Способ контроля остойчивости судна

Авторы патента:

Нечаев Юрий Иванович (RU)

Ярисов Владимир Владимирович (RU)

B63B39/14 - для определения крена или периода качки

Владельцы патента RU 2405712:

Ярисов Владимир Владимирович (RU)
Нечаев Юрий Иванович (RU)

Изобретение относится к области оперативного контроля остойчивости и скорости судна в условиях заливания палубы при движении судна на попутном волнении. Способ основан на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой дополнительно измеряют осадки судна носом и кормой, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении, скорость ветра, координаты места судна и расстояние до ближайшего порта-убежища. При оценке остойчивости судна при текущем состоянии нагрузки дополнительно измеряют толщину слоя воды в палубном колодце для прямого положения судна, на основании чего определяют плечо кренящего момента от влившейся на палубу воды. По замеренным значениям угла входа кромки фальшборта в воду, угла крена, осадкам носом и кормой вычисляют водоизмещение судна и действующий кренящий момент. Величина последнего представляется в виде графической зависимости от угла крена для сопоставления с предельной, критической диаграммой остойчивости судна на вершине волны, рассчитанной с учетом нормируемых параметров волнения. При этом оценка остойчивости выполняется по критерию, основанному на вычислении фактической аппликаты центра тяжести судна для текущей диаграммы остойчивости на вершине волны, величина которой не должна превышать критическую аппликату центра тяжести судна для предельной диаграммы. Изобретение обеспечивает возможность учета влияния воды на палубе вследствие заливаемости при движении судна на попутном волнении. Благодаря этому достигается повышенная достоверность оценки остойчивости. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам контроля остойчивости судна в условиях эксплуатации, и может быть использовано при создании навигационных экспертных систем.

Цель изобретения - повышение безопасности плавания судна путем оценки остойчивости судна в условиях заливаемости палубы на попутном волнении.

Наиболее близкими техническими решениями оперативного контроля остойчивости в условиях эксплуатации являются «Способ контроля остойчивости» по А.С. №16667334 от 01.04.91 и «Способ контроля остойчивости судна» по патенту №2091269 от 27.09.97. Оба эти изобретения основаны на развитии способа контроля остойчивости, изложенного в монографии Севастьянова Н.Б. Остойчивость промысловых судов. - Л.: Судостроение, 1979, с.187-190.

В качестве прототипа использован патент №2057678 от 10.04.96, содержащий техническое решение, требующее привлечение технологии экспертных систем. Недостатком этого способа является отсутствие возможности учета влияния воды на палубе вследствие заливаемости при движении судна на попутном волнении, что в целом снижает достоверность оценки остойчивости.

Технический результат достигается тем, что дополнительно измеряют уровень воды в палубном колодце для прямого положения судна и угол входа кромки фальшборта в воду.

На чертеже (фиг.1) представлена обобщенная структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ.

Измеряют период бортовой качки, осадки судна носом и кормой, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость ветра, координаты места судна и расстояние до ближайшего порта-убежища, уровень воды в палубном колодце для прямого положения судна, угол входа кромки фальшборта в воду.

По данным измерений устанавливают следующее.

- Плечо кренящего момента от воды на палубе

где α_к - относительный коэффициент палубного колодца; В/Т - отношение ширины к осадке судна; χ - редукционный коэффициент; f₀ - измеренный уровень воды в палубном колодце.

- Кренящий момент от воды на палубе судна

где D=f(T_H,T_K) - водоизмещение судна; T_H и T_K - измеренные осадки судна носом и кормой; ϑ=(θ-α) - текущее значение относительного угла крена; θ - абсолютное значение угла крена; α - угол волнового склона; - измеренный угол входа кромки фальшборта в воду.

- Минимальное допустимое значение начальной метацентрической высоты:

где h_ф - начальная поперечная метацентрическая высота; d - высота надводного борта на миделе судна; θ_ф - угол входа кромки фальшборта в воду.

- Параметры набегающего волнения:

среднюю длину волны

m₀₀ и m_{2 max} - моменты спектра волнения S(σ), вычисленные по известным формулам [Справочник по теории корабля. 4.1. - Л.: Судостроение, 1985, с.124-125];

высоту волны 3%-ной обеспеченности h_w

где

измеренная высота волны 3%-ной обеспеченности; D_ζ - дисперсия волнового процесса, вычисленная по спектральной плотности S(σ).

- Диаграммы статической остойчивости судна на тихой воде l_θ и на вершине волны l_r. Исходная диаграмма статической остойчивости l_θ=f(θ) строится для текущего случая нагрузки по замеренным осадкам судна носом и кормой с помощью методов статики корабля. Учет надстроек и рубок, а также возможного сопутствующего дифферента. Расчет диаграммы статической остойчивости на вершине попутной волны осуществляется путем вычисления поправок на влияние попутного волнения при заданной крутизне волны h_W/λ, вычисленной по формулам (4) и (6) и методике, изложенной в [Справочник по теории корабля. Ч.2, Л.: Судостроение. 1985, с.78-82].

- Диаграмма плеч кренящего момента от воды в палубном колодце l_w определяется расчетом по теоретическому чертежу с учетом общего расположения судна.

- Фактическая аппликата центра тяжести Z_G, соответствующая рассчитанной диаграмме остойчивости на вершине волны.

- Критическая аппликата центра тяжести (Z_G)_CR, соответствующая предельной диаграмме статической остойчивости, определяется из условия равенства площадей «а» и «в» на фиг.2 (условие равенства работ восстанавливающего момента судна, соответствующего расчетной диаграмме статической остойчивости и кренящего момента от воды на палубе судна). Равенство площадей достигается методом последовательных приближений.

При расчете критической аппликаты центра тяжести (Z_G)_CR судна осуществляется проверка исходных параметров волнения. Если λ<L, то в качестве расчетной принимается длина волны, равная длине судна L, а крутизна волны (отношение высоты волны к ее длине) h_W/λ для судов длиной до 45 м должна быть не менее данных, указанных в таблице:

λ, м	20	25	30	35	40	45
	0.108	0.100	0.093	0.089	0.084	0.081

- Условие достаточной остойчивости

Устройство для осуществления способа содержит измерительный блок 1, включающий датчик угловых перемещений при бортовой качке 2, датчики 3 и 4 для измерения осадок судна носом и кормой, датчик 5, регистрирующий скорость судна на нерегулярном волнении, датчик 6 скорости ветра, датчик 7, измеряющий уровень воды в палубном колодце для прямого положения судна, датчик 8 угла входа кромки фальшборта в воду, выход которого соединен с модулем преобразования измерительной информации 9, включающим коммутатор 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11 и стандартный интерфейс 12, поступают для дальнейшей обработки в ЭВМ 13, где осуществляются операции по анализу исходной информации, математическому моделированию и прогнозированию остойчивости и скорости судна в условиях усиливающегося шторма, на основании которого с помощью экспертной системы 14, включающей базу данных 15, базу знаний 16, механизм вывода 17 и интерфейс с пользователем 18, производится оценка опасности ситуации и вырабатываются практические рекомендации по обеспечению остойчивости судна с водой на палубе, которые совместно с данными моделирования и алгоритмом преобразования информации 1-7 демонстрируются на экране цветной графической станции 19 и выводятся на печать с помощью принтера 20. Данные о координатах места судна 21 и расстоянии до ближайшего порта-убежища 22 вводятся пользователем через клавиатуру ЭВМ.

Способ контроля остойчивости судна, основанный на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой дополнительно измеряют осадки судна носом и кормой, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении, скорость ветра, координаты места судна и расстояние до ближайшего порта-убежища, отличающийся тем, что при оценке остойчивости судна при текущем состоянии нагрузки дополнительно измеряют толщину слоя воды в палубном колодце для прямого положения судна, на основании чего определяют плечо кренящего момента от влившейся на палубу воды, а по замеренным значениям угла входа кромки фальшборта в воду, угла крена, осадкам носом и кормой вычисляют водоизмещение судна и действующий кренящий момент, величина которого представляется в виде графической зависимости от угла крена для сопоставления с предельной, критической диаграммой остойчивости судна на вершине волны, рассчитанной с учетом нормируемых параметров волнения, причем оценка остойчивости выполняется по критерию, основанному на вычислении фактической аппликаты центра тяжести судна для текущей диаграммы остойчивости на вершине волны, величина которой не должна превышать критическую аппликату центра тяжести судна для предельной диаграммы.

Изобретение относится к судостроению и касается создания устройств для измерения угла крена или дифферента плавучих средств при всех эксплуатационных ситуациях. .

Способ контроля остойчивости и скорости судна // 2259301

Изобретение относится к судостроению и касается технологии контроля остойчивости и скорости эксплуатирующихся судов. .

Способ прогнозирования фазового состояния судна // 2221726

Устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении // 2114758

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам измерения крена или дифферента плавучих средств как в условиях волнения и качки, так и на спокойной воде, включая аварийные ситуации.

Способ контроля остойчивости судна // 2091269

Измеритель фактической остойчивости судна // 2057680

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано в морском приборостроении для измерения фактической остойчивости судна. .

Статодинамический кренометр // 2057679

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано в морском навигационном приборостроении для измерения углов качки судна. .

Способ контроля остойчивости и скорости судна // 2057678

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам контроля остойчивости и скорости судна в условиях эксплуатации, и может быть использовано при создании навигационных экспертных систем.

Устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства в условиях качки // 2035352

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам измерения крена или дифферента плавучих средств, как в условиях качки, так и на спокойной воде.

Способ контроля остойчивости судна // 2033370

Изобретение относится к области судостроения, в частности к способам контроля остойчивости судна в условиях эксплуатации, и может быть использовано при создании навигационных экспертных систем.

Устройство для измерения угла крена или дифферента плавучего средства на волнении // 2440912

Изобретение относится к области судостроения, в частности создания устройств для измерения угла крена или дифферента плавучих средств при всех эксплуатационных ситуациях

Способ контроля остойчивости судна на разрушающемся волнении // 2455190

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам контроля остойчивости судна на разрушающемся на мелководье волнении

Способ прогнозирования движения объекта швартовки // 2459742

Изобретение относится к водному транспорту и может быть использовано для безопасной швартовки швартующегося судна к объекту швартовки

Устройство для определения углов крена и дифферента подвижных объектов // 2486098

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для определения угла наклона к горизонту подвижных объектов

Способ контроля непотопляемости судна // 2518374

Изобретение относится к области судостроения. Способ контроля непотопляемости судна заключается в том, что в измерительном блоке (1) осуществляют измерения угловых перемещений 2 и ускорений (3) судна относительно продольной и поперечной центральных осей, линейных перемещений (4) и (5), определяющих осадки судна носом и кормой, «кажущегося» периода бортовой качки судна (6), курсового угла волны (7), скорости судна (8), линейных перемещений и ускорений (9) относительно вертикальной центральной оси, уровней жидкости в затопленных отсеках (10). На основе измерений формируют информационный вектор измерений, определяют случай затопления, выделяют «скользящее окно», устанавливают режимы качки, определяют равновесные параметры посадки аварийного судна, выделяют предельно допустимые значения параметров посадки, производят оценку состояния аварийного судна и аварийной остойчивости, осуществляют мероприятия по спрямлению судна и восстановлению остойчивости. Повышается безопасность мореплавания. 2 ил.

Автоматизированная система кренования судна // 2522671

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания технических средств контроля остойчивости судна. В заявленной системе кренования судна рабочее тело выполнено в виде размещенного в расположенной поперек диаметральной плоскости судна трубе-цилиндре поршня, имеющего на своих торцах демпферы-фиксаторы, под которые в торцах трубы-цилиндра образованы ответные фиксирующие гнезда, расположенные с возможностью обеспечения зазора между торцом поршня-рабочего тела и внутренним торцом трубы-цилиндра. Датчики крайних положений поршня-рабочего тела расположены в торцевых оконечностях трубы-цилиндра, их выходы соединены с входами вычислительного устройства. Пространство щелевого зазора одной оконечности трубы-цилиндра сообщено трубопроводом с напорным и засасывающим патрубками насоса через электромагнитные клапаны, а пространство щелевого зазора другой ее оконечности сообщено трубопроводом также с засасывающим и напорным патрубками насоса через другие аналогичные клапаны. Труба-цилиндр с поршнем-рабочим телом, трубопроводы с электромагнитными клапанами и полости насоса при этом полностью заполнены жидкостью, имеющей удельный вес, меньший удельного веса поршня-рабочего тела. Система оснащена дифферентометром и осадкомером, выходы которых, а также выход кренометра соединены с входами вычислительного устройства, с выходами которого соединены входы электромагнитных клапанов и насоса через согласующие устройства. Технический результат заключается в повышении быстродействия, точности, надежности работы системы, упрощении ее использования. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ измерения параметра транспортного средства // 2598973

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к способам определения технических параметров транспортного средства, в частности его центра масс. Для этого при реализации способа регистрируют процесс колебаний транспортного средства, затем производят спектральный анализ колебаний, после чего определяют частоту максимальной амплитудной составляющей спектра, которая является частотой собственных колебаний транспортного средства. При этом регистрируют колебания в виде переменных ускорений в четырех точках транспортного средства, для каждой из ортогональных осей определяют разность двух ускорений. Затем производят спектральный анализ n последовательных реализаций разности ускорений, усредняют между собой полученные n спектров для нахождения частоты собственных колебаний транспортного средства. После этого производят спектральный анализ n последовательных реализаций ускорения, зарегистрированного в точке начала координат, и определяют координаты центра тяжести (центра масс) транспортного средства. Технический результат заключается в упрощении процесса измерений и снижении погрешности измерений координат центра масс. 1 ил.

Способ оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях // 2631127

Изобретение относится к способу оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях. Для осуществления способа генерируют варианты функциональной и организационной структуры системы управления (СУ) бортовой интеллектуальной системой (БИС), моделируют режимы функционирования СУ БИС на основе репозитория сервисов, принципов обработки информации в мультипроцессорной вычислительной среде и методов теории катастроф, производят проверку соответствия параметров состава и структуры СУ БИС заданным критериям и входным характеристикам, при этом при несоответствии корректируют входные характеристики СУ БИС и повторяют процесс проектирования, а при соответствии разрабатывают техническую документацию и производят общую оценку информационной эффективности принятого решения, реализуют оценку остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях на основе нечеткой формальной системы, основанной на динамической теории катастроф, осуществляют генерацию альтернативных решений и практических рекомендаций, производят оценку риска принимаемых решений. Обеспечивается повышение достоверности и эффективности оценки остойчивости судна при оперативном контроле параметра. 7 ил.

Способ определения дисперсии погрешности измерения двухмерного спектра волнения инерциальным измерительным модулем волномерного буя и устройство для его реализации // 2644614

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ определения дисперсии погрешности измерения двухмерного спектра волнения инерциальным измерительным модулем волномерного буя, заключается в том, что определение погрешности производится путем сравнения характеристик, задаваемых стендом, с характеристиками, воспроизводимыми инерциальным модулем. При этом стендом одновременно воспроизводятся как вертикальные, так и угловые колебания в двух ортогональных плоскостях в заданном спектре частот, наиболее приближенном к реальным условиям эксплуатации, с дальнейшей обработкой данных от стенда и исследуемого инерциального модуля для входного (по данным от стенда) SВХ(ω, α) и выходного (по данным от инерциального модуля) SBЫX(ω, α) двухмерных спектров, разность между которыми будет определять двухмерный спектр погрешности измерения SПОГР(ω, α)=SВЫХ(ω, α)-SВX(ω, α) и дисперсию погрешности измерения как площадь под графиком рассчитанного спектра . Технический результат - определение дисперсии погрешности измерения, возможность калибровки буев, повышение достоверности измерений. 1 ил.

Способ контроля остойчивости судна в условиях экстремального волнения // 2647357

Изобретение относится к способу контроля остойчивости судна в условиях экстремального волнения. Для контроля остойчивости судна измеряют период бортовой качки, рассчитывают метацентрическую высоту определенным образом, рассчитывают характеристики ударного воздействия разрушающихся волн на основе анализа частотного спектра волнения, скорости ветра и течения, определяют фактические показатели динамики взаимодействия судна с внешней средой и возможность опрокидывания судна в момент удара экстремальной волны и при развитии стремительного дрейфа от ее удара. 6 ил.