Justification of the mathematical model for selecting the main elements of a dry cargo vessel

Abstract

This article presents a mathematical model for the design of dry cargo vessels. This model allows for the early determination of optimal values ​​for key vessel characteristics, taking into account operating conditions and regulatory requirements of the Russian Federation. The development of this model for dry cargo vessels is driven by the need to reduce design time, lower design costs, objectively assess the impact of design parameters on vessel performance, and automate the search for solutions under multiple constraints. The paper examines in detail the assumptions used in constructing the model, including idealized traffic conditions and performance calculation features. Particular attention is paid to constraints specific to the operation of dry cargo vessels in the Russian Federation: the dimensions of hydraulic structures (locks, bridges), channel depths, classification society requirements, and seasonal and hydrological conditions. The analytical relationships used in the design process are presented, along with a breakdown of the values ​​they contain. These include the buoyancy equation, the mass equation (with details on displacement components), the propulsion equation (determination of resistance and required power), the stability equation, and the capacity equation. The developed model serves as an effective tool for informed design decisions, ensuring a balance of technical, economic, and operational requirements in the design of dry cargo vessels.

Keywords: Dry cargo ship, mathematical model, buoyancy equations, mass equation, speed equation, stability equation, capacity equation

References

Овчинников К.Д., Белая А.Б. Оценка ходовых качеств водоизмещающих транспортных судов на начальных стадиях проектирования: учебное пособие, г. Санкт-Петербург. СПбГМТУ. 2024, 192 с.

Гайкович, А. И. Теория проектирования водоизмещающих кораблей и судов. Том 2. Анализ и синтез системы «Корабль». – СПб.: Издательство НИЦ МОРИНТЕХ, 2014. – 872 с.

Волго-Донской канал (Волго-Дон) – URL: https://www.locman.net/volgodon.htm.

Приказ Министерства транспорта РФ от 24 июля 2018 г. N 270 "Об утверждении Правил движения и стоянки судов в Волго-Донском бассейне внутренних водных путей Российской Федерации".

Зуев В.А., Калинина Н.В., Рабазов Ю.И. Выбор основных характеристик морских транспортных судов на начальной стадии проектирования: учеб. пособие / В.А. Зуев, Н.В. Калинина, Ю.И. Рабазов; Нижегород. гос. техн. ун-т. Нижний Новгород, 2012. - 225 с.

Грамузов Е. М. Определение основных характеристик спасательного судна методом совместного решения уравнений теории проектирования / Е. М. Грамузов, В. К. Май // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2013. - №3(22). - C. 25-33. DOI: 10.21821/2309-5180-2013-5-3-25-33.

Грамузов Е. М. Обоснование проектных характеристик речных ледоколов / Е. М. Грамузов, Н. Е. Тихонова // Тр. НГТУ. — Н. Новгород, 2013. — № 3.

Калинина Н.В. Теоретико-экспериментальный подход к прогнозированию ледовой ходкости при движении судов набегами // Морские интеллектуальные технологии. 2025. № 4 часть 2, С. 15—24.

ФБУ "Администрация "Волго-Дон"– URL: https://vdgbu.ru.

Author Biographies

Igor D. Stepanov , Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev

postgraduate student, Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev (NSTU n.a. R.E. Alekseev), Minina, 24, Nizhny Novgorod, 603155

Evgeny M. Gramuzov , Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department "Shipbuilding and Aviation Technology", Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev (NSTU n.a. R.E. Alekseev), Minina, 24, Nizhny Novgorod, 603155

 

Published
21-09-2026
How to Cite
Stepanov, I. D., & Gramuzov, E. M. (2026). Justification of the mathematical model for selecting the main elements of a dry cargo vessel. Russian Journal of Water Transport, (88), 57-66. https://doi.org/10.37890/jwt.vi88.722
Section
Shipbuilding, ship repair and ecological safety of the ship