 |
|
Сопоставление металлоемкости корпусов судов-аналогов с использованием регрессионных уравнений
Под металлоемкостью корпуса в настоящей главе будем понимать массу металла корпуса и надстроек. Единственной возможностью точно определить эту массу металла в рамках сопоставительного анализа требований различных правил является проектирование судов одного и того же типа, назначения и размерений в соответствии с ПСВП и по правилам GL / BV. Однако, возможны и обходные пути, когда нужный параметр определяют по косвенным признакам с помощью регрессионного анализа. В данном случае регрессионный анализ является инструментом выявления корреляции между входными и выходными переменными, а сам объект исследования, в данном случае конструкция корпуса и надстроек судна, представляется в виде «черного ящика», стенки которого непрозрачны для исследователя. Недостатком регрессионного анализа является потеря в определенных случаях правильности физического отображения описываемых процессов, например, если из регрессионного уравнения следует, что с ростом толщин каких-либо связей масса металла корпуса и надстроек судна уменьшается. Чаще всего это происходит, когда используемые факторы взаимно закоррелированы, например, толщина листов обшивки корпуса во многом зависит от результатов расчета прочности, увязывающего толщины связей корпуса, в том числе листов днища, бортов, палубы, ширстрека, палубного стрингера, комингса люков и т. д. В таких случаях обычно решают проблему мультиколлинеарности, то есть определенным образом преобразуют или исключают из рассмотрения те или иные факторы из взаимно закоррелированных. В рамках нашей работы сопоставления требований правил различных органов классификации судов (классификационных обществ) проблема мультиколлинеарности практически не решаема, но сам регрессионный анализ является единственно возможным способом оценки металлоемкости корпусов и надстроек, толщины связей которых регламентируются правилами постройки. В связи с изложенным некорректно искать «физику» в получаемых регрессионных уравнениях, потому что решаемая с их помощью задача никаким другим способом в рамках недоступности результатов сопоставительного проектирования не может быть решена.
Исходные для регрессионного анализа выборки представлены:
в табл. 2.6-1 — для сухогрузных судов класса «О» (условно суда для эксплуатации в зоне 1 ЕВВП);
в табл. 2.6-2 — для сухогрузных судов класса «Р» (условно суда для эксплуатации в зоне 2 ЕВВП);
в табл. 2.6-3 — для сухогрузных судов класса «Л» (условно суда для эксплуатации в зоне 3 ЕВВП);
в табл. 2.6-4 — для сухогрузных судов класса «М», «М-СП», «М-ПР», IIСП (аналога в европейских предписаниях нет);
Таблица 2.6-1
| № проекта судна | Факторы | Масса металла в составе корпуса и надстроек, т | Прогнозируемое значение металлоемкости, т | Погрешность прогнозирования, % | ||||||||
| Толщины листов обшивки, палуб, набора в средней части судна, мм: | Признак наличия ледовых усилений | Кубический модуль, м3 | ||||||||||
| днища | бортов | настила палуб | второго дна | вторых бортов | комингса люков / ширстрека | надстройки (средняя) | ||||||
| 7,8 | 7,5 | — | — | — | ||||||||
| –3,25 | ||||||||||||
| 507, 507А | 7,5 | 1,24 | ||||||||||
| 1565, 507Б | 5,04 | |||||||||||
| 21-88 | 7,8 | –7,83 | ||||||||||
| 0,02 | ||||||||||||
| 3,83 | ||||||||||||
| 4,5 | –7,46 | |||||||||||
| Р25 | 2,03 | |||||||||||
| 559Б | –16,90 | |||||||||||
| –23,19 | ||||||||||||
| ТУ-3- -100А | 3,00 | |||||||||||
| Р19 | 3,47 | |||||||||||
| Р40 | –10,52 | |||||||||||
| –3,90 | ||||||||||||
| 27-410 | 14,47 | |||||||||||
| 414А | 49,60 | |||||||||||
| 765А | 21,01 |
Таблица 2.6-2
| № проекта судна | Факторы | Масса металла в составе корпуса и надстроек, т | Прогнозируемое значение металлоемкости, т | Погрешность прогнозирования, % | ||||||||
| Толщины листов обшивки, палуб, набора в средней части судна, мм: | Признак наличия ледовых усилений | Кубический модуль, м3 | ||||||||||
| днища | бортов | настила палуб | второго дна | вторых бортов | комингса люков / ширстрека | надстройки (средняя) | ||||||
| 3,90 | ||||||||||||
| 7,5 | –1,01 | |||||||||||
| 781Э | 0,54 | |||||||||||
| 1810двт | 0,73 | |||||||||||
| –2,65 | ||||||||||||
| Р86А | ||||||||||||
| 272Т | 10,88 | |||||||||||
| 912А | –8,89 | |||||||||||
| 898А | 13,56 | |||||||||||
| –26,67 | ||||||||||||
| –1,06 | ||||||||||||
| 10,00 | ||||||||||||
| 6,00 | ||||||||||||
| 105М | –57,89 |
Таблица 2.6-3
| № проекта судна | Факторы | Масса металла в составе корпуса и надстроек, т | Прогнозируемое значение металлоемкости, т | Погрешность прогнозирования, % | ||||||||
| Толщины листов обшивки, палуб, набора в средней части судна, мм: | Признак наличия ледовых усилений | Кубический модуль, м3 | ||||||||||
| днища | бортов | настила палуб | второго дна | вторых бортов | комингса люков / ширстрека | надстройки (средняя) | ||||||
| 776А | 31,2 | –24,00 | ||||||||||
| К53 | 29,5 | |||||||||||
| 220В | 24,25 |
в табл. 2.6-5 — для несамоходных судов (барж);
в табл. 2.6-6 — для нефтеналивных судов (танкеров).
В двух последних столбцах приведенных таблиц даны результаты прогнозирования массы металла в составе корпуса и надстройки судов с помощью следующих регрессионных уравнений, полученных нами по данным «Справочника по серийным речным судам»:
Таблица 2.6-4
| № проекта судна | Факторы | Масса металла в составе корпуса и надстроек, т | Прогнозируемое значение металлоемкости, т | Погрешность прогнозирования, % | ||||||||
| Толщины листов обшивки, палуб, набора в средней части судна, мм: | Признак наличия ледовых усилений | Кубический модуль, м3 | ||||||||||
| днища | бортов | настила палуб | второго дна | вторых бортов | комингса люков / ширстрека | надстройки (средняя) | ||||||
| 2,47 | ||||||||||||
| 488АМ/4 | 10,5 | 118,7 | — | — | — | |||||||
| 117,5 | — | — | — | |||||||||
| 12,5 | 13,5 | 82,5 | — | — | — | |||||||
| 05074М | 8,15 | 10,7 | 138,4 | — | — | — | ||||||
| 113,3 | — | — | — | |||||||||
| 92-040 | — | — | — | |||||||||
| 1743.1 | 108,4 | 21,68 | ||||||||||
| Р32.3.2 | 110,7 | 3,04 | ||||||||||
| 19620М | 6,8 | 88,9 | — | — | — | |||||||
| 19620А | 6,14 | 88,9 | — | — | — | |||||||
| 6,8 | 86,7 | — | — | — | ||||||||
| 7,5 | 7,8 | 6,5 | 7,8 | — | — | — | ||||||
| 7,8 | 8,9 | 86,45 | — | — | — | |||||||
| 2-95А | –8,10 | |||||||||||
| 2-95А/R | –8,68 | |||||||||||
| 7,5 | 114,02 | 4,38 | ||||||||||
| 1814двт | 8,5 | 83,3 | — | — | — | |||||||
| 9,5 | — | — | — | |||||||||
| Фин. 1000/800 | 79,8 | –1,50 | ||||||||||
| Фин. 1000/540 | 64,8 | –38,76 |
для сухогрузных судов класса «О»
(2.6-1)
где 
— толщина листов днища в средней части судна, мм;
— толщина листов борта в средней части судна, мм;
— толщина листов настила палубы в средней части судна, мм;
— толщина листов второго дна в средней части судна, мм, если второго дна нет, задается равным нулю;
Таблица 2.6-5
| № проекта судна | Факторы | Масса металла в составе корпуса и надстроек, т | Прогнозируемое значение металлоемкости, т | Погрешность прогнозирования, % | ||||||||
| Толщины листов обшивки, палуб, набора в средней части судна, мм: | Признак наличия ледовых усилений | Кубический модуль, м3 | ||||||||||
| днища | бортов | скулового пояса | палубного стрингера | настила палубы | второго дна | вторых бортов | ||||||
| –6,75 | ||||||||||||
| 6,39 | ||||||||||||
| –4,60 | ||||||||||||
| 12,73 | ||||||||||||
| 8,00 | ||||||||||||
| 5,2 | 5,2 | –1,47 | ||||||||||
| — | — | — | ||||||||||
| 16802М | –1,98 | |||||||||||
| 16801(КН) | –5,31 | |||||||||||
| 16800НП | 14,22 | |||||||||||
| 11,17 | ||||||||||||
| 0,51 | ||||||||||||
| –0,81 | ||||||||||||
| Р79А | –3,15 | |||||||||||
| Р165 | –1,64 | |||||||||||
| –3,65 | ||||||||||||
| –8,55 | ||||||||||||
| Р171 | –1,28 | |||||||||||
| Р171А | –2,03 | |||||||||||
| Р169 | –6,09 | |||||||||||
| 3,08 | ||||||||||||
| Р167 | 2,11 | |||||||||||
| Р147 | 2979,2 | –5,99 |
— толщина листов внутреннего борта в средней части судна, мм, если вторых бортов нет, задается равным нулю;
— толщина комингса / ширстрека / обшивки палубного стрингера в средней части судна, мм, принимается та толщина, которая применима;
— толщина листов надстройки, мм;
pлу — признак наличия ледовых усилений корпуса: pлу = 1, если судно в формуле класса имеет символ «(лед)», pлу = 0 при отсутствии ледовых усилений;
LВН — кубический модуль, м3.
Таблица 2.6-6
| № проекта судна | Факторы | Масса металла в составе корпуса и надстроек, т | Прогнозируемое значение металлоемкости, т | Погрешность прогнозирования, % | ||||||||
| Толщины листов обшивки, палуб, набора в средней части судна, мм: | Признак наличия ледовых усилений | Кубический модуль, м3 | ||||||||||
| днища | бортов | скулового пояса | палубного стрингера | настила палубы | второго дна | вторых бортов | ||||||
| 3,55 | ||||||||||||
| 7,07 | ||||||||||||
| –8,40 | ||||||||||||
| –7,26 | ||||||||||||
| –3,96 | ||||||||||||
| 7,5 | 15,85 | |||||||||||
| 576Т | 3,95 | |||||||||||
| –1,23 | ||||||||||||
| Р77 | –19,18 | |||||||||||
| 1754Б | –21,51 | |||||||||||
| 1754А | –24,67 | |||||||||||
| –2,59 | ||||||||||||
| 866М | 18,75 | |||||||||||
| 18,13 | ||||||||||||
| Р42 | 25,91 | |||||||||||
| 27,45 | ||||||||||||
| –28,09 |
Средняя квадратическая погрешность уравнения (2.6-1) равна 11,64 %.