Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Развитие портов 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. Обсуждается возможность использования специально рассчитанных диаграмм и планшетов управления судном при швартовках для повышения безопасности и эффективности швартовных операций в российских портах. 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. Предложены методы расчета планшета управления судном при швартовках, разработан порядок контроля результатов расчетов и использования диаграмм и планшета при осуществлении швартовных операций.

Ключевые слова:
диаграммы управления судном, планшеты управления судном, швартовные операции, безопасность судоходства в российских портах, навигационное оборудование
Текст
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.
Список литературы

1. Ершов А. А. От «Титаника» до «CostaConcordia»: неиспользованные возможности для спасения / А. А. Ершов. LAPLambertAcademicPublishing, 2013. 146 с.

2. Ершов А. А. Некоторые аварии и катастрофы отечественных и иностранных судов / А. А. Ершов, В. И. Никольский. СПб.: ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2013. 196 с.

3. Логиновский В. А. Моделирование оценки вероятности посадки судна на грунт с помощью нечетких чисел / В. А. Логиновский, А. А. Струков // Вестн. Гос. ун-та мор. и реч. флота им. адм. С. О. Макарова. 2013. № 1 (20). С. 89-96.

4. Астерин В. В. Принципы координации подсистем судна для предупреждения столкновений / В. В. Астерин, Е. В. Хекерт // Вестн. Гос. ун-та мор. и реч. флота им. адм. С. О. Макарова. 2013. № 2 (21). С. 13-22.

5. Сазонов А. Е. Прогнозирование траектории движения судна при помощи нейронной сети / А. Е. Сазонов, В. В. Дерябин // Вестн. Гос. ун-та мор. и реч. флота им. адм. С. О. Макарова. 2013. № 3 (22). С. 6-13.

6. Бурмака А. И. Стратегия расхождения судов в ситуации чрезмерного сближения / А. И. Бурмака // Вестн. Гос. ун-та мор. и реч. флота им. адм. С. О. Макарова. 2014. № 1 (23). С. 20-22.

7. Некрасов С. Н. Навигационные риски буксировки судна в стесненных навигационных условиях / С. Н. Некрасов, К. И. Ефимов, Д. В. Трененков // Вестн. Гос. ун-та мор. и реч. флота им. адм. С. О. Макарова. 2014. № 6 (28). С. 13-19.

8. Ершов А. А. Использование зон безопасного расхождения для движения судов на подходах к портам и внутренних водных путях // Сб. науч. тр. проф.-преп. сост. ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова. СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова. 2014. С. 6-13.

9. Паринов П. П. Новые способы обеспечения безопасного движения судов в Большом порту Санкт-Петербурга и на подходах к порту: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2010. 120 с.

10. Ершов А. А. Разработка системы интеллектуальной поддержки судоводителя для снижения опасности столкновений судов: дис. … д-ра техн. наук. СПб., 2012. 366 с.


Войти или Создать
* Забыли пароль?