ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЛЕДОВЫХ УСИЛЕНИЙ СУДОВ ЛЕДОВОГО ПЛАВАНИЯ И ЛЕДОКОЛОВ НА ОСНОВЕ ТРЕБОВАНИЙ ПРАВИЛ РОССИЙСКОГО МОРСКОГО РЕГИСТРА СУДОХОДСТВА В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМ ПРОГРАММНОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ

Представлена математическая постановка задачи проектирования ледовых усилений на основе требований Правил Российского морского регистра судоходства для бортовых конструкций при поперечной системе набора с рамными шпангоутами. Предложены алгоритмы ее решения при использовании профильного проката и сварного составного профиля для изготовления балок основного набора. Рассмотрена методика формирования исходных данных задачи средствами системы автоматизированного параметрического проектирования САПР-К, разрабатываемой на кафедре конструкции и технической эксплуатации судов Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. Обоснованы возможность, целесообразность и эффективность применения алгоритма прямого перебора при решении нелинейной задачи математического программирования общего вида. Показано, что используемые методы проектирования обеспечивают минимизацию массы конструкций ледовых усилений в районе ледового пояса судна.

1. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. — Ч. 2: Корпус. — СПб., 2025.

2. Ice Class Regulations and the Application Thereof. № TRAFICOM/68863/03.04.01.00/2021, Finnish Transport and Communications Agency, 2021.

3. China Classification Society. Rules for Classification of Sea-Going Steel Ships. Part two “Hull”, 2024.

4. IACS Requirements concerning Polar Class. I2 Structural Requirements for Polar Class Ships, Rev. 4, Dec 2019.

5. Курдюмов В. А., Хейсин Д. Е. Гидродинамическая модель удара твердого тела о лед. — Ч. 12 // Прикладная механика. — 1976. — Вып. 10. — С. 103—109.

6. Курдюмов В. А., Хейсин Д. Е. Определение нагрузок при ударе судна вертикальным бортом о кромку ледяного поля // Науч.-техн. сб. Регистра СССР. — 1984. — Вып. 14. — С. 3—10.

7. Апполонов Е. М., Платонов В. В., Тряскин В. Н. Развитие методов определения ледовых нагрузок и требований к конструкциям ледовых усилений // Арктика: экология и экономика. — 2020. — № 1 (37). — С. 65—81.

8. Апполонов Е. М., Платонов В. В., Тряскин В. Н. Методика нормирования ледовых нагрузок на конструкции носовой оконечности судов с вертикальным бортом и бульбовыми обводами // Тр. Крылов. гос. науч. центра. — 2019. — № S1. — С. 17—23.

9. Свистунов И. А., Платонов В. В., Тряскин В. Н. Методика определения расчетных ледовых нагрузок на конструкции крупнотоннажных стоечных судов // Тр. Крылов. гос. науч. центра. — 2021. — № 1 (395). — С. 35—41.

10. Платонов В. В., Тряскин В. Н. Методические основы определения расчетных ледовых нагрузок на корпус современных судов ледового плавания в носовом и кормовом районах // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 4 (36). — С. 83—98.

11. Kim E., Amdahl J., Wang Xintong. Making sense of speed effects on ice crushing pressure-area relationships in IACS ice-strengthening rules for ships. Ocean Engineering, 2021, vol. 230, p. 109059.

12. Свистунов И. А., Фильчук К. В., Бакланов А. В. и др. Макромасштабные экспериментальные исследования ледовых сжатий в Северном Ледовитом океане в период первого дрейфа ледостойкой самоходной платформы «Северный полюс» в составе полярной дрейфующей станции «Северный полюс-41» в 2022—2023 гг. // Арктика: экология и экономика. — 2024. — Т. 14, № 2. — С. 274—285.

13. Wu G., Kong S., Tang W., Lei R., Ji S. Statistical analysis of ice loads on ship hull measured during Arctic navigations. Ocean Engineering, 2021, vol. 223, p. 108642.

14. Jeon M., Choi K., Min J., Ha J. Estimation of local ice load by analyzing shear strain data from the IBRV ARAON’s 2016 Arctic voyage. Intern. J. of Naval Architecture and Ocean Engineering, 2018, vol. 10, iss. 3, pp. 421—425.

15. Гарин Э. Н. Поисковые методы в проектировании судовых корпусных конструкций, устройств и систем: Учебное пособие. — СПб.: СПбГМТУ, 2006. — 118 с.

16. Родионов А. А. Математические методы проектирования оптимальных конструкций судового корпуса. — Л.: Судостроение, 1990. — 248 с.

17. Kim D. H., Paik J. K. Ultimate limit state-based multi-objective optimum design technology for hull structural scantlings of merchant cargo ships. Ocean Engineering, 2017, vol. 129, pp. 318—334.

18. Wang Y., Wu J. M. Mid-Section Structure Optimization of Oil Tanker Based on CSR Prescriptive Analysis. EngOpt 2018 Proceedings of the 6th International Conference on Engineering Optimization. [S. l.], Springer Intern. Publ., 2019, pp. 1205—1215.

19. Na S. S., Karr D. G. Development of Pareto strategy multi-objective function method for the optimum design of ship structures. Intern. J. of Naval Architecture and Ocean Engineering, 2016, 8 (6), pp. 602—614.

20. Nobukawa H., Zhou G. Discrete Optimization of Ship Structures with Genetic Algorithms. J. of the Society of Naval Architects of Japan, 1996, 179, pp. 293—301.

21. Апполонов Е. М., Таровик О. В. Расчетная методика оценки влияния ледовой категории, формы корпуса и конструктивных особенностей на весовые характеристики судов ледового плавания // Тр. Центр. науч.-исслед. ин-та им. академика А. Н. Крылова. — 2012. — № 70 (354). — С. 99—116.

22. Тряскин В. Н., Лам Ван Хунг. Научно-методические основы алгоритмов определения технического состояния корпуса судна по требованию нормативных документов классификационных организаций // Мор. вестн. — 2007. — № 4 (24). — С. 94—97.

23. Рюмин С. Н., Тряскин В. Н. Методические основы и алгоритмы программного блока проверочного расчета усталостной долговечности в автоматизированной системе «АТЛАС» // Тр. Крылов. гос. науч. центра. — 2019. — № S1. — С. 29—37.

24. Кульцеп А. В., Манухин В. А., Плотников К. В. и др. Модернизация программы конечно-элементного анализа стержневых систем FESTA-2020 для использования в автоматизированной системе проектирования судовых конструкций «АЛМАЗ-К» // Тр. Крылов. гос. науч. центра. — 2020. — № S2. — С. 97—102.

25. Ryumin S., Tryaskin V. Computer-Aided System for Parametric Design of Ship Hull Structures—CADS-Hull. Machines, 2022; 10, 262.

26. Платонов В. В., Тряскин В. Н. Архитектурно-конструктивные особенности арктических судов двойного действия // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 3 (35). — С. 84—96.

27. Тряскин В. Н. Методология автоматизированного проектирования конструкций корпуса судна: Дис. ... д-ра техн. наук: 05.08.03. — СПб., 2007. — 339 с.