автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование параметрической модели вынужденных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов в рамках теории устойчивости второго рода

Данцевич Игорь Михайлович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВЫХ СИСТЕМ И МЕХАНИЗМОВ В РАМКАХ ТЕОРИИ УСТОЙЧИВОСТИ ВТОРОГО РОДА

Специальность 05.12.13 — Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Новороссийск - 2004

Работа выполнена в Новороссийской государственной морской академии на кафедре «Радиоэлектроника» (г. Новороссийск).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Плонский Александр Филиппович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор Рыжов Владимир Петрович

кандидат технических наук, доцент Студеникин Альберт Иванович

Ведущая организация: ОАО «Новошип» (г. Новороссийск)

Защита диссертации состоится на заседании Диссер- •

тационного Совета Д223.007.01 Новороссийской государственной морской академии (г. Новороссийск).

Отзывы на диссертацию или ей реферат в двух экземплярах, заверенных печатью организации, направлять учёному секретарю Диссертационного Совета Д223.007.01 по адресу: 353918 г. Новороссийск, проспект Ленина 93,

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале НГМА (г. Новороссийск)

Автореферат разослан « 09 » ноября 2004г.

НГМА.

Учёный секретарь Диссертацио д.т.н., профессор

Бачище А.В.

11-HZ

Список сокращений и аббревиатур ССМ — судовые системы и механизмы ОУС — обычная углеродистая сталь SDA - анализ проекта конструкции FDA—анализ усталости конструкции Smart - Stress Monitoring Analysis Recording Technology Optimize - Optimal Maintenance Intervention on Ships in Europe APC - авторегрессии среднего АРСС — авторегрессии скользящего среднего . ПРД - пьезорезонансный датчик ФСРЧ - формирователь сигнала разностной частоты ПАВ - поверхностная акустическая волна МНК - метод наименьших квадратов БПФ - быстрое Фурье преобразование СКЗ - среднее квадратическое значение ИМО - международная морская организация

АИС - автоматическая идентификационная (информационная) система VBA - Visual Basic Application

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Достижения в области практического применения информационных технологий и современных средств телекоммуникаций в судостроении позволили выйти на качественно новый уровень проектных и конструкторских работ. Наряду с системами автоматизированного проектирования применяются системы анализа конструкции, что позволяет выявлять конструктивные недостатки на стадии постройки судов. Кроме того требования ведущих мировых классификационных обществ к обеспечению безопасности мореплавания заставляют судовладельцев активнее внедрять технологии, обеспечивающие непрерывный мониторинг судовых систем и механизмов.

Мониторинг конструктивных элементов ССМ является тем более актуальной задачей, чем сложнее становятся как сами ССМ, так и средства телекоммуникаций. Применение двойного корпуса стало обязательным, тем не менее нормирование прочности при прогибе и перегибе внешнего и внутреннего корпусов балкера требует непрерывного мониторинга.

Имеющиеся сегодня в распоряжении конструкторов измерительная техника и средства телекоммуникаций в принципе позволяют измерить различные параметры, характеризующие прочность конструктивных элементов. Проблема построения систем на основе достаточной статистики требует поиска методов анализа состояния ССМ.

Очевидно, что одним из путей повышения информативности систем мониторинга является применение методов анализа собственных откликов кон-

структивных элементов ССМ на внешнее динамическое воздействие. В этом аспекте представляется перспективным применение мониторинга посредством поверхностных акустических волн. Помимо сдвиговой и изгибной волн в конструктивных элементах ССМ образуются и высшие типы волн. Уникальные свойства последних позволяют анализ акустических сигналов производить в некоторой плоскости, что в принципе даёт возможность при построении систем мониторинга, например, при контроле изгибов балок набора или обшивки корпуса анализировать одну степень свободы.

Синтез моделей, позволяющих решать задачу мониторинга в описанной выше постановке, определяет актуальность темы исследования.

Предмет исследования. Предметом исследования являются средства те- ^

лекоммуникаций использующие вынужденные колебания элементов корпуса и винторулевой группы современных судов.

Цель исследования. Целью диссертационной работы является повышение уровня технической составляющей безопасности мореплавания за счёт большей точности и меньшей инерционности оценок состояния судовых систем и механизмов при периодическом и непрерывном мониторинге.

Для достижения этой цели необходимо было выполнить следующее:

- подтвердить возможность использования в качестве устройств и сетей телекоммуникаций элементов корпуса судна и ССМ;

- осуществить анализ составляющих акустического сигнала, измеренного на конструктивном элементе корпуса и винторулевого комплекса;

- оценить физические величины, характеризующие акустический сигнал, посредством техники спектрального анализа;

- рассмотреть возможность параметрического описания модели колебательной системы (плоскость, балка и т.д.);

- на основе теории колебаний найти репрезентативный параметр вынужденных колебаний конструктивного элемента (КЭ) ССМ;

- вычислить собственную частоту основного тона системы;

- на основе теории устойчивости второго рода предложить метод непрерывного мониторинга КЭ ССМ.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:

1. Показано, что как корпус судна, так и другие ССМ могут помимо своих основных функций играть роль средств телекоммуникаций.

2. Предложена параметрическая модель, описывающая вынужденные колебания конструктивных элементов ССМ на основе частного Рэ- ^ лея.

3. Получена качественная картина распределения стоячих волн, характерная для однотипных агрегатов.

4. Предложен метод непрерывного мониторинга КЭ ССМ в рамках теории устойчивости второго рода при линейной нагрузочной характеристике КЭ ССМ.

Научная достоверность и обоснованность результатовх представленных в данной работе, состоит в том, что все теоретические исследования, проектные разработки, практические реализации и внедрения основаны на базе известных аналитических средств, теорем, методов анализа, апробированы натурными и стендовыми испытаниями, статистикой измерений и т.д.

Практическая ценность. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при обработке данных периодического контроля за техническим состоянием винторулевого комплекса т/х «Старательный», «Способный», «Бравый» - флот Новороссийского Торгового Морского порта (НТМП), и при стендовых виброакустических испытаниях комплектующего оборудования для перспективных кораблей (реализовано в ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), а также при оценке технического состояния главных дизелей 25ДГМ буксира «Набат».

Метод анализа, предложенный в диссертационной работе, позволяет качественно и количественно оценивать вибрацию, степень демпфирования вынужденных колебаний КЭ ССМ.

Внедрение результатов работы. Научные результаты диссертационной работы реализованы в ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова при стендовых виброакустических испытаниях комплектующего оборудования для перспективных кораблей (договор № 678-64), а также при оценке технического состояния главных дизелей 25ДГМ буксира «Набат» (подтверждается актом реализации научных результатов, см. приложение 2).

. . Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации докладывались на всероссийских и региональных научных конференциях, опубликованы в 7 докладах и статьях.

Личный вклад соискателя. Научные результаты работы, защищаемые в диссертации, получены соискателем лично.

На защиту вынослшся.следующие научные положения диссертации:

1. Метод непрерывного мониторинга корпуса судна и элементов ССМ.

2. Определение параметра вынужденных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов на основе частного Рэлея.

3. Прикладное решение задачи об изогональных траекториях связанных колебаний нелинейного осциллятора (КЭ ССМ).

4. Модель системы на основе алгоритма линейного развёртывания фазы связанных колебаний.

5. Метод анализа связанных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов на основе оценки развёртывания фазы параметра комплексных спектральных составляющих.

Содержание работы

Введение посвящено актуальности темы исследования. Опыт создания и эксплуатации систем непрерывного мониторинга (СНМ) ССМ, как сложных, статически неопределённых систем сформировал требования к таким системам.

б

Показано, что в процессе мониторинга корпус судна может использоваться как элемент системы телекоммуникаций. Сформулированы основные функции систем непрерывного мониторинга.

В первой главе выполнен аналитический обзор методов мониторинга элементов ССМ, корпуса судна, проведен анализ методов и систем мониторинга корпуса.

Мониторинг корпуса судна на стадии его изготовления обеспечивается комплексом мер инженерного проектирования - выбором необходимых толщин связей; технологическим контролем качества применяемых материалов; обеспечением требований Правил постройки морских судов.

Наиболее изученной системой СНМ корпуса является устанавливавшая- '

ся на танкере латвийского пароходства «Антонио Грамши» система «Ведар» норвежской фирмы «Статроник». Расхождения расчётных величин и данных натурных испытаний составило 7%, однако устойчивые результаты получались лишь через 24 минуты с момента начала регистрации процесса, что вызвано особенностью формирования среднего на основе обработки выборки из 1024 наблюдений. Это существенный недостаток системы.

Основными элементами системы, ставшей классической для непрерывного контроля корпуса, являются тензодатчики левого и правого бортов, расположенные в миделевой части судна. Для подсчёта числа циклов реакций корпуса при ходе на волнении в носовой части судна дополнительно устанавливался акселерометр.

В основе математической модели системы - определение математического ожидания распределения напряжений на миделе. Сформированное среднее хранилось в памяти ЭВМ, уточнялось в ходе формирования нового стандарта величины напряжений и служило базой вычисления среднеквадра-тического отклонения с использованием нормального закона распределения.

В особом ряду стоит совместный проект компаний BP Shipping, Samsung и Lloyd's Register по внедрению и совершенствованию экспертной системы непрерывного мониторинга на судах новейшей постройки типа Suezmax "British Hawk", "British Harrier", "British Hunter". Суда строились на верфи компании Samsung, спущены на воду с июля по декабрь 1997 года.

В телекоммуникационной судовой сети P-net у большинства современных судов имеется система IPH Cargo Control System, выдающая в виде графиков и схем на экран рабочей установки при помощи подпрограммы для пользователей IPH View комплексную информацию в виде окон с указанием ключевых полей груза (удельный вес, давление в незаполненном отсеке) и ♦

другую информацию. Комплектование Strain Stale с IPH позволяет оценивать и документировать данные мониторинга без участия оператора для последующего анализа участниками проекта.

Система мониторинга корпуса комплексирована с системами вибрационного контроля Entex Е Monitor и Spec Tec's Amos for Windows и системами контроля качества смазочных масел. С учетом доработок проект реапизовы-вался в течение семи лет.

Все известные на сегодняшний день системы непрерывного мониторинга (вышеупомянутые не являются исключением) реализованы с использованием компьютерной оценки сигналов, полученных в результате сканирования поверхностей корпусных связей, переборок, балок и других элементов различными методами.

В основу аппарата параметрических АРС и АРСС методов обработки случайных сигналов положен математический аппарат стохастических уравнений. Оптимизация модели обработки зарегистрированной случайной последовательности (на основе близости моделей) предусматривает переход к методам динамической обработки сигналов в пространстве состояний.

Среди возможных параметрических методов спектрального анализа наибольшее распространение получили методы, основанные на авторегрессионной модели формирования сигнала.

Важнейшей функцией систем мониторинга корпуса является оценка волнового воздействия на корпус судна, реализуемого в виде перераспределения сил поддержания и веса по поверхности корпуса. Эти процессы приводят к возникновению инерционных сил при качке и ударах волн в выходящие из воды части корпуса.

Современные системы мониторинга корпуса «Smart» и «Optimize», послужили дальнейшим развитием систем «Wedar» и «BSS-028» (фирма «Мит-суи», Япония). Контролируемые параметры - нагрузки общего изгиба, напряжения, вызванные заливаемостью палубы и создаваемые распределением груза. До сих пор оста&гся открытым вопрос о регистрации и оценке реакций корпуса на волновые воздействия (различные виды качки и деформаций), приводящие к волновой вибрации корпуса судна. Эта задача становится особенно актуальной при длительной эксплуатации судов, из-за изменения остаточных толщин элементов набора корпуса, вызванного коррозией и усталостными деформациями.

Во второй главе рассмотрены теоретические аспекты мониторинга посредством анализа распространения в конструктивных элементах высших типов волн-ПАВ.

Приведено общее решение волнового уравнения для объёмных волн и ПАВ, соотношение со скоростями поперечной V, и продольной

волн (для нулевых начальных условий) в виде

Обработка результатов измерений уровня акустического сигнала с целью выделения информационной составляющей принципиально возможна рассмотрением непараметрической модели колебания пластины.

При возбуждении системы с нелинейной характеристикой упругости гармонической возмущающей силой уравнение вынужденных колебаний имеет вид:

mX + Qx=F0s\n.<з)t, (2)

где X - вторая производная от смещения в среде, 0,х = Кхх - функция распределения сил упругости, тп - масса элемента, а Кх _ коэффициент жёсткости системы.

Тангенс угла наклона характеристики представляет собой постоянный коэффициент жёсткости системы К . Характеристика соответствует перемещениям массы К* — 0, (рис. 1, а). В любой момент времени Kx — Qx — АР

суммируется с распределением сил .

а)

Ъ)

Рис. 1. Характеристика упругости механической системы с распределённой нагрузкой: <2V - функция распределения сил упругости; P(t) - функция распределения сил нагрузки;

К t - коэффициент жесткости системы

Критерию устойчивости механической системы совершающей вынужденные колебания, соответствует перемещение массы в границах пересечения графика распределения величины Q с графиком распределения параметра .

При непараметрической модели обработки коррелированных акустических сигналов S{(x) и взаимные спектральные плотности

(и) = jX,2 (г)ехр(- jm%)dx >

(3)

где процесса,

взаимные ковариационные функции стационарного случайного

Для функции распределения случайного процесса в области независимой переменной (в двух плоскостях) и в частотной области взаимные комплексные спектральные плотности двух сигналов

, (4)

где (м) - коспектральная плотность (действительная часть);

а» - квадратурная спектральная плотность (мнимая составляющая).

Модуль спектральной плотности

GM = |Gi.2(")exp[- У'*.»] I, (5)

где фазовый угол

е12(и) = (б)

Взаимный спектр содержит информацию о соотношении фаз двух сигналов. Положительное значение ^¿(и) соответствует запаздыванию, а отрицательное - опережению сигнала S2(x) относительно сигнала S, (х) на частоте U. регистрируя N последовательных отсчётов сигнала Sk,

Sk_x _ f Sk_дГ_1, при использовании одного датчика или фиксируя одновременно отсчёты при многоканальной измерительной системе на k-ом интервале регистрации, представим дискретные акустические сигналы в векторной форме

~ 1V) Sk-N-\ У, (7)

=(Slk,S2k,...,SNk)T. (8)

Линеаризации отсчётов можно добиться преобразованием

S(k) = S0+SC cos(2mt0kAx)- Ss sin(2m0kAx)+e(k), (9) где S с = Sm cos s, Ss = Sm sin e, Ах - шаг дискретизации.

Описанная модель линейна по параметрам <$о. Sc, Ss, следовательно, легко определяется методами регрессионного анализа. Для реализации алгоритма требуется оценка частоты м0. Такая оценка может быть получена на этапе предварительной обработки и далее только уточняется.

Параметры регрессии в виде вектора

0 = (coss,siiis,1S,o)7',£ = l,...,iSr (Ю)

оцениваются методом наименьших квадратов (МНК), либо методом максимума отношения правдоподобия, либо другими известными методами.

Искомое значение фазы

* = (И)

Общая линейная модель временного ряда, применяемая для аппроксимации стохастических сигналов

N М

$(к) = -X «(«)£(* -1)+X - «), (12)

и-1 л=0

где - независимо распределённые случайные величины (или цикличе-

ски повторяющийся случайный процесс).

Полезным параметром является разность фаз между векторами. Априорные сведения зададим системой дифференциальных уравнений первого порядка

<19

~ = аа (хр, + а,2 + - + а1М (х)вм + IV,, (13)

где / = 1,...,М.

В матричной форме

^=А(х)&(х) + 1¥(х), (14)

где © = )т - вектор-столбец параметров, А(х)-(МхМ) - матри-

ца коэффициентов; IV = (\*>,,...,ц>м)т - вектор реализаций формирующего некоррелированного гауссовского случайного процесса с нулевым математическим ожиданием и со спектральной плотностью А^ в виде симметричной матрицы (М х М).

Для линейной системы наблюдаемые данные

(х) = С(хЩх) + п(х), (15)

где - вектор наблюдений; С(х) — (М х К) - матрица наблюде-

ний, п(х) - (1 х К) - вектор реализаций формирующего гауссовского случайного некоррелированного процесса со спектральной плотностью в виде симметричной матрицы (КхК) - матрицы ^о (л).

Уравнение оптимальной фильтрации запишем в виде

^ = А<Ь+кстМ;\*2-С®) (16)

с ковариационной матрицей погрешностей фильтрации вектора наблюдаемых параметров

= АЛ + ЯАГ - + П7)

ах 4 '

В результате исследования методов аналитического описания модели мониторинга, принята модель линейного развёртывания фазы связанных колебаний, измеренных в плоскости главных напряжений и опорного сигнала, ортогональному первому.

Третья глава посвящена апробации метода, натурным испытаниям и измерениям акустических сигналов.

Апробация метода осуществлялась путём обработки телеметрической информации, полученной в ходе периодических наблюдений за состоянием судовых агрегатов т/х «Способный», «Старательный», «Бравый» (флот НТМП). Наиболее тщательному контролю подвергались угловые поворотные колонки винторулевого комплекса. Анализировалась информация, измеренная виброакустическим акселерометром АР-98, а также анализатором шума Swan 912 АЕ (Польша, Swanteck).

При производстве измерений судовые агрегаты нагружались работой на упор с частотой вращения главных дизелей - дискретно т/х «Способный» и «Старательный» - 900 об/мин и 1500 об/мин; т/х «Бравый» - 1000 об/мин, 1400 об/мин, 1800 об/мин Получаемая информация документировалась сборщиком и анализатором вибрации и шума Swan 912 АЕ.

На этапе предварительной обработки исходный сигнал посредством быстрого преобразования Фурье преобразован в спектр. Осуществляя преобразование вида (9), построим вектор развёртывания фазы (рис. 2).

f.l , 1 л,

11 0 21 * 0 31 0 41 0 5 0 61

частота (Гц)

скр

Рис. 2. Вектор развертывания фазы — = Щ—, где , - квадратурные составляющие спектра связанных колебаний по осям х - г

Алгоритм линейного развёртывания фазы предусматривает вычисление восстановленной фазы связанных колебаний согласно (11) (рис. 3)

300

частота,[гц]

Рис. 3. Восстановленная фаза связанных колебаний, измеренных по осям х-г;

5

агрегат правого борта £ = агЩ у„

^ с

Решение для частоты основного тона находим в виде

г = Се"\ (18)

где Т - длина вектора, определённая по правилу максимума отношения прав-_ у

доподобия, ~ ~~ - для координат конца вектора, tg{7tl2~(p) = к (рис.

Л

4).

1ЕИ8 . 1&1в | 1ЕИ4 1ЕИ2 1ЕМ0

= Е >з о

0 х

■ 2 д о

| | 1&08

| | 1ЕЮ8 с 8 ° р 10000

| I 100

1 1

1.................. "|| II

'!-Г" йЫйя м 14 —

100

200

300 частота [Гц]

400

Рис. 4. Значения спектральной плотности для частоты основного тона, связанных колебаний на подшипнике «Е» по осям х-г правого борта

Распределение спектральной плотности (рис. 4), обеспечивает отношение сигнал - шум на уровне 120-140 дб.

Необходимую проверку линейности развёртывания фазы выполним линейной свёрткой спектральных составляющих (рис.5).

.S З.ООЕ+ОО Я о S 2.50Е+00 Я Ж £ 5 » § 2.00Е+00 g ¡3 » 3 |Il,60E+C0 о о 1.00Е+00 • II

i 1 " = O.OOE+OO \

О 200 400 еоо ВСЮ 1000 1200

частот [Гц]

Рис. 5. Линейная свертка спектральных составляющих измеренных на подшипнике «Е» по осям х—z т/х «Бравый» для агрегата правого борта, состояние узла удовлетворительное

Для сравнения приведём характеристику линейной свёртки спектральных составляющих измеренных на однотипном агрегате т/х «Атлант» (рис. 6). Характеристика отвечает условиям линейного развёртывания фазы. Треугольный характер характеристики обусловлен двойной длиной реализации, получаемой при линейной свёртке (умножению спектров по правилу полиномов).

частот» [Гц]

Рис. 6. Линейная свертка спектральных составляющих, измеренных на подшипнике «Е» по осям х-г т/х «Атлант»: конструктивный узел находится в наилучшем состоянии

Анализ характеристик спектральной плотности и результатов линейной свёртки полностью характеризуют конструктивный узел в рамках теории устойчивости второго рода. Уровень спектральной плотности на частоте основного тона характеризует отклик механической системы на динамическое воздействие, линейность характеристик линейной свёртки - устойчивость в рамках теории второго рода.

Задача периодического контроля методом линейного развёртывания фазы решена нами в диссертационной работе в программном виде (проградша «Exempl», приложение 2). Алгоритм (рис. 7) предусматривает ввод двух массивов данных. Первый получен на этапе предварительной обработки и представляет собой отсчёты спектра, полученные техникой БПФ, в сборщике и анализаторе шума (Swan 912 АЕ), применяемого для первичной обработки результатов измерений. Второй массив получен с датчика ортогонального первому. Следующей операцией является вычисление фазы и проверка линейности. На конечном этапе обработки вычисляется модуль спектральной плотности и выполняется построение графиков.

В программе предусмотрен вывод численных данных для экспорта в другие приложения и математические пакеты. Реализация оптимальной фильтрации в программном виде позволяет использовать эту важную функцию программы, позволяющую использовать её в качестве приложения к аппаратно-программной системе мониторинга судовой телекоммуникационной системы.

С

Начало

X

Ввод массива S(m)

Ввод массива

Q(n)

Да

г

Вычисление фазы и проверка линейности

1

Вычисление координат вектора и модуля спек-■шальной млшилехи

1 г

Построение графиков

Рис. 7. Алгоритм вычисления спектральной плотности и проверки линейности свертки спектральных составляющих. Программа «Exempl», написана нами для программного решения задачи периодического мониторинга состояния сложных механических систем

Программа является файлом VBA приложения Excel интерфейса Windows.

В четвёртой главе рассматривается оптимальная фильтрация данных мониторинга, полученных методом линейного развёртывания фазы в приложении к задаче непрерывного мониторинга. В соответствии с полученной моделью стохастическое уравнение

^ = A(@(t),t) + G(Q(t),t)n(t) (19)

at

полностью описывает марковский вектор параметров ©(0 в момент времени

t при условии, что наблюдается процесс т.

Особенность наблюдаемого процесса состоит в том, что одним из условий является построение модели на основе апостериорной плотности вероятности. Для реализации модели не обязательно знать все возможные реализации процесса, вполне достаточно, чтобы оценка вектора параметров соответствовала выбранному критерию. В качестве оценки принято значение, соответствующее математическому ожиданию апостериорной плотности вероятности.

Матрицу параметров для агрегата (рис. 4) запишем, пользуясь средствами пакета MATLAB, (матрица [А]):

> А=[459 1.58-113.750; 463 1.59-45.7878; 467 1.57-356.158].

• При этом параметры частоты, соответствующие экстремалям, составляют первый столбец, отношение амплитуд связанных колебаний - элементы второго столбца, в третьем записаны значения точек разрыва фазовой функции. А =

459.0000 1.5800-113.7500 463.0000 1.5900-45.7878 467.0000 1.5700-356.1580.

Вычислим значения элементов ковариационной матрицы » cov(A) ans = 1.0е+004 *

0.0016 -0.0000 -0.0485 -0.0000 0.0000 0.0002 -0.0485 0.0002 2.6618. Критерием, определяющим апостериорную плотность вероятностей, является соответствие конца вектора (начало координат - начальная координата вектора) отношению фаз тг/2 и соответственно точкам разрыва фазовой функции на оси частот. Тогда третья строка матрицы «А» соответствует выбранным критериям среди экстремалей процесса, а третья строка ковариационной матрицы определяет минимальную дисперсию параметров вектора наблюдений.

Непрерывный мониторинг построим на основе анализа вектора развёртывания фазы (рис.2). Системные преобразования сигнала соответствуют

функции групповой задержки - изменение интенсивности нагрузки вызывает изменение задержки порядков фазовой функции

йср t йу

где 0,у 5 - квадратурные составляющие спектра.

Фильтры такого типа называются всепропускающими и изменяют только фазы спектральных составляющих входного сигнала. АЧХ таких фильтров параллельна оси частот. Основное применение фильтры линеаризации фазовых частотных характеристик (ФЧХ) дискретных систем находят для выравнивания групповой задержки вносимой системой или шумовой составляющей сигнала.

Функция передачи, имеющей один полюс и один нуль (фильтр первого порядка)

= (21)

| Г(„м» _ иг 1 + Vi ~ z\e ~ V

-к Л _ -,ИГ ' /»Г. (22)

1 -p,z-

Возводя (23) в квадрат, получаем

1 + zt2, - zxe'}aT - 2xelaT \+Plp{-Pxe-JoT -p,eJ Используя средства «Matlab», синтезируем фильтр групповой задержки в приложении «fdatool»

» п=1; (порядок числителя функции передачи); » d=l; (порядок знаменателя функции передачи); » f=[0.948 0.956 0.9641; (вектор частот для заданной характеристики фильтра, нормированной к частоте Найквиста);

» а=[-113.75 -45.787 -356.16]; (вектор значений АЧХ для фильтра); » gd=[0.958 0.966 0.974]; (вектор значений групповой задержки, для частот из вектора f);

» edges=[0 0.948,0.948 0.956,0956 0964]; (вектор чётной длины, задающий границы полос, где АЧХ считается незаданной).

Условие равенства коэффициента передачи К(а) на всех частотах единице позволяет рассматривать задачу синтеза фильтра передачи первого порядка, причём, если включить последовательно произвольное количество

фильтров, то К{(о) системы также будет равно единице.

Фильтр синтезирован с использованием пакета «Matlab» (приложение «fdatool») (рис. 8,9).

Пакет «Matlab» интегрирован в систему Professional VisSim. Система является мощным интерфейсом способной преобразовать модель пакета «Matlab» в оптимизированный на языке "С" код. Вычисленные параметры фильтра позволяют создать программное обеспечение и виртуальный прото-

тип системы в зависимости от конфигурации сети или устройств судовых телекоммуникаций.

Rias о Rosponso

\ — Fftor#1:E*3crtto tftcrphnoo

..... \ :

L

0 01 0 О 'Л 0 4 0 6 V Ol 0 0 0 и

tonrotizod Froquonoy (ил rod/swTplo)

Рис. 8. Фазовая характеристика фильтра групповой задержки: ось Y - значения задержки фазы в градусах; ось Х - частота, нормированная к частоте Найквиста

Group Delay

Рис. 9. Характеристика групповой задержки от частоты: по оси У - групповая задержка, нормировать к частоте; ось X - частота, нормированная к частоте Найквиста

Рис. 10. Структурная схема непрерывного мониторинга методом линейного развертывания фазы:

Датчик X, Датчик У - виброакустические акселерометры, источники временного аналогового сигнала пропорционального смещениям, скорости или ускорения; 1Р - преобразователь преобразует сигнал с датчиков во временную зависимость напряжения от времени; аналогопо-цифровой преобразователь преобразует сигнал в цифровую последовательность; блок вычисления БПФ - вычисляет спектры измеренных сигналов; вычислитель

<*<Р , %

~~ —1£ — вычисляет точки разрыва фазовой функции связанных колебаний; фильтр

групповой задержки обеспечивает цифровую фильтрацию сигнала функцией - — = ,

аео Рх

с выделением задержки сигнала пропорционально изменениям контролируемого процесса; Вывод результатов наблюдений осуществляется на судовую ЭВМ или на специализированный индикатор (звуковой, комбинированный и т.д.)

Выделение спектров работающих в составе ССМ конструктивных узлов производим умножением на сглаживающую функцию, параметры которой эквивалентны спектру гармонических колебаний, с частотой подлежащей ре-жекции (рис. 11).

Статически неопределённая система содержит сложный спектр, отражающий работающие в составе узла конструктивные элементы. Анализ последних необходимо проводить блочной фильтрацией, разбивая спектр на кадры, с вектором оценки пропорциональным фазе связанных колебаний.

Результатом фильтрации при организации непрерывного мониторинга должна быть матрица коэффициентов для набора кадров (строк матрицы), анализ которых необходимо проводить в рамках теории распознавания образов, применительно к конкретным устройствам судовых телекоммуникаций.

Рис. 11. Элемент судовой телекоммуникационной cerra непрерывного мониторинга мониторинга корпуса с режекиией по пилот-сигналу (опорный сигнал от фундамента двигагеля):

Wl,W2 ~ весовые коэффициенты; ¿V - формирователь пилот-снгнала

Заключение содержит основные выводы по диссертации.

1. Предложен метод непрерывного мониторинга корпуса судна и ССМ, причем сам корпус судна и ССМ являются элементами судовой телекоммуникационной сети.

2. Предложен метод линейного развёртывания фазы, позволяющий оценивать техническое состояние объектов мониторинга, без вывода последних из эксплуатации, что наряду с повышением уровня безопасности мореплавания сулит значительную материальную выгоду.

3. Достигнуто существенное повышение эффективности систем непрерывного и периодического контроля за счёт улучшения соотношения сигнал - шум (80 - 140 дБ) применением фазового метода оценки спектра связанных колебаний.

4. Показано, что состояние механической системы оценивается в рамках теории устойчивости второго рода. Критерием устойчивости системы в малом является линейное приращение развёртывания фазы связанных колебаний с линейным приращением нагрузки. Критерием устойчивости системы в большом является постоянство формы нагружения конструкций.

5. Применение анализа состояния конструкции в рамках теории устойчивости второго рода позволило отказаться при осуществлении мониторинга от эталона. В большинстве существующих систем спектрального анализа за эталон принимаются статистические характеристики наблюдаемых процессов.

6. На основе предложенной параметрической модели мониторинга осуществлена оценка векторов состояния системы путём сравнения развёртывания фазы связанных колебаний. Отношение амплитуд связанных колебаний измеренных в плоскостях, образующих поверхность судовых систем и механизмов, и продифференцированных относительно оси

частот, дают набор экстремальных значений, образующих фазовый портрет системы.

7. Синтезированная модель позволила обосновать метод качественной и количественной оценок однотипных агрегатов, выполнять регрессионный и сравнительный анализ в процессе эксплуатации, прогнозировать эксплуатационный износ, при реализации в системах судовых телекоммуникаций.

Таким образом, представленные научно-техническис результаты работы решают проблему анализа конструктивных элементов сложной статически неопределённой механической системы на основе рассмотрения параметрической модели вынужденных колебаний, причём задача периодического контроля решается программными средствами; непрерывный мониторинг осуществляется применением оптимальной фильтрации в фильтрах групповой задержки. В обоих случаях корпус судна и ССМ входят в состав телекоммуникационной системы судна.

Основные положения диссертации изложены в следующих печатных работах:

1. Данцевич И.М., Плонский А.Ф., Плонская Т.В. О возможности реализации непрерывного контроля состояния корпуса судна с использованием дисперсионных линий задержки на ПАВ и фильтров типа 1МС(УЫ //Проблемы технической и коммерческой эксплуатации и модернизации транспорта: Материалы Второй региональной научно-технической конф. 14-16 июня 2001г. - Новороссийск: НГМА. 2001.

2. Данцевич И.М. Использование дисперсионных линий задержки на ПАВ для мониторинга корпусных конструкций судна. (Морской транспорт. Сер. «Судовождение, связь и безопасность мореплавания» Экспресс-информация.- М.: Мортехинформреклама. 2002. - Вып.5 (396).

3. Данцевич И.М. Построение судовой системы мониторинга корпуса судна с использованием интерферометрических систем на ПАВ //Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта: Материалы Третьей региональной научно-технической конф. — Новороссийск: НГМА, 2002.

4. Данцевич И.М. Пути совершенствования систем непрерывного мониторинга корпуса //Сб. научных трудов НГМА. Выпуск З.Новороссийск, 2003.

5. Данцевич И.М. Волновое решение рамного элемента корпуса судна для поверхностной акустической волны //Сб. научных трудов НГМА. Выпуск 8 - Новороссийск, 2003.

6. Данцевич И.М. О возможности оценки устойчивости конструкций по акустическим измерениям //Известия высших учебных заведений. Северо-кавказкий регион, 2004. Спецвыпуск.

7. Данцевич И.М. Л.А. Гриценко. Мониторинг сложных механически х систем методом дискретного фазового сдвига //Известия высших учебных заведений. Северо-кавказкий регион, 2004. Спецвыпуск.

23

Аннотация

Данцевич И.М. «Исследование параметрической модели вынужденных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов в рамках теории устойчивости второго рода». Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.13 — Системы, сети и устройства телекоммуникаций. Новороссийская государственная морская академия, Новороссийск, 2004 г.

В работе защищаются следующие положения:

1. Определение параметра вынужденных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов на основе частного Рэлея.

2. Прикладное решение задачи об изогональных траекториях связанных колебаний нелинейного осциллятора (конструктивного элемента ССМ).

3. Модель системы на основе алгоритма линейного развёртывания фазы связанных колебаний.

4. Метод анализа связанных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов на основе оценки развёртывания фазы параметра комплексных спектральных составляющих.

В диссертации: листов - 129; ил. - 39; табл. - 3; библ. ссылок - 61.

Annotation

Danzevitch I.M. "Investigation of parametric models of compelled fluctuations of structural ship's systems and mechanisms within the theory of the second sort stability".

This thesis is proposed for conferring technical science candidate's degree, speciality 05.12.13 - Systems, network and devices of telecommunications. Novorossiysk State Marine Academy, Novorossiysk, 2004.

The following items are proposed in this paper:

1. Definition of compelling fluctuations' parameter of ship systems and mechanisms structural elements on the basis of Relay quotient.

2. Applied solution of sum on isogonal trajectories of nonlinear oscillator associated fluctuations (SSM structural element).

3. System Model based on the linear development of associated fluctuations' phase.

4. Method of analysis of associated fluctuations of ship systems and mechanisms structural elements basing on the estimation of phase development of complex spectrum components' parameter.

РНБ Русский фонд

2007-4 17782

Формат 60x841/16. Тираж 100. Заказ 658. Отпечатано в редакционно-издательском отделе Новороссийской Государственной морской академии. 353918, г. Новороссийск, пр. Ленина, 93

Общая характеристика работы.

Введение.

Глава 1. Аналитический обзор методов мониторинга элементов ССМ, корпуса судна.

1.1. Методы мониторинга в процессе постройки судна.

1.2. Методы мониторинга корпуса судна во время эксплуатации.

1.3. Недостатки существующих методов мониторинга.

1.4. Перспективы совершенствования методов мониторинга.

1.5. Выводы и постановка задачи исследования.

Глава 2. Теоретические аспекты метода, основанного на применении поверхностных акустических волн.

211. Преимущества предлагаемого метода.

2.2. Волновое решение для рамного элемента корпуса судна.

2.3. Границы применимости метода мониторинга корпусных конструкций посредством ПАВ.

2.4. Оценка спектра акустического сигнала системы с нелинейной характеристикой упругости.

2.5. Анализ устойчивости конструкций по данным мониторинга.

2.6. Анализ методов стохастической фильтрации.

2.7. Выводы.

Глава 3. Экспериментальная проверка метода и математическая обработка результатов измерений.

3.1. Проверка адекватности метода линейного развёртывания фазы для описания вибрационных картин на поверхностях судовых систем и механизмов.7.

3.2. Уровень виброускорений среды.

3.3. Алгоритм оценки спектров связанных колебаний.

3.4 Выводы.

Глава 4. Оптимальная фильтрация данных мониторинга полученных методом линейного развёртывания фазы.

4.1. Обоснование метода оптимальной фильтрации.

4.2. Синтез динамической модели процесса.

4.3. Синтез фильтра групповой задержки.

4.4 Реализация судовой сети телекоммуникаций непрерывного мониторинга корпусных конструкций.

4.5. Выводы.

Актуальность темы. Достижения в области практического применения информационных технологий в судостроении позволило выйти на качественно новый уровень проектных и конструкторских работ. Наряду с системами автоматизированного проектирования применяются системы анализа конструкции, что позволяет выявлять конструктивные недостатки на стадии постройки судов. Требования ведущих мировых классификационных обществ к обеспечению безопасности мореплавания заставляют судовладельцев активнее внедрять технологии, обеспечивающие непрерывный мониторинг судовых систем и механизмов.

Мониторинг конструктивных элементов ССМ является тем более актуальной задачей, чем сложнее становятся ССМ. Применение двойного корпуса стало обязательным, однако, нормирование прочности при прогибе и перегибе при разных толщинах внешнего и внутреннего корпусов балкера требует непрерывного мониторинга.

Имеющаяся сегодня в распоряжении конструкторов измерительная техника в принципе позволяет измерить различные параметры, характеризующие прочность конструктивных элементов. Проблема построения систем на основе достаточной статистики требует поиска методов анализа состояния ССМ. Особое место занимает проблема анализа собственных колебаний конструктивных элементов под действием динамической силы.

Очевидно, что одним из путей повышения информативности систем мониторинга является применение методов анализа собственных откликов конструктивных элементов ССМ на внешнее динамическое воздействие. В этом аспекте представляется перспективным применение мониторинга посредством поверхностных акустических волн. Помимо сдвиговой и изгибной волн в конструктивных элементах ССМ образуются и высшие типы волн — волна Рэлея. Уникальные свойства последних позволяют анализ акустических сигналов производить в некоторой плоскости. Что в принципе позволяет при построении систем мониторинга анализировать одну степень свободы, например при контроле изгибов балок набора или обшивки корпуса.

Синтез моделей, позволяющих решать задачу мониторинга в описанной выше постановке, определяют актуальность темы исследования.

Объект исследования. Объектом исследования являются конструктивные элементы судовых систем и механизмов.

Предмет исследования. Предметом исследования являются вынужденные колебания элементов корпуса и винторулевой группы современных судов.

Цель исследования. Целью диссертационной работы является повышение уровня технической составляющей безопасности мореплавания за счёт надёжности оценок состояния судовых систем и механизмов при периодическом и непрерывном мониторинге обеспечением оптимальной фильтрации данных спектрального анализа при параметрическом описании модели.

Для достижения целей диссертационной работы необходимо было выполнить следующее:

- осуществить анализ составляющих акустического сигнала измеренного на конструктивном элементе корпуса или винторулевого комплекса;

- оценить физические величины, характеризующие акустический сигнал посредством техники спектрального анализа;

- рассмотреть возможность параметрического описания модели колебательной системы (плоскость, балка и т.д.);

- синтезировать модель системы, улучшающую соотношение сигнал-шум на входе системы мониторинга;

- на основе теории устойчивости второго рода предложить метод мониторинга КЭ ССМ.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:

1. Предложена параметрическая модель, описывающая вынужденные колебания конструктивных элементов ССМ.

2. Получена качественная картина распределения стоячих волн характерная для однотипных агрегатов, на основе анализа фазы.

3. Предложен фазовый метод мониторинга КЭ ССМ в; рамках теории устойчивости второго рода, в основе метода - линейность нагрузочной характеристики КЭ ССМ.

Научная достоверность и обоснованность результатов, представленных в данной работе, состоит в том, что все теоретические исследования, проектные разработки, практические реализации и внедрения основаны на базе известных аналитических средств, теорем, методов анализа, апробированы натурными и стендовыми испытаниями, статистикой измерений и т.д.

Практическая ценность. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при обработке данных периодического контроля за техническим состоянием винторулевого комплекса т/х. «Старательный», «Способный», «Бравый» (флот НТМП). Стендовых виброакустических испытаний комплектующего оборудования для перспективных кораблей (реализовано ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), в том числе при оценке технического состояния главных дизелей 25ДГМ буксира «Набат».

Метод анализа, предложенный в диссертационной работе, позволяет качественно и количественно оценивать вибрацию, степень демпфирования вынужденных колебаний КЭ ССМ.

Внедрение результатов работы. Научные результаты диссертационной работы реализованы ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова при стендовых виброакустических испытаниях комплектующего оборудования для перспективных кораблей (договор № 678-64), а также при оценке технического состояния главных дизелей 25ДГМ буксира «Набат» (подтверждается актом реализации научных результатов, см. Приложение №3).

На защиту выносятся следующие научные положения диссертации:

1. Определение параметра вынужденных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов.

2. Прикладное решение задачи об изогональных траекториях для параметра линейного развёртывания фазы связанных колебаний (конструктивного элемента ССМ).

3. Модель системы на основе алгоритма линейного развёртывания фазы связанных колебаний.

4. Метод анализа связанных колебаний конструктивных элементов судовых систем и механизмов на основе оценки развёртывания фазы параметра комплексных спектральных составляющих.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации докладывались на всероссийских и региональных научных конференциях, опубликованы в 7 докладах и статьях.

Научный вклад соискателя в разработку защищаемых положений диссертации определяющий.

Введение

Анализ аварийности и происшествий на морском транспорте по состоянию на сегодняшний день свидетельствует, что около 80 % инцидентов, вызвавших аварии и катастрофы, связаны с работой на судне, или с так: называемым "человеческим" фактором. Около 10% аварий произошли в результате выхода из строя судовой техники в чрезвычайных ситуациях [1]; При оценке факторов, влияющих на уровень аварийности по вине человека, учитывались не только ошибки, связанные с работой на судне, но также и связанные с проектными работами, постройкой судна или обеспечением технической безопасности судоходства.

Главной несущей судовой конструкцией является его корпус. Обеспечение прочности последнего заведомо определяет задачу непрерывного мониторинга судовых систем: и механизмов (ССМ). В то же время, корпус судна - сложная, статически неопределённая механическая система. Набор; корпуса это совокупность различных механических систем, и в настоящее время задача нормирования прочности корпуса решается только в вероятностном виде. Актуальность непрерывного мониторинга систем, образующих корпус судна, а также ССМ, влияющих на обеспечение его прочности, неоспорима.

Автоматические системы мониторинга корпуса проектируются таким образом, чтобы выполнялись одна или несколько функций [2]:

1. Управление (на основе данных мониторинга) грузовыми операциями в порту. Контролируются напряжения в продольных связях палубы во время погрузочно-разгрузочных операций.

2. Предупреждение (посредством мониторинга) недопустимых напряжений в корпусе при управлении движением судна на волнении. Контролируются напряжения в продольных связях палубы, а также в наиболее напряжённых местных элементах конструкции корпуса например, в днищевых конструкциях носовой оконечности во время движения в штормовых условиях). Дополнительно контролируются гидродинамическое давление, расход топлива, частота вращения вала двигателя, скорость ветра.

3. Оценка усталостной долговечности корпуса. Фиксируются долговременные распределения напряжений в продольных связях палубы (за год или более), которые используют для оценки усталостной долговечности наиболее нагруженных деталей судового корпуса. Принимаются гипотеза линейного суммирования повреждений и данные о реальной концентрации напряжений.

4. Предсказание поведения судна в различных условиях. Измеряются в конкретных волновых условиях и режиме движения реакции корпуса, влияющие на управление судном. Полученные данные используются в прогнозировании уровня соответствующих реакций при предполагаемых изменениях скорости и (или) курсового угла.

5. Уточнение эксплуатационных характеристик судна. Получаемая информация о реакции судна на предполагаемые волновые условия используется для выбора скорости судна при планировании перехода, мощности главного двигателя, необходимого количества топлива на планируемый рейс и т.п.

6. Оптимизация маршрутов и условий движения. Выбираются маршруты и условия движения судна (скорость, курсовые углы), обеспечивающие минимальные расход топлива или время в пути. Определяется стратегия движения с учётом реальных погодных условий, безопасности, потребления топлива, что может осуществляться координацией данных бортовой аппаратуры и информации, поступающей от береговых служб.

7. Регистрация аварийных случаев на борту судна. Фиксируются данные о поведении судна, командах с мостика, информация о параметрах движения судна, поступающая из судовой аппаратуры, радарной информации, и др. Автоматическое устройство, выполняющее функции чёрного ящика, устанавливается в месте, легко доступном при затоплении судна. Информация используется для анализа и расследования аварийных случаев. Важнейшим фактором, влияющим на безопасную и безаварийную эксплуатацию, является поведение корпуса судна при воздействии волн (различные виды качки, вибрации и т.п.). Особую остроту данная проблема приобретает при длительной эксплуатации судов в связи с уменьшением прочности из-за коррозии корпуса.

Научная новизна работы представлена:

- теоретическим и экспериментальным исследованием звукопроводящих свойств элементов ССМ, звукового поля, волнового спектра акустического сигнала набора корпуса и винторулевого комплекса современного судна;

- исследованием способов мониторинга ССМ (корпуса судна), обеспечивающих непрерывный контроль усталостных характеристик прочности корпуса под действием статической и динамической нагрузок, обоснованием методов мониторинга посредством анализа линейного развёртывания фазы;

- применением алгоритма предварительной обработки акустического сигнала, на основе рассмотрения непараметрической модели сигнала;

- окончательной обработкой полученных спектров, посредством фильтрации в пространстве состояний на основе рассмотрения параметрической модели (вектора состояния).

- созданием общей схемы мониторинга ССМ на основе критериев устойчивости второго рода, в применении к мониторингу посредством анализа высших типов волн; и

Работа выполнена на кафедре «Радиоэлектроника» Новороссийской государственной морской академии.

4.5. Выводы

В результате оценки фильтрации методом линейного развёртывания фазы в пространстве состояний получены результаты:

- оптимальную фильтрацию в пространстве состояний производим с использованием вектора наблюдений фазовой функции - начальная точка начало координат, конечная - точка разрыва второго рода фазовой функции;

- показано, что в методе линейного развёртывания фазы минимальная дисперсия определяет уровень флуктуаций фазовой функции и чувствительность метода к помехам;

- синтез и анализ метода непрерывного мониторинга основанного на линейном развёртывании фазы, при описании сложной системы производим блочной фильтрацией с разбивкой спектра на «кадры» и анализом коэффициентов матрицы перехода.

128

Заключение

1. Предложен метод линейного развёртывания фазы, позволяющий оценивать техническое состояние объектов мониторинга, без вывода последних из эксплуатации, что сулит значительную материальную выгоду наряду с обеспечением безопасности мореплавания.

2. Достигнуто существенное повышение эффективности систем непрерывного и периодического контроля, за счёт улучшения соотношения сигнал - шум применением фазового метода оценки квадратурных составляющих спектра. Применение наряду с методами оценки среднеквадратичных величин (виброскоростей, виброускорений) оценок фазы связанных колебаний в рамках теории устойчивости второго рода, позволило снизить порядок дифференциальных уравнений при динамическом моделировании.

3. Выполнено динамическое моделирование колебательных систем в рамках теории второго рода, которое в ряде случаев позволяет отказаться от уравнений сплошности, и получать решение на основе применения параметрических моделей. Параметрами системы являются экстремали частного Рэлея, образующие набор векторов состояния системы.

4. Показано, что состояние механической системы оценивается в рамках теории устойчивости второго рода. Критерием устойчивости системы в малом является линейное приращение развёртывания фазы связанных колебаний с линейным приращением нагрузки. Критерием устойчивости системы в большом является постоянство формы нагружения конструкций. При детерминированной функции нагрузки нагрузочная характеристика системы должна оставаться линейной. Нелинейность нагрузочной характеристики означает, что система сбросила часть нагрузки на связи, и устойчивость формы конструкции определяет теперь всё перекрытие.

5. Применение анализа состояния конструкции в рамках теории устойчивости второго рода позволило отказаться при осуществлении мониторинга от эталона. В большинстве существующих систем спектрального анализа за эталон принимаются статистические характеристики наблюдаемых процессов. Создание эффективных моделей параметрических колебаний позволило осуществлять оптимальную обработку акустических сигналов в пространстве состояний с использованием методов нелинейной марковской фильтрации.

6. На основе предложенной параметрической модели мониторинга осуществлена оценка векторов состояния системы путём сравнения развёртывания фазы связанных колебаний. Отношение амплитуд связанных колебаний измеренных в плоскостях, образующих поверхность судовых систем и механизмов, и продифференцированных относительно оси частот, дают набор экстремальных значений, образующих фазовый портрет системы.

7. Примененный подход позволил эффективно реализовать непрерывный мониторинг судовых систем и механизмов в рамках критерия устойчивости механических систем второго рода. Простота реализации динамических моделей позволяет осуществлять эффективную фильтрацию в пространстве состояний. Примененный при динамическом моделировании алгоритм рекуррентных уравнений Рунге-Кутта 3-го порядка допускает уточнение задачи, и применение алгоритмов 4 и 5-го порядков.

8. Синтезированная модель позволила обосновать метод качественной и количественной оценок однотипных агрегатов, выполнять регрессионный и сравнительный анализ в процессе эксплуатации, прогнозировать эксплуатационный износ.

130

1. Виноват человеческий фактор? Морской флот М.: №4 1994г.

2. Максимаджи А. И. Капитану о прочности корпуса судна.: Справочник- JL: Судостроение 1988

3. Colin Sowman. The Motor Ship. September 1999. Prevention is better than cure.

4. ТЭФ и C.-2000, №11-12(реферат МТИР, Никифоров А.П.) International Bulk Journal. 1999, №9.

5. Решетов P. Программный комплекс расчёта прочности "Руслан" и его практическое применение. Морской флот №3^. 2000г.

6. Редакционная коллегия Регистра СССР по изданию правил, ответственный за выпуск Иванов В. И. Регистр СССР.

7. Российский Морской Регистр Судоходства «Правила классификации и постройки морских судов» М.:

8. Oyvind Lund-Johansen. Hull Monitoring Systems. Classifications News 4/98. Section for Noise and Vibration

9. Frederich H. Asmeroft & Richard D. Goebel. Shipboard Monitoring. Scientific Marine Services, Inc. Escondido, CA, USA. (International Ship Operator)

10. Lloyd's List. March 24 1999. Stress monitoring systems give false sense of security.

11. Reader Enquiry Service 814. Hullstress monitor. LSM April 1999.

12. Krowing yor hull. New technologies offer more detailed and accurate information on plating thickness and diminution. Ship Repair. March 2000.

13. Olav Nakken and Sverre Valsgard. Life Cycle COSTS of Ship Hulls. Det Norske Veritas Classification AS.

14. ТЭФ и C-2000 №3 (891) 4(892). Diesel & Gas Turbine Worldwide №3.

15. Васильев В., Гуров И. Компьютерная обработка сигналов в & приложении к интерферометрическим системам. «БХВ-Санкт1. Петербург», 1998.

16. Барабанов Н. В. Отчет о хоздоговорной работе контроля прочности ремплавзавода «Чернышевский» после 40-лет эксплуатации. ДЛИ. — Владивосток, :1968г.

17. Giurgiade V. and Rodgers Y.New Results E/m-impedance.

18. Малов В. В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергоатомиздат. 1990

19. Варакин JI. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985ф 20. Матвеев И. Н., Сафонов А. П., Троицкий И. Н., и др. под редакцией

20. Устинова Н. Д. Адаптация в информационных оптических системах. М.: Радио и Связь, 1984.

21. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: «Высшая школа». 1988.

22. Плотников Ю. И. Компьютеризированная система визуального контроля судовых энергетических установок. М.: Судостроение №5 1999

23. Осипов О. А. Изгибающие моменты, действующие на корпус судна при ударе волн в развал бортов. ЦНИИМФ. Сб. трудов JL: Транспорт. 1985

24. Емельянов М. Д. Оценка эффективных коэффициентов концентрации напряжений по данным повреждения узлов конструкций корпуса. Сб.Ш

25. Прочность и защита от коррозии корпусов морских судов Л.: Транспорт 1984

26. Степанский В. И., Четыркин Н. В. Расчётные усилия при нормировании прочности связей днищевых перекрытий судов с двойным дном. Сб. трудов ЦНИИ Морского Флота Л.: 1984 Вып. 298: Прочность и защита от коррозии корпусов морских судов.т

27. Скучик Е. Простые и сложные колебательные системы. Пер. с англ. Под редакцией Лямишева Jl. М. М.: Мир. 1971.

28. Под редакцией Палий О. М. Справочник по строительной механике корабля. T.1.-JI.: Судостроение. 1982

29. Под редакцией Палий О. М. Справочник по строительной механике корабля. Т.2. JL: Судостроение. 1982.

30. Под редакцией Палий О. М. Справочник по строительной механике корабля. Т.З — JL: Судостроение. 1982.

31. Плотников Ю. И. Компьютеризированная система визуального контроля судовых энергетических установок. М.: Судостроение №5 1999

32. Ярошенко А. В. Математическое описание технологической взаимосвязи всех систем и механизмов корабля и алгоритм, его практического применения. М.: Судостроение № Г 2000

33. Островерх Р. А. Исследование потери устойчивости стержней переменного сечения. Прочность корпуса и защита судов от коррозии: Сб. науч.тр. Д.: Транспорт. 1985. (ЦНИИМФ).

34. Емельянов М. Д., Максимаджи А.И. Вероятность разрушения в продольных связях корпуса судна. Прочность корпуса и защита судов от коррозии: Сб. науч.тр.-JL: Транспорт. 1985. (ЦНИИМФ)

35. Маркозов Г. В., Трифильцева А. А. Критерии прочности для рамных конструкций нефтеналивных судов. Прочность корпуса и защита судов от коррозии: Сб. науч.тр. — Л.: Транспорт. 1985. (ЦНИИМФ).

36. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объёмных и поверхностных акустических волнах: Материалы, технология конструкция, применение: Пер. с чешек. М.: Мир, 1990.

37. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1990

38. Мельников А. М. Устойчивость стенок рамных балок подкреплённых рёбрами жёсткости. Прочность корпуса и защита судов от коррозии: Сб. науч.тр. JL: Транспорт. 1985. (ЦНИИМФ).

39. Фильтры на поверхностных акустических волнах (расчёт технология, применение): Пер. с англ./ Под ред. Г. Мэттьюза.1. М.: Радио и связь, 1981.

40. Тимошенко С. П., Гудьер Дж. Теория упругости: Пер. с англ./ Под ред. Шапиро Г. С. М.: Наука, 1975.

41. Тимошенко С. П., Гере Дж. Механика материалов: Пер. с англ./ Под ред. Григолюка Э. И. М.: Мир, 1976.

42. Тимошенко С. П. Устойчивость стержней пластин и оболочек: / Под ред. Григолюка Э. И. М.: Наука, 1971

43. Чернышев В.М. Некоторые свойства спектров сигналов по функциям Хаара. Межвузовский тематический сборник (Методы и аппаратура спектрального и корреляционного анализа сложных сигналов).-Таганрог: ТРИ им. В.Д. Калмыкова.1974.

44. Куликов Е.И. Методы измерения случайных процессов. М.: радио и связь. 1986.

45. Фомин Я.А. Тарловский Г.Р. Статистическая теория распознавания образов. -М.: Радио и связь. 1986.

46. Под редакцией М.Хёкла и Х.А. Мюллера Справочник по технической акустике./ Пер. с нем. Виноградова Б.В., Колоярцева Н.М.- JL: Судостроение. 1980М

47. Анализатор звука и вибрации Swan 912 АЕ. Инструкция по работе с прибором. «ЗАО Алгоритм-Акустика» М.: 2001.

48. Куфнер А., Фучик С. Нелинейные дифференциальные уравнения./ Пер.с англ. Жукова А. Ф./ Под ред. Похожаева С. И. М.: Наука.1988.

49. Максимаджи А. И. Экономические факторы при нормировании продольной прочности корпусов судов. Прочность корпуса и защита судов от коррозии: Сб. науч.тр. М.: Транспорт. 1990.

50. Фомин Я. А. Тарловский Г. Р. Статистическая теория распознавания образов. М.: Радио и связь. 1986.

51. Фомин Я. А. Теория выбросов случайных процессов. М.: Связь. 1980.

52. Магнус К. Колебания./ Пер. с нем. Сидорова В. И., Филатова В. В./ Подред. Смирнова В. Д. М.: Мир. 1982.

53. Зубов В. И. Теория колебаний. М.: Высшая школа.1979.

54. Медведев С.Ю. Преобразование Фурье и классический цифровой спектральный анализ, www info@encotes.ru. 2004.

55. Комплексная система технического обслуживания и ремонта судов. Основное руководство. РД 31.20.50-87- М.: В/О «Мортехинформреклама», 1988.

56. Точчи, Рональд, Дж., Уидмер, Нил, С. Цифровые системы. Теория и практика, 8-е издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2004.

57. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.:Питер, 2003.

58. Дж. Б. Дэбни, Т. JI. Харман; Simulink 4. Секреты мастерства. /Пер. с англ. М. JI. Симонова. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2003.

59. Данцевич И.М. О возможности оценки устойчивости конструкций по акустическим измерениям. Известия высших учебных заведений. Северо-кавказкий регион, 2004. Спецвыпуск.

60. Данцевич И.М. Гриценко JI.A. Мониторинг сложных механических систем методом дискретного фазового сдвига. Известия высших учебных заведений. Северо-кавказкий регион, 2004. Спецвыпуск.

61. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1989.1. Соискатель1. И. Данцевич