеграции всего комплекса CAD/CAM/CAE/PDM-приложений, и ведущее положение в судостроении означает фактическое лидерство по всему набору продуктов и услуг.

Действительно, после реализации специальных судостроительных приложений CATIA становится обладателем законченного интегрированного решения, включающего проектирование судостроительных и промышленных технологических сооружений (AEC Plant

Meyer Werft в Германии (пассажирские лайнеры высшего класса, различные типы паромов, газовозы);

Delta Marin в Финляндии (дизайн внутренних судовых помещений, движительные установки);

ROYAL DUTCH NAVY в Нидерландах;

UK Ministry of Defence (GRC, SEA) в Англии и ряд других европейских компаний (Farnest, Thomson CSF, Fincantieri и др.).

Как строят КОРАБЛИ

Судостроение и проектирование судов: новые формы корпусов судов

• General Dynamics Bath Iron Works (военные корабли, эсминцы);
• General Dynamics Electric Boat и Newport News Shipbuilding (атомные подводные лодки класса «Вирджиния»);
• Lockheed Martin GES;
• Litton-Ingalls Shipbuilding;
• Naval Sea System Command;
• NAVSEA, Avondale, George Sharpe и др.

• Вьенконгская верфь в Китае (танкеры и навалочники);
• Australian Defence Industry, Royal Australian Navy, Tenix в Австралии;
• Samsung Heavy Industries, SDARI, NKK и др.

Решения CATIA для судостроения

Ниже приводится краткое описание решений CATIA, которые охватывают полный цикл технической подготовки судостроительного производства и получили практическую реализацию в повседневном опыте указанных выше предприятий.

Базовые кораблестроительные расчеты и формирование судовой поверхности

Система CATIA предлагает проектировщикам широкий выбор возможностей для создания, анализа и модификации сложной поверхности судового корпуса, в числе которых:

• создание поверхностей по заданным граничным условиям или по множеству точек;
• построение поверхностей на основе сегментов форм и оболочек;
• определение площади, центра тяжести и других параметров поверхности;
• контроль кривизны и касательных;
• пересечение, объединение, разрезание, зеркальное отражение, выравнивание и сглаживание поверхностей;
• обнаружение и устранение зазоров (разрывов) и наложений;
• импортирование и обработка поверхностей из других CAD-систем (через стандартные форматы обмена графическими данными IGES, VDAFS и др.).

Мощная функциональность CATIA по работе со сложными поверхностями позволяет сформировать судовой корпус, используя только средства CATIA (как это делается, например, в подразделениях компании General Dynamics и на Вьенконгской верфи). Базовые расчеты статики и динамики корабля при этом на Вьенконгской верфи выполняются на основе собственных разработок, а General Dynamics использует в этих целях решения других разработчиков.

В то же время многие из судостроительных пользователей CATIA выбирают подход, когда кораблестроительные исследования и формирование предварительной поверхности корпуса выполняются с использованием таких распространенных специализированных приложений, как NAPA, Maxsurf или FastShip, а затем корпус переносится в CATIA и дорабатывается

Определение основных опорных элементов судового корпуса

Удобный пользовательский интерфейс CATIA помогает инженеру назначить местоположение плоскостей базовых теоретических шпангоутов, батоксов и палуб, которые в совокупности с судовой поверхностью образуют опорную координатную систему для дальнейшего ассоциативного проектирования корпусных конструкций. Выполняется также определение основных и вспомогательных чертежных видов, видов общего расположения судна, необходимых дополнительных сечений и производится разделение корпуса на блоки, а блоков — на секции.

Проектирование корпусных конструкций

Элементы металлоконструкций блоков и секций (шпангоуты, бимсы, стрингеры, флоры, пиллерсы, разного рода кницы, ребра жесткости и т.д.), а также полотнища палуб и переборок размещаются внутри судовой поверхности в трехмерном режиме с привязкой к координатной системе (поверхность корпуса и три вида опорных плоскостей) или к предварительно установленным (родительским) элементам. При этом образуется иерархическая структура объектов сборочной секции, в которой реализуются возможности быстрого анализа и модификации ассоциированных конструкций — например многоэлементное автоматическое копирование с трансформацией формы деталей согласно изменению обводов корпуса. Все элементы этого объектно-ориентированного процесса имеют широкий набор наследуемых и редактируемых конструкционно-технологических параметров, список которых включает массогабаритные и локально-геометрические данные, технологические характеристики (такие как параметры сварных швов), указание связей с другими элементами, характеристики материала и дополнительные текстовые описания (инструкции, маркировки, даты и т.п.).

Модули прочностного анализа CATIA позволяют выполнить расчеты общей и местной прочности корпуса и его составных частей.

Из трехмерной модели в любое время автоматически генерируются необходимые чертежные виды секций, а также рабочие чертежи деталей со спецификациями.

После разделения судовой поверхности по границам листов наружной обшивки выполняется их автоматический раскрой с возможностью контроля и правки, при необходимости. Аналогично выполняется оптимизированное размещение и раскрой других листовых деталей корпусных конструкций. По чертежам раскроя деталей генерируются управляющие программы для станков плазменной резки.

Проектирование судовых помещений и коммуникаций

На этом этапе используются широкие возможности АЕС CATIA (или CCPlant) — подсистемы, охватывающей все монтажные дисциплины: оборудование, трубопроводы, опорные конструкции, вентиляцию и отопление, магистрали электрических систем, а также проектирование внутренних судовых помещений.

Модули АЕС CATIA обеспечивают создание принципиальных монтажно-технологических схем, интерактивную трехмерную трассировку трубопроводов с динамическим размещением и модификацией компонентов, автоматическую проверку соответствия трехмерных моделей предварительно сформированным технологическим схемам, контроль пересечений и зазоров элементов конструкций, автоматическую генерацию изометрических монтажных чертежей трубопроводов со спецификацией компонентов, визуальный пространственный контроль модели в режиме реального времени, проверку выполнения корпоративных правил проектирования, создание пользовательской базы конструктивных элементов и многие другие функции. Проектирование выполняется на основе унифицированных элементов конструкций, структурированных в развитой системе каталогов и отвечающих требованиям используемых стандартов (международных — DIN, ANSI и других; отраслевых или собственных стандартов предприятия).

Проектирование корабельного оборудования и механизмов

Для проектирования различных судовых механизмов и оборудования (таких как лебедки, грузовые стрелы, люковые закрытия, спасательные средства и т.п.) используется весь арсенал гибридного моделирования машиностроительных изделий и сборок CATIA Mechanical (точное твердотельное моделирование, поверхности и каркасы, электронный цифровой макет). Выполняется прочностной, кинематический и монтажный анализ механизмов в пространстве судового набора, анализ пересечений и зазоров элементов насыщения, коммуникаций и корпусных конструкций. Генерируются сборочные и рабочие чертежи со спецификациями.

Для электротехнического оборудования используются специальные модули компоновки и прокладки.

Для подготовки техпроцессов механообработки деталей генерируются управляющие программы для станков с ЧПУ и визуализируется работа режущего инструмента.

Обмен данными и управление проектом

На основе решений PDM (CATIA Data Manager CDM или ENOVIA VPM/PM) и с использованием стандартной реляционной СУБД создается единая многопользовательская база данных, содержащая всю текстовую и графическую информацию проекта и предоставляющая реальные возможности для одновременного согласованного (параллельного) проектирования силами различных рабочих групп с контролем доступа в базу отдельных групп и пользователей.

Для обмена электронными данными с партнерами и поставщиками, работающими в иных CAD/CAM-системах, используются интерфейсы DXF, IGES, STL, STEP (AP203, AP207, AP214) и других форматов.

Источник: sapr.ru

Проектирование и постройка судов

Этапы проектирования и постройки судов, исследовательское проектирование. Научные проблемы кораблестроения и их решение. Основы теории и практики непотопляемости кораблей. Метод многокритериальной оптимизации многоцелевого корабля И.Г. Захарова.

Рубрика	Транспорт
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	10.11.2008
Размер файла	34,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Астраханский Государственный Технический Университет

По предмету «Морская энциклопедия» на тему:

Проектирование и постройка судов

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3
• 1.Процесс проектирования 4
• 2.Научные проблемы кораблестроения и их решение 11
• Заключение 18
• Список использованной литературы 19

Введение

Корабли являются важнейшим компонентом сил, используемых в вооруженной борьбе на море. Они представляют собой сложные технические системы высокой степени иерархии. В них объединены в единый комплекс разнообразные оружие и технические средства с различным характером боевого и повседневного функционирования, а также степенью влияния на эффективность выполнения поставленных задач.

Наконец, в отличие от других боевых систем (танки, самолеты и т.д.) корабли являются самыми дорогими и малосерийными системами. Поэтому заранее требуется уверенность в целесообразности создания того или иного корабля с соответствующими тактико-техническими элементами (ТТЭ). Это обусловливает трудность и многоступенчатость проектирования корабля, а также значительный консерватизм решений во время этого процесса.

1. Процесс проектирования

· исследовательское проектирование, имеющее целью разработку оперативно-тактического задания (ОТЗ) и тактико-технического задания (ТТЗ) на проектирование. Исследовательское проектирование определяет целесообразность создания корабля, проверяет реализуемость основных технических решений и принципов конструктивного оформления корабля;

· эскизный проект, в котором уточняются основные ТТЭ корабля и выбирается несколько наиболее оптимальных вариантов для дальнейшей работы;

· технический проект, окончательно устанавливающий основные ТТЭ и завершающий творческую поисковую работу выбором единственного варианта;

· рабочий проект, по которому начинается постройка корабля.

Начальный этап проектирования, до разработки ТТЭ включительно, всегда выполнялся в центральных научных организациях ВМФ (ЦНИВК, НТК, 1-й ЦНИИ МО) при участии ряда специальных научно-исследовательских учреждений. Именно этот этап проектирования является самым важным и менее известным. Тем более что за весь послевоенный период на этом этапе произошли наибольшие изменения. Таким образом, процесс проектирования начинается с формирования общего замысла создания корабля, который исходит из возлагаемых на корабль задач и основывается на достижениях научно-технического прогресса. В соответствии с общим замыслом определяется технический облик с оптимальным сочетанием ТТЭ, необходимых для разработки научно обоснованного задания на последующие стадии проектирования.

Разработку таких заданий и называют исследовательским проектированием. Исследовательское проектирование как самостоятельная область в общей теории проектирования кораблей сформировалось относительно недавно — в 50-60-х годах, когда кораблестроение перешло на путь комплексного внедрения достижений научно-технического прогресса.

Сравнение с кораблями-аналогами, как метод выбора ТТЭ новых кораблей, во многом утратило свое значение в связи с существенными изменениями в характере вооружений борьбы на море, а роль конкретных прототипов уменьшилась в результате высоких темпов научно-технических достижений по ряду видов вооружения и технических средств. Боевые действия современных кораблей-аналогов могут резко отличаться в зависимости от решаемых кораблями задач, общей оперативно-стратегической обстановки и военно-географических условий, что неминуемо отразится на замысле создания и облике кораблей и, следовательно, на степени развития и соотношении отдельных их качеств. Наконец, безграничные возможности науки и техники, открывшиеся в начале 60-х годов, породили у ряда военных и ученых иллюзию возможности создания принципиально новых кораблей, способных заменить традиционные классы. Эти обстоятельства в определенной степени привели не только к волюнтаризму в создании кораблей, но и к значительным перекосам в развитии науки проектирования не только кораблей, но и вооружения.

Так, в 60-70-х годах сформировался взгляд на развитие техники, как полностью подчиненное тактике боевого использования. Это привело к игнорированию той цены, за которую получались заданные ТТЭ. Однако объективные научные результаты при проведении исследований по обоснованию ТТЭ могли быть получены только при рассмотрении единой системы корабль-вооружение.

В начале 70-х годов такой взгляд на проблему проектирования уже стал доминирующим, хотя и не всеобъемлющим. Вместе с тем в отечественном кораблестроении в 70-х годах начался переход к созданию кораблей, их вооружения и технических средств с более полной взаимной увязкой. Правда, и в 90-х годах такой подход трактовался только в теории.

В методологическом плане потребности практики исследовательского проектирования и соответствующий научный потенциал обусловили дальнейшее совершенствование графоаналитического метода проектирования на основе совместного использования методов подобия и математической статистики. В сочетании с частными графическими проработками это позволило во многом отойти от конкретного прототипа. Большой вклад в развитие этих методов внесли А.И.Балкашин, С.А.Базилевский, Л.Б.Бреслав, Б.А.Колызаев, А.И.Косоруков, В.А.Литвиненко, Г.И.Попов, А.Э.Цукшвердт и другие отечественные ученые ВМФ.

Наконец, усилиями отечественных и зарубежных ученых были разработаны методы оценки количественных показателей, а также математические модели оценки боевой эффективности и военно-экономической оптимизации ТТЭ на стадии проектирования кораблей. Данные модели базируются на вероятностном описании процесса боевых действий и моделировании не отдельных тактических ситуаций, а операций или систематических боевых действий в целом, и показатели эффективности выбираются в строгом соответствии с поставленными целями — основным принципом, сформулированным в теории боевой эффективности академиком А.Н.Колмогоровым. В решении этих вопросов участвовали В.А.Абчук, И.Я.Динер, Ф.А.Матвейчук, М.П.Прохоров, С.К.Свирин, В.Г.Суздаль, Л.Ю.Худяков и другие.

Любое проектирование, в том числе и исследовательское, базируется на огромном количестве исходных данных. При этом перспективные противодействующие боевые системы на момент проектирования нового корабля достоверно неизвестны, вследствие чего возникает необходимость получения прогноза их характеристик. По этой причине большое значение в исследовательском проектировании имеют методы научного прогнозирования, которые получили значительное развитие в 70-80-х годах в разработках В.П.Кузина, В.М.Пастушенко, Ю.П.Убранцева и других.

Все это расширило возможности разработки и объективной сравнительной оценки вариантов проектируемого корабля с существенно отличными друг от друга техническими решениями.

Новым в решении отдельных задач исследовательского проектирования являлось использование средств ЭВТ, хотя оно еще не в полной мере обеспечивало комплексную оптимизацию процесса с учетом требуемой многовариантности, глубины и оперативности проектных исследований.

Существенным шагом в развитии методов исследовательского проектирования в 70-е годы явилось создание и внедрение в 1-м ЦНИИМО системы автоматизированного проектирования (САПР) — принципиально нового программно-технического инструмента проектных исследований. Указанная система была создана большим коллективом ученых ВМФ: В.Н.Буровым, Ю.С.Вольфсоном, Б.А.Колызаевым, Л.Ю.Худяковым, П.А.Шаубом и другими.

Благодаря созданию САПР стало возможным решать все задачи исследовательского проектирования в комплексе, начиная с технической разработки вариантов корабля и кончая оптимизацией его ТТЭ по критериям боевой и военно-экономической эффективности на базе многовариантных расчетов по более точным математическим моделям. Создание САПР в значительной степени устранило разрывы между объективной потребностью увеличения многовариантности, глубины и повышения оперативности проектных исследований, вычислительными возможностями специалистов и средствами инженерного труда, имевшимися ранее в их распоряжении. Стали реальными проработка и комплексная оценка до нескольких сотен вариантов проектируемого корабля.

В 80-е годы в развитии теории и методов исследовательского проектирования отмечается дальнейшее совершенствование системного подхода к созданию кораблей в комплексе с их оружием и техническими средствами, а также средствами боевого и повседневного обеспечения. Именно системный подход стал главной методической основой создания математических моделей для САПР. Системный подход определяется как оптимальная техническая реализация замысла создания корабля по следующим основным факторам:

· боевой эффективности при выполнении боевых задач в различных условиях и различными способами;

· научно-техническим возможностям создания технических средств к необходимому сроку;

· взаимосвязи отдельных подсистем корабля между собой, в том числе построению структуры корабля в виде взаимодействующих функциональных комплексов с учетом динамики их совместной работы и принципа иерархической оптимизации;

· экономической обоснованности и обеспеченности создания необходимого числа кораблей в заданные сроки;

· наличию и состоянию взаимодействующих и обеспечивающих сил и средств.

Отдельные принципы системного подхода, касающиеся в основном оценки технической совместимости и частной оптимизации подсистем корабля, принимались во внимание на протяжении всей истории кораблестроения. При этом соответствующие задачи в прошлом были относительно простыми из-за сравнительно слабой технической взаимосвязи подсистем.

После создания САПР понятие системного подхода существенно расширилось. В нем отражен учет многих факторов, обеспечивающих оптимизацию ТТЭ кораблей как единой системы корабль-вооружение-средства обеспечения, что требует разработки и совершенствования соответствующих количественных методов. Значительный вклад в развитие методологии системного подхода внесли ученые ВМФ: И.Г.Захаров, М.М.Четвертаков, П.А.Шауб и другие. Благодаря внедрению принципов системного подхода в 80-х годах коллективу ученых ВМФ удалось разработать достаточно много математических моделей для САПР 1-гоЦНИИМО, увязанных по информации, и, следовательно, впервые осуществилось автоматизированное исследовательское проектирование.

Многие созданные для САПР математические модели обладали значительной новизной и оригинальностью. К таким моделям можно отнести: операционную модель (моделирование боевой операции) для оценки подводных лодок (Л.Ю.Худяков) и надводных кораблей (В.И.Никольский), оценку живучести надводных кораблей (А.М.Иванов, А.И.Косоруков), имитационные модели боевых действий и оценку надводных кораблей (С.А.Иванов), совместное проектирование “корабль — основное оружие” (С.А.Губкин, М.М.Четвертаков-младший), и ряд других.

С начала 80-х годов САПР 1-гоЦНИИМО стала активно использоваться для обоснования ТТЭ практически на все корабли. Первой подводной лодкой, обоснование которой было проведено на САПР. стала атомная подводная лодка проекта 945А, а из надводных кораблей — СКР проекта 11540.

В конце 80-х годов значительное развитие в САПР получили методы геометрического моделирования для получения графического изображения варианта корабля в процессе его проектирования на более поздних этапах автоматизированного исследовательского проектирования (АИП) и для получения координат различных его элементов в процессе разнообразных расчетов, в том числе и живучести. Для этого в математическую модель АИП была включена геометрическая модель корабля (разработана Н.В.Никитиным).

Вместе с методами определения количественных характеристик автоматизированного исследовательского проектирования постоянно совершенствовались и методы оптимизации. Так, в конце 80-х годов в САПР, наряду с традиционными методами оптимизации, был внедрен и апробирован на ряде ТТЭ метод многокритериальной оптимизации многоцелевого корабля, разработанный И.Г. Захаровым. Наряду с созданием математических моделей определялась и специальная технология работы на САПР: разрабатывались последовательность выполнения моделей, организация данных для расчетов (разработка баз данных), форма представления полученных результатов и многое другое.

Первоначально САПР создавалась как система для стадии исследовательского проектирования с целью выработки рекомендаций руководству по принятию решений на стадии формирования ТТЭ. Однако позже, используя достигнутый ранее результат, имеется возможность автоматизировать и другие важные задачи, решаемые научными организациями ВМФ, такие как:

· обоснование планов военного кораблестроения;

· отработка общих требований к проектированию кораблей и судов и обоснование этих требований;

· обоснование направлений развития корабельного вооружения и корабельной техники на перспективу;

· оптимизация срока службы корабля и оценка целесообразности модернизации;

· оценка новых проектных решений, которые прямо не оказывают влияния на ТТЭ (например, компоновка корабля и ее влияние на эффективность через живучесть и т.п.);

· научно-техническое сопровождение, когда с использованием САПР осуществлялась оценка отклонения от ТТЭ и получались количественные показатели для экспертизы готового проекта.

В целом теория и методы исследовательского проектирования постоянно совершенствуются и их внедрение в практику способствует ускорению научно-технического прогресса в кораблестроении.

2. Научные проблемы кораблестроения и их решение

Создание современного корабля основывается на достижениях многих наук, и, прежде всего на науках, изучающих мореходные характеристики корабля, архитектуру и прочность его корпуса, проблемы защиты от поражающего воздействия оружия, вопросы взрыво- и пожароопасности, скрытности от средств обнаружения по физическим полям, а также обеспечения обитаемости и многие другие качества корабля. Рекомендуемые при проектировании, строительстве кораблей технические идеи и конкретные решения должны отвечать уровню развития техники не только текущего периода, но и прогнозируемого на последующие 10-20 лет. Именно поэтому во всем цикле создания кораблей особенно важная и ответственная роль отводится решению различных научных проблем кораблестроения, направленных на улучшение боевых и эксплуатационных качеств надводных кораблей и подводных лодок.

· Непотопляемость и остойчивость

· Мореходность

· Ходкость, управляемость и движители

· Динамика подводных лодок

· О кораблях с динамическими принципами поддержания (КДПП)

· Прочность и конструкционные материалы

· Вибрация

· Взрывостойкость

· Конструктивная защита

· Пожаробезопасность

· Скрытность и защита кораблей по физическим полям

· Обитаемость корабей

· Совершенствование методов проектирования кораблей и обоснование проектных решений

Рассмотрим такие актуальные проблемы кораблестроения как непотопляемость и остойчивость и мореходность.

Непотопляемость и остойчивость

Основы теории и практики непотопляемости кораблей были заложены в начале ХХ в. замечательным русским флотоводцем и ученым вице-адмиралом С.О. Макаровым, которые затем развил академик А.Н. Крылов. Основоположником современной отечественной школы непотопляемости кораблей по праву считается видный ученый-кораблестроитель контр-адмирал В.Г. Власов.

В практику борьбы за непотопляемость корабля внесли значительный вклад Д.В. Дорогостайский и Г.Е. Павленко.

В конце 40-х — начале 60-х годов встал вопрос о том, какой из методов спрямления корабля, получившего повреждение корпуса с затоплением части отсеков и имеющего значительный крен и дифферент, рекомендовать для внедрения на флоте. Проведенная по инициативе 1-го Центрального научно-исследовательского института (1-го ЦНИИ) ВМФ в 1953 г. научная конференция по вопросам живучести кораблей приняла решение начать натурные испытания по спрямлению кораблей.

Специальная комиссия, в которой участвовали видные флотские ученые 1-го ЦНИИ МО, Военно-морской академии (ВМА) им. А.Н. Крылова, Высшего военно-морского инженерного ордена Ленина училища (ВВМИОЛУ) им. Ф.Э. Дзержинского и специалисты промышленности, провела уникальные опытовые учения в Кронштадте по спрямлению крейсера “Максим Горький” и эсминца “Строгий”.

На кораблях подвергались фактическому затоплению намеченные отсеки. В результате успешно проведенных испытаний комиссия единогласно признала наиболее целесообразным способ спрямления, предложенный В.Г. Власовым.

Принципиальной особенностью этого способа являлось определение потребного спрямляющего момента и на этой основе подбора отсеков, используемых для спрямления в условиях, когда нет достоверных сведений о затопленных помещениях корабля. Такие условия в максимальной степени отвечали условиям борьбы за живучесть корабля в боевой обстановке. В этом отличие от ранее предложенного А.Н. Крыловым способа и его практическая ценность. Приказом по флоту опробованный способ спрямления кораблей был введен в действие.

Натурные испытания на эсминце “Сообразительный”, проведенные в 1949 г. с целью исследования воздействия ветрового крена на корабль, открыли большой цикл экспериментальных работ по изучению этой проблемы, и к 1953 г. была создана теория динамической остойчивости. Наиболее существенный вклад в эту работу внес сотрудник ЦНИИ им. А.Н. Крылова Г.А. Фирсов.

Результаты исследований в области остойчивости и непотопляемости кораблей вошли в требования ВМФ к проектированию, изданные впервые в 1952 г. Нормирование остойчивости корабля исходило из заданной интенсивности ветра и качки, а непотопляемости — по заданному количеству затопленных отсеков, параметров посадки и остойчивости при этом.

Применительно к подводным лодкам различают надводную и подводную непотопляемость. На первом этапе (до начала 60-х годов) нормирование надводной непотопляемости осуществлялось только по углу аварийного статического дифферента, величина которого была назначена без особых обоснований (при единственном требовании: отсутствии каких-либо серьезных последствий для вооружения и технических средств подводной лодки). Численные оценки дифферента определялись по диаграммам, предложенным специалистами ЦКБ-18 Д.Л. Гармашем А.В. Базилевичем.

Исследования продольной остойчивости кит сгонных и шпигатных подводных лодок, выполненные С.И. Крыловым (специалист 1-го ЦНИИ МО), показали, что не дифферент, а запас продольной остойчивости является решающим фактором при оценке безопасности положения аварийной подводной лодки (ПЛ). Поэтому нормирование было предложено производить не только по величине аварийного статического дифферента, но и по максимальному плечу диаграммы продольной статической остойчивости. Влияние на непотопляемость подводной лодки морского волнения не рассматривалось и не учитывалось Возросшие скорости кораблей, увеличение глубины погружения ПЛ потребовали более углубленного анализа требований, предъявляемых к их остойчивости и непотопляемости. Были разработаны “Общие правила восстановления остойчивости и спрямления поврежденного корабля” и макеты корабельной документации по непотопляемости для надводных кораблей и подводных лодок.

Исследовательские работы по изучению ветрового крена позволили в 1958 г. создать методику расчета предельной скорости ветра, выдерживаемой кораблем при его движении на волнении, что дало возможность перейти к нормированию остойчивости корабля не по давлению ветра, а по его скорости. В это же время сотрудниками ЦНИИ им. А.Н. Крылова решалась задача о действии на корабль воздушной ударной волны от атомного взрыва, что дало возможность разработать методику расчета крена корабля в этих условиях.

Несмотря на широкий комплекс теоретических и экспериментальных исследований непотопляемости подводных лодок, их создатели до начала 70-х годов не обращали должного внимания на повышенную опасность поведения бескингстонных лодок при авариях, связанных с поступлением воды в прочный корпус при волнении моря. Специальных требований в этом случае к проектировщикам не выдвигалось. Позже были сформулированы требования к надводной непотопляемости, которые учитывали как затопление шпигатных ЦГБ от воздействия морского волнения, так и влияния качки самой подводной лодки.

При создании подводных лодок с малым запасом плавучести выявилось, что требования по непотопляемости к ПЛ двухкорпусного типа не могут быть в полном объеме применены к ПЛ однокорпусной архитектуры. Поэтому 1-й ЦНИИ МО в конце 80-х годов разработал новую концепцию обеспечения надводной и подводной непотопляемости, которая учитывала их взаимное влияние друг на друга. Одновременно было выдвинуто требование к обязательному оборудованию кингстонами однокорпусных подводных лодок и концевых ЦГБ на двухкорпусных лодках.

Начиная с 50-х годов проводились исследования по созданию автоматизированных систем, обеспечивающих работу технических средств по борьбе за живучесть и непотопляемость аварийной ПЛ. Такие системы были затем созданы и внедрены.

Особое внимание обращалось на конструктивное обеспечение запасов плавучести и остойчивости, автоматизацию расчетов непотопляемости. В решении последней задачи активное участие приняли специалисты 1-го ЦНИИ МО, ЦНИИ им. А.Н. Крылова и НПО “Аврора”.

Специалисты 1-го ЦНИИ МО являлись, как правило, не только инициаторами, но и непосредственными исполнителями большей части исследований в области непотопляемости кораблей и подводных лодок, разработчиками ряда методических материалов и монографий (академик Н.С. Соломенко, С.И. Крылов, Ю.И. Кузнецов и Л.Ю. Худяков).

Мореходность

Опыт войны, повышение требований к перспективным проектам кораблей и анализ возможности их использования в различных погодных условиях ставили перед отечественными учеными проблему дальнейшего совершенствования мореходных качеств кораблей.

Нужны были более современная теория, надлежащая экспериментальная база, систематические испытания моделей и натурные испытания, позволяющие проверить возможности корабля в море.

В ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского и ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова были проведены испытания в бассейне серии моделей эсминца с различными обводами на различных скоростях и волнении. Это позволило создать один из лучших, с точки зрения мореходности, корабль в нашей стране — эскадренный миноносец проекта 56.

Его корпус до сих пор служит прототипом для современных кораблей. Вершиной проверки стали расширенные мореходные испытания этого корабля в море, которые подтвердили правильность выбранного пути.

В ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова уделялось серьезное внимание развитию экспериментальных средств изучения мореходности. Под руководством Г.А. Фирсова создан отечественный волнопродуктор в старейшем опытовом бассейне. Это позволило приступить к экспериментальным исследованиям качки на волнении и связанных с нею явлений.

Программа предусматривала испытания большой серии моделей на предмет выявления оптимальных коэффициентов геометрических соотношений элементов корпуса корабля с точки зрения дополнительного сопротивления, заливаемости и оголения днища.

В начале 50-х годов усилия специалистов 1-го ЦНИИ МО, ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, НПО “Аврора” (А.Н. Шмырев, Г.А. Фирсов, Г.М. Хорошанский, В.А. Мореншильд, В.Б.

Терезова и другие) были сосредоточены на исследованиях, натурных проверках успокоителей качки корабля, их внедрении и совершенствовании. Этими работами определялась эффективность различных систем успокоителей качки, законов управления ими, оценена надежность конструкций приводов и наметилось направление дальнейших работ. Добившись высоких гидродинамических качеств управляемых бортовых рулей, на боевых кораблях удалось достичь существенного снижения бортовой качки при сильном волнении моря.

Работы Е.Б. Юдина послужили основой для методики расчета стабилизирующего момента, создаваемого бортовыми рулями, а также необходимой для их перекладки мощности, что позволило создать первый, вошедший в серийное производство, отечественный успокоитель качки с бортовыми управляемыми рулями (установлен на кораблях проекта 56). В середине 60-х годов в ЦНИИ им. А.Н.

Крылова проводились исследования успокоителей качки в виде разрезных бортовых рулей, что способствовало значительному улучшению их мореходных качеств. Мореходные испытания вошли в практику государственных испытаний головных кораблей.

На базе теоретических и экспериментальных исследований, многочисленных натурных испытаний были разработаны требования к мореходности кораблей различных типов. Они были изложены во “Временных общих требованиях к проектированию боевых надводных кораблей” и нашли отражение в “Методике проведения мореходных испытаний кораблей ВМФ”.

В совокупности с модельными испытаниями в бассейнах натурные мореходные испытания кораблей и судов позволили более глубоко изучить поведение их на волнении и обеспечить требуемую мореходность при проектировании. Предложенная на основании этих исследований статистическая теория качки обобщила и расширила выводы теории качки на регулярном волнении, разработанной академиком А.Н.

Крыловым, и открыла новые пути для развития этого раздела науки о корабле работами А.И. Вознесенского, А.В. Герасимова, М.Д. Хаскинда, И.Е. Бородая.

Особенно значителен вклад в теорию корабля и современного учения о мореходности Г.А. Фирсова. В связи с необходимостью обеспечения использования ракетного оружия из подводного положения возникла проблема исследования качки подводной лодки под водой. Такое исследование было впервые выполнено в 1-м ЦНИИ МО Ю.И. Кузнецовым.

В дальнейшем определение параметров качки подводных лодок на перископной и стартовой глубине стало обязательным для всех ракетных подводных лодок.

С появлением авианесущих кораблей стал актуальным вопрос безопасности взлета-посадки самолетов на палубу корабля в условиях волнения. Возникла необходимость изучения мореходности кораблей с динамическими принципами поддержания (КДПП) при их движении в режиме плавания. С этим направлением связан ряд работ В.Г. Платонова и А.М. Янчевского.

Заметное место стали занимать исследования поведения на волнении глубоководных аппаратов при плавании в надводном положении.

К началу 90-х годов относятся работы по созданию быстроходных кораблей сравнительно небольшого водоизмещения, выполненные как в традиционном, так и в многокорпусном вариантах. Разрабатываются методы расчетного прогнозирования качки быстроходных кораблей, плавающих в переходном режиме, с учетом действия днищевых управляемых интерцептов, используемых в качестве успокоителей (ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова, 1-й ЦНИИ МО, МАИ).

В 1987 г. И.К. Бородаем сформулированы методы расчета качки в наиболее общем случае движения корабля на волнении — при маневрировании с непрерывно изменяющимися скоростью и курсом по отношению к волнению, был завершен цикл систематических исследований Н.Н. Рахманина по динамике аварийного корабля с затопленными отсеками различной категории, что непосредственно связано с решением проблем непотопляемости корабля на волнении.

Заключение

Вместе с методами автоматизированного исследовательского проектирования постоянно совершенствовались и методы оптимизации. Так, в конце 80-х годов наряду с традиционными методами оптимизации, был внедрен и апробирован метод многокритериальной оптимизации многоцелевого корабля, разработанный И.Г. Захаровым. Наряду с созданием математических моделей определялась и специальная технология работы: разрабатывались последовательность выполнения моделей, организация данных для расчетов (разработка баз данных), форма представления полученных результатов и многое другое.

Позже, используя достигнутый ранее результат, имеется возможность автоматизировать и другие важные задачи, решаемые научными организациями ВМФ, такие как:

· обоснование планов военного кораблестроения;

· отработка общих требований к проектированию кораблей и судов и обоснование этих требований;

· обоснование направлений развития корабельного вооружения и корабельной техники на перспективу;

· оптимизация срока службы корабля и оценка целесообразности модернизации;

· оценка новых проектных решений, которые прямо не оказывают влияния на ТТЭ (например, компоновка корабля и ее влияние на эффективность через живучесть и т.п.);

· научно-техническое сопровождение, когда с использованием САПР осуществлялась оценка отклонения от ТТЭ и получались количественные показатели для экспертизы готового проекта.

В целом теория и методы исследовательского проектирования постоянно совершенствуются и их внедрение в практику способствует ускорению научно-технического прогресса в кораблестроении.

Список использованной литературы

1. Васильев А.М. История отечественного кораблестроения. — Спб, 1994.

2. Дудаков В.В. Проектирование и постройка судорв. — М., 1975.

3. Ерофеев А.А. Совершенствование методов проектирования кораблей. — М., 2000.

Источник: otherreferats.allbest.ru

Системы автоматического проектирования в судостроении

Минченко, Л. В. Системы автоматического проектирования в судостроении / Л. В. Минченко, Т. А. Кандратова. — Текст : непосредственный // Современные тенденции технических наук : материалы V Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2017 г.). — Казань : Бук, 2017. — С. 73-76. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/230/12335/ (дата обращения: 14.10.2022).

В данной статье рассмотрены системы автоматического проектирования, используемые в судостроении и судоремонте российских предприятий данной области.

Ключевые слова: судостроение, судоремонт, системы автоматического проектирования, САПР

Для судоремонтных предприятий большую роль играют наработанные базы знаний, содержащие стандартные фрагменты различных графиков проектов ремонта, допускающие в сжатые сроки оценить реальную продолжительность и стоимость выполнения будущего судоремонта.

Решение всех этих, а также многих других задач управления проектами позволяет обеспечить и упростить специализированная информационная система управления проектами (ИСУП). Наличие данной системы на судостроительных и судоремонтных заводах является насущной необходимостью.

На судостроительных предприятиях применяется множество различных информационных систем, многие из которых могут быть интегрированы с ИСУП. В частности, к ним можно отнести CAD/CAM-системы, системы документооборота, электронные архивы, PDM/PLM-системы и т. д.

Реализация проектов в области CAD/CAPP/PDM, как правило, занимает достаточно длительный период — от года и более. Естественно, что при внедрении таких решений заказчики заинтересованы в организации эффективных предпроектных исследований, в четком обозначении сроков выполнения всех этапов, в строгом следовании графикам. Здесь — причина того, что судостроительные предприятия все чаще обращаются к отечественным разработкам программного обеспечения и систем автоматического проектирования.

Система автоматизированного проектирования (САПР) — система, исполняющая информационную технологию выполнения функций проектирования и являет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

САПР, активно применяемые в судостроении:

1. FORAN — специализированная судостроительная система проектирования (разработана фирмой SENER INGENERIA Y SISTEMAS S. A.).
2. TRIBON — специализированная судостроительная система проектирования (разработана фирмой TRIBON SOLUTIONS).
3. NUPAS-CADMATIC — специализированная судостроительная система проектирования (разработана и компаниями NUMERIEK CENTRUM GRONINGEN B. V., и CADMATIC Ltd.).
4. CATIA — система проектирования, разработанная фирмой DASSAULT SYSTEMES, Франция при поддержке корпорации IBM, США. В настоящее время анонсируется, как система, учитывающая специфику проектирования в судостроении.
5. AutoSHIP — специализированная судостроительная система проектирования, разработанная фирмой AUTOSHIP SYSTEMS CORPORATION.
6. ПЛАТЕР — интегрированная система автоматизации конструкторской и технологической подготовки корпусных производств верфи.
7. ShipModel — программный комплекс для судостроения.
8. DEFCAR — специализированная судостроительная система проектирования (разработана фирмой DEFCAR Eng.).
9. NAPA — специализированная судостроительная система проектирования (разработана фирмой Napa Oy).
10. K3-SHIP — комплекс программ трехмерного моделирования для судостроения, разработанный НВЦ «ГеоС», Россия.
11. Sea Solution — специализированный программный комплекс, разработанный компанией SeaTech Ltd., Россия.
12. Pro/Engineer Shipbuilding Solutions — специализированная система проектирования для судостроения, разработанная компанией PTC (Parametric Technology Corporation), США.
13. САПС — система автоматизированного проектирования судов. Разработана фирмой ООО «ЛЕДА» (г. Николаев, Украина) применительно к особенностям судостроения в странах СНГ и Балтии.

Ведущим российским разработчиком таких программных обеспечений является Группа компаний АСКОН, работающая на рынке САПР с 1989 года и разрабатывающая массовые CAD/CAM/CAPP/PDM-системы под следующими марками:

1. Система инженерного документооборота ЛОЦМАН:PLM — используется при управлении заказами, проектами, изделиями МСЧ и верфи;
2. САПР технологических процессов ВЕРТИКАЛЬ используется для написания техпроцессов как МСЧ, так и верфи;
3. САПР КОМПАС-3D и КОМПАС-График позволяют создавать 3D-модели и оформлять необходимую документацию, а также оформлять текстовую документацию.

На сегодняшний день, большинство предприятий судостроения и судоремонта стремятся проектировать в 3х-мерном пространстве. Трехмерные CAD-системы позволяют значительно ускорить процесс выпуска проектно-сметной документации, а также повысить точность проектирования.

CAD-системы используются для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации. По большей части, в современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т. д.). Ведущие трехмерные CAD-системы дают возможность реализовать идею сквозного цикла подготовки и производства сложных промышленных изделий.

В отечественном судостроении активно применяются информационные базы Группы компаний АСКОН под марками КОМПАС, ЛОЦМАН:PLM и ВЕРТИКАЛЬ.

На ОАО СПО «Арктика» (г. Северодвинск) широко используется система ЛОЦМАН:PLM. На ФГУП ЦМКБ «АЛМАЗ» (г. Санкт-Петербург) — система КОМПАС для решения задач проектирования элементов трубопроводных систем, систем гидравлики, компоновки гидропанелей и энергетических установок корабля.

ПО «Севмаш» также использует комплекс данного ПО и на сегодняшний день, для обеспечения автоматизации конструкторско-технологической подготовки изделий машиностроения решены следующие задачи:

1. организовано автоматизированное формирование заданий по раскрытию состава изделия машиностроения и внесению информации в систему ЛОЦМАН:PLM;
2. разработан и внедрен механизм загрузки транспортных массивов от проектантов;
3. организовано формирование конструкторского состава примененных изделий МСЧ с бумажных подлинников путем создания спецификаций в КОМПАС-График;
4. организовано взаимодействие информации, управляемой в системе ЛОЦМАН:PLM, с другими информационными системами, функционирующими на предприятии.

На предприятии ОАО «Адмиралтейские верфи» и ОАО «Северное ПКБ» широко используется информационно-нормативное обеспечение полного жизненного цикла корабля ПО NormaCS.

В процессе внедрения ПО на ОАО «Адмиралтейские верфи» была решена задача конвертации в формат NormaCS — ЛОТ базы данных ранее используемого на предприятии ПО Технорма/ИнтраДок. Для решения этой задачи была создана Программа автоматизированного (пакетного) внесения документов в систему по созданию собственных баз данных предприятия NormaCS Pro.

В процессе внедрения была решена задача нормативного обеспечения разработки конструкторской и технологической документации в MS Word, MS Excel, AutoCAD, Pro/Engineer. Для решения этой задачи были использованы встроенные интеграционные механизмы. Результатом явилась отработка автоматической простановки и проверки гиперссылок на нормативные документы:

1. В документах MSOffice;
2. В документах (чертежах) AutoCAD;
3. В 3D-моделях и чертежах, разработанных с использованием Pro/Engineer.

При выборе системы в ОАО «Северное ПКБ» особое значение имела полнота баз данных и функционал. Несомненно, то, что в NormaCS хранится практически весь фонд отечественных нормативных документов по всем отраслям промышленности, включая судостроение, сыграло решительную роль в выборе по критерию полноты базы данных.

В пользу выбора NormaCS по критерию функционала сыграли следующие факторы:

1. Система позволяет создавать и собственные базы данных, в том числе — базы внутренних документов (нормативов, стандартов предприятия (СТП), распоряжений и т. д.).
2. Система оптимизирует процесс обмена информацией, ускоряет процесс разработки и проектирования. Это возможно благодаря наличию следующих функций:
3. NormaCS имеет встроенный модуль автоматизированного нормоконтроля, позволяющий производить проверку актуальности ссылочных документов, названия которых указаны в чертежах и рабочей документации. При этом сам нормативный документ не открывается;
4. Система интегрирована с основными используемыми приложениями: Microsoft Word, Microsoft Excel, AutoCAD.

Таким образом, NormaCS оказалась лидером среди нормативно-справочных систем и была выбрана Северным ПКБ для интеграции в производственный цикл в качестве мощного инструмента информационно-нормативного обеспечения.

Фонд действующих (межгосударственных, национальных и отраслевых) стандартов на бумажных носителях, имеющийся в Северном Бюро, составляет 6 738 единиц. Актуализация стандартов на бумажных носителях выполняется постоянно на договорной основе с ФГУП «Стандартинформ» и НИИ «ЛОТ».

На базе ПО NormaCS в ОАО Северное ПКБ» проведено внедрение электронной библиотеки национальных, межгосударственных стандартов, а также нормативных документов судостроения (903 единицы). Используется сетевая версия (плавающая лицензия на 50 клиентских мест) NormaCS для обработки и просмотра документов. В процессе внедрения использована одна из важных функций ПО NormaCS — возможность самостоятельно силами предприятия создавать БД нормативных документов, например, внутренних стандартов. Такая БД была создана на Северном ПКБ.

В настоящее время каждая проектная организация, каждое промышленное предприятие, получая более менее серьезный заказ, осознают, что без средств автоматизации не достичь высокого качества и скорости выполнения работ. То же происходит и в судостроительной отрасли. Заказчик, размещая заказ на проектирование или строительство судна, смотрит не только на высокое качество выполненной работы и соответствие мировым стандартам, но и на методы выполнения данной работы. Одной из определяющих является качество и сроки выполнения проектно-конструкторской, рабочей и технологической документации с применением систем автоматизированного проектирования. Внедрение на предприятии САПР является трудным, но необходимым шагом.

Основные термины (генерируются автоматически): система, CAD, специализированная судостроительная система, CAPP, DEFCAR, PDM, TRIBON, автоматическое проектирование, проектирование, процесс внедрения.

Источник: moluch.ru

Концептуальное проектирование судов: идеология, основания и виртуальная среда Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Панченков А. Н., Любимов В. И.

Статья содержит анализ и исследование основных проблем концептуального проектирования судов. Концептуальное проектирование судов — это отдельный, самостоятельный и независимый мир творческой деятельности в процессе проектирования судов.

В основании идеологии концептуального проектирования судов лежит базовая субстанция современного Миропонимания — виртуальная реальность. Концептуальное проектирование судов -виртуальное проектирование судов. Основная цель концептуального проектирования — создание виртуального корабля Виртуальный корабль — электронная модель корабля. В центре внимания: проектирование судов в виртуальной среде — различные ключевые аспекты. основания, элементы теории концептуального проектирования, эпоха хаотического детерминизма, интуиционистская логика, математическая технология, постмодернизм и индустрия знаний. Базовый фрагмент: виртуальная реальность.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Панченков А. Н., Любимов В. И.

CONCEPTUAL SHIP DESIGNING: IDEOLOGY, BASES AND THE VIRTUAL ENVIRONMENT

Article contains the analysis and research of the main problems of conceptual ship designing. Conceptual ship designing is a separate, independent and independent world of creative activity in the process of ship designing. In the basis of ideology of conceptual ship designing lays the base substance of modern Outlook — a virtual reality. Conceptual ship designing -virtual ship designing. A main objective of conceptual designing — the creation of the virtual ship.

The virtual ship — electronic model of the ship. In the attention centre: ship designing in the virtual environment — various key aspects, the bases, elements of conceptual designing theory, an epoch of a chaotic determinism, intuitional logic, mathematical technology, a postmodernism and knowledge industry. A base fragment: a virtual reality.

Текст научной работы на тему «Концептуальное проектирование судов: идеология, основания и виртуальная среда»

нескольких альтернативных вариантов СТО с целью выбора наиболее подходящего для решения конкретной задачи. Пример интерфейса для одного из промежуточных вариантов программного обеспечения приведён на рис. 2.

Рис. 2. Пример интерфейса программ автоматизированного имитационного моделирования СТО

WORKING OUT OF SUPPORT PROGRAMS OF 3-D MODELLING SYSTEMS ELEMENTS OF SHIPYARD INDUSTRIAL SYSTEMS

N. V. Ognev, D. A. Galochkin

Developed by the authors 3-D-models of elements of industrial system of the Open Society « Oksky shipyard» are described. The software package analysis of 3D Studio Max for imitating modelling and the creation of animation rollers are made. The kind of the developed by the authors interface of the program of the automated imitating modelling of means of technological maintenance is given.

A. Н. Панченков, д. т. //., профессор, НГТУ.

603950. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

B. И. Любимов, д. т. н., профессор, ВГАВТ.

603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.

КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУДОВ: ИДЕОЛОГИЯ, ОСНОВАНИЯ И ВИРТУАЛЬНАЯ СРЕДА

В конце XX — начале XXI веков в развитии инженерной компоненты цивилизации возникло новое явление — концептуальное проектирование. Этот акт не обошел стороной и судостроение: в текущий период все большее место занимает концептуальное проектирование судов.

В общей естественно-научной и инженерной проблеме проектирования характерное определяющее и классификационное значение имеет следующий факт: в современном толковании концептуальное проектирование — отдельный самостоятельный и независимый вид проектирования.

Этот факт справедлив и для концептуального проектирования судов: концептуальное проектирование судов — отдельный, самостоятельный и независимый вид творческой деятельности в процессе проектирования судов.

Следует напомнить, что понятие «концептуальное проектирование судов» обладает многозначной семантикой. Существует несколько вариантов, из которых наибольшей известностью и значимостью обладают два. В первом контексте концептуальное проектирование судов — это этап проектирования судов. Во втором — вид творческой деятельности в процессе проектирования судов. Известен еще один вариант смысла: концептуальное проектирование судов — это важнейший этап проектирования перспективных судов, определяющий их общую и принципиальную компоновку.

И еще один момент: двойственность «концептуальное проектирование — виртуальная реальность». В XXI веке важнейшим глобальным социальным явлением становится «виртуальность». Виртуальная реальность проникает и охватывает все стороны жизни человечества [3, 4, 9, 10, 19, 22, 38]. «Концептуальное проектирование» — фрагмент этого явления. В свою очередь, судостроение не осталось в стороне от «виртуализации». Отсюда следует очевидный рецепт: понять во всей глубине и полноте идеологию, методологию, мировоззренческую и естественно-научную значимость концептуального проектирования возможно только в проекции на виртуальную реальность.

Фрагмент идеологии: концептуальное проектирование — виртуальное проектирование

В основании идеологии концептуального проектирования лежит базовая субстанция современного Миропонимания — виртуальная реальность. В свою очередь, как известно, виртуальную реальность формирует виртуальная среда. В плане инженерной интерпретации виртуальная реальность (либо виртуальная среда) поддерживается информационными технологиями. Эти факты и лежат в основании следующего принципа.

— Принцип концептуального проектирования:

Концептуальное проектирование — проектирование в виртуальной среде.

Следствием принципа концептуального проектирования является следующий тезис:

Концептуальное проектирование — виртуальное проектирование.

Нужные нам частные формулировки этих двух утверждений выглядят следующим образом:

— Принцип концептуального проектирования судов:

Концептуальное проектирование судов — проектирование судов в виртуапьной среде.

Следствие принципа концептуального проектирования судов:

Концептуальное проектирование судов — виртуальное проектирование судов.

Еще один характерный ключевой момент. Виртуальное проектирование судов -отход от традиционных методов проектирования судов.

В виртуальной реальности происходит значительное расширение области применения концептуального проектирования судов и рост числа решаемых проблем и задач проектирования и постройки перспективных типов судов.

Характерное свойство концептуального проектирования — конструктивизм и эф-

фективность. Во всех контекстах и дискурсах.

Ориентация развития виртуального проектирования судов — суперкомпьютеры.

Идеология виртуального проектирования судов — конструктивная идеология эпохи индустрии знаний.

Основная цель концептуального проектирования судов

Поскольку концептуальное проектирование — виртуальное проектирование, то и объект концептуального проектирования — объект виртуальной реальности. При этом достаточно очевидно, что существование (функционирование) концептуального проектирования судов имеет определенный смысл. Этот смысл имеет интерпретацию: цель, причем главная (основная) цель проектирования. В кораблестроении задача определения цели концептуального проектирования судов получила конструктивное решение. В общей проблеме основная цель концептуального проектирования — создание виртуального объекта.

Отсюда следует: «Основная цель концептуального проектирования судов — создание виртуального корабля».

Поскольку в узкой (инженерной) интерпретации виртуальная реальность — компьютерная модель реальности, то в текущий момент будет справедливо утверждение: виртуальный корабль — электронная модель корабля. Здесь есть синонимы. Например: электронный макет корабля, информационная модель корабля.

Итак: первая задача концептуального проектирования судов — создание электронной модели корабля.

За первой задачей следует вторая — проектирование конкретного виртуального (тонкоматериалыюго) корабля на основе его электронной модели.

Но кораблестроители идут еще дальше: реализация жизненного цикла создания корабля на основе его электронной модели.

В настоящее время судостроение переживает полную реорганизацию с целью внедрения новых инструментальных средств. И концепция новых судов определяется виртуальной реальностью.

Концепт и идеология виртуального проектирования судов достаточно очевидны:

— создание виртуального мира корабля;

— жизнь и работа в виртуальном мире корабля.

В некотором, более узком, контексте допустима следующая формулировка цели: «Концептуальное проектирование судов в виртуальной среде информационных технологий».

Виртуальный мир корабля: наука н производство

Виртуальный мир корабля содержит в себе принципиально новый, эффективный процесс проектирования судов: одно из преимуществ этого процесса следующее -используя виртуальную реальность, конструкторы могут проектировать, строить и испытывать свой корабль в виртуальной среде. Этот процесс поддерживается информационной технологией кораблестроения. Здесь речь идет о цифровом производстве: цифровом проектировании и постройке новых типов судов.

Именно здесь и обнаруживается важнейший элемент: в развитии концептуального проектирования судов судостроительная отрасль наибольшего успеха достигла в создании физической (материальной) базы цифрового производства. Другими словами (в терминах точного Миропонимания) — носителя виртуального мира корабля. В этом есть своя правда и своя логика. Здесь следует напомнить формулу:

Виртуальный Мир = чистый Виртуальный Мир + носитель Виртуального Мира.

Опираясь на мировой опыт развития виртуальной реальности корабля, можно, в определенном смысле, утверждать, что, на сегодня, цифра есть. Первое слово сказано. А второе слово принадлежит науке — теории концептуального проектирования судов. Внятное второе слово наука еще не скачала: поскольку науки — теории концептуального проектирования судов в текущий момент нет.

На метафорическом языке суть момента ясна. Есть цифра. Для создания единой целостной структуры к ней необходимо добавить формулу. Прежде всего, здесь речь идет о создании инструментальных средств символьного (формульного) вывода. В другом контексте: в виртуальное проектирование корабля, кроме алгоритмического обеспечения, необходимо включить математическое обеспечение.

Математическое обеспечение виртуального мира корабля и будет основной проблемой концептуального проектирования корабля как науки.

Фрагменты познания: от современного Миропонимания к точному Миропониманию

В общем случае речь идет о создании новой интегрированной науки в составе корабельной науки: теории концептуального проектирования судов. Но в этом замысле существуют принципиальные трудности. И, прежде всего, познавательные трудности. Одна из трудностей обязана тому, что в дискурсе виртуальной реальности (в существующей информационной интерпретации) невозможно создание математического обеспечения концептуального проектирования судов. Здесь «невозможность» обязана в первую очередь тому, что традиционная логика теории проектирования судов принципиально отличается от логики создания виртуального проектирования судов (как информационной структуры).

Теория проектирования судов организована по сценарию «нисходящего проектирования», тогда как создание и развитие виртуальной реальности — концептуального проектирования судов — по сценарию «восходящего проектирования».

В терминах теории познания возникла и приобрела ключевую роль проблема согласования онтологий:

— онтологии теории проектирования судов;

— онтологии концептуального проектирования судов.

Суть проблемы состоит в том, что верхний онтолог ический уровень теории проектирования судов и верхний онтологический уровень концептуального проектирования судов различны. В теории проектирования судов верхний онтологический уровень определяет математическая модель судна. Тогда как в виртуальном проектировании судов — электронная модель судна.

Попросту говоря, в текущий момент в виртуальном проектировании судов математической модели судна нет. А она должна быть. К слову, в автоматизированном проектировании судов она есть [7].

Современное состояние концептуального проектирования судов породило и глубинную проблему, относящуюся к сфере Миропонимания. Виртуальное проектирование как часть Вселенной и наполняющего Разума является элементом Миропонимания.

И здесь существует важнейшая деталь: часть Миропонимания, допускающая математическое описание в формульном (аналитическом) виде организовала самостоятельную субстанцию — точное Миропонимание. В свою очередь, точное Миропонимание поддерживается аналитическим Естествознанием [50].

Ясно, что в нынешнем виде виртуальное проектирование является элементом современного Миропонимания, но не элементом точного Миропонимания. Отсюда проблема: необходимо ввести виртуальное проектирование в состав точного Миропонимания. Рецепт решения этой проблемы хорошо известен в аналитическом Естествознании [50]. Нужно создать новый концепт виртуального проектирования, включающий теорию, методы и инструментальные средства проектирования. В кораблестроении — проектирования судов.

Идея Творца: принцип оптимальности

В точном Миропонимании одним из основных исходных постулатов является гипотеза существования Высшей Реальности — Творца. В формате этой гипотезы Творец наделил Природу и Действительность законами (законами Мироздания). Но в этом случае, обращаясь к идее интеллектуальной мощи Творца, естественным будет предположение о наивысшем совершенстве этих законов. Эта мысль и приводит к постулату оптимальности. В свою очередь фундаментальный принцип оптимальности придает состояниям Вселенной и наполняющего Разума упорядоченность, организованность и, в некотором смысле, оптимальность.

Обращаясь к опыту классической физики, мы обнаруживаем, что требование точности в определяющем числе случаев адекватно требованию оптимальности. В этом существует глубокий мировоззренческий смысл. Общность аналитического Естествознания венчает феноменология: Любм математическая континуальная модель, содержащая (в принципе) точные решения — экстремальная модель.

Замечательным свойством виртуальной среды проектирования судов является то, что сценарий актуализации объекта (виртуального прототипа судна) в виртуальной среде проектирования судов ориентирован на оптимальное судно. Но здесь оптимальность достигается алгоритмическим путем, как результат творческой деятельности Главного конструктора. Если в точном Миропонимании (аналитическом Естествознании) оптимальное решение — следствие экстремальной задачи, то в виртуальной реальности проектирования — следствие творческой деятельности Главного конструктора. Но исходная идея одна. Эта идея — идея Творца выполняет роль общего принципа, лежащего в основании методологии включения концептуального проектирования судов в точное Миропонимание.

Хаос — первичная сущность Природы и Действительности: постулат Хаоса

Революционные преобразования в концепции современного Естествознания обязаны изменению нашего Миропонимания; в свою очередь в основе нового Миропонимания лежат результаты научных исследований второй половины XX века. Именно во второй половине XX века произошел отход от бытовых представлений о Хаосе; возникла новая феноменологическая модель Хаоса, и проблема Хаоса вышла на передние позиции.

В этом акте существовала своя закономерность: открытия второй половины XX века выдвинули на передний план событие. Событие тесно связано с Хаосом определением: Событие происходит в Хаосе. Этот факт и определил фундаментальную значимость Хаоса в точном Миропонимании [50, 52]. В аналитическом Естествознании установлен еще один фундаментальный результат.

Постулат Хаоса: Первичной сущностью Природы и Действительности, обладающей свойствами субстанции является Хаос.

Первая аксиома Хаоса: формула Хаоса

В рамках точного Миропонимания опыт изучения Хаоса и накопленные в науке периода второй половины XX века — начала XXI века знания привели к следующей аксиоме [49].

Первая аксиома Хаоса: Хаос — организованная сплошная среда, содержащая детерминированные объекты, сущности и структуры.

Одно из конструктивных следствий этой аксиомы уже хорошо известно: формула Хаоса

В отличие от бытовых суждений о Хаосе как «воплощении беспорядка» Хаос, как некоторая самостоятельная сущность, содержит в своем составе кроме случайных элементов детерминированную структуру, имеющую в большинстве случаев геометрический смысл.

Этот фундаментальный факт и привел А. Н. Панченкова в книге «Эконофизика» к формуле Хаоса [49].

Хаос = чистый Хаос + Структура.

Эта формула лежит в основании, а точнее, в концепции, методологии, феноменологии, инструментальных средствах аналитического Естествознания.

Она — его принцип.

Три этапа развит ия точного Миропонимания: хаотический детерминизм

Формула Хаоса имеет важнейшее значение в парадигме современного Естествознания. В определенном смысле она открывает новый этап в Миропонимании.

Теперь мы имеем три этапа в формировании нашего видения Природы и Действительности [49]:

Здесь важным является то, что третий этап «хаотичность» не является усилением и дальнейшим развитием второго этапа — «стохастичности», а, по сути, приводит нас к новой версии «детерминизма» — «хаотическому детерминизму».

Это ключевой момент в проблеме виртуального проектирования судов. Виртуальное проектирование судов — социальное явление эпохи хаотического детерминизма. Концептуальная модель виртуального проектирования судов: виртуальная сплошная среда.

Первый акт включения виртуального проектирования судов в состав точного Миропонимания содержит формулировку концептуальной модели. Результатом этого акта является следующая гипотеза: Концептуальная модель виртуального проектирования судов является конкретизацией концептуальной модели точного Миропонимания.

А концептуальная модель точного Миропонимания — энтропийная концептуальная модель [45-50, 52].

Теперь мы готовы к важному действию: формулировке объекта теории концептуального проектирования судов. Как известно, объектом энтропии является виртуальная сплошная среда. Отсюда мы, как следствие гипотезы концептуальной модели, и получаем вывод: Объект теории концептуального проектирования судов — виртуальная сплошная среда. Практическое значение этого утверждения очевидно:

Виртуальная реальность проектирования судов = виртуальная сплошная среда проектирования.

Здесь существует и еще один важный результат: Концептуальное проектирование судов — это проектирование судов в виртуальной сплошной среде проектирования.

Теперь нам необходимо обратиться к другой грани «виртуальности». В точном Миропонимании строго установлено, что виртуальная сплошная среда аналитического Естествознания идентифицирована как хаотическая сплошная среда. Перенос этой идентификации в виртуальное проектирование судов приводит к важному выводу: концептуальное проектирование судов — это проектирование в хаотической сплошной среде проектирования; и цель концептуального проектирования судов — актуализация структуры формулы Хаоса. Проще говоря: концептуальное проектирование судов -проектирование в Хаосе.

В практике проектирования, строительства и эксплуатации конкретного судна Хаос существует везде и всегда. Основные каналы проникновения Хаоса в конкретное проектирование судов следующие:

— надежность и остаточный ресурс;

— эксплуатационная нагрузка корабля.

В дискурсе виртуального проектирования судов обратимся к мореходности корабля.

Хаотический характер морского волнения привел к идее рассмотрения волнения и качки судов как случайных процессов. Эта идея была впервые озвучена А. Н. Крыловым и Г. Е. Павленко в 1934-1935 годах, т. е. в эпоху детерминизма. Первые работы, посвященные исследованию качки судов методами теории случайных процессов появились в 1953 году в СССР и США (А.

И. Вознесенский, А. Н. Тупысев, М. Сен-Дени, У. Пирсон). Эти исследования относятся к моменту начала эпохи стохастичности. В формировании этого раздела ходкости и мореходности корабля наиболее плодотворными оказались идеология и методология спектрального анализа качки. В развитии спектральной теории качки на нерегулярном волнении приоритетом обладают исследования А. И. Вознесенского, Г. А. Фирсова, А. Н. Тупысева, Сен-Дени и У. Пирсона [11, 12].

Новое перспективное направление мореходности корабля возникло в 1978 году. Характерной чертой этого направления является то, что в нем математическая техника изучения хаотических состояний корабля основана на стохастическом исчислении. В этой методологии хаотические состояния идентифицируются как диффузионные потоки.

И плотность распределения вероятности подчиняется уравнению Фоккера-Планка. Отсчет начала этого направления следует вести с момента издания книги Некрасова В. А. «Вероятностные задачи мореходности судов» (1978 г.) [36]. Именно в этой книге впервые в теории корабля появились уравнения Фоккера-Планка.

Важность уравнений Фоккера-Планка в проблеме развития концептуального проектирования судов обязана известному факту [49, 50]. При некоторых частных предположениях на макроуровне уравнения двух наук: стохастического исчисления (уравнения Фоккера-Планка) и энтропии (уравнение потенциала ускорений) адекватны. Но энтропия — базовая наука точного Миропонимания [5].

И получается, что уравнения Фоккера-Планка успешно выполняют роль «соединительного мостика» между хаотической динамикой (мореходностью)судов и аналитическим Миропониманием. Теперь суть дела сводится к включению хаотической динамики корабля в виртуальное проектирование судов. Точнее, развитие ряда новых разделов виртуального проектирования судов на основе математических моделей и инструментальных средств хаотической динамики корабля.

Хаотическая гидродинамика корабля

Существует важный аспект: математические модели динамики корабля опираются на гидродинамику. Но динамика корабля (включая мореходность, управляемость, остойчивость, ходкость) — хаотическая динамика корабля. Отсюда следует ясный и очевидный вывод: для создания хаотической динамики корабля (ориентированной на задачи и цели концептуального проектирования судов) нам необходима хаотическая гидродинамика корабля. Поскольку турбулентность является одним из видов Хаоса, то нестрого хаотическую гидродинамику корабля можно мыслить, как гидродинамику корабля в турбулентном потоке. Но это узкий взгляд; в общем случае хаотическая

гидродинамика корабля является гидродинамикой корабля в хаотической сплошной среде. Это принципиально новый концепт проблемы турбулентности. Лежащий в основании хаотической гидродинамики судов постулат имеет формулировку: концептуальная модель хаотической гидродинамики корабля является конкретизацией энтропийной концептуальной модели [45-50].

Обратимся теперь к фундаментальной формуле хаоса. Эта формула генерирует две методологии Хаоса:

— методология стохастического исчисления;

— энтропийная методология хаоса.

Методология стохастического исчисления — это известная методология математической теории случайных процессов, лежащих в основании статистической гидродинамики. В этой методологии Хаос рассматривается как единая сущность (левая часть формулы Хаоса).

В энтропийной методологии Хаоса изучается структура и, до поры до времени, остается в стороне чистый Хаос. Отметим, что подробные сведения о современной концепции, методологии и инструментальных средств Хаоса содержатся в монографиях шеститомника А. Н. Панченкова «Энтропия и Аналитическое Естествознание» [45-50].

Характерной чертой гидродинамики корабля является то, что в его хаотическом (турбулентном) потоке существует структура (корабль). Отсюда следует, что основной задачей гидродинамики корабля является задача поведения структуры в хаотическом потоке жидкости (точнее структуры хаотического потока жидкости).

Но это означает, что в формуле Хаоса нас главным образом интересует структура. Следствием этого и будет основной формальный аргумент: из двух методологий нам нужна энтропийная методология Хаоса. В свою очередь этот аргумент генерирует очевидный логический переход: статистическая гидродинамика корабля — хаотическая гидродинамика корабля. Это то, что нужно для виртуального проектирования корабля (и создания теории концептуального проектирования корабля).

Отметим, что в развитии хаотической гидроаэродинамики уже существует первый опыт. Речь идет о статье А. Н. Панченкова «Хаотическая аэродинамика крыла экрано-плана: Основания. Общая теория.» [51]. Хаотическую гидродинамику корабля следует создавать по образу и подобию хаотической аэродинамики крыла экраноплана.

Потенциал ускорений в гидродинамике корабля

В формате и методологии введения виртуального проектирования судов в точное Миропонимание возникла еще одна проблема, обязанная современному состоянию гидродинамики корабля. В основании классической теории корабельных волн находится гипотеза об отсутствии вихревых возмущений в потоке идеальной жидкости. Основной продукт этой гипотезы хорошо известен: базовой структурой теории корабельных волн является потенциал скоростей, а сама теория — теорией потенциальных потоков идеальной жидкости. Так мы и думали до возникновения гидродинамики подводного крыла.

В пространственных задачах гидродинамики подводного крыла реализуются два вида возмущений:

И сопротивление подводного крыла (в идеальной жидкости) содержит уже две компоненты:

— индуктивное (вихревое) сопротивление;

А классическая теория корабельных волн оперирует только волновым сопротивлением корабля. Феноменология подводного крыла потребовала введения новой базовой структуры — потенциала ускорений вместо потенциала скоростей. Потенциал скоростей утратил свои позиции: в итоге конструктивная гидродинамика подводного крыла была создана в виде самостоятельного раздела теории потенциала ускорений (см. монографию А. Н. Панченкова «Гидродинамика подводного крыла») [42].

В шестидесятых годах XX века стало понятно, что в гидродинамике корабля гипотеза отсутствия вихревых возмущений несостоятельна. Это было очевидно в гидродинамике подводного крыла, но неочевидно в теории корабельных волн. Очевидность возникла благодаря исследованиям профессора М. Я. Алферьева. В большом цикле пионерных и приоритетных исследований по проблеме катамаранов М. Я. Алферьев установил (в экспериментальной гидродинамике корабля) факт влияния формы корпусов катамарана на его гидродинамическое сопротивление [2].

В другой проекции — существование вихревого сопротивления катамарана. Дальнейшее развитие событий хорошо известно. В монографии «Теория потенциапа ускорений» (2 издания. 1970, 1975 г.) А. Н. Панченков подверг критике теорию корабельных волн и дал первое корректное решение задачи о катамаране (методом теории потенциала ускорений) [43].

Выполненный им анализ теории корабельных волн показал, что ее методическая основа небезупречна: основной недостаток теории — физическая некорректность ее краевых задач. Итог также известен — из теории корабельных волн выпали вихревые возмущения и вихревое сопротивление воды.

Для устранения физической некорректности и ограниченности теории корабельных волн нужна была ее новая версия, основанная на концепции, методологии и теории потенциала ускорений. Эту новую версию создал профессор Ю. Ф. Орлов в большом цикле исследований и, прежде всего, в монографии «Потенциал ускорений в гидродинамике корабельных волн» [39].

Математическая технология виртуального проектирования судов

В текущий момент виртуальная среда проектирования судов содержит в себе информационную технологию проектирования. Но для реализации в полном объеме идеи концептуального проектирования этой одной компоненты недостаточно. Нужно математическое обеспечение процесса компьютерного проектирования. А для этого необходимо включить в виртуальную среду проектирования математическую технологию виртуального проектирования судов. Результатом этого будет двухкомпонент-ная структура среды концептуального проектирования, включающая в себя:

— математическую технологию проектирования судов;

— информационную технологию проектирования судов.

Как единое целое, две технологии (математическая и информационная) дают возможность реализации в виртуальной среде проектирования идеологии и методологии полного построения алгоритма.

В наиболее известном и распространенном варианте процесс полного построения алгоритма содержит 10 этапов [54].

— Построение математической модели.

— Аналитическое исследование модели.

— Выбор метода решений задачи.

— Анализ алгоритма и его сложности.

Кстати, опыт создания и применения математической технологии проектирования экранопланов, основанной на методологии полного построения алгоритма, подробно описан в известной монографии А. Н. Панченкова, Ю. Ф. Орлова и др. «Математическая технология пакета прикладных программ «Полет» [54]. Еще одна деталь: создание и включение в состав виртуальной сплошной среды проектирования математического обеспечения, выполненного по схеме «полного построения алгоритма» с большой достоверностью обеспечивает вход конкретной реализации хаотической сплошной среды в число количеств точного Миропонимания.

Математический интуиционизм концептуального проектирования судов

В познании виртуальной среды проектирования важная роль отведена проблеме выбора логики концептуального проектирования. Именно дискурс выбранной логики лежит в основании достоверности результатов концептуального проектирования судов. Выбор естественной логики концептуального проектирования судов мы выполнили, опираясь на три направления оснований математики:

Выбор направления оснований аналитического Естествознания сделан генезисом точного Миропонимания. Это интуиционизм.

Напомним, что интуиционизм — направление естественно-научной и философской мысли, обязанное пониманию математики, как совокупности «интуитивно-убедительных» умственных построений [13, 17].

Начиная с натурфилософии, точное Миропонимание развивалось по канонам и в формате математического интуиционизма, и в текущий период его развития ясным и достоверным является факт: аналитическое Естествознание поддерживается математическим интуиционизмом. Этот факт и приводит к следствию: Концептуальное проектирование судов поддерживается математическим интуиционизмом. А логика концептуального проектирования судов — интуиционистская логика.

Еще один базовый результат: концепт и идеологию виртуального проектирования судов формирует двойственность [53]:

В этой двойственности: дискурс концептуального проектирования судов — дискурс интуиционистской логики. А интуиция — интуиция Главного конструктора и ведущих разработчиков проекта.

Следующий базовый элемент: аксиоматизация в точном Миропонимании — конструктивная аксиоматизация в смысле интуиционизма.

Напомним еще один ключевой элемент — мысленный эксперимент. В точном Миропонимании мысленный эксперимент — вид познавательной деятельности, в которой ключевая для конкретной теории ситуация разыгрывается не в реальном эксперименте, а в воображении. Именно мысленный эксперимент и выступает критерием истинности в математическом интуиционизме.

В виртуальном проектировании к мысленному эксперименту следует добавить компьютерный эксперимент. В итоге: в виртуальном проектировании судов критерием истинности выступают мысленный и компьютерный эксперимент.

Добавим еще один штрих: содержащий 8 этапов, формат полного построения алгоритма выполнен в интуиционистской логике.

Постмодернизм и виртуальное проектирование: Третья Волна Тоффлера

Существует тесная связь виртуального проектирования судов с развитием цивилизации в целом: виртуальное проектирование — социальное явление эпохи постмодернизма. А виртуальное проектирование судов — заметная часть этого явления. Как известно, эпоха постмодерна сформировала свою философию — постмодернизм [30, 32, 63]. Именно это характерное свойство и сформировало интерес к проблеме связи постмодернизма и виртуального проектирования.

В постмодернизме содержатся фрагменты и позиция, посвященная науке. Именно в этом формате и представляет интерес совместный анализ идеологии постмодернизма с идеологией виртуального проектирования. С позиций точного Миропонимания постмодернизм есть философия информационной модели Мира. И здесь позиция постмодернизма ясная и четкая: «Все, что не информация, что существует не на ее основе, и хотя бы в потенции не виртуальное, лишается права на существование».

Напомним, что позиции точного Миропонимания и постмодернизма по «виртуальному» совпадают. Отсюда следует, что в определенном контексте постмодернизм является и философией виртуального проектирования судов.

Напомним одну деталь: постмодернизм полностью ориентируется на технонауку. Условия постмодернизма имеют технонаучный характер. Но в постмодернизме известен и отрицательный момент, определяемый формулой [53]:

философия постмодернизма = философия чистого Хаоса.

Известна и еще одна деталь: в главной части философия постмодерна является философией инстинкта. Но в основании позитивной компоненты лежит то, что постмодернизм и виртуальное проектирование являются элементами одной субстанции — виртуальной реальности.

Представляет интерес включение виртуального проектирования судов в дискус новой социальной парадигмы. Наибольшей известностью и значимостью здесь обладают исследования Элвина Тоффлера (США). Ему принадлежит новая концепция развития общества: концепция Трех Волн [72].

Э. Тоффлеру удалось выразить важную особенность новой социальной парадигмы: устойчивое и нарастающее ощущение того, что Мир стоит на пороге больших, невиданных перемен. Речь идет о приближении качественно нового состояния общества. До сих пор человечество пережило две Великих Волны перемен, каждая из которых практически упраздняла предыдущие цивилизации: Первая Волна — это аграрная революция; Вторая Волна — становление индустриальной цивилизации; Третья Волна — становление цивилизации знаний. И еше: виртуальное проектирование судов — субъект цивилизации знаний.

Экспертиза и концептуальное проектирование судов

В своей монографии «Экспертиза экранопланов» мы подвергли совместному анализу две концепции: оптимального проектирования и экспертизы экранопланов [55]. И пришли к заключению: в настоящее время приоритетную, объединяющую и определяющую роль приобрела экспертиза экранопланов. Именно концепция экспертизы экранопланов обладает необходимой общностью и конструктивизмом для понимания, исследования и изложения проблем экранопланов в целом.

Главный результат состоит в том, что на передний план вышла и приобрела ключевое значение проблема экспертизы экранопланов. В подтверждении этого вывода мы сформулировали 15 позиций.

Практически в полном объеме эти 15 позиций оказываются справедливыми и для других типов кораблей.

Приведем пять из них:

— экспертиза судов — главный и обязательный элемент процесса привлечения инвестиций;

— экспертиза судов содержит в себе единственный способ координации, согласованного развития, сохранения и эффективного использования всей совокупности знаний, необходимых в кораблестроении и мореплавании;

— экспертиза предпола!-ает существование в своем составе инструментальных средств анализа, сохранения и обобщения опыта эксплуатации конкретных кораблей;

— только экспертиза судов в состоянии обеспечить высокий технический уровень конкретных разработок;

— в одной из частных интерпретаций проблема экспертизы судов есть значительное расширение и обобщение проблемы их оптимального проектирования.

Здесь интересным является то, что эти пять позиций (с точностью до терминов «экспертиза судов», «концептуальное проектирование судов») справедливы (и выделяют характерные свойства) для концептуального проектирования судов. Этот факт иллюстрирует важный тезис: идеологии, методологии, инструментальные средства и базы знаний концептуального проектирования и экстпертизы достаточно близки и содержат в себе ряд общих элементов, позиций, количеств и структур.

Но между ними существуют и существенные различия: в концептах, предметах и целях, технологиях, базах знаний. Например: концептуальное проектирование предполагает свое участие в постройке конкретного судна (и содержит в своем составе технологию постройки виртуального судна). А экспертиза не участвует в процессе строительства судов. С другой стороны экспертиза судов должна содержать развитое математическое и информационное обеспечение совместного анализа различных видов транспорта и судов. В концептуальном проектировании судов все это существует в значительно меньшем объеме.

Опыт применения виртуального проектирования судов: краткие сведения

Наиболее известной сферой применения виртуальной среды в целях судостроения является автоматизированное проектирование на основе САПР и CAD/CAE/CAM систем. Реализованные на принципах виртуальной реальности интеллектуальные компьютерные системы позволяют имитировать в полном объеме процесс проектной разработки на компьютерных моделях, включая создание кибернетических прототипов судов и их виртуальные испытания в модельной среде. Если судостроительные предприятия хотят остаться на рынке и выжить в современных трудных условиях, необходимо в корне менять технологию проектирования кораблей.

Компания Sterling Group Petersburg, специализирующаяся на разработке сложных проектов по автоматизации крупных предприятий в области машиностроения и судостроения, предлагает решения на базе лучших систем проектирования высшего уровня UNIGRAPHICS компании EDS, используемой в самых разнообразных областях промышленности, и FORAN компании Sener, специально предназначенной для проектирования различных типов судов [61].

CAD/CAM/CAE — система UNIGRAPHICS в совокупности с системой управления проектом (PDM система) IMAN способна обеспечить необходимое качество проектирования, свободное от дорогостоящего процесса доводки натурных образцов, сокращение сроков и выполнение проекта меньшими, но более квалифицированными силами, охват всех стадий разработки с последующим сопровождением выпуска готового судна.

Следует отметить, что в UNIGRAPHICS осуществлена концепция сплошной автоматизированной реализации проекта судна от зарождения идеи до производства. Суть этой кон-

цепции заключается в принципе параллельного инжиниринга, основанного на широком применении промышленных стандартов и предусматривающего связь со всеми имеющимися сегодня на рынке системами автоматизации проектирования и производства.

Другой системой, используемой Sterling Group Petersburg при разработке проектов, является специализированная судостроительная CAD/CAM/CAE система FORAN. созданная фирмой Sener, Испания. Система эксплуатируется более чем на 121 судостроительной верфи и в специализированных конструкторских бюро в 21 стране мира. В России и на Украине текущая версия системы FORAN v.30 успешно внедрена и эксплуатируется на АООТ Балтийский завод, АО Квернер Выборг, подписан контракт с Севмашпредгтриятием, г. Северодвинск, ЦКБ Коралл, г. Севастополь, Черноморским судостроительным заводом, г. Николаев. На ряде предприятий России и Украины до сих пор эксплуатируется десятая версия ситемы, закупленная в 1979 году по линии Минсудпрома.

Уникальные особенности системы заключаются в единой базе данных деталей и сборок для всех типов судов, работе с трехмерной моделью, наличии алгоритма выявления несанкционированных пересечений в реальном режиме, простоте в обучении пользователей работе с системой. Концепция системы разработана и развивается фирмой, которая сама является одной из ведущих проектных организаций, разработавшей проекты более 1000 судов различных типов. Новая версия ситемы FORAN v.40 поддерживается в операционных системах UNIX, Open VMS и WindowsNT.

Еще один опыт успешного применения виртуальной реальности в судостроении опирается на PLM-решения Dassault Systèmes. В виртуальной среде PLM содержится четыре бренда — САТ1А, DELMIA, ENOVIA и SmarTearm. Система CATIA выполняет инженерный анализ изделия, a ENOV1A и SmarTearm сосредоточены на управлении жизненным циклом и поддержке решений. Область применения DELMIA — производственные задачи.

Еще один интересный момент: в PLM-технологии реализованы две концепции проектирования корабля. Первая концепция опирается на идею интеграции всех этапов проектирования на основе цифрового макета изделия (ЦМИ).

Другая фань: ЦМИ используется всеми участниками проекта для одновременного параллельного проектирования.

Вторая концепция лежит в основе PPR-технологии (Product — Process — Resource): продукт — технологический процесс — ресурс. В этом случае с помощью модели PPR происходит управление всем процессом производства. Отметим важный момент: интеграция данных о продуктах, процессах и ресурсах исключительно важна как способ оптимизации проектирования и производства судна. И одна интересная деталь опыта PLM: использование базы знаний существенно автоматизирует процесс оптимизации судов [66].

В изданиях списка литературы содержатся разнообразные материалы, сведения и исследования виртуальной реальности в различных контекстах, форматах, дискурсах и реализациях. Виртуальная реальность — это наше сегодня.

[1] Чачава А. Технологии все выше // СЮ — 2002. — № 4.

[2] Алферьев М. Я., Мадорский Г. С. Транспортные катамараны внутреннего плавания. — М.: Транспорт, 1976.-336 с.

[3] Афанасьев В.О., Алешин В.И., Галис P.M., Баяновский Ю.М., Томилин А.И. Виртуальная реальность. Проблемы освоения новой информационной технологии // Программные продукты и системы. — 1994. — № 4.

[4] Ахрем A.A., Рахмаикулов В.З. Виртуальное проектирование и принятие решений. // Автоматизация проектирования. — 1997. — № 4.—С. 20-30.

[5] Бородай И.К., Нецвстаев Ю.А. Мореходность судов. — Л.: Судостроение, 1982. — 288 с.

[6] Бутенко JI.H. Проблематика концептуального проектирования технических объектов. -http://www.metodolog.ru.

|7] Вашедченко А.Н. Автоматизированное проектирование судов. — Л.: Судостроение, 1985. — 160 с.

[8] Внуковский Н.И., Гольдштейн С.Л., Дружинин А.И., Антасюк Т.А. Концептуальное проектирование для развития модели знаний системы исследования стратегической инвестиционной

[9] Виртуальный дизайн и конструирование. — http://www.ve-sirn.ru

[10] Виртуальный мир. — http://osmix.ru

[11] Вознесенский А.И., Фирсов Г.А. Методика расчета качки корабля на нерегулярном волнении. — Л.: Изд-во Судпрома. ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 1956. — Вып. 103. — С. 3—36.

[12] Вознесенский А.И., Фирсов Г.А. Методика оценки величины падения скорости хода корабля на морском волнении. — Л.: Изд-во Судпрома. ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова. 1956. -Вып. 103.-С.

37-54.

[13] Гейтинг А. Интуиционизм. — М.: 1965.-200 с.

[14] Голдовский П. Проектирование и моделирование промышленных роботов в системе САПА. — http://www.sapr.ru

[15] Давыдович А.Н. Использование виртуального и математического цифрового производства будущее судостроительной отрасли // Материалы X Международной конференции МОРИНТЕХ — ПРАКТИК. — http://www.esg.spb.ru

[16] Давидан И.Н. и др. Ветровое волнение как вероятностный гидродинамический процесс. -Л.: Гидрометеоиздат, 1978. -278 с.

[17] Драгалин А.Г. Математический интуиционизм. Введение в теорию доказательств. — М.: 1979.

[18] Динамический Хаос. Википедия. -http://www.wikipedia.org

[19] Емелин В.А. Виртуальная реальность и симулякры, 1999. — http://www.emcline.narod.ru

[20] Захаров И.Г. Теория компромиссных решений при проектировании корабля. — Л.: Судостроение, 1987. — 136 с.

[21] Захаров И.Г. Концептуальный анализ в военном кораблестроении. — СПб.: Судостроение, 2001. — 264 с.

[22] Иванов Д.В. Виртуализация общества. — СПб.: Петербургское Востоковедение, 2000. — 96 с.

[23] Карташсва Е. Система виртуального макетирования Virtual Mockup. — М.: ИММ РАН, -http://www.osp.ru

[24] Концептуальное проектирование в судостроении. PLM-решения Dassault Systems для судостроения. — http://www.3ds.cornl.ru

[25] Концептуальные проекты в области проектирования кораблей и судов. — ЦНИИ им. акал. А. Н. Крылова. — http://www.ksri.ru

[26] Концептуальное проектирование. — http://method.ru

|27] Компьютерное моделирование ЗО-моделей авиационной техники и выполнение инженерных расчетов. — http://www.ipmce.ru

[28] Куликовский Л.Ф., Мотов В.В. Теоретические основы информационных процессов: Учебное пособие для вузов. — М.: Высшая школа, 1987. — 248 с.

[29] Корячко В.П., Курейчик В.М.. Норенков И.П. Теоретические основы САПР: Учебник для вузов. — М. Энергоатомиздат, 1987. — 400 с.

[30] Лариса Г. Судас. Постмодернизм. 2009. — http://www.chem.msu.su

[31] Луговской В.В. Гидродинамика нелинейной качки судов. — Л.: Судостроение, 1980. — 236 с.

[32] Маркова Л.А. Постмодернизм в науке, религии, философии. 2009. — http://www.arti-ex.ru

[33] Максимов А.Д., Парасочкии В.А. Проблемы виртуального проектирования при переходе к электронным формам разработки // Труды Одесского национального политехнического университета, 2003. — Вып. 2(20).

[34] Михайловская С. Виртуальное проектирование машин // Веды. — 2006. — № 8. — С. 5.

[35] Наука в МАИ. — http://www.mai.ru

[36] Некрасов В.А. Вероятностные залачи мореходности судов. — Л.: Судостроение, 1978. — 302 с.

[37] Нечаев Ю.И. Моделирование остойчивости на волнении. — Л.: Судостроение, 1989. — 240 с.

[38] Носов H.A. Манифест Виртуалистики. — М.: Путь, 2009.

[39] Орлов Ю.Ф. Потенциал ускорений в гидродинамике корабельных волн. — Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1979. — 214 с.

[40] Открытые технологии в салоне МАКС-2007. — http://www.ot.ru

[41 ] Парфенов К. 11роекгирование — начало всех начал // Морские и нефтегазовые проекты. — 2006. — № 2.

[42] Панченков А.Н. Гидродинамика подводного крыла. — Киев: Наукова думка, 1965. — 550 с.

[43] Панченков А.Н. Теория потенциала ускорений. — Новосибирск: Наука. СО, 1975. — 220 с.

[44] Панченков АН. Теория оптимальной несущей поверхности. — Новосибирск: Наука СО, 1983. — 256 с.

[45] Панченков А.Н. Энтропия. — Н. Новгород: Изд-во общества «Интелсервис», 1999. — 592 с.

[46] Панченков Л.Н. Энтропия — 2: Хаотическая механика. — Н. Новгород: Изд-во общества «Интелсервис», 2002. — 713 с.

[47] Панченков Л.Н. Инерция. — Йошкар-Ола: Изд-во ГУН «МПИК», 2004. — 417 с.

[48] Панченков А.Н. Энтропийная механика. — Йошкар-Ола: Изд-во ГУП «МПИК», 2005. — 576 с.

[49] Панченков А.Н. Эконофизика. — Н. Новгород: ООО «Типография «Поволжье», 2007. — 528 с.

[50] Панченков А.Н. Аналитическое Естествознание. — Саранск: Изд-во ГУГ1 РМ «Красный Октябрь», 2008. — 640 с.

[51] Панченков А.Н. Хаотическая аэродинамика крыла экраноплана: Основания. Общая теория. — http://www.enlropyworld.narod.ru

[52] Панченков А.Н. Трактат: Энтропийный мир. Первый мемуар: Хаос = Чистый хаос + Структура. — http://www.entropyworld.narod.ru

[53[ Панченков А.Н. Трактат: Энтропийный мир. Третий мемуар: Виртуальный мир: Постмодернизм и Аналитическое Естествознание. 2009 — http://www.entropyworld.narod.ru

[54] Панченков А.Н., Орлов 10.Ф. и др. Математическая технология пакета прикладных программ «Полет». — Новосибирск: Наука. СО, 1988. — 232 с.

[55] Панченков А.Н., Драчев П.Т., Любимов В.И. Экспертиза экранопланов. Н. Новгород: ООО «Типография «Поволжье», 2006. — 656 с.

[56] Пашин В.М. Оптимизация судов. — Л.: Судостроение, 1983. — 286 с.

[57] Перспективное проектирование. ЦАГИ. — http://www.tsagi.ru

[58] Продукты и решения. ПО / Software: Virtools. — http://www.ve-group.ru

[59] Реальные деньги виртуальной реальности. — http:// www.really.ru

[60] САПР в судостроении — SHIP-КЗ. — http://shipcad.newmail.ru

[61] Система CAD/ САМ/ CAE для предприятий. Полностью виртуальное проектирование изделий. — http://www.ci.ru

[62] Соколов В.П. Предпосылки создания группы концептуального проектирования. -http://www.ozakaz.ru

[63] Сокол А., Брикман Ж. Интеллектуальные уловки. Критика философии постмодерна. — М.: Дом интеллектуальной книги, 2002. — 248 с.

[64] Теслинов А. Концептуальное проектирование сложных решений. — СПб.: Питер, 2009. — 288 с.

[65] Уайд Д. Оптимальное проектирование. — М.: Мир, 1982. — 280 с.

[66] Франсис Бернар. PLM — решения для судостроения от Dassault Systems и IBM // САПР и графика. — 2002. — № 6.

[67] Френк Смит. Цифровое производство набирает обороты. — http://www.eontrolcngrussia.com

[68] Холоша М.В., Мьггник Н.А. Какой строить флот? — http://www.dniimf.ru

[69] Холодилин А.Н., Шмырев А.Н. Мореходность и стабилизация судна на волнении. — Л.: Судостроение, 1976. — 328 с.

[70] Худяков Л.Ю. Исследовательское проектирование кораблей. — Л.: Судостроение, 1980. — 234 с.

[71] Шнур Г., Ф.-Л. Краузе. Автоматизированное проектирование в машиностроении / Пер. с нем. Г.Д.Волковой. — М.: Машиностроение, 1988. — 648 с.

[72] Элвин Тоффлер. Третья Волна. — М.: ООО «Изд-во ACT», 2002. — 784 с.

[73] D.Raymler Aircraft Design: A Conseptual Approach. — htpp://www.avialibrary.com

CONCEPTUAL SHIP DESIGNING: IDEOLOGY, BASES AND THE VIRTUAL ENVIRONMENT

А. /V. Panchenkov, V. /. Ljubitnov

Article contains the analysis and research of the main problems of conceptual ship designing. Conceptual ship designing is a separate, independent and independent world of creative activity in the process of ship designing. In the basis of ideology of conceptual ship designing lays the base substance of modern Outlook — a virtual reality. Conceptual ship designing -virtual ship designing. A main objective of conceptual designing — the creation of the virtual ship.

The virtual ship — electronic model of the ship. In the attention centre: ship designing in the virtual environment — various key aspects, the bases, elements of conceptual designing theory, an epoch of a chaotic determinism, intuitional logic, mathematical technology, a postmodernism and knowledge industry. A base fragment: a virtual reality.

Источник: cyberleninka.ru