Купить диплом высшего образованияСайт Вулкан - играть бесплатноФункционал 1С ТОиР для производства

Криволинейное движение судна

Безопасность мореплавания
Криволинейное движение судна

Нахождение значений маневренных констант судна и их использование для управления его криволинейным движением

В опубликованной в этом году брошюре «Математическая модель криволинейного движения судна (построение и использование)» дано описание построения математической модели движения судна в процессе его перемещении (повороте) с одной линии пути на другую при помощи руля. Для построения этой модели, основанной на положениях теории идентификации сложных объектов управления, используются присущие каждому судну постоянные величины – маневренные константы, характеризующие его маневренные качества. Значения этих констант для каждого судна зависят от его посадки и режима работы движителя и находятся из экспериментов. Использование маневренных констант дает возможность теоретически обоснованного решения всех задач, возникающих в процессе управления движением судна при его перемещении на другую линию пути.

Геннадий Поваляев, капитан дальнего плавания

 

Управление объектом

Математическая модель представляет собой абстрактное отражение реального объекта, выраженное в виде математических, логических и других построений. Она строится с целью всестороннего исследования реального объекта управления для создания алгоритмов и программ, реализующих команды управления этим объектом. Если объект управления может быть достаточно полно описан путем математических построений, то система управления им строится только на их использовании. Для создания систем управления сложными объектами управления используются методы построения их математических моделей на основе использования имеющегося теоретического описания путем его дополнения сведениями, полученными из экспериментов.

Объект управления принимает определенные наблюдаемые сигналы на входе (u) и преобразует их также в наблюдаемые сигналы на выходе. Между этими двумя событиями происходят физические процессы, адекватное математическое описание которых дать невозможно ввиду необходимости учета большого количества задействованных неизвестных величин. Вследствие этого связь между сигналами на входе и выходе может быть установлена только экспериментальным путем, поэтому математическая модель объекта управления создается по результатам обработки наблюдений. В процессе преобразования входных сигналов в получаемые на выходе объект управления может оказаться под воздействием различных помех (f), что выражается в изменении ожидаемых значений сигналов на выходе

Движение судна в водной среде осуществляется работой движителя, а удержание на заданной траектории обеспечивается перекладками руля. Эти устройства создают силы (u), контролируемые судоводителем путем задания режима работы движителя (Е) и угла отворота пера руля (Н). Эти силы есть сигналы, передаваемые на вход объекта управления (судна), которые с течением времени преобразуются в выходные сигналы (y), проявляющиеся в виде угловой скорости (ω) и линейной (V). Помехами являются воздействия воздушных масс (W), течения (С) и глубины под килем (D).

 

Рис.1

 

 

Схема преобразования входных сигналов судна и помех в сигналы выхода изображена на рис. 1. Математическая модель движения судна после отворота руля от ДП строится путем установления соотношений между величинами (Е, Н) и (V, W) при помощи маневренных констант. В данной работе движение судна рассматривается при неизменном значении Е, т.е. постоянном режиме работы движителя и отсутствии сигналов F.

Перемещение судна по криволинейной траектории происходит в результате сложения поступательного и вращательного движений его корпуса и характеризуется следующими особенностями:

-         после отворота руля от нейтрального положения при поступательном движении судна постоянной скоростью Vp все точки его корпуса начинают вращаться вокруг оси, проходящей через точки, угловая скорость которых равна нулю. Эта ось называется осью вращения (ОВ), на плоскости она обозначается через полюс Р;

-         ОВ возникает в момент начала вращения судна и проходит через точку F, находящуюся на внешней части форштевня в месте его соприкосновения с водной поверхностью, по мере увеличения угловой скорости она перемещается к центру тяжести судна (ЦТ);

-         расстояние от ОВ до точки F в любой момент времени называется мгновенным носовым радиусом вращения судна (rf), до аналогичной кормовой точки – кормовой радиус вращения судна (rs);

-         в свою очередь, ОВ вращается вокруг мгновенного центра скоростей Cp с угловой скоростью ω, равной угловой скорости вращения точек корпуса судна вокруг ОВ;

-         Cp всегда находится на перпендикуляре, восстановленном из точки корпуса судна, через которую проходит ОВ, и находится от нее на расстоянии, которое называется мгновенным радиусом поворота судна (Rp);

-         в процессе возрастания угловой скорости при неизменном положении пера руля значение Rp уменьшается и Cp перемещается по эволюте к судну;

-         когда угловая скорость становится постоянной, Cp находится на наименьшем расстоянии от ЦТ, при уменьшении ω он перемещается по эволюте от судна;

-         с началом перекладки руля для уменьшения угловой скорости судна ОВ, если она находилась впереди ЦТ, мгновенно совмещается с ним и по мере уменьшения ω начинает перемещаться в сторону кормы судна;

-         в момент, когда угловая скорость становится равной нулю, ОВ совпадает с наружной кромкой ахтерштевня по действующей ватерлинии – точкой S, значение Rp обращается в бесконечность. С этого момента судно начинает двигаться по прямолинейной траектории;

-         скорость судна относительно водной среды Vp есть мгновенная линейная скорость точек корпуса, через которые проходит ОВ;

-         траектория движения точек корпуса судна, через которые проходит ОВ, близка к гиперболической, поэтому все вычисления моментов начала перекладок руля и их величин основаны на этом положении.

Центром гиперболы является точка Wp пересечения линий начального пути судна (К1) и линия следующего (К2), которые служат асимптотами. Параметрами канонического уравнения гиперболы служат величины а и b, где а – расстояние от центра до вершины, b – длина перпендикуляра к действительной оси от вершины до точки пересечения с асимптотой.

Из закономерностей кинематики точки следует, что уравнение ее движения можно составить при известном значении ее начального ускорения и закона его изменения. Поэтому для составления уравнений движения точек корпуса судна, через которые проходит ОВ, необходимо иметь значения этих величин, которые могут быть найдены из результатов обработки выходного сигнала. Таким сигналом является изменение направления движения судна, т.е. его курса во времени, который можно наблюдать по компасу и после обработки наблюдений получать значения углового ускорения.

 

Угловое ускорение

Угловое ускорение возникает в результате давления потока воды на перо руля и зависит от силы этого давления. В свою очередь, сила давления этого потока пропорциональна площади пера руля, умноженной на синус угла отворота руля Q. Так как отворот руля от ДП происходит в пределах от 0° до 35°, где функция sin достаточно линейна, то и величина возникающего углового ускорения должна быть пропорциональна углу Q и отношение величины угла отворота руля Q к наибольшему значению углового ускорения Єmq (Mg) должно быть постоянной величиной.

Величина Mg (град.*сек.2/рад.) выражает связь между входным и выходным сигналами: величиной угла отворота руля Q (для определенной посадки судна и при постоянном режиме работы движителя) и соответствующим ему значением наибольшего углового ускорения, которое увеличивает угловую скорость, поэтому она называется маневренной константой положительного углового ускорения. Вследствие влияния направления вращения гребного винта на поворотливость судна значения Mg при повороте вправо и влево различны, поэтому они обозначаются соответственно Mgs и Mgp.

Продолжительность возрастания угловой скорости Tg от начала перекладки руля до ее постоянного значения также линейна и пропорциональна значению угла Q. Для решения задач управления перекладками руля на повороте эту зависимость также можно принять за линейную. Тогда отношение продолжительности увеличения угловой скорости Tg к начальному углу отворота Qg есть постоянная величина Mt (сек/град.), которая называется маневренной константой по времени возрастания угловой скорости судна. При повороте вправо она обозначается Mts, влево – Mtp. Если значения Mg и Mt известны, то для любого начального угла отворота Q, заданного в определенных пределах, можно наибольшее угловое ускорение Єm и закон его изменения de = Єm / Tgq.

 

Уравнения движения

Для составления уравнения движения судна на этапе уменьшения угловой скорости находятся закономерности ее уменьшения. С этой целью измеряется продолжительность уменьшения угловой скорости Td от достигнутого постоянного значения ωс до нуля после перекладки руля на противоположный борт на угол Qd, равный Qg. По значению ωс и времени Td находится угловое ускорение при уменьшении угловой скорости. Отношение величины угла отворота руля к среднему угловому ускорению (Md (град.*сек.2/рад.) за время уменьшения угловой скорости называется маневренной константой уменьшения угловой скорости. Для нахождения значений маневренных констант судна в процессе проведения экспериментов автором разработана компьютерная программа Constants.

Решение параметрических уравнений движения судна, составленных при помощи маневренных констант, реализовано в компьютерных программах Turn, Turn2 и Simulator для ОС Windows. Программа Turn вычисляет значения начального угла отворота руля qg направления движения судна по первой части ветви гиперболы, угол перекладки руля qd для движения судна по второй части ветви гиперболы, расстояние fw от точки F до Wp в момент начала перекладки руля на угол qg, а также а, rp и tw для заданных значений начального и конечного курсов в градусах и скорости судна в м/сек. и воспроизводит движение судна на дисплее компьютера. Программа Turn2 выдает те же данные при заданном параметре а. Программа Simulator воспроизводит на дисплее движение судна при различных углах перекладки руля и является компьютерным тренажером.

Все эти программы и Руководство для пользования ими записаны на диск, приложенный к каждой брошюре «Математическая модель криволинейного движения судна (построение и использование)», которая распространяется вместе с диском по цене 300 руб. за комплект с доставкой наложенным платежом. Ее можно заказать непосредственно у автора по e-mail: gpovalyaev@bk.ru.

 

Из Досье «МВР»

Геннадий Николаевич Поваляев родился в 1937 году. Окончил судоводительский факультет ЛВИМУ им. адм. Макарова в 1959 году. С 1960 по 1969 год работал помощником, а с 1969 по 1986 год капитаном на судах Латвийского морского пароходства. В 1967-1970 годах заочно учился в аспирантуре ЛВИМУ им. адм. Макарова при кафедре «Автоматизация судовождения». С 1986 по 1991 год работал в НТУ, затем в ГГМИ ММФ ведущим инспектором по безопасности мореплавания. С 1991 по 1994 год работал капитаном на танкерах греческой компании Adriatic Tankers и англо-норвежской Acomarit.

Автор книг и брошюр:

Англо-русский толковый словарь-справочник морских терминов. М.: РосКонсульт, 2002.

Управление движением судна по криволинейной траектории. М.: ТрансЛит, 2011.

Теория и практика управления криволинейным движением судна. М.: ТрансЛит, 2013.

 

Морские вести России №16 (2014)


Вернуться к разделу Безопасность мореплавания

Новости

Лента новостей

Баржебуксирный состав сел на мель на Волго-Балтийском канале

Баржебуксирный состав сел на мель на Волго-Балтийском канале На Волго-Балтийском канале 579,5 км р. Шексна состав из буксира «Ветар» и баржи № 7689 с грузом щебн...

Похищенный в Нигерии экипаж нидерландского судна с гражданином России освобожден – МИД РФ

Похищенный в Нигерии экипаж нидерландского судна с гражданином России освобожден – МИД РФ Похищенный у берегов Нигерии экипаж нидерландского судна FWN Rapide, включая капитана - российского ...

Российская экономика

Расширение проекта «Безопасные и качественные дороги» потребует 1,5 трлн рублей –

Расширение проекта «Безопасные и качественные дороги» потребует 1,5 трлн рублей – Расширение проекта «Безопасные и качественные дороги» на все российские региональные центры потребуе...

Бюджетный маневр позволит к 2024 г. увеличить финансирование транспорта до 3% ВВП - ЦСР

Бюджетный маневр позволит к 2024 г. увеличить финансирование транспорта до 3% ВВП - ЦСР Предлагаемый Центром стратегических разработок (ЦСР) бюджетный маневр (включает в себя р...

Транспортная политика

Установлены запретные для плавания районов акватории 8 городов, принимающих ЧМ-2018

Установлены запретные для плавания районов акватории 8 городов, принимающих ЧМ-2018 Миниюстом в канун Чемпионата мира по футболу 2018 года зарегистрирован приказ Минтранса России от 14...

ИМО утвердила российско-американское предложение по регулированию судоходства в Беринговом проливе

ИМО утвердила российско-американское предложение по регулированию судоходства в Беринговом проливе Комитет по безопасности на море Международной морской организации в ходе своей 99-й сессии утвердил ...

Морские порты

Правительство РФ утвердило список мест в ДФО для перевалки лома чермета, в нем нет портов Приморья

Правительство РФ утвердило список мест в ДФО для перевалки лома чермета, в нем нет портов Приморья Правительство РФ утвердило перечень пунктов пропуска через госграницу РФ в Дальневосточном федеральн...

Воздух в защитной зоне порта Туапсе соответствует санитарным нормам

Воздух в защитной зоне порта Туапсе соответствует санитарным нормам В соответствии с программой производственного экологического контроля проведены ежеквартальные иссле...




Морской транспорт

Выборгский завод вывел на ходовые головное судно проекта IBSV01 «Александр Санников»

Выборгский завод вывел на ходовые головное судно проекта IBSV01 «Александр Санников» 19 мая 2018 года Выборгский судостроительный завод вывел на ходовые головное ледокольное судно обесп...

Оператор северокорейского парома предложил летом возобновить рейсы между Владивостоком и Раджином

Оператор северокорейского парома предложил летом возобновить рейсы между Владивостоком и Раджином Оператор северокорейского теплохода «ManGyongBong» начал переговоры о возобновлении паромных перевоз...

Речной транспорт

Новый сухогруз для перевозки зерна, леса и угля заложен на Окской судоверфи

Новый сухогруз для перевозки зерна, леса и угля заложен на Окской судоверфи Киль первого сухогрузного суда проекта RSD32M заложен на Окской судоверфи в городе Навашино Нижегоро...

На Волго-Балтийском бассейне ВВП состоялось учение по защите СГС и объектов судоходства

На Волго-Балтийском бассейне ВВП состоялось учение по защите СГС и объектов судоходства 18 мая на объекте охраны «Шлюз №1» Вытегорского РГСиС филиала ФБУ «Администрация Волго-Балт» состоял...

Ж/Д транспорт

РЖД начинает выкуп двух выпусков евробондов с погашением в 2020 и 2024 гг - источник

РЖД начинает выкуп двух выпусков евробондов с погашением в 2020 и 2024 гг - источник «Российские железные дороги» (РЖД) начинают процедуру выкупа двух выпусков евробондов по $50...

РЖД планируют до 2025 г. вложить в развитие инфраструктуры 7,2 трлн рублей

РЖД планируют до 2025 г. вложить в развитие инфраструктуры 7,2 трлн рублей ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) планирует до 2025 года вложить в развитие инфраструкт...

Авто транспорт

Более 108 тыс. транспортных средств проехали по Крымскому мосту после открытия

Более 108 тыс. транспортных средств проехали по Крымскому мосту после открытия Более 108 тыс. транспортных средств проехали по Крымскому мосту в обе стороны за первую неделю с мом...

Тестирующий перевозку грузов из Даляня в Новосибирск автопробег пересек границу РФ и КНР

Тестирующий перевозку грузов из Даляня в Новосибирск автопробег пересек границу РФ и КНР Участники автопробега, который тестирует доставку грузов из китайского города Далянь в Новосибирск, ...

Аналитика

Транспортная политика

Итоги положительные. Тренд на конкуренцию

Итоги положительные. Тренд на конкуренцию 27 марта 2018 года прошла расширенная Коллегия Федерального агентства морского и речного транспорта ...

Что принесут новации КТМ?

Что принесут новации КТМ? В последний день 2017 года президент России Владимир Путин подписал Федеральный закон «О внесении из...

Морские порты

Эхо войны притаилось на морском дне

Эхо войны притаилось на морском дне Общеизвестно, что подводный ландшафт Черного моря содержит захоронения военного времени, опасные для...

Классные кадры, высокие задачи и… старая проблема!

Классные кадры, высокие задачи и… старая проблема! Основная деятельность порта Де-Кастри связана с отгрузкой на экспорт в страны АТР нефти, добываемой ...

Морской транспорт

Проблемы и их решения в целях обеспечения экологической безопасности

Проблемы и их решения в целях обеспечения экологической безопасности Требования Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL) ежегодно у...

Океанрыбфлот: 50 лет на промысле

Океанрыбфлот: 50 лет на промысле ПАО «Океанрыбфлот» – крупнейшая рыбодобывающая компания страны, лидер экономики Камчатского края, фл...

Речной транспорт

На водных путях Центральной России

На водных путях Центральной России Федеральное государственное бюджетное учреждение «Канал имени Москвы» является крупнейшим воднотранс...

Динамика развития инфраструктуры внутренних водных путей в 2017 году положительная

Динамика развития инфраструктуры внутренних водных путей в 2017 году положительная В навигацию 2017 года подведомственными Федеральному агентству морского и речного транспорта админис...




Темы

Инфраструктура / Образование

Морские капитаны

Морские капитаны 90% всей мировой торговли осуществляется через морские перевозки и при этом 99% всех перевоз...

Школа элитных кадров

Школа элитных кадров Лет тридцать назад в одном американском морском журнале промелькнула информация с восхитительным отз...

Грузовая база

Выравнивание спроса и предложения на рынке контейнерных перевозок

Выравнивание спроса и предложения на рынке контейнерных перевозок По предварительным оценкам, в 2017 году мировой контейнерооборот вырос более чем на 6% к 2016 го...

Экспортная эйфория

Экспортная эйфория В условиях благоприятной мировой конъюнктуры добыча угля в России в 2017 году выросла на 7,1% и ...

Безопасность мореплавания

Швартовки станут безопасней

Швартовки станут безопасней Европейское агентство по безопасности на море сообщает, что за минувшее десятилетие на морских судах...

Контейнеровозы и батарейки

Контейнеровозы и батарейки Мультимодальные перевозки грузов с привлечением двух и более видов транспорта (mode of transport...

Севморпуть

Севморпуть – наш: почему Америке не выиграть спор с Россией в Арктике

Севморпуть – наш: почему Америке не выиграть спор с Россией в Арктике Какие доводы в пользу признания Северного морского пути международной транспортной артерией приводят...

Альтернативная магистраль

Альтернативная магистраль В настоящее время в области морских перевозок в Арктике происходят революционные изменения в части т...




Судостроение

Вопросы судоремонта в современных условиях

Вопросы судоремонта в современных условиях Когда мы говорим о судоремонте, то не имеем в виду еще одно абстрактное определение в бизнесе. Речь ...

Крупнотоннажные суда в Арктике: реальность и перспективы

Крупнотоннажные суда в Арктике: реальность и перспективы Начало нового столетия ознаменовалось резким увеличением интереса к вывозу углеводородного сырья из ...

Таможня

«Особый подход» Южной таможни

«Особый подход» Южной таможни Юристы Адвокатского бюро «Степанов и Аксюк» в течение длительного времени работают в сфере защиты ин...

Недостатки таможни в свободном порту глазами участника ВЭД

Недостатки таможни в свободном порту глазами участника ВЭД Одной из главных целей образования режима порто-франко во Владивостоке является создание условий для...

Пиратство

Последний пират отступает

Последний пират отступает 10 лет назад о нападениях сомалийских пиратов говорили каждую неделю. Теперь от них не осталось и сл...

Тридцать дней в плену

Тридцать дней в плену Журнал «Морской флот» неоднократно поднимал тему пиратства.
И вот – новый материал. Его автор...

Из истории флота

В Империи экспорт нефти был запрещен

В Империи экспорт нефти был запрещен Российская нефть – ее история охватывает вопросы нефтедобычи, нефтепереработки, транспорта и, конечн...

Славными победами сильны

Славными победами сильны В Севастополе и на Черноморском флоте по инициативе Севастопольского Морского собрания (СМС)...

Наши издания

Морские вести России

Газета «Морские вести России» издается при поддержке Федерального агентства морского и речного транспорта и Морской коллегии при Правительстве РФ тиражом 9 тыс. экземпляров, полным цветом, объемом до 28 полос. Формат издания - А-3 …

Морской флот

Информационно-аналитический журнал «Морской флот» освещает деятельность российского судоходства и всех процессов, связанных с морскими перевозками внешнеторговых грузов РФ …

Морские порты

Информационно-аналитический журнал «Морские порты» освещает деятельность российского портового комплекса и всех процессов, связанных с международными перевозками внешнеторговых и транзитных грузов через морские порты России …

Международный экспедитор

ВНИМАНИЕ! Издательство объявляет о продаже или аренде журнала «Международный экспедитор». Информационно-аналитический журнал освещает вопросы транспортной логистики, складского хозяйства, таможенного оформления грузов и ...




Транспортное дело России

Научный журнал «Транспортное дело России», основан в 1999 году, входит в Перечень ВАК. Выходит 6 раз в год ...

Инновационная экономика

Научный журнал «Инновационная экономика: информация, аналитика, прогнозы», выходит с 2010 года 4 раз в год ...

Справочник морские порты

В 2016 году редакция выпустила 7-е издание спраочника. Первый выпуск состоялся в 2001 году. Справочник выходит в режиме один раз в два года ...

Справочник речные порты

В 2015 году, по поручению Росморречфлота, редакция подготовила и выпустила 3-е издание справочника. Первый выпуск состоялся в 2011 году. Справочник выходит в режиме один раз в два года ...

Спецпроекты

Конференции

Анонсы, репортажи и отчеты с конференций и семинаров, организуемых издательством «Морские вести России». На конференциях обсуждаются самые актуальные проблемы отрасли судоходства, судостроения и портово...

Бюллетень новостей

С 2010 года издательство «Морские вести России» ведет интернет-рассылку собственного бюллетеня отраслевой информации с подборкой наиболее важных новостных сообщений. «Бюллетень новостей» рас...

Торговая площадка

В данном разделе публикуются объявления о покупке/продаже/аренде перегрузочного оборудования, средств транспорта, услуг и вакансий.

По условиям размещения объявлений обращаться по тел.: +7 (495) 763-54-2...

Информация СКЦ

Регулярная сводка «Спасательно-координационного центра Росморречфлота» (СКЦ Росморречфлота). Все происшествия на водном транспорте, оповещения об опасных гидрометеорологических условиях.





Фото/Видео репортажи

Информационный интернет-портал «Морвести.Ру» публикует фоторепортажи о наиболее значимых событиях в отрасли морского и речного транспорта. Совещания и экспертные советы в Минтрансе и федеральных агентствах, н...

Конкурс коков

Конкурс планируется провести в два этапа 5 июля 2018 года.
1-й этап – отборочный тур, с 23 января 2012 года по 23 июня 2018 года
2-й этап – конкурс финалистов – 5 июля 2018 года.
Особые условия. Уча...

Конкурс «Удиви ближнего»

Журнал «Морской флот» открывает рубрику «Удиви ближнего». Это будут ваши фотографии, на которых есть что-то необычное, непривычное или загадочное, удивившее вас в дальних рейсах.

Если у вас появится ...

Морская семья

Россия всегда славилась семьями моряков, из поколения в поколение передававшими любовь и интерес к морской профессии. Главным для них была верность своему долгу перед Родиной, нелегкой работе в море и тем, кто жде...