Главная Архив номеров N-16 сентябрь 2007 Имитационные исследовательские технологии в развитии кораблестроения, ВТС в процессе создания и модернизации кораблей и их подсистем.
 

Авторизация



Имитационные исследовательские технологии в развитии кораблестроения, ВТС в процессе создания и модернизации кораблей и их подсистем. Печать

В.Т.Томашевский, д.т.н., профессор, Институт проблем машиноведения РАН; к.т.н., доцент В.В.Щипцов, ВМА им. Н.Г. Кузнецова.

От редакции. 5-8 сентября в Санкт-Петербурге
с успехом прошли III съезд Российского НТО судостроителей имени А.Н. Крылова и I Российская научно-практическая конференция судостроителей. Информационным партнером форума выступила «Морская газета»
и ее спецвыпуск «Оборонный заказ». В этом номере на суд читателей выносится доклад непростой и неоднозначный, но именно он вызвал наибольший интерес специалистов, работавших на конференционной секции №6 «Стратегия становления Военно-Морского Флота, маркетинговые исследования, военно-техническое сотрудничество».


Характерными особенностями исследовательского проектирования являются:
- обоснование концептуальных решений, определяющих облик элементов морской системы вооружений (МСВ) - надводных кораблей (нк), подводных лодок (пл) и их основных систем, а также структуру МСВ, исходя из основных задач, поставленных Военно-морской доктриной на прогнозируемый период и выделяемых ресурсов;
- существенная степень неопределенности задач вариантного анализа, возникающих при прогнозировании предпочтительного облика элементов МСВ, увеличивающаяся с глубиной прогноза;
- многомерность пространства базовых тактико-технических элементов (ТТЭ) и принимаемых технических решений (ПТР), резко усложняющая моделирование процессов функционирования нк и пл в ходе их применения в соответствии с типовыми сценариями, отвечающими основным задачам, которые решают корабли.
Названные и другие особенности определяют, с одной стороны, значение принимаемых технических решений, а с другой - существенную зависимость меры адекватных прогнозных имитационных моделей, состоящих из оперативно-тактического (функционального), технического (реализующего боевые и технические свойства корабля) и экономического (учитывающего расход различных видов ресурсов на всех стадиях жизненного цикла элементов МСВ - нк и пл) блоков. Следует также отметить, что элементы МСВ - структурно сложные технические системы, состоящие из подсистем с существенно различающимися темпами морального (тактического) и физического старения. Так, например, основные подсистемы кораблей - корпуса (системообразующие подсистемы), атомные ЭУ, ряд общекорабельных систем и устройств имеют срок службы в два и более раз больший, чем оружие и радиоэлектронное вооружение [1, 2, 4 и др.].
В настоящее время применение методов ИП ограничивается рубежом обоснования ТТЗ, тогда как окончательные варианты ПТР определяются в техническом проекте, а зачастую и на последующих стадиях создания кораблей, включая модернизацию.
Учет перечисленных и других особенностей требует поиска путей совершенствования научной базы моделирования применительно к прикладным задачам системного синтеза развития кораблестроения. Этот аппарат в равной мере применим с учетом характерных особенностей и к моделированию развития других структурно сложных организационно-технических систем с развитой иерархией.
Выполненный анализ показал, что поиск решения этой проблемы следует искать на пути имитационного моделирования исследуемых реальных процессов. При этом было принято считать имитационными системы и модели, сложность которых лежит на пределе возможностей существующих ЭВМ и которые являются как бы промежуточным звеном между реальными и обычными моделями.
Наиболее важное значение имеет такая организация имитационного моделирования, когда исследователи непосредственно участвуют в эксперименте, получая информацию от ЭВМ о состоянии моделируемого процесса, анализируя её и вводя в машину выработанные на основе анализа решения [3, 5, 6]. Такое «человеко-машинное» моделирование назвали комбинированным имитационным моделированием (КИМ); совокупность программно-технических средств, реализующих КИМ - комплексной автоматизированной имитационной системой (КАИС); сложные структурированные математические модели (ММ), описывающие все интересующие нас аспекты исследуемого процесса или объекта с подробностью, близкой к имитации - комплексными исследовательскими имитационными моделями (КИИМ).
Разработка имитационной системы прогнозных исследований по развитию ВВТ ВМФ предполагает формирование совокупности обычных и имитационных моделей кораблей, комплексов ВВТ ВМФ, описывающих как технические вопросы формирования альтернативных вариантов рассматриваемых элементов МСВ, так и вопросы военно-экономической оценки их создания и применения. Эти модели и оценки необходимы на всех этапах процесса проектирования и постройки, а также модернизации элементов МСВ и их подсистем для обоснования принимаемых решений при формировании и реализации программ военного кораблестроения.
Общая концепция комбинированного имитационного моделирования для обеспечения информационно-аналитического сопровождения всех этапов создания кораблей была разработана в соответствии с идеей, которая была выдвинута доктором военно-морских наук, профессором Матвейчуком Ф.А. и доктором технических наук, профессором Томашевским В.Т. Она характеризуется тем, что в процесс ИП кораблей включаются этапы комбинированного исследовательского моделирования функционирования МСВ в целом и ее подсистем, содержащих в своем составе разрабатываемые перспективные корабли. При этом они могут находиться на разных этапах создания (разработка ОТЗ, обоснование ТТЗ на проектирование и модернизацию, разные стадии реального проектирования и постройки). КИМ должно проводиться в форме двухсторонних командно-штабных военных игр (КШВИ). В состав штабных постов предлагается дополнительно вводить, кроме штатного состава управления флотов и ГШ ВМФ, специалистов НИУ ВМФ (группа научно-технического сопровождения соответствующего проекта в полном составе) и специалистов промышленности - разработчиков корабля и его комплексов (генеральных и главных конструкторов).
Информационная поддержка принимаемых решений осуществляется специальной КАИС.
Таким образом, в процесс формирования облика корабля включаются элементы натурного динамического моделирования работы командиров и штабов в боевом столкновении противостоящих сторон. При этом создается реальная возможность выявления недоработок проекта, таких как недостаточная сбалансированность подсистем различного уровня как при одиночном, так и групповом применении кораблей; несоответствие принимаемых в ТТЗ параметров и новых положений тактики применения кораблей и их оружия и др.
Участвующие в КШВИ представители органов управления кораблестроением ВМФ и промышленности разрабатывают предложения по организации проработки возможных вариантов устранения выявленных недостатков.
Нет сомнений, что неоднократное прохождение разрабатываемого корабля (на разных стадиях наполнения банка данных о его ТТХ) через процедуру КИМ качественно повысит уровень сбалансированности как корабля и его подсистем, так и корабельных группировок МСВ.
Очень важно, что в ходе КИМ будут отрабатываться новые тактические приёмы применения корабля и его вооружения.
В итоге откроется возможность разработки проектов тактического руководства, правил боевого использования оружия и технических средств и других боевых документов к моменту сдачи головного корабля и проверки их в ходе государственных испытаний, а не в процессе опытной эксплуатации, когда устранение большинства технических недостатков уже невозможно.
Введение КИМ в процесс исследовательского планирования ПВК на разную глубину прогноза повысит меру достоверности прогнозных оценок.
Целесообразность применения комбинированного имитационного моделирования (КИМ) по обоснованию МСМ подтверждается как положительным опытом его использования в недалеком прошлом, так и анализом результатов качества созданных в последние годы МСВ без применения КИМ. В предвоенный и послевоенный периоды до 1970 года ведущей в области оперативно-тактических обоснований ОТЗ и ТТЗ на проектирование кораблей, а также программ военного кораблестроения была Военно-Морская Академия. КИМ проводилось в форме исследовательских КШВИ на заключительных стадиях прогнозных исследований по обоснованию ТТЗ на проектирование кораблей [5].
Результативность применявшейся методологии подтверждается оценкой созданных кораблей. В качестве примеров можно назвать крейсер пр. 68 бис и эсминец пр.56. Неоднократный розыгрыш динамики артиллерийского боя с использованием стрельбового тренажера позволил в свое время обосновать оперативно-тактические требования, обеспечивающие превосходство по боевому потенциалу над кораблем противника. Особое внимание было уделено обеспечению живучести управления оружием в условиях боевых повреждений. Например, на крейсере пр. 68 бис было предусмотрено 12 вариантов переключения системы управления огнем в зависимости от тех или иных повреждений ее на различных участках.
Опыт привлечения главных конструкторов из Невского и Северного проектно-конструкторских бюро для участия в комбинированном имитационном моделировании на электронном тренажере «Океан» в Военно-Морской Академии в мае 1993г. подтверждает эффективность КИМ.
Научная методология обоснования ПВК с использованием КИМ продемонстрирована на упрощенном примере применительно к многоцелевой пл. Проведенный комплекс фундаментальных и прикладных исследований дает возможность приступить к НИОКР по созданию прикладного информационного и аппаратного обеспечения процесса обоснования и реализации ПВК на новом качественном уровне. Подробно можно ознакомиться с содержанием предлагаемого пути решения проблемы в [6], а применительно к одной из ударных подсистем - в [7].
Литература.
1. И.Г. Захаров, В.Н. Пашин, В.Т. Томашевский. Системный подход как методологическая основа решения исследовательских задач в кораблестроении. Машиностроение. Энциклопедия в 40 т.т. Раздел IV. Расчет и конструирование машин. Том IV-20. Корабли и суда (в двух книгах). Книга
1. Общая методология и теория кораблестроения. Статья 2.1.1. Системный подход как методологическая основа решения исследовательских задач в кораблестроении. -СПб: Политехника, 2003, с. 25 - 28.
2. И.Г. Захаров, Л.Ю. Худяков, В.В. Щипцов. Исследовательское проектирование кораблей. Там же. Глава 2.2.-СПб: Политехника, 2003, с. 51 -71.
3. В.Т. Томашевский, М.М. Четвертаков. Методология имитационного моделирования в задачах развития флота. Там же. Статья 2.1.6. - СПб: Политехника, 2003, с. 43 - 47.
4. Ю.Н. Кормилицин. Проблемы и особенности создания энергоемких технических систем. Известия Академии наук. Энергетика № 3, май - июнь 2002, с. 74 - 87.
5. Отчет по НИР «Циновка». В.Т. Томашевский (научный руководитель), Ф.А. Матвейчук, М.М. Четвертаков, В.В. Щипцов - СПб: ЦИГБИК АЕН, 1999.
6. Ю.Н. Кормилицин, В.Т. Томашевский, М.М. Четвертаков, В.В. Щипцов и др. Имитационное моделирование в решении проблем развития морской системы вооружений и ее подводной составляющей, СПб, Наука, 2007 (в издании).
7. Ю.Н. Кормилицин, С.Ю. Мельников, В.Т. Томашевский. Подводный взрыв и его взаимодействие со средами и преградами, СПб, Наука, 2006.

 
Разработка сайтов