автореферат диссертации по транспорту, 05.22.16, диссертация на тему:Разработка программ маневрирования для обеспечения безопасности плавания крупнотоннажных судов на рейдах и акваториях портов

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕОТ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА НОВОРОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

4

УДК 656.62.052.484:629.123.56-181.2

Кондратьев Сергей Иванович

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММ МАНЕВРИРОВАНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЛАВАНИЯ КРУПНОТОННАЖНЫХ СУДОВ НА РЕЙДАХ И АКВАТОРИЯХ ПОРТОВ

Специальность 05.22.16 - Судовождение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степэш! кандидата технических наук

Новороссийск - 1994

Работа выполнена в Новороссийской государственной морскс академии на кафедре "Технических средств судовождения".

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

к.т.н., профессор Ольшамовский Сергей Борисович.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Академик АТР, д.т.н., профессор Тронин Василий Александрович, к.т.н., доцент Баськов Анатолий Семенович'.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

А/0 "Новошип".

Запита состоится 9 декабря 1994г. в 10 часов на заседай специализирова'нного совета К 101.06.01 Новороссийск

Государственной Морской Академии по адресу: 353918 г.Новороссий пр. Ленина 93.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГМА. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печа: учереждения, просим направлять ^ в адрес ученого секрет; специализированного совета НГМА: 353918, Новороссийск, пр. Лет 93, НГМА.

Ученый секретарь спецнализированнного

Совета, кандидат технических наук, доцент

Владимиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность теш. Одной из важнейших проблем морского судовождения остается обоспечение безопасности плавания в стесненных условиях, на которые, как показывает статистика, приходится около 80% навигационных аварий. При этом около 50" ■ аварий крупнотоннажных судов происходит па рейдах и портовых акваториях в результате допускаемых судоводителями ошибок при выполнении маневров.

В настоящее время, несмотря на определенные успехи в области автоматизации судовождения, капитан во время маневрирования не располагает объективной информацией о безопасности предпринимаемого маневра и вынужден полагаться на опыт и интуицию. По существу в основе маневрирования лежит метод "проб и ошибок", являющийся основным источником появления навигационных аварий. Кроме того, как показали исследования, проведенные автором на крупнотоннажных судах Новороссийского морского пароходства (НМГГ), при выполнении маневрирования на рейдах и портовых акваториях производится неоправданно болыюо количество изменений режимов работы главных двигателей (двигателей) и перекладок руля, что несомненно понижает надежность машин и. механизмов.

Все это свидэтельствует о необходимости совершенствования методов управления и ■ маневрирования крупнотоннажными судами. Повышение безопасности плавания на рейдах и портовых акваториях может быть достигнуто за счет предварительных динамических расчетов маневров и использования их результатов на мостике в виде предлагаемых нами программ маневрирования. Программа маневрирования представляет собой предварительную прокладку курсов на рейде или акватории порта, дополненную информацией о скорости движения, режимах работы главного двигателя (движителя), координатах точек начала и окончания маневров и опорных радиолокационных ориентирах. Программу маневрирования получают не только с учетом динамической математической модели судна, но и обобщенного опыта управления судами на рейдах и портовых акваториях, т.о. хорошей морской практики.

Использование программ . маневрирования обеспечивает

судоводителя информацией для выработки команд по управлению судно и позволяет контролировать правильность хода процесс маневрирования. В результате такого совершенствования повышаете безопасность плавания, сокращается количество реверсов главны двигателей (движителей) и порекладок руля и уменьшается вром технологических операций на рейдах и портовых акваториях.

Целью работы является формализация задачи выбора программ маневрирования крупнотоннажного судна для выполнения различны технологических операций на рейдах и акваториях портов, с учето роальных ограничений. Для достижения этой цели автором решен ря следующих задач:

обобщение опыта маневрирования крупнотоннажными судами н рейдах и акваториях портов;

корректировка математических моделей, характеризующи динамику движения крупнотоннажных судов при маневрах, п результатам натурных испытаний;

получение аналитического описания процесса планировани маневрирования крупнотоннажным судном для выполнения различны технологических операций судовождения на рейдах и акватория портов;

' разработка алгоритма, позволяющего на основании анализ одиночных маневров синтезировать набор команд (изменений режиме работы двигателя■(движителей), перекладок руля) для планировани движения судна по заданной траектории с определенным изменение скорости;

получение программ маневрирования для определенных услову плавания; •

оценка точности математической модели крупнотоннажного 'суда и программ маневрирования по результатам их . фактическог выполнения.

Научная • новизна предлагаемой работы заключается следующих основных результатах:

разработано аналитическое описание процесса планирован! маневрирования крупнотоннахашм судном для выполнения различи технологических операций судовождения на рейдах и акватори? портов;

предложен способ учета инерционных качеств крупнотоннажного судна, маневрирующего при действии ветра;

■ предложен способ расчета параметров движения судна, выполняющего маневр разгона с одновременным разворотом и выходом на заданный курс;

приведены результаты научного обобщения 'опыта маневрирования крупнотоннажными ■ судами, полученные по .данным натурных исследований;'

Методы исследования. Для выполнения тооротичоской части работы в основу был положен, экспериментально-аналитический метод исследования, при котором применялся математический аппарат дифференциального и интегрального исчислений, математической , статистики, 'аналитической геометрии и теории автоматического управления.

Экспериментальная часть работы заключалась в проведении натурных испытаний крупнотонназшых судов при маневрах и математическом моделировании на ЭВМ процессов маневрирования. При этом были решены задачи настройки параметров математической модели по данным натурных испытаний и получения программ маневрирования, получена дополнительная информация для капитана о поворотливости судна при маневре разворота с одновремешшым увеличением скорости и других маневренных качествах крупнотоннажных судов.

Практическая ценность. Результата диссертационной работы могут найти практическое применение при управлении крупнотоннажными судами, а также при создании перспективных судовых-автоматизированных навигационных комплексов и систем.

Внедрение. Рекомендации капитанам по совершенствованию маневрирования крупнотоннажными судам! на рейдах и акваториях портов внедрены на крупнотоннажных судах Новороссийского морского пароходства.

.Апробация работы. Основные результаты работы доложены и одобрены на, Всесоюзной . научно-практической конференции по безопасности мореплавания в г.Новороссийске (1991), а также научно-теоретических (1991,1993гг.) и научно-методической (1993г.) конференциях-профессорско-преподавательского состава НГМЛ.

Публикации., Основные результаты работы отражены в 6

публикациях и отчете по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введени,-четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основю текст диссертации содержит 114 машинописных страниц и 43 рисунк. Библиография включает 94 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ'РАБОТЫ. ■ ,

Во введении. обосновывается актуальность исследовани: направленных на разработку методов, повышающих урове безопасности плавания крупнотоннажных судов.на рейдах и портов акваториях, определяются цели и задачи работы.

В первой главе содержится анализ существующих метод описания динамики движения судна при маневрах, приведе требования, которым, по мнению автора, должна- соответствова математическая модель судна, используемая для синтеза програ маневрирования крупнотоннажными судами на рейдах и портов акваториях. В качестве базовой выбрана система дифференциалы! уравнений движения судна [6].

Программа маневрирования синтезируется на: основе анали отдельных маневров. Рассмотрен каждый вид маневра в отделъност указан путь существенного упрощения математической модели движен судна.

Для расчета программы маневрирования скоростью пут интегрирования дифференциального уравнения второго поряд получена новая закономерность, выражающая зависимость изменен пройденного пути от скорости при различных изменени

режимов работы двигателем (увеличение, уменьшение обороте остановка и работа на задний ход), и произведена'ее корректироЕ по результатам натурных испытаний крупнотоннажных'судов для вс перечисленных режимов маневрирования [7]. Использование упомянут зависимости позволяет значительно сократить объем вычислений г выборе необходимого набора маневров.

При аналитическом описании поворотов применялись зависимост описывающие изменения параметров движения судна, полученные пут интегрирования упомянутой системы дифференциальных уравнений [£

При этом рассматривалось два этапа: первый этап -"разворот", когда руль переложен в сторону поворота, второй этап -"одерживание", когда руль переложен в сторону, противоположную повороту.

' Для определения угловой скорости на этапе "разворота" применялось выражение:

V -и

и = у —( 1 - е. 1 ). (1)

_ V X,

Здесь и , к4 -. постояшше величины, которые были получены по данным натурных измерений.

Для настройки параметров нелинейной модели судна применен метод линеализации, который в векторной форме можно записать:

где г. =

6. = (9 .,0,.......в .);

J iJ 2j ' ' PJ

1 = 1,2,...,р - номер параметра модели Г;

и = 1,2.....п - порядковый номер наблюдения;

3 - порядковый номер итерации;

у - отклик;

в - параметры модели; . _ [ <3£(Ч„,0) -

09.

V -

Итеративный процесс продолжается до тех пор, пока последовательные итерации ¡5, о+1 не будут удовлетворять условию: |С9 ( О }/0о| < 5, 1=1,2,..,р, где е есть некоторая наперед заданная малая величина (например, 0.000001). Для модели (1) (о = 04. ^ 8,, а 7.. будет иметь вид:

г. =

J

« — / ^ — V (1-е

Ъ

•к I

и . — V t е У| Ь

■к I

^ I

-к .1

£ V (1-е 1ди)

-к I

V Ь е 11"

V -к л

V (1-е 11 п

Ь

и . — V t е У1 Ъ

-к .1

Ч п

)

- а -

Как показали исследования, угол дрейфа (3 йа этапе разворота можно определять по формуле:

-к I

Р = Ру ( 1 - е 2 ). (3)

Здесь Ру, кА могут быть определены при помощи алгоритма (г). Для модели (3) р = 6,, )(г = Э2, а будет иметь вид:

Ъ. =

J

-к I 2j 1 .

(1-е

Р . I е

' У1

■к .1 2-1 1

-к Л -к Л

(1-е г'и) (3. t в

(1-е

-к Л 2J п ,

-А . 1; е

'VI

-к I 21 п

Мгновенная угловая скорость и и угол дрейфа (3 на этапе "одерживание" могут, определяться по следующим зависимостям:

V -к I

ш = й е 3 ; (4)

Ь-х I

Р = Рт в . (5)

Здесь значения параметров ит, кз, (Зг, к, могут быть получены < помощью алгоритма (2) следующим образом: Для модели (4) йт = е1? к3 = вг, а 2 будет иметь вид:

г =

V -к I -г. е 3' 1

V -к .1 _о е за и

V -к I

-Я е 30 п

V -к л Ы. — 1 в Ь

У -к .1 ит. — I е э'и 4 Ь

t е

Для модели (5) рт = 0х, = В2, а г. будот иметь вид:

Алгоритм расчета прогнозируемой траектории дмиксиия судна

Ряс Л.

-к Л

■о 1

-к

-к I -к Л

е 4'и р,. г в ""

-к л "О 1

* е

-к Л 4) г,

На рейдах и ггортовых акваториях часто применяется мяне разгона судна с одновременным разворотом и последующим выходом заданный курс.

В диссертационной работе разработано аналитическое описа* изменения параметров движения крупнотоннажного судна, выполняйте этот маневр, и алгоритм его расчета, приведенный на рис I.

Мгновенное значение угловой скорости со и угла дрейфа' предлагается определять по следующим формулам:

V

П1

ь

со

Г 1

• I'

где Ут =

Уу - установившаяся скорость судна для выбранного реж!

работы двигателя; т = /ь;

= 5, (х,) - й^-ат,);

На этапе разворота рекомендуется принимать:

-ПД,

<°х = (0ух - е

е ),

Эх = Ру.

где п, = К- — ;

1 V

ъ

Ш ,=С0 V /Ъ;

у1 у т *

V - мгновенная скорость судна. На этапе одеркивания:

- -

и, = шТ1в ;

Р. =

гдо ш - текущее значение *ш ;

р - текущее значение р .

Использование предлагаемых зависимостей позволяет применять коэффициенты к и к?, полученные по натурным испытаниям судна, меняющего курс на постоянной скорости, для расчота маневров с одновременным изменением' и курса, и скорости, что позволяет значительно сократить количество натурных экспериментов, необходимых для адаптации модели.

В заключении первой глзеы приведены результаты оценки соответствия данных, полученных путем моделирования на ЭВМ .характерных маневров крупнотоннажных судов и данных натурных измерений. Сделан вывод о том, что сходимость экспериментальных и расчетных величин является удовлетворительной и полученная математическая модель движения судна может быть использована для практических расчетов маневров крупнотоннажных судов.

Вторая глава посвящена рассмотрению метода описания динамики движения маневрирующего судна при действии ветра. Для составления программ маневрирования судна в районах, не защищенных от действия ветра, имеющих большую частоту повторения ветров, применена математическая модель, учитывающая влияние ветра на динамику движения судна [6].

Для крупнотоннажного судна, идущего по прямолинейной траектории при действии ветра, в качестве аналитического описания движения предлагается использовать дифференциальное уравнение вида:

( йУ/сК) ш(1+Л ) = аУг + ЬУ + о,

где а - коэффициент сопротивления воды корпусу судна;

_ 1 О _

ь - коэффициент, учитывающий" изменение тяги винта в зависимости от скорости судна;

С = C' + P*C0S(О);

с' - упор винта на швартовых, соответствующий заданному

режиму работы двигателя; F - сила воздействия ветра; О - курсовой угол истинного ветра. Решив это уравнение, получим:

t = 2ro(1+\l)/D*(fi((2aV0+b)/D)-il((2aV+b)/D)),

где vo - начальная скорость судна; 1

D = (Ь-4ас)2;

arcth(х) - при уменьшении оборотов винта;

fix) =

. arth(x) - при увеличении оборотов винта.

Отсюда:

У= (Б/га)Гг(Гг((2аУС1+Ь)/0)-(|Б/(гт(1+Л.11))))-Ь/га1 ■ (6) где ( оШ (х) - при уменьшении оборотов винта;

^(Х) = . . .

♦[ (х) - при увеличении оборотов винта.

Получено выражение для пройденного пути Б:

Б = (т(1+Л.11)/а)1,п(Гз(Г>(1Г))//з(/1(Н)-Н1))-ьг/га,

где Н = (2аУо+Ъ)/0;

Г вЬ(х) - при уменьшении оборотов винта;

!.(х, =

I. сп(х) - при увеличении оборотов винта. Значения а, ь и с можно определить'следующим образом: 'а - в штилевую погоду; .

аь - при действии ветра, где а1 - коэффициент, определяемый в результате натурных

- 13 -

измерений скорости судна на пассивном торможении при штилевой погоде по формуле: а = - (m(1+A.ll)/t)(1/V - 1/V0); ^ - коэффициент сопротивления воды корпусу судна при движении с углом дрейфа и рулем, переложошшм для удержания судна на курсе. Значение с может бить определено как:

о = - aV 2 - bV + l'oos (0 ),

У У

где Vy - установившаяся скорость движения судна для заданного режима работы движителя в штилевую погоду.

Значение b определяется по результатам натурных измерений скорости судна при увеличении ( уменьшении ) оборотов винта в штилевую погоду численным методом, например, методом секущих хорд.

Анализ точности определения скорости судна по формуле (6) показывает, что в штилевую погоду относительная ошибка определения скорости судна не превышает 7%, при действии ветра -15% для маневров, имеющих целью изменить скорость на 2-4 узла, что позволяет рекомендовать использование предложенной методики для разработки программы маневров при действии ветра.

В третьей главе изложена методика проведения и приведены обобщенные результаты натурных испытаний крупнотоннажных судов при выполнении маневров на рейдах и акваториях портов.

Натурные испытания проводились исследовательской партией кафедры Технических средств судовождения Новороссийской государственной морской академии на пяти типах крупнотоннажных судов дедвейтом от 50000 т. до 150000 при непосредственном участии автора. В общей сложности было проведено 48 натурных испытаний. Общее время испытаний составило 57 часов . Било произшдоно IG4IG измерений скорости, ' 020Q измерений курса, пеленгов и дистанций.

Для разработки программы маневрирования экспериментальным путем определены закономерности изменения скорости судна при выполнении различных технологических операций на рейдах и акваториях портов, скорости судна для обеспечения безопасного

- 1 4 -

приема лоцмана, при приеме буксиров, при остановке судна у причала дачей заднего хода, скорость на момент дачи .заднего хода при постановке на якорь и др.

Сделан вывод о том, что в настоящее время маневрирование крупнотоннажными судами на рейдах и акваториях портов базируется на глазомерном (лоцманском) метода судовождения, при котором выработка командной информации о маневрах целиком зависит от опыта и интуиции капитана, при этом судоводители (капитан и лоцман) допускают погрешности в определении скоростей и дистанций для начала маневра и при выборе рожимов работы главного двигателя.

При существующей технологии маневрирования осуществляется неоправданно большое число изменений рожимов работыглавшх двигателей, что понижает надежность машин и механизмов и может привести к их отказу.

Четвертая глава посвящена разработке методов получения программ маневрирования, на ЭВМ и при помощи специально разработанной информации о маневренных качествах судна.

Концепция использования ЭВМ для автоматического планирования маневрирования судна в портовых водах при выполнении различных технологических операций судовождения (швартовка, постановка на якорь, съемка с якоря и т.п.) предполагает реализацию комплекса следующих задач :

- формирование на дисплее ЭВМ электронной карты (плана) района плавания, включающей необходимую для навигации информацию (буи, огни, зоны разделения, фарватеры, рекомендованные курсы, вероятные точки встречи буксиров и лоцмана и т.д.);

- автоматический расчет программы маневрирования на базе откорректированной математической модели судна, с учетом требований местных правил и хорошей морской практики;

- отображение на электронной карте программы маневров -по рекомендованному маршруту движения ;

-оперативный контроль за выполнением принятой программы маневрирования с автоматическим расчетом величин отклонения от плановой скорости, направления и величины бокового смещения от рекомендованной линии пути, расстояния и времени до точки следующего мановра;

- 15 -

Блок-схема алгоритма расчета плана малевроп

Рис. 2.

-оперативная коррекция программы мшюпр^ровшшя примопитол! к условиям плавания и мгновенного значения текущих координат мое судна.

Основой для автоматического расчота программы являет разработанная автором методика. Критерием для алгоритма выбе маневров скорости при расчете программы являотся минималы время, необходимое для прохождения всего маршрута движения, учетом заданных ограничений, по скорости в характерных точках, результате расчетов определяется вид маневра и координаты, которых эти маневры необходимо выполнить.

Оперативный контроль за выполнением полученной лрограл маневрирования базируется на сопоставлении фактической (лаговс скорости или скорости, снятой с НИ СНС и текущей позиции судна плановой скоростью в этой точке и рекомендованной линией пути, результате рассчитывается отклонение от плановой скорости боковое смещение от рекомендованной линии пути. Исходя реальной позиции судна, дополнительно рассчитывается расстояние время до точки следующего планового маневра.

Адаптирование к условиям плавания и новым обстоятельстг предусматривает возмозшость оперативного изменения програи маневрирования вариацией значениями скорости в характерных точк и их координат (начальных координат, координат точек прие лоцмана и буксиров, точек якорных стоянок). В процессе реализаь принятой к исполнению программы маневрирования по различи причинам могут возникнуть отклонения от плановых значен скорости. В этом случае предусматривается режим корреки программы маневрирования применительно к новым условиям сохранением ранее принятых по ограничению скорости на маршру движения.

Блок-схема алгоритма расчета программы маневрировав приведена на рис.2. Задание траектории движения производится пут Еыбора координат точек поворотов, координат характерных точ (ХТ). К характерным следует относить точки, скорость в ' котор долэша бить равна определенной величине или лежать в задани продолах (точка встречи лоцмана, точка встрочи буксиров, коночн точка и т.д.).

Число, расположение ХТ, величины скорости судна в них определяют количество маневров скоростью и их наименование. В общем случае количество маневров скоростью равно:

Мо = 2 * Мх - 1,

где Мх - количество ХТ.

Наименование маневров скоростью определяется в "блоке выбора V* ". Здесь по заданным начальной (v") и конечной (V*) скорости выбирается режим работы двигателя (движителей), который обеспечит наиболее эффективное достижение V*. Обобщение опыта маневрирования судов на рейдах и акваториях портов позволяет рекомендовать отдавать предпочтение "слабым" маневрам, прибегая к "сильным" лишь в исключительных случаях на коротких промежутках времени. Особенности имеют участки между двумя характерными точка!,ш, где, в общем случае, целесообразна комбинация из двух маневров. Алгоритм выбора этих маневров представляет собой решение системы уравнений:

S ( y"= V ,vN Y , Vy) = s ;'

s < vL= l' VL= V. Ow,-8.»'

■ S = s/ + S2;

t ( S( , v"= Y . 7y) + t ( S,, VH = V , Yy ) = t . ;

1' l X ' l 2 1+1 m' i+1 ' min'

V < Y m = ОГР '

где i, i+i - номера первого и второго маневров; vt• vz _ скорости в первой и второй ХТ;

Vm - максимальная скорость, достигнутая на участке между

рассматриваемыми ХТ; V* - установившаяся скорость движения, соответствующая

выбранному ре:гаму работы двигателя; Si, вг - расстояния, пройденные при выполнении первого и

второго маневров; s - расстояние между ХТ;

tm - минимальное время выполнения двух маневров;

уогр ~ ограничение по скорости на рассматриваемом участке (заданное, например, портовыми правилами). Определение координат начала маневров скоростью производите в блоке "Расчет Предположим, что Б* - расстояние до 1

той ХТ от точки, принятой за начальную (ИТ), при условии, чт< оно измерялось вдоль выбранной траектории' движения. Тогд расстояние от ИТ до точки начала маневра скоростью в общем . случае будет:

для четных номеров маневров скоростью

для нечетных

i = i-/2 ;

Г SM =SX- S. ; ) 1 j . 1

l j =(t+1)/2 ,

где st = í(v",v[,v").

Анализируя соотношение между s" и расстоянием от НТ до точе; поворота Sn. (* - номер поворота), не трудно определить, на каког курсе лежит точка i -го маневра скоростью, а следовательно и е< координаты:

»•

х"с= Xn + ( s" - Sn ) * sin К ;

V Z I Z ' Zfi '

У!'с= Yn + ( s" - Sn ) * OOS 1С ,,

l Z Л i. Z 2 + 1

где = - номер поворота, предшествующий ¡.-тому маневру, скоростью,-

Xns , Yn. - координаты х- го поворота;

курс, на котором лежит точка начала i- го маневра скоростью.

Планирование величины перекладки руля для =- го поворот; производится в "блоке выбора а ". При этом учитываются следующие факторы: сторона, угол поворота, диапазон скоростей , на которыз будет выполнен поворот. Координаты точек начала (х",^') и концг (X*, Y*) маневров курсом, величины падения скорости на каадои

повороте рассчитываются в блоке " расчет х^'.У^Д*,^", который использует математическую модель выхода на новый курс.

где

1л =

X = Хп - I/H sin к ;

2 Z Z Z

у" = Yn - LH cos К ,

2 2 2 2

f ЛХ>2- lAYiJ / tg <рх при 90°

AXi_ при ф,= 90°

где фг - угол z- го поворота,

ДХ<2, AYi.,- изменение координат судна за время выхода на новый курс (ось Xi - направлена по ' первоначальному курсу, ось Ул ' — перпендикулярна ей).

X* = Xn - bk sin К :

3 1 Z 2*1

Y* = Yn - Lk cos К ,

2 Я 2 3+1

где LK = AYi- / sin ф

z z ' z

Блоки 7, 8, 9 предназначены для изменения ПМ таким образом, чтобы учесть падение скорости на поворотах, которое может достигать 1,5-2 узла. По соотношению между з"и Бпгнетрудно определить номер маневра скоростью м, который следует за *-м поворотом или м = f(z).

Для того чтобы учесть падение скорости судна на повороте, необходимо в ПМ изменить координата начала маневра, следующего за поворотом на ДХ^? ЛУ^С:

' <С= < SM + 5„ - SM ) Sin

О ( s'J + sM - s;, ) сов к,.,,

r*e sm = ( = vM - Avz • O-Блок 10 предназначен для вывода координат начала маневров.

Таблица I

Программа маневрирования т/х "Борис Бутома" для швартовки к причалу № I нвфтегавани Шесхарис п. Новороссийск.

Л вид пек . V ДБ 23 А1; тл П Д наименоз. ориентир.*)

I. мац-мрп 1'РВД УЗ м.м. м.м. мин мин град м.м.

СТОП 0.0 10.б 0.97 0.97 6 6 331 .8 3.81 маяк СуджукскиИ

2 СТОП 0.0 а.5 0.40 1.37 3 а 328.7 3.46 - II -

3 СТОП 0.0 6.9 0.40 1.77 3 и 324-С 3.13 - II -

4 ПСХ 0.0 6.0 р.25 2.02 2 13 322.1 2.93 -: II -

5 Л 10 0.0 6.1 0.07 2.09 1 14 321.1 2.87 - || -

6 ПСХ 334.2 6.4 0.33 2.42 3 17 319-4 2.56 2.17 _ | | .,_..

7 ПСХ 334.2 6.7 0.40 2.82 4 21 31*6.7

8 ПСХ 334.2 7.0 0.40 3.22 4 25 312.9 1.79 - II -

9 ПСХ 334.2 7.2 0.40 3.62 3 28 307.1 1.43 - II -

10 ПСХ 334.2 7.4 0.40 4.02 3 31 297-4 1.09 - || -

II СТОП 334.2 7.4 0.06 4.08 1 32 295.3 1.04 - I I -

12 СТОП 334.2 6.9 0.40 4-48 3 35 276.3 0.77 - I I -

13 СТОП 334.2 6.2 0.40 4.88 4 39 244.9 0.65 - II -

14 стоп 334.2 5.6 0.13 5-01 2 40 233.4 0.66 - II -

15 стоп 334.2 5.3 0.40 5-41 5 46 205.3 0.83 - II -

16 стоп 334.2 4.7 0.40 5.31 7 52 189.3 1.13 - II -

17 П 20 334.2 4.2 0.02 5-83 0 53 188.8 1 .14 — II —

18 стоп 20.9 4-1 0.78 6.61 18 71 187.1 1 .87 — II —

19 стоп 20.9 2.1 0.40 7.01 13 84 189.6 2.26 — II —

20 зсксс 20.9 1 .5 0.21 7.23 8 92 190.5 2.46 - 11 -

В качестве примера на рис.3 представлено изображение плана Цемесской бухты (п.Новороссийск) на дисплее ЭВМ с нанесенной на него программой маневрирования для швартовки к причалу ■ I нефтегавани Шесхарис при подходе со стороны моря для т/х "Борис Бутома". В таблице I приведена та же программа в виде, удобном для ее реализации на мостике, с указанием пеленгов и дистанций точек начало маневров, промежуточных точек, . рассчитаных относительно опорного точечного ориентира - маяка "Суджукский".

О заключении четвертой, главы приводится оценка точности математической модели крупнотоннажного судна,, лежащей в основе программ маневрировашя, в результате сделан вывод о ее пригодности для практических расчетов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на базе проведенных натурных испытаний крупнотоннажных судов и научного обобщения опыта маневрирования разработаны теоретические и алгоритмические основы организации процессов планирования выполнения различных технологических операций судовождения на рейдах и акваториях портов. Приведены обоснования необходимости совершенствования управления судами при маневрировании в портовых водах путем перехода от глазомерного метода к расчетному методу судовождения на рейдах и акватбриях портов. Разработаны алгоритм и принципы составления программ маневрирования, рекомендации1 судоводителям по их использованию на крупнотоннажных судах.

Основными научшми результатами .. диссертационной ' работы являются следующие:

разработано аналитическое описание процесса планирования маневрирования крупнотонназшым судном для выполнения различных технологических операций судовождения на рейдах и акваториях портов;

предложен способ учета инерционных качеств крупнотонназшого судна, маневрирующего при действии ветра;

предложен способ расчета параметров движония судна, выполняющего маневр разгона с одновременным разворотом и выходом

на зодашшй курс;

приведены результаты научного обобщения опыта маневрирования крупнотоннажными 'судами, получетгные по данным натурных исследований.

В диссертационной работе проведена оценка экономической эффективности использования программ маневрирования и сделан вывод о том, что применение предлагаемых в ней рекомендаций позволяет повысить безопасность и экономичность плавания крупнотоннажных судов на рейдах и портовых акваториях, уменьшить количество изменений режимов работы главного двигателя и перекладок руля, что, в конечном счете, увеличивает надежность машин и механизмов. Предлагаемый метод повышает точность выполнения маневрирования и обеспечивает возможность постоянного контроля за правильностью его выполнения.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1.Разработка практического руководства по совершенствованию маневрирования танкерами'типа "Крым","Победа" и судами типа ОБО:. Отчет о НИР/НВИМУ; Рук. Ольшамовский С.В.; № ГР 01.87.030332.-Новороссийск, 1990. - 205 с.

2.С.Б.Ольшамовский. С.И. Кондратьев. Совершенствование маневрирования крупнотоннажными танкорами на рейдах и акваториях портов: Тезисы докл. на Всесоюзной научно-практ. конф.:Повышение безопасности судовождения -Новороссийск, Ï99I.

3.Кондратьев С.И. Планирование маневров крупнотоннажными судами с использованием ПЭВМ: Тезисы докл. на научно-теорет. конф. сотруд. НВИМУ - Новороссийск, 1991.

4.Кондратьев С.И.-Учет инерции судна при действии ветра для планирования мшшвров скоростыо//Методц и техн. средства морской навигации: сб.научи.тр.-М.: Мортехинформреклама, 1993.С 67-73 [ГМА км.'адм. С.О.Макарова].

Б.Кондратьев С.И. Применение краевых задач дифференциальных уравнений для расчета маневров крупнотоннажных судов: Тезисы докл. научно-техпич. конф. сотруд. НГМД: - Новороссийск, 1993.

G.Кондратьев С. И. Применение вычислительной техники ггри

решении задач маневрирования крупнотоннажными судами:Тсзлсы докл. на иаучно-методич. конф. сотруд. НГМД - Новороссийск, 1993.

У.С.Б.ОльшамоБСкиЯ. О.И. Кондратьев. Практрчоскоо примоно/шо краевых задач дифференциальных уравнений движения судна при выполнении маневров/УСудовождошю, связь и безопасность мореплавания: Экспресс-информ. - Вшг.8. (303) - М., 1.9Э4. С. 11-15.

Тин. НГМД Тир.60 25.10.94 г.