Способ контроля остойчивости и скорости судна

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к судостроению и касается технологии контроля остойчивости и скорости эксплуатирующихся судов. Способ контроля остойчивости и скорости судна заключается в измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты. При её вычислении измеряют осадки судна носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость кажущегося ветра, температуру воздуха и температуру забортной воды. При определении скорости в ледовых условиях дополнительно измеряют толщину льда, толщину снежного покрова, толщину наружной обшивки и набора корпуса в носовой части в зоне контакта, устанавливают фактическое состояние корпуса, характеризуемое уменьшением толщины обшивки и набора в результате износа, и определяют безопасную скорость при движении в сплошном ледовом поле или в битом льду за ледоколом. Безопасную скорость судна при движении в сплошном ледовом поле вычисляют по формуле: v/vо=0,95-0,50(h/h*)-0,25(h/h*)2-0,30(hc/h**)-0,20(hc/h**)2 в полном грузу, а в балласте - по формуле: v/vo=1.0-0,63(h/h*)-0,27(h/h*)2-0,37(hc/h**)-0,18(hc/h**)2, а при движении в битом льду за ледоколом вычисляют в обычном режиме по формуле: v/vo=0,97-0,50(h/h**)-0,25(h/h**)2+Δ(v/vo) и по формуле: v/vо=0,85-0,52(h/h**)-0,21(h/h**)2 в маневровом режиме, где Vo - скорость судна в свободной воде, h*=0,5 - предельное (стандартное) значение толщины льда, м; h**=0,25 - стандартное значение толщины льда, м; hc - толщина снежного покрова, м; Δ(v/vo)- поправка на снижение скорости при ударе носовой части корпуса о льдину, вычисляемая для судна в полном грузу по формуле: Δ(v/vo)=-0,31(h/h*)+0,31(h/h*)2 и по формуле: Δ(v/vo)=-0,37(h/h*)-0,37(h/h*)2 для судна в балласте в диапазоне 0,4≤(h/h*)≤1,0, при этом допустимую скорость судна, находящегося длительное время в эксплуатации, определяют при износе обшивки по формуле: vt=kδ/vo и по формуле: vt=kw/vo при износе набора, где vo- скорость судна при новом корпусе, определенная по формуле: v/vo=0,95-0,50(h/h*)-0,25(h/h*)2-0,30(hc/h*)-0,20(hc/h*)2 или по формуле: v/vo=1,0-0,63(h/h*)-0,27(h/h*)2-0,37(hc/h*)-0,18(hc/h*)2; kδ=1,0-3,9[(1-(δt/δo)]+5,4[(1-(δto)]2 - коэффициент, пропорционально которому уменьшают допустимую скорость за счет износа обшивки; kw=1,0-1,6[(1-wt/wo)] - коэффициент, пропорционально которому уменьшают допустимую скорость за счет износа набора корпуса, где δt и δо - соответственно толщина наружной обшивки изношенного и нового корпуса; wt и wo - моменты инерции сечения конструкции набора соответственно изношенного и нового корпуса. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении достоверности оченки безопасности судна при движении во льдах за счет контроля скорости судна в зависимости от интенсивности ледовой нагрузки. 1 ил.

Реферат

Изобретение относится к судостроению и касается технологии контроля остойчивости и скорости судна в условиях эксплуатации. Это изобретение может быть применено при создании навигационных экспертных систем обеспечения безопасности мореплавания, в том числе и в условиях арктического шельфа.

Известен способ контроля остойчивости и скорости судна [1], включающий измерение периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при определении которой дополнительно измеряют осадки носом и кормой, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость ветра, координаты места судна и расстояние до ближайшего порта-убежища.

Наиболее близким техническим решением предлагаемого изобретения является способ контроля остойчивости [2], основанный на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой измеряют осадки носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении и одновременно производят измерение скорости кажущегося ветра, температуры воздуха и температуры забортной воды. Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостатком способа является то, что он не дает достоверной оценки безопасной скорости судна при эксплуатации в ледовых условиях.

Изобретение направлено на повышение достоверности оценки безопасности эксплуатации судна при движении во льдах за счет контроля скорости судна в зависимости от интенсивности ледовой нагрузки.

Технический результат изобретения достигается тем, что дополнительно измеряют толщину льда и толщину наружной обшивки и набора корпуса в носовой части судна в зоне контакта, устанавливают фактическое состояние корпуса, характеризуемое уменьшением толщины обшивки и набора в результате износа, и в зависимости от этого фактора определяют 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 и кормой, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость кажущегося ветра, температуру воздуха и температуру забортной воды и одновременно производят регистрацию толщины льда, толщину снежного покрова, толщины наружной обшивки и набора корпуса в носовой части судна в зоне контакта.

По данным измерений устанавливают:

1. Безопасную скорость судна при движении в сплошном ледовом поле:

в полном грузу

и в балласте

где v0 - скорость судна в свободной воде; h*=0,5 - предельное (стандартное) значение толщины льда, м; hс - толщина снежного покрова, м.

2. Безопасную скорость при движении в битом льду за ледоколом

в обычном режиме

в маневренном режиме

где h**=0,25 - стандартное значение толщины льда, м; Δ(v/v0) - поправка на снижение скорости при ударе носовой части корпуса о льдину, вычисляемая по формулам:

для судна в полном грузу

для судна в балласте

в диапазоне 0,4≤(h/h*)≤1,0.

3. Влияние износа корпуса на величину безопасной скорости:

при износе обшивки

при износе набора

где vt - допустимая скорость судна, находящегося длительное время в эксплуатации; v0 - скорость судна для нового корпуса, определенная соответственно по п.1 или 2;

kδ и kw - коэффициенты, пропорционально которым уменьшается допустимая скорость за счет износа наружной обшивки

и набора корпуса

δ1 и δ0 - толщина наружной обшивки соответственно изношенного и нового корпуса;

wt и w0 - моменты инерции сечения конструкции набора соответственно изношенного и нового корпуса, которые определяют по данным измерений толщины δw.

По результатам вычислений по формулам (1)-(8) принимается решение об изменении скорости судна при движении во льдах. Корректировка численных значений коэффициентов в формулах (1)-(8) осуществляется в зависимости от ледовых условий в процессе накопления данных натурных измерений во время эксплуатации экспертной системы на борту конкретного судна.

Функциональная схема, реализующая способ контроля остойчивости и скорости судна, работает следующим образом.

Данные измерений от датчиков 1-6 через коммутатор 7, аналого-цифровой преобразователь 8 и интерфейс 9 поступают для дальнейшей обработки в ЭВМ 10, где осуществляются операции по анализу исходной информации и оценке влияния ледовых условий по выражениям (1)-(8), результаты которых демонстрируются на дисплее 11 и документируются с помощью принтера 12. Данные о температуре воздуха 13, температуре забортной воды 14, толщине обшивки 15 и набора корпуса 16 вводятся в ЭВМ с клавиатуры.

Литература

1. Способ контроля остойчивости и скорости судна. Патент № 2057678 от 10.04.96 / Нечаев Ю.И., Васильева Э.Ю.

2. Способ контроля остойчивости судна. Патент № 2043271 от 10.09.95 / Нечаев Ю.И., Васильева Э.Ю.

Способ контроля остойчивости и скорости судна, заключающийся в измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой измеряют осадки судна носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость кажущегося ветра, температуру воздуха и температуру забортной воды, отличающийся тем, что при определении скорости судна в ледовых условиях дополнительно измеряют толщину льда, толщину снежного покрова, толщину наружной обшивки и толщину набора корпуса в носовой части судна в зоне контакта, устанавливают фактическое состояние корпуса, характеризуемое уменьшением толщины обшивки и набора в результате износа, и определяют безопасную скорость судна при движении в сплошном ледовом поле или в битом льду за ледоколом, при этом безопасную скорость судна при движении в сплошном ледовом поле вычисляют по формуле

v/vо=0,95-0,50(h/h*)-0,25(h/h*)2-0,30(hc/h**)-0,20(hc/h**)2 в полном грузу, а в балласте - по формуле

v/vo=1,0-0,63(h/h*)-0,27(h/h*)2-0,37(hc/h**)-0,18(hc/h**)2, a при движении в битом льду за ледоколом вычисляют в обычном режиме по формуле

v/vo=0,97-0,50(h/h**)-0,25(h/h**)2+Δ(v/vo)

и по формуле

v/vо=0,85-0,52(h/h**)-0,21(h/h**)2 в маневровом режиме,

где vo - скорость судна в свободной воде;

h*=0,5 - предельное (стандартное) значение толщины льда, м;

h**=0,25 - стандартное значение толщины льда, м;

hc - толщина снежного покрова, м;

Δ(v/vo) - поправка на снижение скорости при ударе носовой части корпуса о льдину, вычисляемая для судна в полном грузу по формуле

Δ(v/vo)=-0,31(h/h*)+0,31(h/h*)2

и по формуле

Δ(v/vo)=-0,37(h/h*)-0,37(h/h*)2 для судна в балласте в диапазоне 0,4≤(h/h*)≤1,0,

при этом допустимую скорость судна, находящегося длительное время в эксплуатации, определяют при износе обшивки по формуле

vt=kδ/vo,

и по формуле

vt=kw/vo при износе набора,

где vo - скорость судна при новом корпусе, определенная по формуле

v/vo=0,95-0,50(h/h*)-0,25(h/h*)2-0,30(hc/h**)-0,20(hc/h**)2 или по формуле

v/vo=1,0-0,63(h/h*)-0,27(h/h*)2-0,37(hc/h**)-0,18(hc/h**)2;

kδ=1,0-3,9[(1-(δto)]+5,4[(1-(δto)]2 - коэффициент, пропорционально которому уменьшают допустимую скорость за счет износа обшивки;

kw=1,0-1,6[(1-wt/wo)] - коэффициент, пропорционально которому уменьшают допустимую скорость за счет износа набора корпуса,

где δt и δо - соответственно толщина наружной обшивки изношенного и нового корпуса;

wt и wo - моменты инерции сечения конструкции набора соответственно изношенного и нового корпуса.