Добавил:
polosatiyk@gmail.com Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Литература / Вагущенко Л. Л., Вагущенко А. Л., Заичко С. И. - Бортовые автоматизированные системы контроля мореходности (2005).pdf
Скачиваний:
143
Добавлен:
09.06.2017
Размер:
4.07 Mб
Скачать

Вагущенко Л.Л., Вагущенко А.Л., Заичко С.И.

БОРТОВЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ МОРЕХОДНОСТИ

Одесса – 2005

Вагущенко Л.Л., Вагущенко А.Л., Заичко С.И. Бортовые автоматизированные системы контроля мореходности. – Одесса,

ФЕНИКС, 2005. – 272 с.

УДК 656.61.052.011.56

Приводятся основные сведения о бортовых автоматизированных системах для оценки, прогноза и оптимизации мореходности, предназначенных для обеспечения безопасности судов в процессе эксплуатации. Охарактеризованы функциональные возможности таких средств, особенности отображения информации. Дан анализ используемых датчиков информации, освещены методы прогноза мореходности на будущие моменты времени, принципы выбора решений для обеспечения безопасности в штормовых условиях.

Предназначена для учащихся судоводительской специальности морских академий, может быть полезной для командного состава транспортных и рыбопромысловых судов.

Ил. 72, табл. 12, библиогр. 25 назв.

Рецензенты:

Ю.Л.Воробьев, д.т.н., профессор, заслуженный деятель народного образования Украины;

Л.А.Козырь, к.т.н., профессор, капитан дальнего плавания; А.П.Радченко, д.т.н., профессор.

Печатается по решению Ученого совета Одесской национальной морской академии (протокол №11 от 30 июня 2005 г.)

ISBN

©– Л.Л.Вагущенко, А.Л.Вагущенко, С.И.Заичко 2005.

©– ФЕНИКС, 2005.

Охраняется законодательством о печати.

2

Введение

Штормовые условия, несмотря на рост водоизмещения и технического оснащения морских судов, остаются одной из главных причин аварий и гибели судов. Учитывая тяжелые последствия таких аварий (гибель людей, потеря больших материальных ценностей, загрязнение окружающей среды) мировая общественность требует обеспечения все более высокого уровня мореходной безопасности судов. Актуальность этой задачи определяется тем, что доля работы морского судна в условиях ветра и волнения составляет в среднем 65-70% его ходового времени. Кроме конструктивных решений и тщательной подготовки судов к тяжелым погодным условиям, одним из путей повышения безопасности штормового плавания является автоматизация контроля мореходности на судне. Необходимость в этом становится все более ощутимой с уменьшением экипажей и ростом скоростей судов. Современный уровень измерительной техники, математических методов анализа и прогноза мореходности в сочетании с возможностями и высокой производительностью персональных компьютеров сделали возможным решение этой задачи.

В настоящее время для повышения безопасности плавания судов в штормовых условиях созданы специальные информационные средства бортовые автоматизированные системы контроля мореходности (АСКМ). Главная их задача состоит в определении, является ли мореходным судно в данных условиях плавания при используемом режиме движения, будет ли оно таким в будущем при выполнении перехода, как избежать случаев потери мореходности. Эти системы непрерывно измеряют параметры состояния внешней среды и поведения в ней судна, вырабатывают предупреждения об опасностях в соответствии с установленными операционными критериями, оценивают мореходность будущих состояний судна на оставшемся пути следования, формируют рекомендации по управлению судном. Среди появившихся автоматизированных средств контроля мореходности можно назвать: «Системы контроля движения корпуса судна», «Системы мониторинга и

3

анализа напряжений корпуса», «Средства прогноза мореходности» и др., а также системы, в комплексе решающие задачи по обеспечению мореходности судна в рейсе и охватывающие функции названных выше средств. Комплексные системы именуют по-разному: «Системами контроля мореходности судна», «Системами мониторинга состояния корпуса», «Системами обеспечения безопасности» или «Системами оценки, прогноза и оптимизации мореходности».

Целесообразность снабжения судов аппаратурой для контроля своего функционального состояния в условиях ветра и волн очевидна. Еще в 1994 г. с целью уменьшения уровня конструктивных повреждений балкеров ИМО представило

«Рекомендации по установке систем мониторинга напряжений корпуса для повышения безопасной эксплуатации судов, перевозящих сухие грузы навалом» (Maritime Safety Committee circular, MSC/Circ.646, 1994). На современном этапе системы для контроля мореходности еще не стали бортовым конвенционным оборудованием. Подавляющее большинство судов плавает без них. Однако ситуация довольно быстро меняется. Растет число производителей разных видов систем для контроля мореходности, объем выпускаемой этими производителями продукции и количество судов, оборудованных АСКМ. Уменьшается стоимость этих систем. Ряд национальных классификационных обществ выработали рекомендации по оснащению судов АСКМ, стимулирующих судовладельцев к применению этих средств. Побуждающим фактором к внедрению аппаратуры для контроля мореходности судов стало также ужесточение требований к анализу аварий. При разработке требований к судовому регистратору данных рейса (РДР) ИМО посчитало целесообразным внести в состав подлежащих регистрации данных ускорения и нагрузки на корпусе, т.е. параметры, характеризующие мореходность судна. Это требование (резолюция ИМО А.861(20), 1997) влечет за собой необходимость установки приборов или систем для контроля мореходности на судах, которые оборудуются РДР (суда валовой вместимостью свыше 3000 р.т. и пассажирские суда).

4

Средства контроля мореходности предназначены для снабжения капитана и его помощников информацией, облегчающей принятие решений по обеспечению безопасного и экономичного плавания в сложных погодных условиях. Судоводительский состав должен быть знаком с этими системами, их особенностями, функциональными возможностями, принципами решения задач, видами ввода, отображения и регистрации информации, ограничениями и недостатками. Следует подчеркнуть, что системы контроля мореходности – это вспомогательное средство, не освобождающее капитана от действий по обеспечению безопасности судна в штормовых условиях и от ответственности.

Предлагаемая книга содержит основные сведения о бортовых средствах, предназначенных для контроля мореходности судов. Она является учебным пособием для курсантов судоводительской специальности морских учебных заведений по дисциплине «Автоматизированные комплексы судовождения». Пятая глава книги в основном адресуется магистрантам, желающим получить более глубокие знания об АСКМ.

При написании книги были использованы источники, приведенные в списке литературы, и касающиеся излагаемых вопросов материалы, найденные в Интернете. В книге нашли отражение и ряд из результатов работ авторов.

Авторы глубоко признательны Ю.Л.Воробьеву, Л.А.Козырю, А.П.Радченко за труд по просмотру рукописи книги и за ценные советы, которые способствовали ее улучшению. Все замечания и пожелания по совершенствованию книги, которые возникнут при анализе ее содержания, будут приняты с благодарностью.

5

Основные обозначения

В тексте книги, если не оговорено иное, использованы следующие обозначения и сокращения:

АСКМ – автоматизированная система контроля мореходности; ВРШ гребной винт регулируемого шага; ВФШ гребной винт фиксированного шага; ДП диаметральная плоскость; СКП – средняя квадратичная погрешность; ЦТ – центр тяжести судна;

A(ω) – амплитудно-частотная характеристика системы; Aw направление волнения;

B ширина судна на миделе;

D весовое водоизмещение судна; DP диаметр гребного винта;

F – высота надводного борта;

Fr

число Фруда ( Fr =V / gL );

fh

– часовой расход топлива главным двигателем;

fM расход топлива на милю пути;

G центр тяжести судна; g – ускорение силы тяжести;

H – глубина моря; h – высота волны;

hθ – поперечная метацентрическая высота; hψ – продольная метацентрическая высота; h 1/ 3 – высота значительных волн;

h3% – высота волн 3-х процентной обеспеченности;

h / λ – крутизна волны; L – длина судна;

6

мс – масса судна;

Ne – эффективная мощность главного двигателя; n – частота вращения винта;

Pe – сила тяги винта (полезный упор);

Pr – вероятность;

q – курсовой угол волнения;

qa – курсовой угол истинного ветра;

R – буксировочное сопротивление судна; r – волновая ордината;

r – амплитуда волн;

Sr (ω) – спектр ординаты волнения; T – осадка судна;

Tθ

– период свободных бортовых колебаний судна;

Tψ

– период свободных килевых колебаний судна;

Tζ

– период свободных вертикальных колебаний судна;

V – скорость судна;

Va

– скорость истинного ветра;

ν – фазовая скорость волн;

W (iω) – комплексная передаточная функция системы; zg – высота центра тяжести судна над килем.

α– угол волнового склона;

α– амплитуда угла волнового склона;

β– угол отклонения направления бега плоской гармоники от

генерального направления распространения волн; γ – удельный вес воды;

δ– коэффициент общей полноты судна;

δT – коэффициент полноты площади ватерлинии;

εθ показатель резонанса бортовой качки (εθ =ωe /ωθ ); ζ – перемещение при вертикальной качке;

7

θугол бортовой качки;

θ– амплитуда бортовой качки;

λ– длина волны;

μ– относительный коэффициент затухания;

ρ– плотность воды;

ρX – радиус инерции массы судна относительно центральной

продольной оси;

ρY – радиус инерции массы судна относительно центральной поперечной оси;

ρθ – поперечный метацентрический радиус;

σ– среднее квадратичное значение;

σr – среднее квадратичное значение волновой ординаты;

τ– средний период волнения;

τe – кажущийся средний период волнения;

τP – период гармоники, соответствующей максимуму

волнового спектра;

χ– редукционный коэффициент;

ψ– угол килевой качки;

ψ– амплитуда килевой качки;

Ω– частота формы волны (волновое число);

ω– угловая частота;

ω– средняя частота волн;

ωe – кажущаяся средняя частота волнения;

ωθ

– частота свободных бортовых колебаний судна;

ωψ

– частота свободных килевых колебаний судна;

ωζ

– частота свободных вертикальных колебаний судна;

ωP – частота максимума спектра волнения;

– объемное водоизмещение судна;

8