автореферат диссертации по инженерной геометрии и компьютерной графике, 05.01.01, диссертация на тему:Моделирование процесса зрительного восприятия из ходовой рубки транспортного судна

Р Г Б Ой 2 ** ФЕВ 1997

На правах рукописи

ЗАЙКО Наталья Евгеньевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ ИЗ ХОДОВОЙ РУБКИ ТРАНСПОРТНОГО СУДНА

05.01.01 — Прикладная геометрия и инженерная графика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Н. Новгород 1997

Работа выполнена в Волжской государственной академии водного транспорта.

Научные руководители:

кандидат технических наук, профессор В. А. Анисимов,

доктор физико-математических наук, засл. деятель науки РФ, профессор С. X. Арансон.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор А. Н. Супрун,

кандидат технических наук, доцент С. И. Синицын.

Ведущая организация:

ОАО КБ «Вымпел».

Защита состоится «18» марта 1997 года в 15, часов на заседании диссертационного совета Д 064.09.03 при Нижегородской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д. 65, ауд. У-202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГАСА. Автореферат разослан «..//..........1997 года.

Отзывы (в 2-х экз., с подписью, заверенной печатью) просим направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу: г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д. 65.

Ученый секретарь диссертационного совета

к. т. н., доцент у)^ -—' М. Л. Лапшин

Тип. ВГАВТа, 1997 г., зак. 16, тир. 100, обьем 1 п. л.

О Б 13 Л Я ' X А Р А К Т Е Р И С Т И К А Р А 3 О Г Ы

"Актуальность проблемы. Усложнение условий судоходства и работы судоводителей на ходовом мостике является объективной предпосылкой навигационной аварийности. До настоящего врем гни работа по совершенствованию рабочего места судоводителя велась в направлении принятия руководящих документов и шгструк-ций: РТМ 51-1-64 "Указания по типизации ходовых рубск судов МРФ"; РТЫ 212.0046-7-5 "Оборудование рулевых рубок судов' №Ф.Указания по проектированию";. РД 212.0046-87 "Требования к проектированию ходовых мостиков судов",а обеспечение кругового обзора проверялось лишь на практике. '

. Все эти руководящие до>:ументы составлен» на основе опросов судоводителей по удобству управления судном из ходовой рубки. При этом затрагивались вопросы: обеспечения кругового обзора; конструкции рубки;, состава и надежности технических средств. Причем во всех руководят документах отмечается, что основным аспектом обеспечения безопасности судовождения является величина обзора из ходовой рубки.

Целью диссертационной работ является:

- исследование основных методик определения обзорности средств транспорта;

- проведение анализа нормативной документации и экспертной оценки судоводителей для выявления особенностей конструкции судна при получении картины обзора из рубки;

- исследование применения аппарата'перспективы (линейной и на наклонной плоскости) для получения более точной картины воспроизведения объектов в поле зрения судоводителя кз руб;си транспортных судов;

- разработка приема наиболее точного математического описания кривых обводов для моделирования составляющих судна;

- разработка и реализация комплекса программных продуктов для получения картины зрительного восприятия и эталонного обзора кз любой точки рубки (на примере судов пассажирского типа).

Метода исследования. В работе в качестве базового аппарата применены методы прикладкой, начертательной, знаяитиче-

1

ской и дифференциальной геометрии, компьютерной графики, методология САШ5.

Научная новизна заключается в следующем: • - создана математическая модель объектов визуальной ситуации из рубок пассажирских судов и буксиров-толкачей;

- предложен модифицированный ыетод наименьших квадратов (с учетом производной) при аппроксимации реальных обводов, который оказался существенно эффективнее (позволяет' улучшить гладкость аппроксимирующей функции), чем обычно используемый классический метод наименьших квадратов;

. предложены методы моделирования обзорности судов, позволяющие конструктору воспроизвести картину видимости и улучшить качество конструкции в период ее проектирования(С точки зрения обеспечения визуального комфорта судоводителя;

- предложен комплекс программных средств, -позволяющих получить картину реальной к эталонной обзорности как для статического, так.и для динамического положения судоводителя.

На защиту вшосяикя:

- геометрическая структура объектов визуальной ситуации;

•- проекционный- геометрический аппарат плоского отображо-

ния предметного пространства на стеклах рулевой рубки;'

- алгоритм. образования геометрической модели судна (на примере пассажирского четырехпааубного судна);

. - процесс получений картины зрительного восприятия из рулегой рубки и оценка качества проектирования в сравнении с зталенным обзором.

.Чракятескаи ценность рабоаи заключается в row, что предложенная методика моделирования судна, процесса зрительного восприятия объектов в поле зрения судоводителя,получение границ контура эталонной обзорности позволяет улучшить cae на стадии проектирования качество проекта при разработке новых и. модернизации старых лроэктов судов, а также примените мотодику te только длч пассажирских, ко и для других типсе судов.

Апробация paooüz.';

Материалы диссертации докладывались кг Ыеяд/няродгак, .'Республиканских, региональных конференциях и семинарах:

- Научно-практическая конференция, посвященная 150-летко

•Волжского пароходства,' И.Новгород, 1994.

- Семинар-совещание зав.кафедрами начертательной геометрии и графики вузов Поволжской зенн РФ, Н.Новгород,1006.

. - Международный семинар "250 лет со дня рождения Гаспара 'Монха'", С.Петербург, 1996.

- Научно - техническая конференция . "Применение методов прикладной геометрии и механики при решении инженерных задач речного судостроения", посвященная 300-летио российского флота, Н.Новгород, 1996.

- Научно-методический семинар "Совершенствование подготовки учащихся и студентов з области графики, конструирования и стандартизации", Саратов, 1996.

По теме диссертации опубликовано Q научных работ, отражающих теоретические и прикладные результаты исследований. '

Структура и объем, рзбояы: . Диссертационная-работа состоит из введения, четырех основных глав, заключения; списка литературы, включающего 125 наименований, приложений. Работа содержи? 145 страниц мапшю-писного текста, 12 таблиц. 17 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во зведгнии обосновывается актуальность теш, даны обсая харачтерхстюса работы, сформулированы цели и задачи - исследование показана область применения результатов исследований,

8 первой глазеt анализируются особенности зрительного восприятия объектов в натуре,причем здесь рассматривается"некоторые функции свойства зрения, которые кграэт важную роль при управлении средствами транспорта а доллну учитываться при их проектировании, среда них: поле зрения, острота врения, глубинное зрение.

Величина удаления объекта от человека определяется им на основе синтеза многочисленных сведений. Для судоводителя правильное определение расстояния до объектов играет еще более в пхну» роль, так как зто имее? больеоо значение дм обеспечения безопасности плавания и надехшости системы судоходства. На внутренних водных путях судоводители определяет расстояния

з

б основном глазомерный способом, например, по видимости различном об7:.ектов.

Для дальнейшего рассмотрения методик моделирования и способов -определения обзорности транспортных средств вводятся понятия "субъективного пространства"- зрительно воспринимаемы;: образ части реального пространства, возникающий с сознании человека, и "реального-пространства", за геометрическую модель- которого принимается трехмерное евклидово пространство. . .

Методики оценки степени обзорности средств транспорта сводятся к получений плоской картины кругового обзора исследуемой машины и сравнению этой картины с эталонными параметрами, определяющими нормы обзорности. К сожалению, в литературе мало сведений об оценке обзорности транспортных судов (существующие методики, в основном, применены к назекищм видам транспорта со стационарным положением оператора).

Как известно, при проектировании судна конструктору предоставляется относительная свобода архитектурного решен'.ш (как то: края палуб надстройки, выбор количества фзльштруб .и т.п. - все что не оговорено нормативными документами), что сильно влияет на видимость, в то же время при проектировании очень трудно оценить сооружение с точки зрения обзорности". '

Далее в главе анализируются существуйте методики обзор-ностр с целью применения их к оценке обзорности судов. Спосо-оы определения и оценки обзорности разделяются на четыре группы: визуальные, светотеневые, фотографические и графические. Три первых способа не позволяют оценить' обзорность в период гроектированкя мааины и лишь графический способ разработанной Ю.М.Кавуном заслуживает особого рассмотрения, так как позволяет'оценить обзорность на основе чертежа общего вида, то есть в период проектирования. Он предлагает предметное прос траиствс в поле-зрения водителя отобратлть на поверхность сферы центральным проецированием из ее центра (совпадает с: точкой-началом системы координат и точкой зрения водителя), сферическое изображение центральным проецированием из центра проецируется на развертываемую поверхность-посредник (конус), характеризующийся углом, между осью и образующей, при

-4

угле 0° - посредник-цилиндр, при 90° - плоскость. Моделирование обзорности автор предлагает осуществлять двумя способами - угловым и координатным. Построение картин обзора угловым способом осуществляется при помощи трехтканевого транспаранта, а координатным - при помощи формул. Параметрами положения пространственного оригинала являются углы отклонения проецирующих полуплоскостей, проходящих через точки оригинала от базовых плоскостей проекций или прямоугольные декартовые координаты,

К сожалению, ни одна из предложенных методик не может быть в полной мере применена к обзорности транспортных судов. Все они в той или иной мере обладают следующими недостатками: не позволяют визуализировать модель зрительного восприятия и исследовать обзорность на стадии проектирования (кроме геометрического), проводить поиск оптимального контура остекления, требуют дорогостоящей аппаратуры, а также разработаны для тех средств транспорта, где оператор занимает стационарное положение. Основное критическое замечание на геометрическую методику Ю.М.Кавуна связано с используемым проекционным аппаратом. Известно, что зрительная информация отображается точно также,. как в простой камере с линзой: глаз создает перевернутое и уменьшенное изображение предметов, таким образом, если рассматривать проецирование на поверхность сферы, то речь идет о применении стереографического проецирования (центральное проецирование- точек сферы из ее точки Б на плоскость П, касающуюся сферы в точке 0, диаметрально противоположной центру Б - проектирования).

Далее в главе рассматривается специфика рабочего места судоводителя - ходовой рубки, анализируется форма, типы и размещения ходовых рубок на судах "в зависимости от типа и размерений судов, а также приводятся:

- экспертная оценка размещения и удобства управления из ходовой рубки на основе анкетирования, проведенного автором летом 1093 г.:

- современные требования к ходовым мостикам в оценке зарубежных специалистов;

- "Требования к проектированию ходовых мостиков судов"

5

РД 212.0046-87, разработанные ЦНИИЭБТом.

На основе этих материалов сделан вывод, что для определения качества обзорности судов необходимо визуализировать . модель в период за проектирования - получить картину оритель-ного восприятия из любой точки наблюдения з рубка 0 и как следствие для этого необходимо применение проекционной машинной графики.

Во второй главе рассматриваются вопроси геометрической базы составляющих визуального пространства и их формообразование, Задачи обзорности носят проекционный характер,' поэтому прямая, как элемент механизма проецирования при своем движении образует класс линейчатых поверхностей, коториэ непосредственно влияют на-образование элементов визуальной ситуации. Следует сразу отметить, что в данной работе не рассмат-' риваэтся сложный зрительный процесс с физиологической '¿очки зрения, а речь идет об обеспечении зрительной - информацией судоводителя» находящегося в рубке. •

3 первой части данной главы рассматриваются вопроса применения более простых видов (линейной и на наклонной плоскости) перспективных изображений и.аппарата проецирования для получения картины врнтелько'го восприятия."

Использование перспектива.в зависимости от того, на таком, этапе проектирования ее использовать и,-какая цель при этом ставится, позволяет решить две задачи: своевременно выявить недостатки проектируемого сооружения (архитектурное решение) .при этом она имьет важное проверочное и корректирующее ■значение; может показать качество уже законченного проекта.

Исследования Зайцева Ю.А..Короева Ю. И н других ученых. показали, что линейные перспективы (на'плоскостях) на широких углах зрения получаются со значительными искажениями по краям картины. На-степень искажений влияют: расположение точки зрений (в данном случае "циклопического глаза" судоводителя); угла зрения; форма объектов.

/V 1 Далее разъясняется понятие "циклопический глаз". Этот термин применяется при оценке обзорности в работах Ю.Н.Кавуна. Ю. В. Доскача и др.авторов. Объяснить такое применение мокно на основании двух важнейших свойств зрительной системы:

б '

во-первых, движения наших глаз сложным образом скоординированы при осматривании окружающего пространства, во-втор;«, проекции видимого .мира на сетчатках глаз отображаются в виде двух почти идентичных проекций, которые- объединяются межкорковыми связями. - • ,

Далее в главе раскрывается вопрос выбора проецирующего аппарата в применении к моделированию обзорности судов из ходовой рубки.

1. Центр проецирования выбирается в зависимости от условий проекта, причем известно геометрическое место - объем точек (центров) - ходовая рубка.

Z. Положений картины (роль которой выполняют стекла рубки) также лимитировано проектом и условиями размещения oöopy-дования в ней. ■

Как отмечалось ранее, главным недостатком линейной перспективы является возникновение искажений по'крата картины при больших горизонтальных углах зрения, поэтов сначала исследуется какие значения углов считаются допустимыми для построения наиболее точкой ■ перспективы (в том числе на наклонной плоскости);а затем проводится анализ проектной документации, а именно,углов зрения для получения перспективы объектов. При сравнении значений углов зрения, допустимых.и снятых с проек-. тов судов, получено, что при применении аппарата линейной перспективы для построения картины зрительного восприятия из рубки, искажения будут минимальными, если строить изображения объектов из рубки пассажирского судна.

В заключении главы рассматривается задача получения зон невидимости и "мертвых зон" от визуальных помех.в подо зрения судоводителя. Она сводится к- многафатному решению'задачи на пересечение конической поверхности, вершина которой совпадает, 'с "циклопическим глазом" судоводителя» находящегося в стационарном состоянии, а направляющая - граница визуальной помехи или объекта наблюдения с плоскостью воды. При этом зона невидимости - площадь, границами которой являются линия пересечения конической поверхности с плоскостью воды и проекция судна на зту же плоскость. Общая площадь, получаемая при наложении зон невидимости от одного объеста друг на друга,, определенных

7

из разных точек зрения (то есть вершина конической поверхности перемещается с йагом движения судоводителя по рубке) будет являться "мертвой зоной" абсолютного непросмотра из рубки.

Для проектанта эти понятия имеют следующий физический смысл:

- в збнах невидимости можно при необходимости размещать различное оборудование, но нужно следить за тем, чтобы объекты, необходимые обзору судоводителя с ОМС (основного места судоводителя), не попадали в эту зону;

- в "мертвых зонах" вообще не рекомендуется размешать оборудование, предусмотренное инструкцией РД 218.0046-87.

Важным вопросом при оценке качества проекта с точки зрения обзорности - получение эталонной обзорнбсти. Эта область, следуя инструкции,ограничена по горизонту курсовыми углами от 0° до ±40° по носу судка и от 180° до *10°-15° по корме - ми- . нимум. Для построения боковых границ контура эталонной обзорности необходимо построить пересечение плоскостей под заданными курсовыми углами через "циклопический глаз" судоводителя с передней и задней остекленными стенками рубки.Для получения верхней границы контура эталонной' обзорности устанавливается допустимая зона невидимости от препятствия на плоскости воды (в инструкции "зоны невидимости с ПУС (пункта управления судном) должны не превышать минимального расстояния от судна, с которого судоводитель еще может зрительно оценить навигационную ситуацию, принять решение и выполнить.маневр по уклонению судна от препятствия"); вадается коническая поверхность (вершина "циклопический глав" судоводителя; направляющая - граница зоны невидимости на воде); строится изображение на стеклах рубки. ■

После изображений объектов в поле врения судоводителя, а затем построения границ контура эталонной обзорности определяют положение объектов, загораживающих обзор, относительно этого контура, тем самым проверяется качество проектируемого Судна с точки зрения обеспечения визуальной информацией судоводителя, при этом качество приэнается удовлетворительным.если: объекты, необходимые просмотру, видимы из рубки; объекты, препятствующие максимальному обзору не попадают в границы . • ' 8 ' '

эталонной обзорности.

В яреяьей а.7<м?э создана математическая модель зрит&лмк--to восприятия (видимости) судоводителем различии* объектов и? рубкк транспортного судна (на примерах пассаулфсксто и Ovk.ch-ра-толкача) .При этом наблюдаемые объекты делятся на два тип»:

1. Загораг.ива'од'де обсор и создающие "мертвые :;оны".

S, Необходияые для обеспечения безопасного плавания и проведения эксплуатационных операций.

В главе приводятся уравнения, задающие лобовую стенку >.плоскую или криволинейную) в аналитической форме, причем стетса считается монолиткой, неразделенной на отдельные окна.

Дли получения картины видимости из рубки долхно быть аналитически найдено совместное' реяение уравнений стенки рубки к лучей зрения, представляющих собой коническую поверхность з случае, когда граница воспроизводимого объекта - кривая Л5 касательшх плоскостей, если визуальная помеха - поверхность .

В работе описания кривых определено особое место.так ¡сак они необходимы для задания конструкций судна, создающих "мертвые зоны" наиболее значительные по свогм размерам. С этой цель» в главе использован прием математического списания кривых обводоз, основанный на методе наименьших квадратоз, отли-«акглйся от классического метода накменыЕю; квадратов (КМНК) тем, что учитывались по толь ¡со оажОки измерения, но и производные от Этта квибок.Этот измененный метод наименьших квадратов назван в диссертации модифицированным методом яаимонъ-одах квадратов (М.(НК).

Вероятностное обоснование КМН!< кзвестко (см. ,например,Е. С.Вонцель "Теория вероятностей",-М. :П<МШ,1962). Что ле касается вероятностного обоснования МЖ'.то здесь возникают дополнительные трудности.' Отметим, что вероятностные гипотезы как для Ю<!НК, так и для ММНК основаны на принципа,максимального правдоподобия, нормального закона распределения совокупности возможных наблюдаемых величия к некоторых других принципах (вероятностные гипотезы для ММНК приведены в приложении к диссертации).

В ММНК минимизируется целевая функция S

Я

гч га

где ^о « Е

1-1 1-1

£.1 - ошибки - измерения, í,í'- производные от сшбок измерения, т - число испытаний (число ¡замеров). ^ В КМНК минимизируется целевая Функция £о

т

. Зо - £ «и2. (2)

1-1

/Ч гл

- С«-,'2.

В работе Ш!К был опробован для тех хе 1фиькх„ что и й/ЛК, было показано, что для рассматриваемых классов кривые всегда выполнялось, что £о< Зо и "Зр 51. при этом Э <

Число у, - • 1С0Х назовем эффективностью ЬМКК по

срЛвнешго с ЮАЧК (чем больше и, тем предпочтительное перед КШ1К).

В диссертации аппроксимируется (сглаживается) кривая баковой вояк пассажирского судна, для чего б абсолютной системе координат (у,к) составляется статистическая таблица реальной (сглаживаемой) кривой х » ¡?(у) .крона •¡•ого, в заданных точках считываете^ угловой коэффициент касательной х'.равный,пак известно,; вначекко производной в соответствующих■точках.

: В. пораон приближения считается, что ■ аппроксимирующая кривая ■ парабола '

"х-ф(у) ■= ау£+ XI , (3)

где Кг-, ордината крайней точки баковой кривой;

.а - неизвестный параметр. Но тогда минимизируя'целевые функция (!) и (Я), ' и пользуясь условием, что' у а «=0, получаем

у а-С"1, если КМНК, а .«■ <

(А+ВГ (С+ОГ1, если ШНХ, 10

;:¡ ^ r, i'í

где Л - L'Cx^Xjjyr.. В - 2 Z х,'Уь С = S v,*, ü » 4 D y-",

i-Z 1-2 i-2 ■ i-C ■

. м = Xt-'?(yi) « Xi-xi-a'/i2, = xi(Vi) - xj'-Snyi.

Во втором приближении з качестве сглаживаемой кривой Оралась дробная степенная функция

<Р(У) " (Xm-Xi)(y/ym)S + XI, (4!

где Хщ-ордииата точки•перехода баковой кривой з бортовую xi-ордииата крайней точки баковой кривой; Уп-абсцисса точки перехода баковой кривой я сор;":;'/'! ¡»-степень выбранной Функции. При этом вновь составляется статистическая -гайдн«?/ (нг уже логарифмическая) .члены которой вычисляются гю со-\-;ул?..\! у i *» In (y i/ущ), xi»ln((xi-xi)/(xm-xt)). Но тогда минимизируя целевые функции (1) у (£).. i¡ прими мая во внимание, что уи«-о у;п»0,.'получаем

/ л-с-Ч сслп :с.'лк,

М

(AíВ)* (OD)-1> есл:: f.'ÍHK,

где А » S Х}Уi, 3-Е X;С ■= Z у<~, • D - т-2,

i «2 i-2 í-r-,

хГ - (Х^-ХдМу^-УхГ1^ Üj ХгЗУп

Таким образом, получено, что;

- что я первом.приближении ЖКК на 19.ЗХ зф^екгалне* КМНК:. /

- во втором приближении ШИ\ оказался эффективне? ко " л .з сравнении с Ю»!НК; ...

- главный член целевой функции So во втором пркблн-. яении в 12.4 раза меньше аналогичного члена первого пргФлкэд-)ш, .¿оэтоуу второе приближение было вобрано за ококчателы-ое

Такой алгоритм.; мокно- применить к аяпрокскаацкп язВт кривых судий, оконечностей надстроек. Имея уравнош;» кркрой, состав ля ей уравнение конической поверхности для лолуч-ята картины зрительного восприятия кз рубки,

И

Затек рассматривается специфика математичесгагс моделирования судовых поверхностей и получэнга их -видимости из руо-

Для задания поверхностей визуальных поиех-погорхкостей использовались следующие поверхности: • для тч?-копич?скал; для пшлюк-эллиптического цилиндра: для фальштруб-эллиптичес-ко.г,о усеченного конуса. Такие поверхности были выбрани из простоты математического описания и визуального правдоподобия.

Для задания судовых устройств • кнехтов» механизмзв бала, носовых упоров использовались габаритные параллелепипе- .. пк,описанные вокруг соответствующего механизма, йга условность вполне приемлема, :так как задача состоит в возможности увидеть с рабочего места судоводителя эти объекты, ке едз-ьаясь к детави их исполнения.

Для получения картины зрительного восприятия объектов-поверхностей врацэния рассматривается две касательные плоскости к ним, проходящие через "циклопический глаз" судоводителя. При этом при пересечении касательных плоскостей со / г.-нчнуш рубкк получается' боколне границы этих объектов. Для получения картины воспроизведения оснований рассматривается пересечение поверхностей (героина-"циклопический глаз".направляющ - основания соответствуй.;:«; объектов-поверхностей).

Для получения картины зрительного восприятия кнехтов.ие-уачигиов бака и носовых упоров из рубки проводят примые через гс-рш ны габаритных параллелепипедов и "цшаюпический глаз" V. находят совместное решение этих уравнений с уравнениями/ стенок р'/бкк.

Ь' конце главы рассматривается получение гартины реального юсприятия объектов из рубга с учетом границ окон и мэ-уэ'юнтх простенков.

В четвертой главе рассматриваются вопросы создания и реанимации на компьютерной технике геометрической модели 1 судна и модели процесса зрительного восприятия из рубки.

В,начале главы говорится об условностях-приближениях, прилитых при построении геометрической модели судна. Одно кь них касается задания корпуса судна. В реальности корпус судна задается семейством сечений - батоксов, ватерлиний и ипангоу-

12

тов. Исходя из того;что поверхность судна ниже палубной невидима судоводителем, находящимся в рубке, реальная поверхность заменяется линейчатой,образованной движением прямой по'заданному закону - направляющей (палубной линии).

. Для построения приближенной геометрической модели корпуса судна используется один из способов задания направляющей:

1. Координаты точек "скалываются" с теоретического черт тежа и задаются непосредственно с клавиатуры.

2. Координаты точек палубной линии вычисляются по программе и записываются в файл последовательного доступа, который впоследствии входит как самостоятельная макрокоманда и считквается при формировании корпуса судна.

Затем в главе характеризуется система трехмерного геометрического моделирования КОМПАС-КЗ. в которой реализован комплекс программных продуктов для построения, модели процесса зрительного восприятия из рубки. Комплекс представляет из себя систему блоков (макрокоманд).позволяющих построить геометрическую модель пассажирского четырехпалубного судна с минимумом судовых устройств (он был установлен по проектам построенных судов) и большой ходовой рубкой. При этом пользователю предоставляется возможность либо использовать управляющую макрокоманду "pr_k3.mac",объединяющую несколько макрокоманд,либо использовать отдельные макрокоманды, ' вызывая из по мере надобности из библиотеки макрокоманд системы. '

Первый способ удобен в применении: при проектировании пассажирского судна в первом приближении,так как выполнение этой макрокоманды не занимает-много времени, и в то же время дает возможность решить что нужно доработать в данной модели в соответствии со сеоим проектом; для разработки алгоритма! геометрических моделей других типов судов.

Второй способ удобен при: отработке какого-либо отдельного блока геометрической модели судна, при этом нужно иметь в виду, что для работы любой макрокоманды данного комплекса необходимо вначале ' подключить блок вадания параметров "pa-ram. mac"; исполь зовании отдельных макрокоманд для построения. геометрических моделей других типов судов; более Детальпой проработке проекта; работе с управляющей макрокомандой; в

случае выхода из нее пользователю предоставляется возможность сохранить результат, а для дальнейших построений использовать отдельные блоки, вызывая' их из библиотеки макрокоманд.

•' После построения геометрической модели судка пользователе предоставляется возможность получить картину, видимости, из любой точки ходовой рубки. Для этого используется перспективное представление. . ,'.'".

Пользователь может с помощью координат- модели задавать направление взгляда и положение, точки наблюдения. Изображение на экране дисплея представляет собой вид , модели, полученный при взгляде из указанной точки наблюдения. Путем перемещения точки наблюдения формируется Трехмерное изображение, "снятое", с любой , точки внутри пространства модели. При этом система' представляет возможный на экране дисплея одновременно разместить четыре изображения,., .полученных с четырех разных точек зрения (наблюдения), кроме того, как говорилось в предвдущих главах, для оценки качества обзорности из рубки транспортного; судна геойходшо:

1. Обеспечение видимости объектов, • предусмотренных инструкцией; ' ,'■■■•

2.!'Чтобы объекты, создающие "мертвые-зоны" не попадали в . область эталонной (беспрепятственной) обзорности "при наблюдении с ОМС с учетом ■возможного перемещения судоводителя . вдоль основного пульта судовождения, расположенного у перед? ней'стенки рулевой руОки".1

Р.йтолнениё первого пункта сводится' к построению перепек-- ' тиоНЬп?;\ кзобраяекий объектов на стеклах рубки,а второго - к Нострсешао границ эталонного контура и анализу попадания объектов/создающих "мертвые зоны" в эти границы!'

'При этом у проектировщика современного судна появляется яозшшость: получить картину обзора из любой точки возможной траектории дмякения судоводителя вдоль передней стенки рубки и сравнить его с эталонным; рассмотреть различные размещения рубки (согласуясь с типом судна) вдоль судна (в носу, в корме, ¡в середине) й также оценить качество обзора, сравнив его с эталонным; проанализировать обзорность построенных судов.-(не прибегая к анкетированию судоводителей), и учесть недос-' 14

татки в оудуци*' проектах.

В аа'шме/дш изложены основные результаты диссертационной работы:

1. Исследованы основные методики определения обзорности средств транспорта, которые сводятся к получению плоской картины кругового обзора исследуемой машины и сравнению ее с эталонными параметрами, определяющий нормы обзорности. Покат вано, что ии одну из этих-методик нельзя в полной мере использовать для получения картины • зрительного восприятия из рубки транспортного судна. '

2. Праведен анализ нормативной документации и этеперп^й оценки судоводителей, который- показал, что на судах речного >!1Лота мало что сделано для улучшения обзора из рубкк, аккачие инструкции не смогут устранить всех недостатков, долхна быть разработана методика получения картины видимости ?.ь рубки, учитываэдая специфику судна. '.'•'•

о„ Проведены исследования углов зрения, охватывгших объекты в поле зрения судоводителя, по данным проектной документации и сравнение со значениями углов, рекомендуемых нее: ледсзателпни з этой области геометрии на предмет использования аппарата перспективы (линейной и на.наклонной плоскости) для полу «тения нанесшее точных перспективных изображений картины обзора из рубки транспортных, судов. Показано, что построение картины из рубки пассажирского судна . будет ' наиболее точным. 1 -' .■■

■4. Использован прием математического описания кривых обводов, основанный на иетоде наименьших ¡саадратов. оглича^лгйт ся о? классического метода наименьших квадратов (КМНК) той что учитывались не только ошибки измерения," но я производные от этих ошибок - модифицированный ^етод наименьших квадратов О^гнк). В работе КШК и ШИК была опробован для тех же кривых, что к .ЬШК. В первой приблкяеннк з качеств сгляяяваекой: кривой бралась парабола, 'ВО втором - дробная степенная фуяк- . ция. Результаты счета по ШИК показали преимущество" иа'поряг док второго приближения перед . первым.(сравнивались только слагаемые целевых функций, учтгсывахадие только суику кеадротег,. отклонений значений реальной )«ривсй от теоретической 2 перяс^

и втором приближениях), vo есть второе приближение выбрано в соответствии с вероятностными гипотезами ММНК.1

6. Разработан и реализован комплекс программных продуктов для: построения модели'процесса зрительного восприятия из рубки пассажирского судна; для оценки качества обзорности при сравнении с эталонной. Он позволяет получить картину зрительного восприятия и эталонного обзора из любой точки рубки, что призвано улучшить' качество проектирования с этой точки зрения.. . • > .

■ОСНОВНЫЕ.ПУБЛИКАЦИИ ПО.теме ДИССЕРТАЦИИ:

1. Зайко Н.Е. -Геометрический анализ "Форш, типов и размещения ходовых рубок на серийных транспортных судах речного Флота.//Материалы научно-практической конференции, гюсвяс 150-ле™о Волжского пароходства.- Н.Новгород, 1994.

2. Зайко Н.Е. Экспертная оценка размещения рулевых рубок >:а судах внутреннего плавания.//Технико-экологические вопросы речного судоходства:'Межвуз.сб.науч.тр. Вып.269.- Н.Новгород, 1994. . ' . .

3. Зайко Н.Е. .Компьютерно-геометрическая модель (первая версия) определения видимости из рулевой рубки.//Технико-зко-логшкские вопросы речного судоходства: Межвуз.сб.науч.тр. Вып.2Ь9,- Н.Новгород, 1994,с.20-21. .

>.,. Арансон С.X.,Зайко Н.Е. Разработка математической модели процесса зрительного восприятия из рулевой рубки.//Материалы оеминара-совещания зав.кафедрами нач.геометрии и графики вувоз Поволкской зоны PS.-Н.Новгород, 1996,с.45-46.

б. Анисимов В/А..Зайко Н.Е. Геометрическая модель определен ввдимости из рулевой рубки.//Тез.докл.Междунар. семн-нара"250 лет,vco дня.рождения Гаспара Монжа".-С. Петербург,1996

6. Анисимов,В.А.,Зайко Н.Е., Проблема размещения рулевых рубок.на судах.//Наука' » техника на речном транспорте: Информацией. Вып. 4.-М:ЦБНТИ речного транспорта, 1у96,е.27-32. .

7. .Анисимов В.А. .Араясон С.X.,Зайко Н.Е. Проблемы проектирования ходовых мостиков судов .внутреннего плавания. - м..

16

.1996.-39о.-Рус. Рукопись деп. в ЦБНТИ Департамента речного транспорта 7.03.96, N316-РФ.

8. Зайко Н.Е. Моделирование обзорности транспортных судов из рулевой'рубки.//Материалы научно-технической конференции "Применение методов прикладной геометрии к механики при решении инженерных задач речного судостроения", посвященной трехсотлетию российского флота,- Н.Новгород, 1996.

9. Ашсимов В. А., Аралсон С.Х.,Зайко Н.Е. Создание математической модели процесса зрительного восприятия из рулевой, рубки с применением метода наименьших квадратов с учетом производной. //Материалы научно-методичесйого семинара "Совершенствование подготовки учзл^кся и студентов з области графики, конструирования и стандартизации",- Саратов:СГТУ,1995, с.103-109.

Рис. Вид из рубки, когда судоводитель находится на правом крыле ходовой рубки