Способ контроля мореходности судна

 

Изобретение относится к судостроению и касается создания технологии контроля мореходных качеств судна в условиях его эксплуатации. Это изобретение может быть применено при создании экспертных систем обеспечения безопасности мореплавания. Способ контроля основан на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты. При ее вычислении дополнительно измеряют осадки носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении. Также измеряют угловые перемещения относительно поперечной и вертикальной осей, линейные и угловые ускорения относительно продольной, поперечной и вертикальной центральных осей. Дополнительно измеряют глубину воды под килем на миделе судна. Устанавливают фактор, характеризующий наличие мелководья. В зависимости от этого фактора определяют фактическую метацентрическую высоту и скоростной режим, обеспечивающий безопасность эксплуатации судна. Технический результат от реализации изобретения состоит в повышении достоверности оценки безопасности эксплуатации судна в условиях мелководья путем контроля остойчивости и неблагоприятных явлений, возникающих при движении судна на ограниченном фарватере. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам контроля мореходных качеств судна в условиях эксплуатации, и может быть использовано при создании экспертных систем обеспечения безопасности мореплавания.

Известен способ контроля мореходности [1], основанный на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метанцентрической высоты, при вычислении которой дополнительно измеряют осадки носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении, а также угловые перемещения относительно поперечной и вертикальной осей и линейные и угловые ускорения относительно продольной, поперечной и вертикальной центральных осей.

Изобретение направлено на повышение достоверности оценки безопасности эксплуатации судна в условиях мелководья за счет контроля устойчивости и неблагоприятных явлений, возникающих при движении судна на ограниченном фарватере.

Технический результат достигается тем, что дополнительно измеряют глубину воды под килем на миделе судна, устанавливают фактор, характеризующий наличие мелководья, и в зависимости от этого фактора определяют фактическую метанцентрическую высоту и скоростной режим, обеспечивающий безопасность эксплуатации судна.

На чертеже представлена структурно-функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Способ контроля мореходности судна осуществляют следующим образом.

Измеряют курсовой угол волны, скорость судна, кажущийся период волны, осадки носом кормой, угловые перемещения относительно продольной, поперечной и вертикальной центральных осей, линейные и угловые ускорения всех видов колебательного движения судна на волнении как динамической системы с шестью степенями свободы и одновременно производят регистрацию глубины H воды под килем на миделе судна.

По данным измерений устанавливают водоизмещение, метацентрическую высоту и соответствующую аппликату ЦТ, производят оценку остойчивости и других мореходных качеств судна, для чего вычисляют спектральную плотность и параметры морского волнения, дисперсии перемещений, скоростей и среднюю частоту колебаний волнового профиля относительно корпуса судна, дисперсию и среднюю частоту колебаний минимального погружения оси гребного винта, дисперсию рыскания, дисперсии проекций вектора ускорений при колебательном движении судна на волнении, а также фактор характеризующий наличие влияния мелководья, где T_Н - средняя осадка, замеренная в условиях мелководья по способу [1]; - средняя длина волны, м; - средний период волны, с; h_3% - 5,28 - высота волны 3%-ной, обеспеченности; D_ζ - дисперсия волновых ординат, определенная по способу [1].

На основании этих данных производят оценку: 1. Фактической метацентрической высоты h_н= h_∞(C_н/C_∞)², где h_∞ - величина метацентрической высоты на глубокой воде, вычисленная по способу [1]; C_н/C_∞ - относительное значение инерционного коэффициента на глубокой воде и мелководье, определенное по формуле: F(H_W/T_H)=0,013[3,5-(H_W/T_H)]+0,0076 [3,5-(H_W/T_H)]², 2. Характерных явлений, возникающих при движении судна на ограниченном фарватере: - увеличения средней осадки T_н> T_∞ при Fr_Н > 0,3; - наличия ходового дифферента
Ψ_н> Ψ_∞ при Fr_Н > 0,6;
- возможности удара днища судна о ложе фарватера
H_w< 1,3T_н,
где - число фруда по глубине; V_Н - скорость судна на мелководье, замеренная по способу [1], м/с; G - ускорение силы тяжести, м/с²; T_∞, Ψ_∞ - значения средней осадки и дифферента на глубокой воде, замеренные по способу [1]; Ψ_н - величина дифферента на мелководье.

Описанные процедуры обработки данных измерений выполняются с помощью спецпроцессоров и быстродействующей персональной ЭВМ и реализуется в экспертной системе, позволяющей осуществлять оценку мореходных качеств судна и принимать обоснованные решения по устранению неблагоприятных явлений при движении судна на ограниченном фарватере и обеспечению безопасности эксплуатации.

Устройство (см. чертеж) содержит датчики курсового угла 1 и скорости судна 2, значения которых вводят в ЭВМ с помощью дисплея 22, датчики осадок носом 3 и кормой 4, датчики угловых перемещений при колебательном движении судна относительно продольной 5, поперечной 6 и вертикальной 7 осей, датчики ускорений 8-13 всех видов качки судна на волнении, датчик глубины воды под килем на миделе судна 14, сигналы от которых через блок коммутации и предварительной обработки информации 15 поступают для дальнейшей обработки в специализированные процессоры: процессор-классификатор 16, позволяющий анализировать измеряемые сигналы с целью установления их статистических характеристик, проверки свойства стационарности, идентификации их распределений и оценки спектральных плотностей, процессор-редактор 17, осуществляющий редактирование выбросов и масштабирование измеряемых сигналов, и метрологический процессор 18, выполняющий периодическую самопроверку, самокалибровку и коррекцию измерений. Управление базой данных 20 и базой знаний 21 экспертной системы осуществляет интеллектуальный процессор быстродействующей ЭВМ 19, обеспечивающий также интерфейс с пользователем через цветной графический дисплей 22, вывод результатов на печать 23 и взаимодействие между специализированными процессорами 16 и 17.

Литература
1. Патент Российской Федерации N 2040429, МПК B 63 B 39/04, опублик. 27.07.95.

Формула изобретения

Способ контроля мореходности судна, основанный на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой дополнительно измеряют осадки носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении, а также угловые перемещения относительно поперечной и вертикальной осей, линейные и угловые ускорения относительно продольной, поперечной и вертикальной центральных осей, отличающийся тем, что дополнительно измеряют глубину воды под килем на миделе судна, устанавливают фактор, характеризующий наличие мелководья, и в зависимости от этого фактора определяют фактическую метацентрическую высоту и скоростной режим, обеспечивающий безопасность эксплуатации судна.

РИСУНКИ

Рисунок 1