АННОТИРОВАННЫЙ ОТЧЕТ ПО ПРОЕКТУ

Соглашение от 06 августа 2012 г. № 14.А18.21.0404

(с учетом дополнительного соглашения от 18 марта 2013 г. № 1)

Тема: «Исследования в области проектирования и создания перспективных типов гражданской морской техники и инновационных технологий подготовки кадров».

Исполнитель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ).

Ключевые слова: методика, оптимизация, автоматизированное проектирование, характеристики судна, математическая модель.

1. Цель проекта

1.1. Формулировка задачи / проблемы, на решение которой направлен реализованный проект.

Настоящий проект направлен на решение важной научно-практической проблемы, связанной с разработкой современных методов и методик проектирования перспективных типов гражданской морской техники и инновационных технологий подготовки кадров.

1.2. Формулировка цели реализованного проекта, места и роли результатов проекта в решении задачи / проблемы, сформулированной в п. 1.1.

Цель проекта – совершенствование существующих и разработка современных методов и методик оптимизации и технологий автоматизированного проектирования судов и технических средств освоения ресурсов Мирового океана.

Результаты проекта ориентированы на развитие методологического аппарата теории проектирования судов и технических средств освоения океана с учетом последних научных достижений в области автоматизации проектно-конструкторских и технологических работ, математических методов оптимизации и информационных технологий в целом.

2. Основные результаты проекта

2.1 Краткое описание основных полученных результатов (основные теоретические и экспериментальные результаты, фактические данные, обнаруженные взаимосвязи и закономерности, характеристики созданной научной продукции)/ Указание основных характеристик созданной научной продукции (при наличии научной продукции).

В результате реализации первого эта проекта, получены следующие результаты:

1. Разработана методика создания параметрической электронной модели судовой поверхности в системе автоматизированного проектирования.

Суть методики заключается в создании рациональных связей между электронной моделью судовой поверхности и её математической моделью с целью генерирования различных модификаций для инженерного анализа и внесения изменений в проект при изменении условий эксплуатации судна. В основе методики лежат, с одной стороны, наличие в системах среднего и верхнего уровней параметрического и ассоциативного моделирования, а с другой – теория многоуровневой оптимизации. Это позволяет модифицировать проект в сжатые сроки и избежать значительных ошибок.

Основные положения методики проиллюстрированы на примере бурового судна-катамарана и программного комплекса SolidWorks. Положения и алгоритмы методики являются универсальными и могут использоваться при моделировании в других системах автоматизированного проектирования.

2. Разработана методика оценки влияния формы корпуса на продольную качку судов и волновые изгибающие моменты.

Методика позволяет учитывать требования к мореходным качествам судна и его прочности на волнении уже на начальных стадиях проектирования. На основе предлагаемой методик сформулированы рекомендации по проектированию формы корпуса мореходного судна.

3. Разработана методика оценки массы корпуса транспортных судов на начальных стадиях проектирования.

Методика направлена на автоматизацию проектного обоснования характеристик и элементов транспортных судов. Показана возможность использования указанной методики для решения задач различных системных уровней проектирования. Рассмотренные алгоритмы обладают хорошей сходимостью и точностью вычислений, что позволяет автоматизировать и решать различные проектные задачи, в том числе и по оценке экономической эффективности судов различного назначения.

4. Разработаны оперативно-технические требования к современному универсальному транспорту снабжения.

Основные и дополнительные оперативно-технические требования разработаны исходя из характера деятельности и технических особенностей универсальных транспортов снабжения (УТРС). Выработка основных оперативно-технических требований к УТРС осуществляется с помощью прогнозной модели деятельности универсальных транспортов снабжения в составе обеспечиваемого ими флота боевых кораблей за период жизненного цикла УТРС. Важным элементом модели является информация по величинам расхода снабжения и собственным запасам кораблей.

5. Разработана модель расчёта напряженно-деформированного состояния сплошных тел.

Предлагаемая методика основана на методе Мусхелишвили по расчету напряжённо-деформированного состояния тела и не требует дискретизации на элементы, а граничные условия и решение представляют собой непрерывные фикции, полностью описывающие состояние тела.

Особый интерес представляет аналитичность рассмотренного расчетного метода, лежащего в основе методики, благодаря чему решение, как и граничные условия, представляют собой непрерывные фикции, описывающие состояние тела. Показан способ получения решения этим методом, и высокая точность конечного результата.

6. Разработана методика обеспечения эксплуатационной надежности плавучих доков.

Основу методики составляют традиционные и современные вычислительные методы. Методика позволяет на основе выполненных расчётов и анализа полученных результатов напряжённо-деформированного состояния дока оценивать его эксплуатационную надежность, в том числе исследовать устойчивость днищевых конструкции судна к воспринимающей нагрузке при постановке в док. В методике исследуются соотношения между эйлеровыми напряжениями в пластинах при реальном приложении нагрузок и условной расчётной схемой.

7. Разработана математическая модель опорных, опорно-упорных и упорных подшипников с газовой смазкой для турбомашин судовых энергетических установок.

На первом этапе НИР разработана обобщенная математическая модель опорных, опорно-упорных и упорных подшипников с газовой смазкой для турбомашин судовых энергетических установок. Модель представляет собой систему дифференциальных уравнений, основное из которых выведено из уравнения Рейнольдса для газовой смазки. В систему введены граничные условия, а также уравнения позволяющие рассчитать деформацию рабочей поверхности (в случае расчета лепестковых подшипников).

На основе математической модели планируется составить программу расчета на ЭВМ. Программа расчета должна стать основным инструментом инженерной методики проектирования опорных, опорно-упорных и упорных подшипников с газовой смазкой для турбомашин судовых энергетических установок.

8. Разработаны программно-методические комплексы и электронные ресурсы подготовки кадров (техническое обеспечение и ресурсы).

В рамках программы развития ДВФУ приобретена универсальная платформа для дистанционного электронного образования Blackboard, специально разработанная для обеспечения удаленного доступа пользователей к образовательным ресурсам ДВФУ.

В рамках исполнения обязательств по настоящему соглашению подготовлены и внесены в электронную среду Blackboard учебно-методические комплексы и электронные ресурсы подготовки кадров по следующим дисциплинам:

• «Информационные технологии в жизненном цикле морской техники», ООП 180100.68 – Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры.
• «САПР морской техники», ООП 180100.68 – Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры.
• «Информационные технологии», ООП 150700.62 – Оборудование и технология сварочного производства.

В результате реализации второго этапа проекта, получены результаты:

1. Методика создания электронной модели судна в системе автоматизированного проектирования.

Методика создания электронной модели судна рассмотрена на примере использования системы автоматизированного проектирования CATIA V5. Методика ориентирована на организацию сквозного процесса проектирования судов. Представлена математическая модель определения основных элементов судна. В отчете рассмотрены элементы, составляющие основу методики: математическая модель проектирования судна, технология создания трехмерной геометрической модели судна, технология параметризации судовой поверхности, технология автоматической генерации теоретического чертежа судна.

2. Методика оценки стоимости транспортных судов на начальных стадиях проектирования.

Предложенная методика оценки стоимости транспортных судов на начальных стадиях проектирования позволяет учитывать стоимость отдельных конструктивных групп судна. В рамках предложенной методики рассмотрены зависимости, позволяющие учитывать зависимость стоимости от срока службы судна и основных его характеристик.

3. Математическая модель разрушения при малоцикловой усталости.

Математическая модель разрушения при малоцикловой усталости позволяет расчетным путем определять ресурс и предел выносливости по амплитудным напряжениям при малоцикловой усталости судовых конструкций. Рассмотрен способ построения диаграмм предельных амплитуд и предельных амплитуд напряжений, построенных для различных баз, что позволяет инженеру-технологу или проектировщику быстро оценивать надежность судовых корпусных конструкций.

4. Технология конструирования постели для сборки днищевых секций.

Предложена усовершенствованная технология конструирования постели для сборки кормовой оконечности на примере танкера. Представлены результаты проектировочных и проверочных расчетов облегченной секции.

5. Совершенствование технологии строительства судов.

Настоящая технология предназначена для применения на стадиях проектирования и технологической подготовки к постройке судов. Технология позволяет, не прибегая к прямому расчету, с достаточной для практики точностью устанавливать распределение объемов сварки по месту их выполнения (стапель или цехи предварительной сборки и сварки), по видам сварных соединений и их пространственному расположению, а также прогнозировать возможные объемы применения различных видов и способов сварки и уровень механизации сварочных работ.

6. Рекомендации по проектированию понтонных плавучих доков.

Приводятся практические рекомендации по проектированию понтонных плавучих доков, основные на практических данных и результатах расчетного анализа напряжённо-деформированного состояния серийного стального плавучего дока ПД-169.

7. Методика проектирования формы корпуса судна с учетом продольной качки и волновых изгибающих моментов.

Предложенная методика обобщает результаты известных исследований в области качки и прочности судов на волнении и позволяет на начальных стадиях проектирования транспортных судов определять основные параметры формы корпуса с учетом требований к мореходным качествам.

8. Методика и программа оптимизации конусных опорно-упорных подшипников с газовой смазкой для судовых турбомашин.

Разработаны методика расчета и оптимизации подшипников с газовой смазкой для турбомашин судовых энергетических установок, которая включает в себя математическую модель исследуемой опоры и составленную на ее основе программу, направленную для разработки и составления практических рекомендаций по проектированию опор для подшипников с газовой смазкой.

9. Электронные информационные ресурсы в LMS.

В рамках исполнения обязательств по настоящему соглашению подготовлены и внесены в электронную среду Blackboard учебно-методические комплексы и электронные ресурсы подготовки кадров по следующим дисциплинам:

- «Конструкция корпуса морских судов», ООП 180100.68 – Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры.

- «Прочность морских инженерных сооружений», ООП 180100.68 – Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры.

2.2. Описание новизны научных результатов.

Новизна научных результатов, полученных в результате реализации проекта, заключается в комплексном, интегрированном подходе к решению рассмотренных задач и проблемы в целом, основанном на учете общемировых тенденций в области судостроения, науки и информационных технологий. Поставленные и решенные в рамках данной НИР задачи являются актуальными и вполне соответствуют современным тенденциям в развитии науки, техники и технологий. Основные результаты исследований согласуются с современными представлениями и данными, полученными при практической эксплуатации судов, транспортных систем и технологий.

Разработанные в результате НИР модели, методы и методики системно взаимосвязаны и направлены на реализацию единого комплексного подхода к проектированию судов и других морских инженерных сооружений, основанного на применении традиционных инженерных методов в совокупности с современными системами автоматизированного проектирования.

2.3. Сопоставление с результатами аналогичных работ мирового уровня.

В результате сопоставления результатов, полученных в ходе исполнения обязательств по проекту, с результатами аналогичных работ мирового уровня, отмечено, что научные задачи, рассмотренные в рамках настоящего проекта, являются актуальными и соответствуют общемировым тенденциям в области проектирования и создания перспективных типов гражданской морской техники и инновационных технологий подготовки кадров. В некоторых случаях результаты, полученные в ходе реализации проекта, являются новыми и передовыми в своей области, в результате чего поданы заявки на патенты и полезные модели, а авторов научных разработок приглашают опубликовать результаты исследований в международных журналах, отдельных сборниках научных трудов и конференций.

3. Назначение и область применения результатов проекта

3.1. Описание областей применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут или уже используются полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).

Результаты, полученные в ходе выполнения настоящего проекта, рекомендуется использовать в профильных высших учебных заведениях, научно-исследовательских, проектно-конструкторских организациях и предприятиях судостроительной и судоремонтной отраслей, связанных с проектированием, постройкой, модернизацией, переоборудованием судов и технических средств освоения Мирового океана.

3.2. Перспективы практического применения и коммерциализации результатов проекта.

В качестве перспектив практического применения результатов проекта отметим возможность их практического применения в профильных высших учебных заведениях при подготовке квалифицированных кадров, а также в научных и проектных организациях, на судостроительных и судоремонтных предприятиях при проектировании, модернизации судов и технических средств освоения Мирового океана.

3.2.1. Описание направлений практического внедрения полученных результатов или перспектив их использования.

В качестве перспектив использования результатов проекта можно отметить возможность их практической апробации в проектных организациях, судостроительных и судоремонтных предприятиях Дальневосточного региона с целью качественной и количественной оценки эффекта, полученного от использования предложенных в результате реализации проекта методов и методик.

Внедрение результатов, полученных в ходе реализации настоящего проекта, будет способствовать повышению эксплуатационной надежности и функциональной эффективности судостроительной отрасти.

3.2.2. Оценка или прогноз влияния полученных результатов на развитие научно-технических и технологических направлений; на разработку новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сферы.

Результаты проекта способствовали появлению и развитию новых направлений научных исследований связанных с совершенствованием конструкторских и технологических решений в области проектирования гражданской морской техники и отдельных подсистем судов.

Основные результаты исследований положены в основу рабочих учебных программ и учебно-методических комплексов специальных дисциплин при подготовке кадров для современного судостроения, что позволит снизить остроту проблемы, связанной с внедрением и использованием на отечественных предприятиях специализированных программных продуктов, повысить интеллектуальный уровень персонала, качество проектных работ, научных изысканий и судостроительного производства в целом.

3.2.3. Описание ожидаемых социально-экономических и др. эффектов от использования товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов (повышение производительности труда, снижение материало- и энергоёмкости производства, уменьшение отрицательного техногенного воздействия на окружающую среду, снижение риска смертности, повышение качества жизни и т.п.).

Экономическая эффективность и значимость полученных результатов проекта обусловливается повышением обоснованности проектных решений, сокращением сроков проектирования судов и других типов гражданской морской техники, что ведет к повышению качества проектно-конструкторских работ и ускорению выхода готовой продукции на рынок.

3.2.4. Описание существующих или возможных форм коммерциализации полученных результатов: организация производства продукции и/или оказание услуг, в том числе с образованием нового юридического лица или без него; заключение лицензионных договоров, заключение договоров уступки прав на РИД.

Коммерциализация проектом не предусмотрена.

3.2.5. Описание видов новой и усовершенствованной продукции (услуги), которые могут быть созданы или уже созданы на основе полученных результатов интеллектуальной деятельности (РИД); указание предполагаемых или фактических рынков сбыта.

Результаты интеллектуальной деятельности, полученные в процессе реализации проекта, ориентированы на улучшение функциональных характеристик отдельных подсистем судов и объектов гражданской морской техники. Прежде всего, это новые проектные и конструкторско-технологические решения, относящиеся к пропульсивному комплексу морских судов, которые направлены на повышение их ходовых и мореходных качеств.

4. Перспективы развития исследований

Краткая информация о перспективах развития выполненного в ходе выполнения проекта исследования.

1) Информация о том, насколько участие в ФЦП способствовало формированию новых исследовательских партнерств. Участвует ли научный коллектив в проектах по 7-й рамочной Программе Евросоюза.

Участие в ФЦП способствовало формированию новых исследовательских партнерств как с отечественными учеными, научно-исследовательскими и проектными организациями, так и с зарубежными исследователями и институтами. Участники научного коллектива, работающие по проекту, прошли курсы повышения квалификации в Технологическом университете Малайзии (UTM), опубликовали ряд статей в сборниках конференций и высоко рейтинговых отечественных и зарубежных журналах, проведена работа по апробации результатов НИР на предприятиях и проектных организациях Дальневосточного региона.

Благодаря участию в зарубежных конференциях с докладами, подготовленными в рамках исполнения обязательств по настоящему проекту, д.т.н., проф. Антоненко С.В. включен в члены экспертного совета журнала «Jurnal Teknologi» (Sains & Kejuruteraan) индексируемом Scopus.

Совместно с Hochschule Wismar University of Applied Sciences Technology, Business and Design (Германия, г. Висмар) разрабатываются совместные образовательные программы для подготовки специалистов международного уровня с элементами научной школы, в т.ч. для Судостроительного комплекса «Звезда»:

• Международная магистерская программа «Кораблестроение и морская техника (Shipbuilding and Marine engineering)» по направлению 180100.68 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры».
• Комплекс программ дополнительного образования, в т.ч. в рамках Президентской программы повышения квалификации инженерных кадров на 2012 - 2014 годы.

Научный коллектив в проектах по 7-й рамочной Программе Евросоюза не участвует.

2) Краткая информация о проектах научного коллектива по аналогичной тематике.

Отдельные участники научного коллектива по проекту принимают участие в исследованиях по аналогичной тематике: «Разработка теоретических основ обеспечения эффективности технических средств освоения ресурсов континентального шельфа и эксплуатации гидротехнических сооружений». Регистрационный номер: 7.8650.2013. Сроки проведения: 01.01.2013 - 31.12.2014 гг.

3) Информация о том, сотрудничество с какими странами и исследовательскими центрами может способствовать наибольшей отдаче для развития в России технологий в области исследования, а также для выхода российской продукции на региональные и глобальные рынки.

Помимо сотрудничества с отечественными проектными и научно-исследовательскими организациями Дальнего Востока, осуществляемого в рамках реализации настоящего научно-исследовательского проекта, сотрудничество с такими странами как Южная Корея, Япония, Тайвань, Сингапур, Германия в областях судостроения, судоремонта, информационных технологий и подготовки квалифицированных кадров, может способствовать большей отдаче для России как в указанных областях интеллектуальной деятельности, так и в ряде смежных областей.

Подобное сотрудничество будет способствовать значительному развитию российской науки, продвижению и выходу отечественной продукции, техники и технологий и в области судостроения и разработки современных технических средств для освоения ресурсов Мирового океана на глобальные рынки.

5. Опыт закрепления молодых исследователей – участников проекта (этапа проекта) в области науки, образования и высоких технологий

Участие в настоящем проекте обеспечило поддержку и дальнейшее развитие сложившихся научных коллективов и послужило причиной закрепления и воспроизводства научно-педагогических кадров в сфере науки и образования.

В течение первого этапа проекта в области науки, образования и высоких технологий закреплены специалисты перечисленные ниже.

Заведующий лабораторией Карпов Петр Павлович, 04.11.1979 года рождения, принят на должность старшего преподавателя кафедры Кораблестроения и океанотехники инженерной школы ДВФУ.

Кандидат технических наук Мамонтов Андрей Игоревич, 17.09.1978 года рождения, принят на должность доцента кафедры Кораблестроения и океанотехники инженерной школы ДВФУ.

На втором этапе проекта в сфере науки и образования закреплены следующие специалисты:

Бондяева Анна  Николаевна, 23.09.1986 года рождения, принята на работу инженером 1 категории на кафедру Кораблестроения и океанотехники Инженерной школы Исполнителя;

Немкин Дмитрий Викторович, 06.02.1990 года рождения, зачислен в очную аспирантуру Исполнителя;

Лапшин Андрей Викторович, 18.02.1990 года рождения, зачислен в очную аспирантуру Исполнителя;

Киселев Сергей Алексеевич,  05.10.1990 года рождения, зачислен в очную аспирантуру Исполнителя;

Вертиков Владимир Николаевич, 24.02.1990 года рождения, зачислен в очную аспирантуру Исполнителя;

Жю Алексей Александрович, 02.07.1991 года рождения, зачислен в очную аспирантуру Исполнителя.

Руководитель Проекта – В.Г. Бугаев