Разработка и исследование модели, методов и алгоритмов судовой бортовой системы "Погодной навигации"

• Автор: Пескова, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 205 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ АНАЛОГОВ
2. ВЫБОР НАИВЫГОДНЕЙШЕГО ПУТИ СУДНА
2.1 Основные понятия и терминология. Критерии выбора наивыгоднейшего пути
2.2 Обзор существующих методов расчета наивыгоднейшего пути
2.3 Разработанные методы расчета оптимального пути
2.3.1 Общие требования к алгоритмам оптимизации
2.3.2 Выбор оптимального пути по критерию минимального времени
2.3.3 Выбор оптимального пути по критерию минимального расхода топлива
2.3.3.1 Поиск оптимального пути по критерию минимизации расхода топлива при отсутствии ограничений на время прихода в пункт назначения
2.3.3.2 Поиск оптимального пути по критерию минимизации расхода топлива при заданном времени прихода в пункт назначения
2.3.4 Выбор оптимального пути по критерию максимальной безопасности
2.3.5 Стратегии и критерии выбора пути из множества условно оптимальных
2.3.6 Общий алгоритм выбора наивыгоднейшего пути
2.4 Особенности плавания судов в сложных погодных условиях
2.5 Выводы
3. ВЛИЯНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПЛАВАНИЕ СУДОВ
3.1 Вектор путевой скорости судна
3.2 Методы и алгоритмы расчета ветроволновых потерь скорости
судна
3.3 Влияние течения на скорость судна
3.4 Вычисление угла дрейфа
3.5 Преднамеренное снижение скорости
3.5.1 Вклад преднамеренного снижения скорости в суммарные потери скорости судна
3.5.2 Влияние качки на движение судна
3.5.2.1 Общие сведения
3.5.2.2 Резонанс
3.5.2.3 Слемминг
3.5.2.4 Заливаемость
3.5.2.5 Потеря остойчивости
3.5.2.6 Расчет линейных ускорений
3.5.2.7 Разгон гребных винтов
3.5.3 Динамические нагрузки
3.5.3.1 Расчет допускаемой скорости хода на встречном волнении по допускаемым давлениям
3.5.3.2 Расчет допускаемой скорости хода на волнении по допускаемым изгибающим моментам
3.5.3.3 Расчет допускаемой скорости хода на волнении по переменной составляющей допускаемой перерезывающей силы
3.5.3.4 Расчет скоростей хода, безопасных по динамическим нагрузкам, при движении косыми курсами
3.5.4 Критерии мореходности
3.6 Алгоритм расчета путевой скорости судна в зависимости от гидрометеорологической ситуации
3.7 Выводы
4. РАСЧЕТ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ

4.1 Источники оперативной гидрометеорологической информации
4.2 Расчет гидрометеорологической ситуации
4.2.1 Оценка элементов ветра
4.2.2 Оценка элементов волнения
4.2.3 Расчет полей течения
4.2.3.1 Плавание при постоянном течении
4.2.3.2 Плавание при переменном течении
4.2.4 Расчет элементов ветра и волнения в заданной точке циклона
4.2.5 Обобщенный алгоритм расчета гидрометеорологических элементов
4.3 Прогнозирование гидрометеорологической ситуации
4.3.1 Общие принципы прогнозирования
4.3.2 Метод экстраполяции случайных функций
4.3.3 Метод условных распределений
4.3.4 Предварительная подготовка экспериментальных данных
4.3.5 Оценка качества метода и оправдываемости прогнозов
4.3.6 Некоторые особенности прогнозирования конкретных гидрометеорологических величин
4.3.7 Прогнозирование движения циклонов
4.3.7.1 Прогноз перемещения циклонов с использованием методов экстраполяции/интерполяции
4.3.7.2 Статистический метод прогнозирования перемещения циклонов
4.3.7.3 Описание алгоритма прогноза перемещения циклонов
4.3.8 Алгоритм прогнозирования гидрометеорологической ситуации
4.4 Выводы
5. КОНЦЕПЦИЯ, РАЗРАБОТКА, МОДЕЛИРОВАНИЕ БОРТОВОГО ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «ПОГОДНОЙ НАВИГАЦИИ»
5.1. Концепция бортового программного комплекса «погодной навигации»
Численное решение уравнений Эйлера ведется методом релаксаций, причем за начальный путь судна принимается дуга большого круга либо стандартный путь. Нелинейность этой системы затрудняет ее решение и приводит к тому, что значение у в конечной точке х2 не будет отвечать месту назначения у2. Ошибка в значении используется для уточнения начального пути (курса) до тех пор, пока оно не будет отличаться от заданного в пределах допустимой погрешности.
К недостаткам этого метода прежде всего можно отнести крайнюю сложность в практическом использовании динамической гидрометеорологической информации - лучше всего он подходит для расчета по климатическим пособиям или по усредненным значениям соответствующих параметров. В противном случае, для более корректного решения задачи необходимо, в частности, учитывать то, что коэффициенты а| и а2 также являются функциями времени, места и курса судна и должны дифференцироваться, как и остальные параметры, что еще больше усложнит систему. Минусом является также отсутствие учета влияния течений на скорость судна. Кроме того, для меньшей погрешности в решении систем уравнений шаг расчетной сетки должен быть невелик, а это, в свою очередь, может привести к потере гладкости маршрута, т.е. слишком частым переменам курса (что приводит к потерям во времени и резкому увеличению расхода топлива), и нужны будут дополнительные действия по спрямлению пути. Еще один недостаток, общий для всех численных методов, - необходимость расчета по всей области, а также сложность в задании граничных условий при аппроксимации.
Г.И.Уханов и Ю.С.Филиппов для расчета пути по критерию минимума времени используют способ годографа расстояний [182]. Этот метод в принципе не позволяет прийти к наивыгоднейшему варианту, так как рассматриваемая задача разбивается на ряд отдельных задач по количеству