CALCULATION AND USE OF THE NAVIGATION BOARD WHEN MOORING
Authors:
1.
State University of Maritime and Inland Shipping named after Admiral Makarov
2.
Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping
(Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor; Professor of the Department of Maneuvering and Ship Control)
Type:
Article
Pages:
from 23
to 28
Status:
Published
Received:
20.11.2015
Accepted:
25.11.2015
Published:
25.11.2015
Subject area:
UDK 655.62.052.4
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 55.42 Двигателестроение
GRNTI 55.45 Судостроение
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 44.31 Теплоэнергетика. Теплотехника
Language:
Russian
Keywords:
diagrams of vessel navigation, navigation boards, mooring operations, safety of shipping in Russian ports, navigation equipment
Abstract (English):
Development of the Russian ports is impossible without ensuring the safety of navigation. Most Russian ports are located in the narrow waters, so before the passage of vessels to the berths of the port, vessels have to pass through the limited width and depth of channels and fairways, to turn and then to take their position at the berth, coming closer to the pier on the pre-selected direction. While performing each of the operations the vessel has to ensure maximum safety conditions taking into account the possible presence of wind and current, and to prevent ship from collisions with other vessels, grounding and berthing piles at the facility. This paper examines the use of specially designed diagrams and navigation boards when mooring to improve the safety and efficiency of mooring operations in the Russian ports. The use of the navigation board will allow the skipper to predict the maneuver, which is necessary to carry out safe berthing and to calculate the position of the vessel and the operating mode of the control mechanisms of the vessel, required for direct rapprochement with the pier by a predetermined trajectory. The methods of calculation of the navigation board when mooring are offered and the procedure of control of the calculations and use of the diagrams and navigation board when mooring is developed.
Development of the Russian ports is impossible without ensuring the safety of navigation. Most Russian ports are located in the narrow waters, so before the passage of vessels to the berths of the port, vessels have to pass through the limited width and depth of channels and fairways, to turn and then to take their position at the berth, coming closer to the pier on the pre-selected direction. While performing each of the operations the vessel has to ensure maximum safety conditions taking into account the possible presence of wind and current, and to prevent ship from collisions with other vessels, grounding and berthing piles at the facility. This paper examines the use of specially designed diagrams and navigation boards when mooring to improve the safety and efficiency of mooring operations in the Russian ports. The use of the navigation board will allow the skipper to predict the maneuver, which is necessary to carry out safe berthing and to calculate the position of the vessel and the operating mode of the control mechanisms of the vessel, required for direct rapprochement with the pier by a predetermined trajectory. The methods of calculation of the navigation board when mooring are offered and the procedure of control of the calculations and use of the diagrams and navigation board when mooring is developed.
Keywords:
diagrams of vessel navigation, navigation boards, mooring operations, safety of shipping in Russian ports, navigation equipment
diagrams of vessel navigation, navigation boards, mooring operations, safety of shipping in Russian ports, navigation equipment
Введение Развитие портов в различных регионах России невозможно без обеспечения безопасности судоходства. Большинство российских портов расположено в узкостях, вследствие чего, прежде чем пришвартоваться у причалов порта, суда вынуждены проходить по ограниченным по ширине и глубине каналам и фарватерам, разворачиваться и лишь затем занимать свое положение у причала, совершив сближение с причалом по заранее выбранному направлению. В процессе выполнения каждой из операций судну приходится соблюдать максимальные условия безопасности с учетом возможного наличия ветра и течения, а также предупреждать столкновения с другими судами, посадки на мели и навалы на причальные сооружения. Подобные задачи рассматривались и решались нами и другими авторами с использованием различных подходов в [1-7] и др. В [8-10] предлагались специальные методы обеспечения безопасности движения по каналам и фарватерам, а также меры по снижению опасности столкновений судов. Предлагаемый способ обеспечения безопасности движения по каналам и фарватерам Нами предлагается разработка специальных диаграмм управления судном (ДУ), которые могут быть включены в состав современных навигационных средств. Такие диаграммы позволят определять необходимое положение органов управления судном при осуществлении каждой из вышеназванных операций. Кроме того, с помощью диаграмм становится возможным определение предельных значений скорости ветра, при которых невозможны движение судна по конкретному каналу или разворот в определенной акватории. Пример использования предлагаемых ДУ представлен на рис. 1. На первом этапе создания указанных диаграмм может быть предложен метод расчета и использования планшета управления судном при швартовках как прототипа будущей диаграммы управления судном в различных условиях плавания. Швартовка судна к причалу является одним из самых ответственных этапов маневрирования судна. Управление судном во время постановки к причалу и при отходе от него требует продуманной техники маневров, опыта и мастерства судоводителя. Швартовка в условиях ограниченной акватории порта, наличия и близости других судов, недостаточности пространства, в пределах которого судно должно быть остановлено в определенном положении возле причала, представляет собой сложную задачу, связанную с существенным риском для судна и причальных сооружений. Рис. 1. Схема использования диаграммы управления при проходе судна к причалу порта Облегчить процесс подхода и сближения с причалом на заключительных этапах швартовки могут построение и использование судоводителем специальной схемы положения органов управления для движения судна в определённом направлении - планшета управления судном при швартовках. На этом планшете должен быть отражен полученный в процессе испытаний или рассчитанный результат движения судна при определенном состоянии имеющихся органов управления (рис. 2). ПУ - 25%, Руль - 35º ЛВРШ +50%,ПВРШ -20% . ПУ - 50%, Руль - 35 º ЛВРШ +50 %, ПВРШ -25 % Движение невозможно ПУ -50%, Руль - 35 º ЛВРШ +75 %, ПВРШ -50 % Рис. 2. Планшет управления судном при швартовках: ПУ - подруливающее устройство судна; 25 % - процентное соотношение между тягой подруливающего устройства и максимальной тягой при заданной скорости движения; ЛВРШ - левый винт регулируемого шага; ПВРШ - правый винт регулируемого шага;50 % - процентное отношение тяги правого винта к максимальной тяге; -20 % - процентное отношение тяги левого винта к максимальной тяге при заданной скорости движения. Использование планшета позволит судоводителю заранее прогнозировать маневр, необходимый для безопасной постановки судна к причалу, а также рассчитать положение судна и режим работы органов управления судном, требуемые для непосредственного сближения с причалом по заранее заданной траектории (заданному направлению движения, указанному на планшете стрелкой). Для построения планшета управления судном может быть использован расчет соответствующих характеристик движения с углом дрейфа и (или) проведение специальных испытаний судна. Проведение испытаний судна облегчается предварительными расчетами, позволяющими определить порядок выполнения испытаний и маневры, которые следует осуществить и проконтролировать в ходе испытаний. Для предварительного расчета планшета управления судном при швартовках (рис. 3) может быть использована следующая система уравнений (1): (1) где Yr - боковая сила на руле судна, кН; Fy - тяга подруливающего устройства, кН; Yb - проекция гидродинамической силы на ось Y, кН; Ya - проекция аэродинамической силы на ось Y, кН; lrm - отстояние баллера руля от центра тяжести (ЦТ) судна, м; xf - отстояние подруливающего устройства от ЦТ судна, м; Mb и Ма - моменты гидро- и аэродинамических сил, кНм. Рис. 3. Схема действия сил для предварительного расчета планшета управления судном при швартовках После преобразования уравнений (1) получаем: (2) Путем задания значений Fy могут быть определены необходимые углы перекладки руля для заданной скорости движения судна V, м/с, которые позволят судну осуществлять движение в заданном направлении. Решение системы уравнений (2) удобно оформить в виде программы для ПЭВМ, которая позволит рассчитать необходимые значения углов перекладки руля для заданной тяги подруливающего устройства и скорости движения судна. Пример такого расчета приводится на рис. 3. Для контроля значений, полученных при выполнении расчетов по уравнениям (2), должны быть проведены испытания судна, которые могут быть совмещены с плановыми работами, требующими остановки судна и связанными с необходимостью лечь в дрейф с целью ремонта или профилактики двигателя и других механизмов судна. Как правило, в таких случаях судно ложится в дрейф вдали от путей интенсивного судоходства и в штилевую погоду, что облегчает проведение испытаний. Контроль местоположения судна при помощи обсерваций и анализ изменения курса при заданных положениях органов управления позволяют определить угол дрейфа судна, необходимый для уточнения предварительного расчета планшета управления судном, произведенного по уравнениям (2). Пример планшета управления судном, рассчитанного в виде круговой диаграммы, предназначенной для облегчения управления судном при швартовках, представлен на рис. 4. Рис. 4. Планшет управления судном при швартовке в виде круговой диаграммы, скорость движения 0,2 м/с Как следует из рис. 4, при необходимости осуществлять движение судна в направлении красной стрелки положение органов его управления должно быть следующим: подруливающее устройство на правый борт - 22 % от максимального значения; левый винт на задний ход - 35 % от максимальной тяги; правый винт на передний ход - 22 % от максимальной тяги. Расчеты планшетов управления судном, аналогичных представленному на рис. 4, могут быть включены в состав перспективной навигационной аппаратуры и способствовать значительному повышению эффективности и безопасности швартовных операций. Выводы 1. Способ расчета и использования планшета управления судном, предлагаемый в настоящей работе как прототип будущих диаграмм управления, может быть использован для обеспечения безопасности швартовных операций уже в настоящее время. 2. Предлагаемые нами разработка и использование специальных рассчитанных диаграмм и планшетов управления судна могут существенно повысить безопасность движения судов различных типов в российских портах.
1. Ershov A. A. Ot «Titanika» do «CostaConcordia»: neispol'zovannye vozmozhnosti dlya spaseniya / A. A. Ershov. LAPLambertAcademicPublishing, 2013. 146 s.
2. Ershov A. A. Nekotorye avarii i katastrofy otechestvennyh i inostrannyh sudov / A. A. Ershov, V. I. Nikol'skiy. SPb.: GUMRF im. adm. S.O. Makarova, 2013. 196 s.
3. Loginovskiy V. A. Modelirovanie ocenki veroyatnosti posadki sudna na grunt s pomosch'yu nechetkih chisel / V. A. Loginovskiy, A. A. Strukov // Vestn. Gos. un-ta mor. i rech. flota im. adm. S. O. Makarova. 2013. № 1 (20). S. 89-96.
4. Asterin V. V. Principy koordinacii podsistem sudna dlya preduprezhdeniya stolknoveniy / V. V. Asterin, E. V. Hekert // Vestn. Gos. un-ta mor. i rech. flota im. adm. S. O. Makarova. 2013. № 2 (21). S. 13-22.
5. Sazonov A. E. Prognozirovanie traektorii dvizheniya sudna pri pomoschi neyronnoy seti / A. E. Sazonov, V. V. Deryabin // Vestn. Gos. un-ta mor. i rech. flota im. adm. S. O. Makarova. 2013. № 3 (22). S. 6-13.
6. Burmaka A. I. Strategiya rashozhdeniya sudov v situacii chrezmernogo sblizheniya / A. I. Burmaka // Vestn. Gos. un-ta mor. i rech. flota im. adm. S. O. Makarova. 2014. № 1 (23). S. 20-22.
7. Nekrasov S. N. Navigacionnye riski buksirovki sudna v stesnennyh navigacionnyh usloviyah / S. N. Nekrasov, K. I. Efimov, D. V. Trenenkov // Vestn. Gos. un-ta mor. i rech. flota im. adm. S. O. Makarova. 2014. № 6 (28). S. 13-19.
8. Ershov A. A. Ispol'zovanie zon bezopasnogo rashozhdeniya dlya dvizheniya sudov na podhodah k portam i vnutrennih vodnyh putyah // Sb. nauch. tr. prof.-prep. sost. GUMRF im. adm. S. O. Makarova. SPb.: Izd-vo GUMRF im. adm. S. O. Makarova. 2014. S. 6-13.
9. Parinov P. P. Novye sposoby obespecheniya bezopasnogo dvizheniya sudov v Bol'shom portu Sankt-Peterburga i na podhodah k portu: dis. … kand. tehn. nauk. SPb., 2010. 120 s.
10. Ershov A. A. Razrabotka sistemy intellektual'noy podderzhki sudovoditelya dlya snizheniya opasnosti stolknoveniy sudov: dis. … d-ra tehn. nauk. SPb., 2012. 366 s.
