Разработка безопасных способов маневрирования при выполнении швартовных операций к судну, стоящему на якоре

• Автор: Иванов, Виталий Витальевич
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Мурманск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава Е Способ управления движением судна, выполняющего швартовную
операцию к борту судна, стоящего на якоре
§ Г Г Основные закономерности в характере движения судна,
стоящего на якоре
§ 1.2. Анализ существующих способов швартовки к борту судна,
стоящего на якоре
§ 1.3. Способ управления судном при выполнении им
швартовной операции к борту судна, стоящего на якоре
Глава 2. Построение математической модели
движения судна, стоящего на якоре
§ 2.1. Общие положения
§ 2.2. Расчёт гидродинамических усилий,
образующихся на корпусе судна
§ 2.3. Программная реализация расчёта гидродинамических усилий
на корпусе судна
§ 2.4. Учёт влияния мелководья на гидродинамические характеристики
корпуса судна
§ 2.5. Учёт влияния течени на динамику судна, стоящего на якоре
§ 2.6. Оценка усилий на руле
§ 2.7. Расчёт аэродинамической силы и её момента
§ 2.8. Определение воздействия морского волнения
2.8.1. Постоянные составляющие воздействия регулярного волнения
2.8.2. Переменные составляющие воздействия регулярного волнения
2.8.3. Составляющие воздействия на судно нерегулярного волнения
§ 2.9. Расчёт усилий, создаваемых подруливающим устройством
Глава 3. Моделирование процесса движения объекта швартовки,
стоящего на якоре
§ 3.1. Усилия, действующие на объект со стороны одиночной
якорной цепи
§ 3.2. Статическое равновесие объета
3.2.1. Действие ветра
3.2.2. Действие ветра и вызванного им волнения
§ 3.3. Учёт течения в месте якорной стояки
§ 3.4. Генерация случайного процесса нерегулярного морского волнения
для моделирования поведения объекта на якорной стоянке

§ 3.5. Компьютерное моделирование движений объекта,
находящегося на якорной стоянке
Глава 4. Моделирование процесса управляемого движения судна к объекту
швартовки, находящемуся на якорной стоянке
§ 4.1.Формирование управляющего сигнала
§ 4.2. Движение вдоль линии прицеливания
4.2.1. Оценка качества управления судном
§ 4.3. Моделирование движения к переменной целевой точке
§ 4.4. Моделирование движения вдоль линии прицеливания
§ 4.5. Управление вдоль произвольной таректории
§ 4.6. Действие ветра и волнения
§ 4.7. Выводы
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы. К ряду причин, определяющих необходимость совершенствования способов и методов управления судном при выполнении им сложного маневрирования, необходимо отнести следующие:
- увеличение интенсивности использования судов при решении ряда технических и технологических задач, требующих минимальных затрат времени на их выполнение и, как следствие, сокращения времени на выполнение сложных манёвров;
- повышение уровня технической оснащённости судов современными средствами управления, что увеличивает трудоёмкость осуществления процесса управления движением судна при выполнении сложного манёвра и обусловливает необходимость частичной или комплексной автоматизации операций, связанных с управлением;
- применение современных, усовершенствованных и совмещённых с компьютерной техникой средств измерения параметров движения судна, позволяющих непрерывно и в полной мере контролировать параметры движения судна в процессе любого сложного маневрирования;
- увеличение количества информационных источников, предоставляющих судоводителю информацию, используемую им для повышения эффективности управления судном;
- повышение информационной загруженности судоводителя, результатом которой может быть частичная или полная потеря информационного контакта с отдельными источниками информации и, как следствие, потеря контроля над управляемым объектом, т. е. судном;
- разработка и использование современных математических методов, идентификации математических моделей движения судов в многообразных эксплуатационных условиях, что дает возможность компьютерного моделирования любого планируемого манёвра и прогнозирования движения судна при выполнении сложного маневрирования на базе его адаптированной математической модели.
Актуальность темы диссертационного исследования определяется возросшим количеством швартовных операций в условиях открытого моря. Это связано с ускорившимся в последнее время изучением и освоением природных ресурсов шельфовой части северных и восточных морей Российской Федерации. Безопасность на море вообще, и безопасность швартовных операций в частности, всегда

Определяют с помощью СНС, используя дифференциальные поправки, координаты носовой А„ (Х0.4п, Уоап) и кормовой В„ (Х0Вп, Ум,,) точек, расположенных на диаметральной плоскости судна, стоящего на якоре, в неподвижной координатной системе, рассчитывают:
- координаты центра тяжести судна, стоящего на якоре С „(Хост, Ух;,,) в неподвижной координатной системе по формулам:
У,с, — У<ыр [(У>,ц ~~ Уиц) ■ (Ха, - Хс^ЦХд£ — Хцд),
Х,с? = Х0А, - [(Х(щ - Х0В8) ■ (ХА„ - ХСе)]/(ХА, - ХВ„), (1.2)
где Х0Сп, Уосн — координаты центра тяжести судна, стоящего на якоре в неподвижной координатной системе; Х0А„, Уоа,, _ координаты точки А„ в неподвижной координатной системе; Х0Вп, Гол, ~ координаты точки В„ в неподвижной координатной системе; ХАт ХВп - абсцисса носовой и кормовой точки судна, стоящего на якоре соответственно, в координатной системе (Х„, У„) связанной с судном, стоящим на якоре; Хс„ - абсцисса центра тяжести судна, стоящего на якоре в координатной системе, связанной с судном, стоящим на якоре;
- координаты точек А'п(ХА п,Ул „) и В '„(ХВ т Ув„), расположенных на перпендикулярах к диаметральной плоскости судна, стоящего на якоре, восстановленных в точки А„ и Вп соответственно, по формулам:
при этом величина отрезков А„ А = 5„ В'„ = 1ц определяется с помощью зависимости, представленной формулой
где В - ширина швартующегося судна; В„ - ширина судна, стоящего на якоре; V])п - курс судна, стоящего на якоре. Значение курса судна, стоящего на якоре, \)п рассчитывается с использованием значений координат точек А„ и В„ в неподвижной координатной системе, а именно:
ХАЬ = ХАп + [к + 0.5(5 + В„)] • с о э ,,;
У ль = У ап -[/? + 0.5(5 + В,,)] ■ эту«; ХВ'п = ХВп + [И + 0.5(5 + в,,)] ■ соБУ„; Увь = Увп - [к + 0.5(5 + В„) ■ эту,,,
(1.3)
к0 = к + 0.5(5 + 5„),
(1.4)
ц/„ — аг^[(Аф|я — Х0Вп) • (Уоап — Уовп)]',
(1.5)