автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Теоретическое и экспериментальное исследование правила 17 МППСС-72

На правах рукописи

НГУЕН КИМ ФЫОНГ

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРАВИЛА 17 МППСС-72

Специальность 05.22.19 - Эксплуатация водного транспорта, судовождение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена на кафедре Управления судном Государственной морской академии имени адмирала С.О. Макарова.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Лихачев Анатолий Вячеславович

Официальные оппонент«: доктор технических наук, профессор

Смоленцев Сергей Викторович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Якшевич Евгений Викторович

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота (ЦНИИМФ).

Защита диссертации состоится 5 июня 2006 года в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д 223.002.03 при ГМА им. адм. С.О. Макарова по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Косая линия, 15а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан 20 апреля 2006 года.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, в двух экземплярах просим направлять в адрес ученого секретаря Диссертационного совета Д 223.002.03: 199106, Санкт-Петербург, В.О., Косая линия, 15а.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 223 кандидат технических наук, доцент

В.А. Прокофьев

¿oç>6£

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В структуре аварийности 15 - 30 % от общего количества аварий мирового флота приходится на долю столкновений. Анализ причин столкновений судов показывает, что главная причина аварий - это ошибки человека, которые занимает 80 % от общего количества факторов приводящих к столкновению. Решение проблемы предупреждения столкновений судов требует с одной стороны создания и совершенствования технических средств, разумного повышения уровня их автоматизации, а с другой - преодоление отрицательного влияния человеческого фактора.

Одним из наиболее сложных и многозначных среди всех правил Международных правил предупреждения столкновений судов в море, 1972 г. (МППСС-72) является правило 17 «Действия судна, которому уступают дорогу», как в смысле предпринимаемого для предотвращения непосредственной угрозы столкновения вида маневра, так и его количественных, пространственных и временных параметров.

Попытки решить задачу выдачи базовых рекомендаций по расхождению в различных ситуациях сближения, когда наше судно должно в соответствии с Правилами сохранять свой курс и скорость, а встречное судно не предпринимает необходимых для расхождения действий были предприняты в работах В.Ю. Паулаускаса, A.B. Лихачева, В.И. Удалова, С.Б. Олыпамовского, А.Н. Перекрестов и др. Однако, до настоящего времени не существует достаточно полного анализа различных аспектов правила 17 МППСС-72, как с точки зрения условий и логики действий судоводителей в таких ситуациях, так и возможностей современной техники и технологий по выдаче рекомендаций судоводителю по безопасному решению этой достаточно сложной задачи.

Таким образом, теоретическое и практическое исследование правила 17 МППСС-72 с целью формирования базовых рекомендаций в каждой конкретной ситуации сближения, что позволят судоводителям принимать более обоснованные решения по расхождению, является актуальной задачей.

Цель диссертационной работы

1. Разработка имитационной модели сближения двух судов в различных ситуациях в соответствии с правилом 17 МППСС-72, как метода вторичной обработки радиолокационных данных, данных гирокомпаса и лага с целью

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург ОЭ 20()£акт ЗъЗ .

получения дополнительной информации для принятия решений по безопасному маневрированию.

2. Разработка методов расчета пространственно-временных параметров зоны сохранения курса и скорости, зоны возможного маневрирования судна, которому уступают дорогу в случае бездействия цели и зоны маневра «последнего момента» в соответствии с правилом 17 МППСС-72, а также методику учета инерционно-маневренных характеристик судов.

3. Оценка влияния человеческого фактора на задачу расхождения судов и разработка рекомендаций для судоводителей по выбору дистанций начала маневра, величин изменения курса при маневрировании и дистанций безопасного расхождения судов в рамках соблюдения правила 17 и связанных с ним правил МППСС-72, как одного из методов преодоления негативного влияния человеческого

В качестве базового метода исследований был принят экспериментально-теоретический, в котором использовался математический аппарат теории алгоритмов, дифференциального и интегрального исчислений и аналитической геометрии с использованием результатов натурных испытания судов Вьетнамской судоходной компании и математических моделей судов, реализованных на радиолокационных тренажерах Государственной морской академии имени адмирала С.О.Макарова и проведение экспериментальных исследований по оценке влияния человеческого фактора на задачу расхождения судов.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Методы расчета пространственно-временных параметров зоны сохранения курса и скорости, зоны возможного маневрирования судна, которому уступают дорогу в случае бездействия цели и зоны маневра «последнего момента».

2. Методика учета инерционно-маневренных характеристик при расхождении судов в различных ситуациях сближения.

3. Ситуационная модель сближения судов по правилу 17 и ее реализация в виде программ для судового компьютера.

4. Основные закономерности поведения судоводителей при расхождении судов в зависимости от их возраста, должности, стажа работы.

5. Номограммы и таблицы для конкретного судна для выбора судоводителем вида и пространственно-временных параметров маневра в случае бездействия или запоздалого действия судна обязанного в соответствии с Правилами МППСС-72 уступить дорогу.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке имитационной модели расхождения судов в соответствии с требованиями правила 17 МППСС-72, с учетом условий и логики действий судоводителей в этих ситуациях и возможностей современной техники и технологий для выдачи базовых рекомендаций в каждой конкретной ситуации сближения, что позволяет судоводителям принимать более обоснованные решения по расхождению в случае бездействия судна, обязанного уступить дорогу, и тем самым уменьшить влияние человеческого фактора на аварийность судов.

Практическая ценность

Разработанные с использованием имитационной модели номограммы и таблицы для конкретного судна могут быть непосредственно использованы на мостике при выборе судоводителем вида и пространственно-временных параметров маневра в случае бездействия или запоздалого действия судна обязанного в соответствии с Правилами МППСС-72 уступить дорогу.

Разработанные программы для судового компьютера позволяет судоводителям непосредственно проигрывать выбранный для расхождения маневр для оценки его безопасности и эффективности, а также могут быть реализованы в перспективных судовых комплексах предупреждения столкновений судов в качестве дополнительного метода вторичной обработки информации в рассмотренных ситуациях сближения судов.

Апробация работы

Основные теоретические и практические выводы диссертационной работы докладывались на научных конференциях в ГМА им. адм. С.О. Макарова. Результаты исследования используются в учебном пособии ГМА им. адм. С. О. Макарова «Методические рекомендации по применению правила 17 МППСС-72».

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано четыре печатных работы.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и 9 приложений, изложена на 186 с. машинописного текста, включая 55 рисунков и 15 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение дана общая характеристика проблемы предупреждения столкновений судов в море, обосновывается актуальность, значимость и прак-

6 >

%

тическая направленность диссертационных исследований.

В первой главе приводится общий анализ задачи предупреждения столкновений судов в море на основе имеющихся научных публикаций по данному вопросу и данных аварийности морского флота.

На основе проведенного анализа статистических данных по 834 столкновениям судов установлено, что одной из главных аварий является человеческий фактор - нарушение судоводителями МППСС-72 и рекомендаций хорошей морской практики, как приведено на рис. 1.

Несоотеетству ющий Неподача звуковых маневр Другие причины

сигналов 1% ^^ 15%

Нарушение правил \ I

плавания и \ I ^^ Ненадлежащее

маневрирования УД^МИ наблюдение

20% ■■¡^■1 ^^НВ 54%

Всего 898 причин

Рис. 1. Причины столкновений судов мирового флота в 2002 г.

Общая структура причин в части нарушения правил Плавания и маневрирования приведена на рис. 2.

Итог: 180 случаев

О 10 20 30 40 50 «О 70 80

Обычная морсшя Прагою Ситуация пересечения Плавание суд» при оргаинченой видимости Взаимные обязанности суд» Правила порта Плавание в уэиостях Право безопасности дажения Обгон

Ситуация сближения судов, илущих прямо дру г на фуга Применениепододямихшагов в соо1ас1ывине ситуациями

Рис. 2. Структура причин столкновений Как видно из рис. 2 нарушения Правил плавания и маневрирования судов, находящихся на виду друг друга являются одними из основных причин столкновений. В том числе, около четверти всех столкновений связано с ситуаций сближения судов на пересекающихся курсах, т.е. с правилом 17 МППСС-72.

Это можно объяснить тем, что судоводители зачастую не могут правильно оценить и применить на практике последовательность действий судна, которому уступают дорогу: до какого момента в ситуации сближения оно должно сохранить курс и скорость в случае бездействия судна обязанного уступить дорогу; когда судно может предпринять маневр для предупреждения столкновения только действиями собственного судна; и когда оно обязано предпринимать «маневр последнего момента».

Проведенный анализ научных исследований в области предупреждения столкновений показывает, что в настоящее время определены два главных направления в решении проблемы аварийности: совершенствование технических средств и исключения отрицательного влияния человеческого фактора. Необходимо отметить, что эти два направления решения задачи нельзя рассматривать изолированно друг от друга, они тесно связаны между собой.

В части совершенствования технических средств можно отметить исследования направленные на:

1. Повышение уровня автоматизации выдачи рекомендаций по безопасному маневрированию для решения задачи предупреждения столкновений в функции средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП) и автоматической информационной системы (АИС).

2. Разработку общесудовых экспертных систем контроля и управления безопасностью (ОЭСКБС).

3. Разработку интеллектуальных систем поддержки принятия решений (СППР) при управлении судами в экстремальных условиях или в условиях неопределенности.

4. Исследование концепции судна без экипажа.

В части уменьшения негативного влияния человеческого фактора на предупреждение столкновений судов можно отметить исследования проводимые в рамках Международного кодекса по управлению безопасной эксплуатации судов и предотвращению загрязнения моря (МКУБ) в соответствии с резолюциями ИМО А 849 (20) и А 884 (21) и использованию имитационных тренажеров по предупреждению столкновений судов для обучения персонала и проведению научных исследований.

Во второй главе разработаны теоретические основы расхождения судов в море в соответствии с правилом 17 МППСС -72.

Обязанности судна, которому уступают дорогу, разделены на три периода. В первом периоде такое судно должно сохранять свой курс и скорость. Во

втором, если уступающее дорогу судно не предпринимает соответствующего действия, судно, которому уступают дорогу, может предпринять действие чтобы избежать столкновения только собственным маневром. В третьем, когда столкновения нельзя избежать только действием уступающего дорогу судна, судно, которому уступают дорогу, должно предпринять действие (маневр последнего момента), которое наилучшим образом поможет предотвратить столкновение.

Пространственно-временные характеристики указанных трех периодов зависят от многих факторов. Разработка математического обеспечения процесса опасного сближения двух судов представляет собой необходимое условие для выбора и определения маневра судна, которому уступают дорогу.

Методика выбора вида маневра в соответствии с правилом 17 (а), (И)

При выборе маневра в соответствии с правилом 17 необходимо, прежде всего, учитывать требования правила 8 МППСС-72 к действию по предупреждению столкновений.

Кроме этого само правило 17, накладываются дополнительные требования на маневр: избегать маневра курсом влево (для судна с механическим двигателем в ситуации пересечения курсов); достаточность для избежания столкновения только собственным маневром; возможность нейтрализации неудачного маневра уступающего судна и влияния неблагоприятных изменений обстановки.

На основе анализа правила 17, статистики действий судоводителей в этой ситуации и проведенных экспериментов на радиолокационном тренажере, сформулированы следующие рекомендации по действиям судна, которому уступают дорогу для предотвращения столкновения:

- изменить курс вправо и привести уступающее судно на траверз левого борта;

- изменить курс вправо и лечь на параллельный курс цели.

Результаты моделирования ситуаций сближения на радиолокационном тренажере с визуализацией показывают, что большинство судоводителей при курсовых углах (КУ) цели от б до 35 градусов левого борта используют первый тип маневра, а при больших КУ - второй тип маневра.

Методика определения дистанции начала маневра судна, которому уступают дорогу, в соответствии с правилом 17 (а), (И)

В результате решения дифференциальных уравнений движения судна в море при перекладке руля, рассчитываются координаты точек траектории циркуляции. Далее, для каждой полученной точки определяются промежуточные

элементы - промежуток времени (тп), промежуточный курс (Сп) и промежуточная дистанция (с1), которую пройдет судно, которому уступают дорогу, от момента начала маневра.

Рис. 3. Алгоритм определения дистанции начета маневра в соответствии с правилом 17 (а), (и)

¿(0 = >Й0-*«Р+[у(0-УЛ '

(1)

- если уО) -у„ >0

(2)

- если Х0 - Ун < О

Сп (0 ~ ысЩ Х" +7Г,

УО)-УН

н

(3)

где, хи, у„ - координаты судна, которому уступают дорогу, в момент начала маневра.

С учетом определенного ранее вида маневра, алгоритм для оценки его пространственно-временных параметров (определения дистанции начала маневра Ди) в соответствии с правилом 17 (а), (и) приведен на рис. 3.

Значение дистанции начала маневра в ситуации сближения по правилу 17 (а), (¡0 определяется способом относительного промежуточного курса при относительной прокладке.

к

>

о

X

х(0 (прямое смещение)

Рис. 4. Экспериментальная траектория циркуляции судна по натурным испытаниям

Из графика циркуляции судна (рис. 4) определяются координаты и значение изменения курса судна в каждой точке в циркуляции. х(0 - прямое смещение®; у® - выдвиг(0; у(0 - угол поворота®; т„(0 - промежуток времени®, от момента перекладки руля; х(1), у(1) - координаты судна в момент перекладки руля.

С использованием полученных значений промежуточная дистанция и промежуточный курс для каждой точки траектории циркуляции от момента начала маневра определяются по следующим зависимостям:

т = >/[*«-*(1)Р +[у(/)-у(1)]2 ; (4)

ся(0 = если >-(/) - у(1) > 0; (5)

КО-Х*)

С„ (0 = агсЪХ(?~Х® + я если у{/) - у{ 1) < 0; (6)

КО-К*)

Далее определяются зависимости указанных дистанций, курсов и промежутков времени от угла поворота у®. Эти зависимости имеют следующий вид:

- при 0 5 у{ 0 5 к

¿(0 = /(КО) = а}у2+а2у + а2; (7)

Ся(0 = /(Г(0) + П = Ь'/2 +Ь*Г+Ьз +Го; (8)

У + °4

(0 = /(КО) = с, ехр(с2^) + с3 ехр(с47); (9)

- при л < КО ^ 2я

¿(0 = /(КО) = а4у* + аъуг + а6у2 + а,у + а8; (10)

Ся(0 = /(К0) + ^0 =ЪУ +Ь6у2 +Ьпу+Ь% +ц/0\ (11)

гя(0 = /(К0) = с5у + с6; (12)

где, у/о - курс судна, которому уступают дорогу, в момент начала маневра.

Алгоритм реализован в виде компьютерной программы для определения дистанции начала маневра в соответствии с правилом 17 (а), (И) для конкретного судна.

Методика оценки дистанции начала маневра «последнего момента» в соответствии с правилом 17 (Ь)

Для оценки значения дистанции начала маневра «последнего момента» (Дпм) предполагаем, что судно, уступающее дорогу, не предпринимает действий по расхождению и продолжает следовать неизмененными курсом и скоро-

стью, а судно, которому уступают дорогу, выбирает и проигрывает маневр расхождения в различные моменты сближения. В этом случае дистанция начала маневра последнего момента будет определяться в зависимости от инерционно-маневренных характеристик судна, которому уступают дорогу, геометрии ситуации, относительной скорости сближения и выбранной судоводителем минимальной заданной дистанции расхождения. Именно при выборе судоводителем минимальной заданной дистанции расхождения и вида маневра должны учитываться конкретные условия и обстоятельства плавания.

Минимальную заданную дистанцию можно рассчитать по формуле:

где, Ьн - дайна судна, которому уступают дорогу; Ьц - длина судна, уступающего дорогу; в- ракурс судов.

В общем случае (без учета различных дополнительных факторов и ограничений) для определения дистанции начала маневра «последнего момента» необходимо, чтобы в результате предпринятого маневра дистанция кратчайшего сближения была больше значения Дс.

Алгоритм определения дистанции начала маневра «последнего момента» приведен на рис. 5 и реализован в виде компьютерной программы для определения дистанции начала маневра в соответствии с правилом 17 (Ь).

С использованием дифференциальных уравнений прямолинейного и равномерного движения судов, движения судна при перекладке руля и при изменении режима работы двигателя с учетом приведенных ранее алгоритмов для оценки пространственно-временных параметров маневра расхождения, а также результатов проведенных экспериментов, разработана имитационная модель общей ситуации сближения двух судов по правилу 17 МППСС-72. Такая модель может быть использована не только для выдачи судоводителю дополнительной информации и проигрывания различных вариантов маневров, но и для оценки влияния человеческого фактора в различных нестандартных ситуациях сближения по правилу 17.

При разработке модели предполагалось, что в опасной ситуации сближения, судно обязанное уступить дорогу не предпринимает надлежащих действий по предупреждению столкновений и продолжает следовать неизменным курсом и скоростью.

Алгоритм моделирования ситуации сближения приведен на рис. 6 и реализован в виде компьютерной имитационной модели.

(13)

Рис. 5. Алгоритм определения дистанции начала маневра «последнего момента» в соответствии с правилом 17 (Ъ).

_14

^ Начало ^

/Ввод исход-/ / них данныу

Расчет начального положения цели, курса цели

1(0 = 1Д1, ¡ = 1+п I

Расчет текущего положения нашего судна и цели

Выбор значения дистанции начала маневра

нет

Выбор дистанции начала маневра

Выбор значения угла перекладки руля (право на борт)

Выбор варианта маневра

X

Расчет параметров движения нашего судна

Расчет текущего положения нашего судна и

цели ♦

Расчет текущей дистанции между судами и

курсового угла цели +

Расчет текущей Д^, и

нет Маневр

скоростью

Выбор режима двигателя

Расчет текущей скорости

Рис. 6. Апгоритм моделирования ситуации сближения судов в соответствии с правилом 17 МППСС-72

С—^—

Конец )

Рис. 7. Номограмма для оценки дистанции начала зоны возможного маневра судна, которому уступают дорогу (для модели «Cargo Ship») I - Сектор (6° й КУ <, 35°) для варианта: изменить курс вправо и привести уступающее судно на траверз левого борта;

II- Сектор (350 < КУ < 150°) для варианта: изменить курс вправо и лечь на параллельный курс цели.

III - Сектор ('ISO0 <,КУ<. 210°,) для варианта: - изменить курс влево и привести уступающее судно на траверз левого борта;

IV-Сектор (2X0° <КУ< 247,5°) для варианта: изменить курс влево и лечь на параллельный курс цели;

Z - Зона маневра последнего момента по правилу 17 (Ь).

При маневре курсом:

я\/(0

если t(i)< ty, v(/) = vH -(v„ - v.yC/).sm(— ) ;

если t(i)> ty, v(i)= Vyci

если t(i)< tc, coii) = û)0- (®0 ~ ®max '0) 5

-(ty-'V))

если ty, й>(/) = ©max - (û)max - ■myct ).e 'w : если t(i)> ty, a(i)= a>yCÎ\

-ity-td))

если t(i)< ty, m = J3Q- (fiQ - pyct).e ;

если t(i)> ty, P(i)= flyc,;

n

Си(0 = Сн + 2 û>(0 . i=l

При маневре скоростью: Выбег

v(0 =

Уу„А0

+1

m„

Реверс

Текущее положение нашего судна и цели:

4кчрв

arctg^-j=—--/(г)

^Рв тэ

*(/) = *0 + 2 v(/).sin(CH(/) - ДО), /=1

j(0 = + 2 v(0.cos(C«(0 - /5(0); 1=1

= хщ + v4J(i).sia(Ctf), |уч(0 = Уч + v4/(0-cos (Сц). Текущая дистанция между судами:

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21) (22)

ДО) = ^«0 - хч (О)2 + СКО ~ Уц (О)2 • (23)

Следующие обозначения использованы: Сн - курс нашего судна; у„ - скорость нашего судна; Сц - курс цели; - скорость цели; уус1 - скорость судна в

установившийся период циркуляции; р0 - начальный угол дрейфа; Рус, - угол дрейфа в установившийся период циркуляции; со0 - начальная угловая скорость; соус - угловая скорость в установившийся период циркуляции; сотах -максимальное значение угловой скорости; tc - промежуток времени от момента перекладки руля до момента, когда угловая скорость судна достигает максимального значения; ty - промежуток времени от момента перекладки руля до момента, когда циркуляция судна устанавливается; t(i) - промежуток времени от момента начала маневра, At = 1 секунд; Рв - упор винта; кч, тэ - коэффициенты.

С использованием разработанной имитационной модели, составлены таблицы и номограммы для практического использования на мостике позволяющие судоводителям быстро определить значение дистанции начала маневра для каждой конкретной ситуации. В качестве примера на рис. 7 приведена номограмма для оценки дистанции начала зоны возможного маневра судна, которому уступают дорогу (для модели «Cargo Ship»).

В третьей главе приведены результаты проведенных экспериментальных исследований, проведенных на навигационной тренажере, по оценке влияния человеческого фактора на безопасность ситуации сближения судов и сравнения выходных данных разработанной имитационной модели с результатами эксперимента.

Результаты экспериментов показали, что даже в одной и той же ситуации сближения диапазон принимаемых решений является достаточно широким как по виду маневра, так и его пространственно временным параметрам, в зависимости от приведенных на рис. 8 факторов.

Рис. 8. Схема влияния человеческого фактора на вид и параметры маневра

Результаты статистического анализа данных эксперимента проведенного с группами действующих судоводителей и курсантов 5 курса академии, выявили следующие закономерности:

- чем больше возраст у судоводителей, тем больше значение дистанции начала маневра и фактической дистанции расхождения;

- чем выше должность у судоводителей, тем больше значение дистанции начала маневра и фактической дистанции расхождения;

- чем больше стаж работы у судоводителей, тем больше значение дистанции начала маневра и фактической дистанции расхождения;

- выбранное значение дистанции начала маневра и значение фактической дистанции расхождения увеличиваются при повышении суммарных значений всех трех факторов.

В конкретной ситуации в соответствии с правилом 17 (а), (н), составленной при проведении эксперимента, результаты выбора дистанции и вида начала маневра участников приведены в рис. 9 и рис. 10.

^(Дм)

АД-р)

1.5 _ .2 ч2.5 Ди (миля)

1 15 2

Дкр (миля)

Рис. 9. Плотность статистического общего распределения Дм иДкр

Изменить курс вправо и

Изменить курс влево

Изменить курс вправо 90 -1- 120 градусов

7%

Изменить курс вправо 20 + 40 градусов 18%

Выполнение циркуляции вправо 44%

Изменить курс вправо и лечь на пар аллель ный курс пели 18%

Рис 10. Диаграмма выбора видов маневра

- Большинство судоводителей предпринимают маневр на дистанции от 11 до 22 кб (/'(Д^)^ 0.4).

- Большинство судоводителей расходятся на дистанции от 5 до 17 кб (/•(Д^О.4).

Определено, что маневрирование курсом вправо в тех или иных его модификациях используется подавляющим большинством судоводителей (93 %). Выполнение циркуляции вправо - наиболее распространенный маневр. Тем не менее, в случаях запоздалого действия цели (особенно крупнотоннажной) этот маневр в некоторых случаях не обеспечивает безопасное расхождение. При больших курсовых углах цели, изменение курса вправо с выходом на курс, параллельный курсу цели является самым безопасным вариантом действия судна, которому уступают дорогу.

Результаты проведенного эксперимента так же выявили и ряд существенных нарушений МППСС-72 и рекомендаций хорошей морской практики. Это, прежде всего неприменение большинством судоводителей звуковых и световых сигналов, предписанных правилами 34 и 36.

В четвертой главе проведена оценка достоверности разработанной имитационной модели расхождения судов по правилу 17 и возможных погрешностей выходных данных.

Входные параметры модели подразделяются на три категории:

1. Задаваемые судоводителем - предельно допустимая минимальная дистанция сближения двух судов.

2. Поступаемые от РЛС (САРП, АИС) лага и гирокомпаса - курс и скорость нашего судна, пеленг и дистанция цели.

3. Инерционно-маневренные характеристики судна, которому должны уступать дорогу. Для составления базы данных использовались как инерционно-маневренных характеристики судов, полученные по результатам их маневренных испытаний, так и данные, полученные в результате проведением экспериментов на тренажере с математическими моделями заложенных в них судов.

Выходными данными имитационной модели являются рекомендуемые пространственные значения:

- зоны сохранения курса и скорости в соответствии с правилом 17 (а), (¡);

- зоны возможного маневрирования в соответствии с правилом 17 (а), (и);

- зоны маневра « последнего момента» в соответствии с правилом 17 (Ь).

Для оценки достоверности работы компьютерной имитационной модели и

ее возможных пространственно-временных погрешностей было разработано более 100 различных задач имитирующих опасные ситуации сближения двух судов по правилу 17 в зависимости от КУ цели, соотношения скоростей собственного судна и цели и инерционно-маневренных характеристик собственного судна. Эти задачи проигрывались на радиолокационном тренажере для получения пространственно-временных параметров маневра для расхождения на заданной судоводителем дистанции. Далее эти же задачи были введены в разработанную имитационную модель ситуации сближения по правилу 17. Затем было проведено сравнение полученных экспериментальных данных с данными имитационной модели.

Сравнивая результаты модели и эксперимента в части оценки погрешностей инерционно-маневренных характеристик собственного судна получили, что максимальные отклонения траекторий циркуляции и торможения не превышают 1 кб. Следовательно, точность математической модели судна, разработанной во 2 главе и использованной в имитационной модели ситуации расхождения по правилу 17 адекватна точности заложенной в тренажер математической модели судна.

Результат сравнения выходных данных имитационной модели и натурных испытаний инерционно-маневренных характеристик судов Вьетнамской судоходной компании показал, что среднее квадратическое отклонение в положении точек траектории судов при перекладе руля право на борт при моделировании не превышает 15 % от фактического тактического диаметра циркуляции.

В заключении сформулированы основные результаты, объединяющие выводы, полученные в соответствующих разделах работы.

1. Проведенный анализ различных аспектов правила 17 МППСС-72, как с точки зрения условий и логики действий судоводителей, так и возможностей современной техники и технологий показал целесообразность выдачи базовых рекомендаций для судоводителей в каждой конкретной ситуации сближения по правилу 17, которые позволят им принимать более обоснованные решения по расхождению в случае бездействия судна, обязанного уступить дорогу, и тем самым уменьшить влияние человеческого фактора на аварийность судов.

В рамках принятого подхода обоснована целесообразность расширения функциональных возможностей информационно-вычислительных комплексов, применяющихся для решения задачи предупреждения столкновений, доказана теоретическая состоятельность такого расширения, а также, учитывая практи-

ческую направленность исследований показана реализуемость задач, составляющих сущность сформулированной в работе задачи.

2. Разработанные теоретические основы расхождения судов (по правилу 17), включающие методы расчета пространственно-временных параметров зоны сохранения курса и скорости, зоны возможного маневрирования судна, которому уступают дорогу в случае бездействия цели и зоны маневра «последнего момента», а также методику учета инерционно-маневренных характеристик судов в различных ситуациях сближения являются математической основой для создания моделей, позволяющих реализовать в навигационных комплексах выработку рекомендаций по безопасному маневрированию.

3. Разработанная ситуационная модель сближения судов по правилу 17 и ее реализация в виде программ для судового компьютера позволяет проигрывать различные ситуации сближения судов, выбирать различные варианты действий в зависимости от заданной дистанции кратчайшего расхождения, что позволяет судоводителю более четко представлять пространственно-временные параметры ситуации и более обоснованно выбирать необходимые действия по обеспечению безопасного расхождения.

4. Проведенные экспериментальные исследования по выявлению влияния человеческого фактора на параметры маневрирования при расхождении в соответствии с требованиями правила 17 МППСС-72 определили основные закономерности поведения судоводителей в зависимости от их возраста, должности, стажа работы, а полученные статистические данные о пространственно-временных параметрах маневра имеют хорошую сходимость с результатами моделирования.

5. Разработанные с использованием имитационной модели номограммы и таблицы для конкретного судна могут быть непосредственно использованы на мостике при выборе судоводителем вида и пространственно-временных параметров маневра в случае бездействия или запоздалого действия судна обязанного в соответствии с Правилами МППСС-72 уступить дорогу.

Публикации по теме диссертации

1. Нгуен Ким Фыонг. Методика определения дистанции начала маневра «последнего момента» в соответствии с правилом 17 а (и) МППСС-72 // Тезисы докладов. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и курсантов. - СПБ., ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2004. - С. 18-20.

2. Нгуен Ким Фыонг. Выбор вида и дистанции начала маневра в соответствии с правилом 17 (а) // Эксплуатация морского транспорта: Сборник трудов. Выпуск 45 - СПБ., ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2006. - С. 144-149.

3. Нгуен Ким Фыонг. Расчетный метод определения дистанции начала маневра в соответствии с правилом 17 (a), (ii) МППСС-72) И Эксплуатация морского транспорта: Сборник трудов. Выпуск 45. - СПБ., ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2006. - С. 150-158.

4. Нгуен Ким Фыонг. Методические рекомендации по применению правила 17 МППСС-72 - СПБ., ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2006.-22 с.

t

*

4,

ГМАим. адм. С.О. Макарова Заказ № Ш//06 от 11.04.2006. Уах. пвч. л. 1Д Тираж 80 экзФоршг 60x84/16.

A¿>m Шб

88 0 6

Введение

Глава 1. Обзор состояния проблемы предупреждения столкновений судов в море (ПСС).

1.1. Анализ аварийности морского флота.

1.2. Современные технические средства и методы решения проблем ПСС.

1.3. Анализ научных исследований в области предупреждения столкновений.

1.4. Выводы по главе 1.

Глава 2. Теоретические основы расхождения судов в море в соответствии с правилом 17 МППСС-72.

2.1. Общий анализ правила 17 МППСС-72.

2.2. Разработка математической модели движения судна при маневре курсом и скоростью.

2.3. Разработка математического обеспечения ситуации сближения судов по правилу 17 МППСС-72.

2.4. Методика выбора заданной дистанции безопасного расхождения.

2.5. Методика выбора вида начала маневра в соответствии с правилом 17 (а), (¡0.

2.6. Методика определения дистанции начала маневра судна, которому уступают дорогу, в соответствии с правилом 17 (а), (11).

2.7. Методика выбора дистанции начала маневра в соответствии с правилом 17 (а), (п) при маневре скоростью.

2.8. Определение дистанции начала маневра «последнего момента» в соответствии с правилом 17 (Ь).

2.9. Моделирование ситуации сближения судов по правилу 17 МППСС-72.

2.10. Оценка погрешности имитационной модели.

2.11. Практические аспекты определения параметров маневра судна, которому уступают дорогу по правилу 17.

2.12. Выводы по главе 2.

Глава 3. Оценка влияния человеческого фактора на безопасность ситуации сближения судов, когда встречное судно должно уступать дорогу.

3.1. Условия и методология проведения эксперимента и его участники.

3.2. Анализ данных эксперимента о влиянии человеческого фактора.

3.3. Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка имитационной модели расхождения по правилу 17 и оценка ее погрешности.

4.1. Описание имитационной модели.

4.2. Экспериментальное исследование имитационной модели.

4.3. Вывод по главе 4.

Актуальность проблемы

Обеспечение безопасности мореплавания и сохранение экологии моря» является главными задачами Международной морской организации (ИМО). Решение этих задач главным образом определяется уровнем развитием морского транспорта. В последние годы в результате научно-технического прогресса и появления новых технологий суда оснащаются все более совершенными техническими средствами судовождения, которые влияют на интенсивность труда судоводителей и снижают уровень человеческого фактора при решении опасных проблем, вызывающих аварии в процессе управления судами. Несмотря на это, число аварий по данным комитета по безопасности мореплавания ИМО не снижается или снижается не такими темпами, как это планировалось.

В структуре аварийности 15 - 30 % от общего количества аварий мирового флота приходится на долю столкновений. Этот уровень в течение уже нескольких десятилетий остается стабильным и создается впечатление, что морское мировое сообщество смирилось с ним. В то же время столкновения по своим последствиям - это наиболее опасный вид аварийности для человеческой жизни на море, экономическим убыткам и влиянию на экологию моря.

Анализ причин столкновений судов показывает, что главная причина аварий - это ошибки человека, которые занимает 80 % от общего количества факторов, приводящих к столкновению, в том числе, нарушения Международных правил предупреждения столкновений судов в море (МППСС-72) и рекомендаций хорошей морской практики. Таким образом, столкновения, как вид аварийности, в наибольшей степени подвержен влиянию «человеческого фактора», основные причины которого определены в резолюциях ИМО А 849 (20) и А 884 (21).

Решение проблемы предупреждения столкновений судов требует с одной стороны создания и совершенствования технических средств, разумного повышения уровня их автоматизации, а с другой - преодоления отрицательного влияния человеческого фактора. Действительно, понимание и правильное применение МППСС-72 в конкретных условиях и обстоятельствах плавания и в настоящее время является одним из важнейших условий безопасного судовождения.

МППСС-72 почти 30 лет применяются в морской практике и постоянно совершенствуются с учетом накопленного опыта, технического и организационного развития морского судоходства. После внесенных поправок и дополнений они в настоящее время рассматриваются в качестве главного нормативного документа в морском судовождении. Тем не менее, нельзя рассматривать МППСС-72 в полной мере как устоявшийся международный закон, поскольку в них имеются положения, которые в различных ситуациях можно трактовать неоднозначно, ссылки на требования «хорошей морской практики», обычаи, здравый смысл, формальная и смысловая взаимная зависимость и связь между собой практически всех правил МППСС-72 и т.п. Допускаются даже отступления от Правил для предотвращения непосредственной угрозы столкновения. В большинстве случаев это является оправданным, поскольку нельзя предусмотреть в правилах всех возможных ситуаций, преобладающих условий и обстоятельств встречи судов, возможных ограничений и т.п., которые должен учитывать судоводитель при принятии решения по предупреждению столкновения. Однако в некоторых случаях будет оправданным и необходимым предусмотреть в технических средствах автоматизации предупреждения столкновений судов режим выдачи рекомендаций по базовым параметрам маневрирования для предупреждения столкновений, которые служили бы основой для судоводителя при принятии решений с учетом всех условий и обстоятельств встречи судов.

Одним из наиболее сложных и многозначных среди всех правил МППСС-72 является правило 17 «Действия судна, которому уступают дорогу», как в смысле предпринимаемого для предотвращения непосредственной угрозы столкновения вида маневра, так и его количественных, пространственных и временных параметров. Попытки решить задачу выдачи базовых рекомендаций по расхождению в различных ситуациях сближения, когда наше судно должно в соответствии с Правилами сохранять свой курс и скорость, а встречное судно не предпринимает необходимых для расхождения действий были предприняты в работах В.Ю. Паулаускаса, A.B. Лихачева, В.И. Удалова, С.Б. Ольшамовского, А.Н. Перекрестов и др. Однако, до настоящего времени не существует достаточно полного анализа различных аспектов правила 17 МППСС-72, как с точки зрения условий и логики действий судоводителей в таких ситуациях, так и возможностей современной техники и технологий по выдаче рекомендаций судоводителю по безопасному решению этой достаточно сложной задачи.

Таким образом, анализ и разработка ситуационной модели сближения судов, моделирование, проверка влияния человеческого фактора и выдача базовых рекомендаций для судоводителей в каждой конкретной ситуации сближения по правилу 17, которые позволят ему принимать более обоснованные решения, является актуальной задачей, которая позволит уменьшить риск столкновений судов в море, и тем самым повысить уровень безопасности мореплавания.

Решению указанных выше вопросов и посвящена диссертационная работа.

Цель диссертационной работы

1. Разработка имитационной модели сближения двух судов в различных ситуациях в соответствии с правилом 17 МППСС-72, как метода вторичной обработки радиолокационных данных, данных гирокомпаса и лага с целью получения дополнительной информации для принятия решений по безопасному маневрированию.

2. Разработка методов расчета пространственно-временных параметров зоны сохранения курса и скорости, зоны возможного маневрирования судна, которому уступают дорогу в случае бездействия цели и зоны маневра «последнего момента» в соответствии с правилом 17 МППСС-72, а также методику учета инерционно-маневренных характеристик судов.

3. Оценка влияния человеческого фактора на задачу расхождения судов и разработка рекомендаций для судоводителей по выбору дистанций начала маневра, величин изменения курса при маневрировании и дистанций безопасного расхождения судов в рамках соблюдения правила 17 и связанных с ним правил МППСС-72, как одного из методов преодоления негативного влияния человеческого фактора.

В качестве базового метода исследований был принят экспериментально-теоретический, в котором использовался математический аппарат теории алгоритмов, дифференциального и интегрального исчислений и аналитической геометрии с использованием результатов натурных испытания судов Вьетнамской судоходной компании и математических моделей судов, реализованных на радиолокационных тренажерах Государственной морской академии имени адмирала С.О.Макарова и проведение экспериментальных исследований по оценке влияния человеческого фактора на задачу расхождения судов.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Методы расчета пространственно-временных параметров зоны сохранения курса и скорости, зоны возможного маневрирования судна, которому уступают дорогу в случае бездействия цели и зоны маневра «последнего момента».

2. Методика учета инерционно-маневренных характеристик при расхождении судов в различных ситуациях сближения.

3. Ситуационная модель сближения судов по правилу 17 и ее реализация в виде программ для судового компьютера.

4. Основные закономерности поведения судоводителей при расхождении судов в зависимости от их возраста, должности, стажа работы.

5. Номограммы и таблицы для конкретного судна для выбора судоводителем вида и пространственно-временных параметров маневра в случае бездействия или запоздалого действия судна обязанного в соответствии с Правилами МППСС-72 уступить дорогу.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке имитационной модели расхождения судов в соответствии с требованиями правила 17 МППСС-72, с учетом условий и логики действий судоводителей в этих ситуациях и возможностей современной техники и технологий для выдачи базовых рекомендаций в каждой конкретной ситуации сближения, что позволяет судоводителям принимать более обоснованные решения по расхождению в случае бездействия судна, обязанного уступить дорогу, и тем самым уменьшить влияние человеческого фактора на аварийность судов.

Практическая ценность

Разработанные с использованием имитационной модели номограммы и таблицы для конкретного судна могут быть непосредственно использованы на мостике при выборе судоводителем вида и пространственно-временных параметров маневра в случае бездействия или запоздалого действия судна обязанного в соответствии с Правилами МППСС-72 уступить дорогу.

Разработанные программы для судового компьютера позволяют судоводителям непосредственно проигрывать выбранный для расхождения маневр для оценки его безопасности и эффективности, а также могут быть реализованы в перспективных судовых комплексах предупреждения столкновений судов в качестве дополнительного метода вторичной обработки информации в рассмотренных ситуациях сближения судов.

Апробация работы

Основные теоретические и практические выводы диссертационной работы докладывались на научных конференциях в ГМА им. адм. С. О. Макарова. Результаты исследования используются в учебном пособии ГМА им. адм. С.О. Макарова «Методические рекомендации по применению правила 17 МППСС-72».

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано четыре печатных работы.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и 9 приложений, изложена на 186 с. машинописного текста, включая 55 рисунков и 15 таблиц.

3.3. Выводы по главе 3

1. Влияние человеческого фактора на параметры маневра в ситуации сближения судов в соответствии с правилом 17 проявляется по-разному. В то же время проведенный эксперимент позволил выявить и общие закономерности, которые сводятся к следующему:

- чем больше возраст у судоводителей, тем больше значение дистанции начала маневра, выбранное им, и тем больше значение фактической дистанции расхождения, полученное соответственно;

- чем выше должность у судоводителей, тем больше значение дистанции начала маневра и фактической дистанции расхождения;

- чем больше стаж работы у судоводителей, тем больше значение дистанции начала маневра и фактической дистанции расхождения.

- выбранное значение дистанции начала маневра судоводителей и значение фактической дистанции расхождения, полученное соответственно, увеличиваются при повышении суммарных значений всех трех факторов.

2. Большинство судоводителей выбрали выполнение циркуляции вправо в момент начала маневра. Тем не менее, в случаях запоздалого действия цели (особенно крупнотоннажной) этот маневр в некоторых случаях не обеспечивает безопасное расхождение.

3. При больших курсовых углах цели, изменение курса вправо с выходом на курс, параллельный курсу цели является самым безопасным вариантом действия судна, которому уступают дорогу.

4. Большинство судоводителей не использовали сигналы маневроуказа-ния и предупреждения, предписанных правилами 34 и 36.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ РАСХОЖДЕНИЯ ПО ПРАВИЛУ 17 И ОЦЕНКА ЕЕ ПОГРЕШНОСТИ

4.1. Описание имитационной модели

На основе изложенных ранее теоретических положений и полученных результатов экспериментов разработана имитационная модель сближения двух судов по правилу 17 МППСС-72, позволяющая проигрывать различные ситуации сближения различных судов для формирования рекомендаций судоводителю по виду маневра расхождения и его пространственно-временным параметрам. Модель реализована в виде компьютерных программ (приложения 2, 3, 4, 5, 6) для расчета дистанции начала маневра для маневра курсом, дистанции начала маневра для маневра скоростью в соответствии с правилом 17 (а), (и), дистанции начала маневра «последнего момента» в соответствии с правилом 17 (Ь).

Входные параметры модели подразделяются на три категории.

1. Задаваемые судоводителем - предельно допустимая минимальная дистанция сближения двух судов (заданная дистанция кратчайшего сближения) задаваемая с учетом конкретных условий и обстоятельств ситуации сближения и визуальных характеристик цели (ее вид, длина и т.п.).

2. Поступаемые от РЯС (САРП, АИС) лага и гирокомпаса - курс и скорость нашего судна, пеленг и дистанция цели (рассчитываемые на основе этих данных элементы движения цели и параметры ситуации сближения: курс, скорость, курсовой угол и дистанция цели, дистанция кратчайшего сближения и время до точки кратчайшего сближения)

3. Инерционно-маневренные характеристики судна, которому долэ/сны уступать дорогу. Для составления базы данных использовались как инерционно-маневренных характеристики судов, полученные по результатам их маневренных испытаний, так и данные, полученные в результате проведением экспериментов на тренажере с математическими моделями заложенных в них судов.

На тренажере, проведены эксперименты для определения параметров циркуляции при углах перекладки руля 35, 20, 15 градусов правого борта, и для определения параметров торможения в режиме реверса и свободного выбега. Совокупность полученных в результате экспериментов траекторий движения моделей судов при выполнении различных маневров и статистические данные по инерционно-маневренным характеристикам реальных судов позволили создать базу данных коэффициентов дифференциальных уравнений движения различных судов в соответствии с приведенными в главе 2 алгоритмами.

В таблице 4.1 и 4.2 в качестве примера приведены конкретные значения коэффициентов для 6 моделей судов используемых на тренажере. Основные данные по этим судам приведены в таблице 2.4 в главе 2.

Выходными данными имитационной модели являются рекомендуемые пространственные значения:

- зоны сохранения курса и скорости в соответствии с правилом 17 (а), (1);

- зоны возможного маневрирования в соответствии с правилом 17 (а), (¡1);

- зоны маневра « последнего момента» в соответствии с правилом 17 (Ь).

При работе программы, по желанию можно фиксировать в каждый заданный момент следующие параметры:

- местоположение нашего судна и цели;

- текущий курс и скорость нашего судна;

- курс цели;

- текущая дистанция между суднами;

- дистанция кратчайшего сближения;

- время до точки кратчайшего сближения;

- текущая угловая скорость и текущий угол дрейфа нашего судна.

Коэффициенты в математической модели циркуляции

Название Модели судна Угол перекладки руля м 35° ai a2 a3 ь, b2 b3 b4 Cl c2 c3 c4

Cargo Ship -0.871 4.528 0.2956 0.4641 0.1304 0.002864 0.9066 1.783 0.3174 -1.765 -1.015

Bulk Carrier -0.5297 2.693 0.4133 0.3369 -0.005058 -0.000128 0.4769 0.8204 0.496 -0.7869 -3.143

Container Ship -0.6273 3.298 0.3061 0.3981 0.02611 0.0004333 0.6683 1.837 0.241 -1.772 -0.2185

Coastal vessel -0.3344 1.614 0.1101 0.3801 0.01614 -0.00192 0.6028 0.6409 0.3515 -0.6394 -1.434

VLCCL -0.8753 4.718 0.7065 0.3824 -0.03659 0.0001687 0.4627 1.622 0.4009 -1.426 -1.166

VLCCB -1.021 5.339 0.6639 0.3796 -0.1022 -0.000114 0.1707 2.624 0.2674 -2.427 -0.6218

20° ai a2 a3 b, b2 b3 b4 Cl C2 сз c4

Cargo Ship -1.011 5.665 0.4485 0.4795 0.0009818 -0.0007856 0.3259 2.833 0.2785 -2.691 -0.6299

Bulk Carrier -0.7022 3.629 0.5443 0.3392 -0.001237 0.0003639 0.282 1.388 0.402 -1.267 -1.423

Container Ship -0.869 4.449 0.4203 0.4091 -0.03436 0.0000908 0.3336 1.288 0.3195 -1.221 -0.7323

Coastal vessel -0.4233 2.133 0.1702 0.4192 0.0794 -0.005313 0.6725 0.8203 0.3396 -0.8106 -1.518

VLCCL -1.232 6.444 0.9123 0.4071 0.04627 -0.003766 0.7523 2.075 0.3875 -1.859 -1.384

VLCCB -1.237 6.656 0.7032 0.4051 -0.09426 -0.0001569 0.1536 2.969 2.969 -2.758 -0.6896

15° a\ a2 аз b, b2 bs b4 C] C2 сз c4

Cargo Ship -1.189 6.808 0.4806 0.4906 0.03332 -0.0008126 0.4023 4.371 0.2137 -4.186 -0.4199

Bulk Carrier -0.84 4.212 0.6383 0.341 -0.0004067 -0.0002686 0.2679 1.521 0.3908 -1.396 -1.633

Container Ship -0.9391 5.045 0.2102 0.4217 -0.08928 0.0002779 0.04359 1.585 0.2853 -1.572 -0.619

116

Коэффициенты в математической модели падения скорости судна при изменении режима двигателя

Название модели судна Режим двигателя

Выбег Реверс

Я к h 1 Qi Я2 Яз Я4 Я 5 Яб

Cargo Ship 4.165 -0.4419 9.703 -0.07117 0.07179 -0.8205 3.446 -6.163 -0.252 14.52

Bulk Carrier 3.295 -0.2122 10.85 -0.04039 0.002785 -0.05586 0.4298 -1.519 -0.023 14.1

Container Ship 14.48 -0.3232 9.467 -0.04535 0.0841 -0.9916 4.342 -8.218 -1.115 23.99

Coastal vessel 8.947 -0.5476 5.409 -0.0765 -1.744 6.857 -5.43 -5.123 -2.528 14.29

VLCCL 2.618 -0.1703 13.45 -0.02704 -0.000001904 0.00009131 -0.001702 0.021 -1.012 16.11

VLCCB 15.74 -0.065 0 0 0.0001493 -0.004468 0.04562 -0.147 -1.594 16.33

4.2. Экспериментальное исследование имитационной модели

Для оценки достоверности работы компьютерной имитационной модели и ее возможных пространственно-временных погрешностей было разработано более 100 различных задач имитирующих опасные ситуации сближения двух судов по правилу 17 в зависимости от курсового угла цели, соотношения скоростей собственного судна и цели и инерционно-маневренных характеристик собственного судна. Эти задачи проигрывались на радиолокационном тренажере для получения пространственно-временных параметров маневра для расхождения на заданной судоводителем дистанции. Далее эти же задачи были введены в разработанную имитационную модель ситуации сближения по правилу 17. Затем было проведено сравнение полученных экспериментальных данных с данными имитационной модели.

В качестве инерционно-маневренных характеристик собственного судна при проведении экспериментальных исследований на радиолокационном тренажере использованы 6 заложенных в памяти математических моделей судов.

Результаты экспериментов приведены в приложение 7.

Для примера в таблицах 4.3 и 4.4 приведены сравнительные данные обработки результатов эксперимента и имитационной модели для двух судов «Cargo ship» и «VLCCL».

Сравнивая результаты модели и эксперимента в части оценки погрешностей инерционно-маневренных характеристик собственного судна получили, что максимальные отклонения траекторий циркуляции и торможения не превышают 1 кб. Следовательно, точность математической модели судна, разработанной во 2 главе и использованной в имитационной модели ситуации расхождения по правилу 17, соответствует точности заложенной в тренажер математической модели судна. Для модели судна «Cargo ship» и «VLCCL» результаты сравнения циркуляций при различных углах перекладки руля (а) приведены на рис. 4.1 и рис. 4.2.

1. Аксютин Р.Л. и др. Справочник капитана дальнего плавания / Р.Л. Аксю-тин, В.М. Бондар, Г.Г. Ермолаев. - М.: Транспорт, 1988. - 248с.

2. Алексейчук М.С. Синтез системы поиска оптимального решения задачи безопасного расхождения судов: Автореф. дис. на соиск. учен. степ,д.т.н. / ГМА им. адм. СО. Макарова. - СПБ., 1991. - 40 с.

3. Амосов А.В., Дидык А.Д. Управление судном и его техническая эксплуа- тация. 2-е изд. - М.: Транспорт, 1976. - 504 с.

4. Антонов В.А. Теоретические вопросы управления судном: Учебное посо- бие. - Издательство Дальневосточного университета, 1988. - 112 с.

5. Аугамбаев М. и др. Основы планирования научно-исследовательского эксперимента: учебное пособие / М. Аугамбаев, А.З. Иванов, Ю.И. Тере-хов. — Ташкент: Укитувчи, 2004. — 336 с.

6. Афанасьев В.В., Кургузов С. Рекомендации по использованию судовых станций автоматической идентификационной системы (AIS) для решениязадач предупреждения столкновений судов. - М.: ГУП Мортехинформ-реклама, 2005. - 54 с.

7. Афанасьев В.В. Построение программных траекторий движения судна с учетом динамики: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. / Ленингр.высш. инж. морск. уч-ще им. СО. Макарова. - Л., 1989. - 20 с.

8. Басин A.M. Ходкость и управляемость судов: Учебное пособие. - М.: Транспорт, 1977. - 456 с.

9. Безопасность водного транспорта: Труды международной научно- практической конференции / Под обш- ред. Н.Г. Смирова, А.С Бутова,O.K. Безюкова. - СПБ.: ИИЦ СПБУВК, 2003. - Том 4. - 264с.

10. Белозоров Росчислав. Экстремальные ситуации на судне // Судоходство: Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор. торг. порт и др. - Одес-са, 1997.-Помер 3-4.-С. 16-18.127

11. Васильев А.В. Управляемость судов: Учеб. пособие. - Л.: Судостроение, 1989.-326 с.

12. Вержбицкий В.М. Осповы численпых методов. - Москва: «Высшая шко- ла», 2002. - 847 с.

13. Войткунский Я.И. и др. Справочник по теории корабля / Я.И. Войткун- ский, Р.Я. Першиц, И.А. Титов. - Л.: Судостроение, 1973. - 512 с.

14. Воробьев В.Я. Теория и эксперимент. - Минск: Вышэйшая школа, 1989. - 109 с

15. Вьюгов Виктор Василевич. Управляемость водоизмещающих речных су- дов. - Новосибирск: изд-во НГАВТ, 1999. - 262 с.

16. Гацунаев М.А. Теория и практика МППСС-72. Расчет ГКП-БРШ-штурман и его место в решении задач общего мореплавания: Учеб. пособие. - СПБ.,2001.-29 с.

17. Гимперевич В.Е. Теория эксперимента. - М.: Рикел: Радио и связь, 1994. -135 с.

18. Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Справочник. - Л.: Судостроение, 1988. - 360 с.

19. Демин СИ. Вопросы управления морским судами: Учеб. пособие. - Рек- ламинформбюро ММФ. - Москва, 1975. - 74 с.

20. Дидык А.Д. и др. Управление судном и его техническая эксплуатация / А.Д. Дидык, В.Д. Усов, Р.Ю. Титов. - М.: Транспорт, 1990. - 319 с.

21. Дмитриев СП., Колесов Н.В., Осипов А.В. Синтез безопасных траекто- рии расхождения судов с использованием методов искусственного интел-лекта // Судостроение журнал. - СПБ., 2000. - Номер 3. - 39-42.

22. Еремчук Н.И., Зубков Р.А. Предупреждение столкновений кораблей в мо- ре. - Москва: Воениздат, 1993. - 224 с.

23. Ершов А. Предотвраш;ение столкновений судов в море // Морской Флот журнал. - Москва, 2004. - Номер 5. - 9-11.

24. Жинкин, В.Б. Теория и устройство корабля: Учеб. для вузов. - 2-е изд., испр. и доп. - СПб.: Судостроение, 2000. - 334 с.128

25. Жуков Е.И., Либензон М.Н. Управление судном и его техническая экс- плуатация. - М.: Транспорт, 1983. - 655 с.

26. Зеленков А.И. Разработка математической модели и рекомендации по расхождению судов в море // Морской транспорт серия «Судовождение,связь и безопасность мореплавания»: экспресс - информация. - Москва,1997.-Вып. 10 (341).-С. 1-14.

27. Игнатович Э.И. Учет радиусов циркуляции судна при маневрировании // Судовождение и автоматизация судовых технических средств: Сборникнаучных трудов (ЦНИИМФ); Иауч. ред. А.А. Якушенко. - Л.: Транспорт,1985.-С. 16-20.

28. Исаева Л.А. Человеческий фактор как основа безопасности судоходства // Актуальные проблем экономики и управления на транспорте: материалывторой науч. — Прак. конф. - Владивосток: МГУ им. адм. Т. И. Иевельско-го, 2004. - 24-26.

29. Кацман Ф.М., Дорогостайский Д.В. Теория судна и движители: Учебник. - Л.: Судостроение, 1979. - 280 с.

30. Кацман Ф.М., Ершов А.А. Судоводителю о маневренных характеристиках судна: Учеб. пособие. - СПБ., ГМА им. адм. СО. Макарова, 2001. - 60 с.

31. Кацман Ф.М., Ершов А.А. Судоводителю о реверсе судов: Учебное посо- бие. - М.: В/О «Мортехинформреклама», 1991. - 48 с.

32. Кейхилл Ричард А. Столкновения судов и их причины / Пер. с анг. - М.: Транспорт, 1987.-240с.

33. Клименко В.Д. Вероятностный подход к нормированию человеческого фактора // Морские информационные технологии: Сборник научных тру-дов. - Санкт-Петербург, «Элмор», 2002. - Вып. 2. - 20-32.129

34. Клименко В.Д. Разработка методов количественного учета влияния чело- веческого фактора на безопасность судна: Автореф. дис. на соиск. учен,стен, к.т.н / Гос. мор. акад. им. адм. СО. Макарова. - СПБ., 2003. - 24 с.

35. Коккрофт А. Н., Ламейер Дж. Н. Ф. Толкование МГШСС-72 / Перевод с анг. - М.: Транспорт, 1981.-280 с.

36. Кондратенко Ю.П. Интеллектуальные системы поддержки принятия ре- шений при управлении судами в экстремальных условиях // Судоходство:Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор. торг. порт и др. - Одес-са, 2004. - Помер 3. - 21.

37. Кондрашихин В.Т. Определение места судна. - М.: Транспорт, 1989. - 230 с.

38. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). - СПБ.: издательство «Лань», 2003. - 832 с.

39. Корнараки В.А. Маневрирование судов. - М . : Транспорт, 1979. - 128 с.

40. Короткин И.М. Аварии и катастрофы кораблей. - Л.: Судостроение, 1977. -296 с.

41. Кричевский Валерий. Исследование причин аварийности мирового торго- вого флота // Судоходство: Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес.мор. торг. порт и др. - Одесса, 2000. - Помер 9. - 20-21.

42. Кричевский Валерий. Причины и уроки // Судоходство: Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор. торг. порт и др. - Одесса, 2000. - ПомерИ . - С . 15.

43. Кургузов С. Определение инерционно-тормозных свойств морских су- дов и их учет при решении задач расхождения: Автореф. дис. на соиск.учен. степ. к. т. н. /Ленингр. высш. инж. морск. уч-ш;е им. СО. Макарова.-Л., 1981.-24с.130

44. Мальцев А.С., Мухаммед И., Тимофеев И. А., Куликов Г.Г. Построение в контроль траектории при повороте // Морской транспорт серия«Судовождение, связь и безопасность мореплавания»: экспресс-информация. - Москва, 1992. - Вып. 9 (274). - 1-8.

45. Мастушкин Ю.М. Гидродинамическое взаимодействие судов при встре- чах и обгонах. -Л.: Судостроение, 1987. - 124 с.

46. Мастушкин Ю.М. Управляемость промысловых судов.- М., 1981. - 232 с.

47. Международные правила для предупреждения столкновений судов в море (МППСС-72). - Москва, «РосКонсульт», МГАВТ, 2003. - 80 с.

48. Микулинский Е.А. Предупреждение столкновений судов в море. - М.: Транспорт, 1971.-87с.

49. Мирохин Б.Б. и др. Теория корабля / Б.Б. Мирохин, В.Б. Жинкин, Г.И. Зильман. - Л.: Судостроение, 1989. - 352 с.

50. Навигация и управление судном: Сб. науч. тр. / Ленингр. высш. инж. мор. уч-ще им. О. Макарова; Редкол.: А.В. Жерлаков (отв. ред.) и др... - М . :В/О " Мортехинформреклама", 1989.- 141 с.

51. Некрасов В.А., Чумак А.Е. Управляемость судов: Учебное пособие. - Ни- колаев, 1991.-57 с.

52. Ольшамовский СБ. Повышение безопасности мореплавания. - Ч. 1. - Новороссийск, 2000. - 201 с.

53. Павлов А.И. и др. Практическое кораблевождение. — Книга вторая / А.И. Павлов, В.П. Илларионов, И.Т. Рыбин; Под ред. А.П. Михайловский. -1988.-271 с.

54. Паулаускас В.Ю. Торможение судна или циркуляция при выполнении маневра «последнего момента» / Судовождение и автоматизация судовыхтехнических средств: Сборник научных трудов (ЦНИИМФ); Пауч. ред.А.А. Якушенко. - Л.: Транспорт, 1985. - 20-23.

55. Паулаускас В.Ю. Экспериментально-расчетный метод определения эле- ментов циркуляции судна: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. —Л.,1979.-21с.

56. Перекрестов А.Н. Определение дистанций начала маневра при расхожде- нии крупнотоннажных судов в море: Автореф. дис. на соиск. учен. степ,к.т.н. - Повороссийск, 1988. - 11с.

57. Перекрестов А.Н. Экспериментально - кинематический метод описания циркуляции судна / Автоматизация судовых производственных процессов:^ Сб. науч. тр. - Л.: Транспорт, 1987. - 103-109.

58. Першиц Р.Я. Управляемость и управление судном. - Л.: Судостроение, 1983.-272 с.

59. Песков Ю.А. Использование РЛС в судовождении. - М.: Транспорт, 1986. -144 с.

60. Письменный М.Н. Краткий курс по изучению МППСС: Учебное пособие. - ДВГМУ им. Г.И. Невельского, 1999. - 42 с.* 66. Поваляев Г. Безопасное расхождение судов // Морской Флот журнал. -Москва, 2003.-Номер 5 .-С. 15-16.

61. Позовский В.М. Мировое судоходство в начале нового столетия // Акту- альные проблем экономики и управления на транспорте: материалы вто-рой науч. - Прак. конф. - Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского,2004.-С. 65-67.

62. Поршнев С В . Вычислительная математика: Курс лекций. - Учебное по- ^ собие. - Санкт-Петербург «БХБ-Петербург», 2004. - 304 с.132

63. Праснов Роман. Человеческий фактор в морских происшествиях // Судоходство: Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор. торг. порти др. - Одесса, 2001. - Номер 4. - 14-15.

64. Причкин О.Б. Морская автоматическая идептификационная система (АИС): Учебное пособие. - Владивосток, 2002. - 80 с.

65. Проблемы безопасность мореплавания: Сборник научных трудов ЛВИ- МУ им. адм. СО. Макарова. - Москва В/О «МОРТЕХИНФОРМРЕКЛА-МА", 1987.-144 с. 66. Рекомендации по использованию радиолокационной информации для предупреждения столкновений судов: Сборник задач по управлению су-дами / Н.А. Кубачев, С. Кургузов, М.И. Данилюк, В.П. Махин - М.:Транспорт, 1984. - 140 с.

67. Родионов А.И, Сазонов А.Е. Автоматизация судовождения: Учеб. для вузов. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Транспорт, 1992. - 192 с.

68. Сазонов А. Экспертные системы в контроле и управлении безопасностью // Судоходство: Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор. торг.порт и др. - Одесса, 2002. - Номер 1-2. - 13-14.

69. Сборник задач по использованию радиолокатора для предупреждения столкновений судов / Ю.К. Баранов, Н.А. Кубачев, М.М. Лесков и др. - 4-е изд. - М.: Транспорт, 1989. - 96 с.

70. Сборник задач по использованию радиолокатора для предупреждения столкновений судов / Ю.К. Баранов, Н.А. Кубачев, М.М. Лесков и др. — 3-е изд. - М.: Транспорт, 1978. - 96 с.

71. Снопков В.И. и др. Безопасность мореплавания: Учеб. для вузов / В.И. Снопков, Г.И. Конопелько, В.Б. Васильева. - М.: Транспорт, 1994. - 247 с.

72. Снопков В.И. Управление судном: Учебник для вузов. — 3-е издание пе- реработанное и дополненное. - СПБ.: АНО НПО «Профессионал», 2004. -536 с.

73. Соболев Г.В., Федяевский К.К. Управляемость корабля: Учеб. пособие. - Л.: Судпромгиз, 1963. - 375 с133

74. Соболев Г.В. Управляемость корабля и автоматизация судовождения. — Л.: Судостроение, 1976.-477 с.

75. Соснов Эрнест. Первопричина аварии в «человеческом факторе» // Судо- ходство: Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор. торг. порт идр. - Одесса, 2001. -Номер 12. - 26-27.

76. Справочник по теории корабля / Под. ред. Войткунского Я.И. - Л.: Судо- строение, 1985. - Т.З. - 544 с

77. Судовая система автоматической идентификации - новые требования // Судоходство: Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор. торг. порти др. - Одесса, 2003. - Помер 5-6. - 23-24.

78. Судовые средства автоматизации предупреждения столкновений судов / Ю.Г. Зурабов, Р.П. Черняев, В.Я. Яволенко, Е.В. Якшевич. - М.: Транс-порт, 1985.-264 с.

79. Теория и устройство судов / Ф.М. Кацман, Д.В. Дорогочайский, А.В. Кон- нов, В.П. Коваленко. -Ленинград « СУДОСТРОЕНИЕ», 1991. -415 с.

80. Тихонов Б.И., Клементьев А.Н. Уточненный способ расчета элементов ма- невра уклонения судов // Обеспечение безопасности плавания судов и со-ставов: Сборник научных трудов. — Горкий, 1989. - Вып. 245. - 16-22.

81. Торский Владимир, Топалов Валерий. Аварии нужно и можно предот- вращать // Судоходство: Информ.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор.торг. порт и др. - Одесса, 2003. - Номер 7-8. - 26-27.

82. Третьяк А.Г., Козырь Л.А. Практика управления морских судном. - М.: Транспорт, 1988,-112с.

83. Тригорлый Сергей. О концепции судна без экипажа // Судоходство: Ин- форм.- аналит. журн. / Учредители: Одес. мор. торг. порт и др. - Одесса,2003.-Номер 7-8.-С. 41-42.

84. Удалов В.И., Ольшамовский СБ. Предупреждение столкновений судов: Учебное пособие. - Москва, ЦРР1А «МОРФЛОТ», 1980. - 23 с.

85. Управление крупнотоннажными судами / В.И. Удалов, И.О. Массанюк, В.Т. Матевосян, СБ. Ольшамовский. - М.: Транспорт, 1986. - 227 с.134

86. Управление суднами и составами: Учебник для вузов / Н.Ф. Соларев, В.И. Белогразов, В.А. Тронин и др. - 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт,1983.-296 с.

87. Управление судном: Учебник для вузов / СИ. Демин, Е.И. Жуков, Н.А. Кубачев и др.; Под ред. В.И. Снопкова. - М.: Транспорт, 1991. - 359 с.

88. Управление судом и его техническая эксплуатация / Е.И. Жуков, М.Н. Либерзон, М.Н. Письменный и др.; Под ред. А.И. Щетининой. - 3-е изд. -М.: Транспорт, 1993. - 655 с.

89. Филатов СВ., Тихонов В.И. Исследование параметров криволинейного движения судна с учетом нагрузки ДРК // Обеспечение безопасности пла-вания судов и составов: Сборник научных трудов. - Горький, 1989. - Вы-пуск 245. - С 23-31.

90. Фирсов Г.А. Управляемость корабля. - Ленинград, 1954. - 176 с.

91. Ходкость и управляемость судов: Учебник для вузов / В.Ф. Бавин, В.И. Зайков, В.Г. Павленко, Л. Б. Сандлер. - М.: Транспорт, 1991. - 397 с.

92. Хойер Генри X. Управление судами при маневрировании / Пер. с анг.; Я.Н. Семенихина и др. - М.: Транспорт, 1992. - 103с.

93. Человеческий фактор в судоходстве // Морской транспорт серия «Судо- вождение, связь и безопасность мореплавания»: экспресс - информация. -Москва, 1992. - Вып. 9 (274). - С 9-12.

94. Человеческий фактор при авариях на судах // Морской Флот журнал. - Москва, 2004. - Номер 4. - С 23-26.

95. Черняев Р.Н. Проблемы развития технических средств навигации на рубеже нового века / Проблемы развития морского флота: Сб. научн. тр.;Науч. ред. В.И. Пересыпкин. - СПБ.: ЗАО ЦНИИМФ, 1999. - 140-154.

96. Яскевич А.П., Зурабов Ю. Г. Новые МППСС. - М.: Транспорт, 1979. - 391с.

97. Яскевич А.П., Зурабов Ю.Г. Комментарии к МППСС-72: Справочник. - М.: Транспорт, 1990. - 479 с.

98. Bole A.G., Dineley W.O. Radar and ARPA Manual. - Butterworth - Heine- mann, 199O.-416p.

99. Hiroaki Kobayashi. Human factor for safe navigation. — Tokyo university of Marine Science and technology, Japan, 2004. - 14 p.

100. Ming-Chung Fang, Jhih-Hong Luo, Ming-Ling Lee. A nonlinear mathemati- cal model for ship turning circle simulation in waves // Journal of Ship Re-search. - The Society of Naval Marine Engineers, 2005. - Vol. 49. - No. 2. - P.69-79.

101. Park Jung Sun. Mariner's behavior in collision-avoidance situation // Interna- tional Navigation Simulator Lecturer's Conference (INSLC-13), Tokyo, JA-PAN 16''' to 20'4ugust 2004. - 10 p.

102. Principles of Naval architecture / Editor John P. Comctock. - Nework, 1986. -485 p.

103. Rowe R.W. The shiphandler's guide. - FNL - The Nautical Institute, 2000. - 172 p.

104. Le Trong Binh. Giai tich so. - Ha Noi: Nha xuat ban Khoa hoc - ky thuat, 2000. - 1471.

105. Nguyen Due An, Nguyen Ban, Ho Van Binh. So tay dong tau. - Ha Noi: Nha ^ xuat ban Khoa hoc - ky thuat, 1978. - Tap 1. - 405 t.

106. COLREGS 72. - Ннтернет / http:// propisnoy.narod.ru.

107. Интернет / http://www.imo.org.

108. Интернет / http://www.mardep.gov.hk.

109. Интернет / http://www.maib.gov.uk.

110. Интернет / http://www.maiif.net.

111. Интернет / http://www.mintras.ru.

112. Интернет / http://www.marad.dot.gov/marsd_statistics. 136

113. Интернет / http://www.mlit.go.jp/maia/12english/link.htm.

114. Anita М. Rothblum. Human Error and Marine Safety. - Internet / http://www.uscg.mil/hq/g-m/risk.

115. Clifford C. Baker. Maritime Accidents and Human Performance: the Statisti- cal Trail. - Internet /http://www.eagle.org/news/TECHJ/Marine.

116. Kit Filor. Maritime accidents: present trends and a perspective of the human element. - Internet / http://www.gbrmpa.gov.au/coф_site.

117. Martin Hemqvist. Роль человеческого фактора в столкновениях судов. — Internet / http://www.bgicrew.com.137