RU2405712C1 - Method to control ship stability - Google Patents

Method to control ship stability Download PDF

Info

Publication number
RU2405712C1
RU2405712C1 RU2009117935/11A RU2009117935A RU2405712C1 RU 2405712 C1 RU2405712 C1 RU 2405712C1 RU 2009117935/11 A RU2009117935/11 A RU 2009117935/11A RU 2009117935 A RU2009117935 A RU 2009117935A RU 2405712 C1 RU2405712 C1 RU 2405712C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ship
stability
vessel
angle
water
Prior art date
Application number
RU2009117935/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иванович Нечаев (RU)
Юрий Иванович Нечаев
Владимир Владимирович Ярисов (RU)
Владимир Владимирович Ярисов
Original Assignee
Юрий Иванович Нечаев
Владимир Владимирович Ярисов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Иванович Нечаев, Владимир Владимирович Ярисов filed Critical Юрий Иванович Нечаев
Priority to RU2009117935/11A priority Critical patent/RU2405712C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2405712C1 publication Critical patent/RU2405712C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to control over ship stability during heaving. Method comprises additional measurement of the ship bow and stern draft, relative bearing and speed in irregular heaving, wind speed, ship location coordinates and distance to nearest shelter port. In estimating ship stability at current load, water layer depth in deck shaft is measured for ship straight position to define the arm of heeling moment caused by water running onto deck. Measured angle at which bulwark edge enters the water, heel angle, bow and stern drafts are used to calculate ship displacement and current heel moment. The latter magnitude is represented in the form of graphic dependence on heel angle to be compared with marginal critical diagram of ship stability on wave top calculated with due allowance for normalised parametres of heaving. Note here that stability estimation is performed by criterion based on calculation of actual transverse metacentric height of ship center of gravity for current diagram of stability on wave top the magnitude of which may not exceed critical transverse metacentric height of ship center of gravity for marginal diagram.
EFFECT: higher validity of stability estimation.
2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам контроля остойчивости судна в условиях эксплуатации, и может быть использовано при создании навигационных экспертных систем.The invention relates to shipbuilding, in particular to methods for monitoring the stability of a vessel under operating conditions, and can be used to create navigation expert systems.

Цель изобретения - повышение безопасности плавания судна путем оценки остойчивости судна в условиях заливаемости палубы на попутном волнении.The purpose of the invention is to increase the safety of navigation of the vessel by assessing the stability of the vessel in the conditions of flooding of the deck with passing waves.

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.The closest technical solutions for operational stability control in operating conditions are the "Method of stability control" according to A.S. No. 16667334 dated 04/01/91 and “A method for monitoring the stability of a ship” according to patent No. 2091269 dated September 27, 1997 Both of these inventions are based on the development of the stability control method described in the monograph by Sebastyanov NB Stability of fishing vessels. - L .: Shipbuilding, 1979, p.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.As a prototype, patent No. 2057678 of 04/10/96 was used, containing a technical solution requiring the use of expert systems technology. The disadvantage of this method is the inability to take into account the effect of water on the deck due to flooding when the vessel is moving along waves, which generally reduces the reliability of the stability assessment.

Технический результат достигается тем, что дополнительно измеряют уровень воды в палубном колодце для прямого положения судна и угол входа кромки фальшборта в воду.The technical result is achieved by the fact that they additionally measure the water level in the deck well for the direct position of the vessel and the angle of entry of the edge of the bulwark into the water.

На чертеже (фиг.1) представлена обобщенная структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ.The drawing (figure 1) shows a generalized structural diagram of a device that implements the proposed method.

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.The rolling period, bow and bow draft, heading angle, ship speed on irregular waves, wind speed, ship position and distance to the nearest port of refuge, the water level in the deck well for the ship’s direct position, the angle of the edge of the bulwark into the water are measured .

По данным измерений устанавливают следующее.According to measurements establish the following.

- Плечо кренящего момента от воды на палубе- Leverage of heeling moment from water on deck

Figure 00000001
Figure 00000001

где αк - относительный коэффициент палубного колодца; В/Т - отношение ширины к осадке судна; χ - редукционный коэффициент; f0 - измеренный уровень воды в палубном колодце.where α to - the relative coefficient of the deck well; B / T is the ratio of breadth to draft; χ is the reduction coefficient; f 0 is the measured water level in the deck well.

- Кренящий момент от воды на палубе судна- The heeling moment from the water on the deck of the ship

Figure 00000002
Figure 00000002

где D=f(TH,TK) - водоизмещение судна; TH и TK - измеренные осадки судна носом и кормой; ϑ=(θ-α) - текущее значение относительного угла крена; θ - абсолютное значение угла крена; α - угол волнового склона;

Figure 00000003
- измеренный угол входа кромки фальшборта в воду.where D = f (T H , T K ) is the displacement of the vessel; T H and T K - measured draft of the vessel by bow and stern; ϑ = (θ-α) is the current value of the relative roll angle; θ is the absolute value of the angle of heel; α is the angle of the wave slope;
Figure 00000003
- the measured angle of entry of the edge of the bulwark into the water.

- Минимальное допустимое значение начальной метацентрической высоты:- Minimum allowable initial metacentric height:

Figure 00000004
Figure 00000004

где hф - начальная поперечная метацентрическая высота; d - высота надводного борта на миделе судна; θф - угол входа кромки фальшборта в воду.where h f - the initial transverse metacentric height; d is the freeboard height on the midship of the vessel; θ f - the angle of entry of the edge of the bulwark into the water.

- Параметры набегающего волнения: - Parameters of running waves:

среднюю длину волныmedium wavelength

Figure 00000005
Figure 00000005

m00 и m2 max - моменты спектра волнения S(σ), вычисленные по известным формулам [Справочник по теории корабля. 4.1. - Л.: Судостроение, 1985, с.124-125];m 00 and m 2 max are the moments of the wave spectrum S (σ) calculated according to well-known formulas [Handbook of ship theory. 4.1. - L .: Shipbuilding, 1985, p.124-125];

высоту волны 3%-ной обеспеченности hw wavelength of 3% security h w

Figure 00000006
Figure 00000006

гдеWhere

Figure 00000007
Figure 00000007

измеренная высота волны 3%-ной обеспеченности; Dζ - дисперсия волнового процесса, вычисленная по спектральной плотности S(σ).measured wave height of 3% coverage; D ζ is the dispersion of the wave process calculated from the spectral density S (σ).

- Диаграммы статической остойчивости судна на тихой воде lθ и на вершине волны lr. Исходная диаграмма статической остойчивости lθ=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 hW/λ, вычисленной по формулам (4) и (6) и методике, изложенной в [Справочник по теории корабля. Ч.2, Л.: Судостроение. 1985, с.78-82].- Charts of static stability of the vessel in still water l θ and at the top of the wave l r . The initial diagram of static stability l θ = f (θ) is constructed for the current case of load from the measured draft of the vessel by the bow and stern using the ship’s static methods. Accounting for add-ons and logging, as well as possible related trim. The calculation of the static stability diagram at the top of a passing wave is carried out by calculating the corrections for the influence of passing waves for a given wave steepness h W / λ, calculated by formulas (4) and (6) and the methodology described in [Ship theory reference book. Part 2, L .: Shipbuilding. 1985, p. 78-82].

- Диаграмма плеч кренящего момента от воды в палубном колодце lw определяется расчетом по теоретическому чертежу с учетом общего расположения судна.- The diagram of the shoulders of the heeling moment from the water in the deck well l w is determined by calculation according to the theoretical drawing, taking into account the general arrangement of the vessel.

- Фактическая аппликата центра тяжести ZG, соответствующая рассчитанной диаграмме остойчивости на вершине волны.- Actual application of the center of gravity Z G corresponding to the calculated stability diagram at the top of the wave.

- Критическая аппликата центра тяжести (ZG)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.- The critical application of the center of gravity (Z G ) CR corresponding to the limiting diagram of static stability is determined from the condition of equality of the areas “a” and “c” in figure 2 (the condition for equality of work of the recovery moment of the vessel corresponding to the calculated diagram of static stability and heeling moment from water on the deck of the ship). Equality of areas is achieved by the method of successive approximations.

При расчете критической аппликаты центра тяжести (ZG)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) hW/λ для судов длиной до 45 м должна быть не менее данных, указанных в таблице:When calculating the critical center of gravity (Z G ) CR vessel applicates, the initial wave parameters are checked. If λ <L, then the wavelength equal to the length of the vessel L is taken as the calculated one, and the steepness of the wave (the ratio of wave height to its length) h W / λ for ships up to 45 m in length must be at least the data indicated in the table:

λ, мλ, m 20twenty 2525 30thirty 3535 4040 4545

Figure 00000008
Figure 00000008
0.1080.108 0.1000.100 0.0930.093 0.0890.089 0.0840.084 0.0810.081

- Условие достаточной остойчивости- The condition of sufficient stability

Figure 00000009
Figure 00000009

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.The device for implementing the method includes a measuring unit 1, including a sensor for angular displacements during rolling 2, sensors 3 and 4 for measuring the draft of the vessel with bow and stern, a sensor 5 that registers the speed of the vessel on irregular waves, sensor 6 of the wind speed, sensor 7, measuring level water in the deck well for the direct position of the vessel, a sensor 8 of the angle of entry of the edge of the bulwark into the water, the output of which is connected to the module for converting measurement information 9, including a switch 10, an analog-to-digital converter (ADC) 11 and the standard interface 12 is received for further processing in a computer 13, where operations are carried out to analyze the initial information, mathematical modeling and forecast the stability and speed of the vessel in an increasing storm, based on which, with the help of an expert system 14, including a database 15, the knowledge base 16 , the output mechanism 17 and the user interface 18, an assessment of the danger of the situation is made and practical recommendations are developed to ensure the stability of the vessel with water on the deck, which together with annymi modeling and algorithm information transformation 1-7 are shown on the screen color graphic station 19 and are printed by a printer 20. The data on the coordinates of the ship's position 21 and the distance to the nearest port of refuge 22 entered by the user via the computer keyboard.

Claims (1)

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. A method of monitoring the stability of a ship, based on measuring the rolling period and determining the calculation of metacentric height, when calculating which additionally measure the draft of the ship's bow and stern, heading angle and speed of the ship at irregular waves, wind speed, the coordinates of the ship and the distance to the nearest port of refuge characterized in that when assessing the stability of the vessel under the current load condition, the thickness of the water layer in the deck well is additionally measured for the direct position of the vessel, on the basis of which dividing the shoulder of the heeling moment from the water that poured onto the deck, and from the measured values of the angle of entry of the edge of the bulwark into the water, the angle of heel, draft and bow, calculate the displacement of the vessel and the effective heeling moment, the value of which is presented as a graphical dependence on the angle of heel for comparison with the limit , a critical diagram of the stability of the vessel at the top of the wave, calculated taking into account the normalized parameters of the waves, and the stability assessment is performed according to a criterion based on the calculation of the actual application Ata center of gravity of the vessel to the current stability curves on top of the wave, the value of which should not exceed the critical z-vessel's center of gravity to the limit of the diagram.
RU2009117935/11A 2009-05-12 2009-05-12 Method to control ship stability RU2405712C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009117935/11A RU2405712C1 (en) 2009-05-12 2009-05-12 Method to control ship stability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009117935/11A RU2405712C1 (en) 2009-05-12 2009-05-12 Method to control ship stability

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2405712C1 true RU2405712C1 (en) 2010-12-10

Family

ID=46306386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009117935/11A RU2405712C1 (en) 2009-05-12 2009-05-12 Method to control ship stability

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405712C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518374C1 (en) * 2013-02-19 2014-06-10 Юрий Иванович Нечаев Method for monitoring vessel insubmersibility
CN105292397A (en) * 2015-10-14 2016-02-03 武汉理工大学 Method, system and device for monitoring and pre-warning inland ship stability in real time
RU2647357C1 (en) * 2016-12-05 2018-03-15 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Method of controlling ship stability in extreme wave conditions
RU195040U1 (en) * 2019-06-26 2020-01-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" The system of operational control of the roll of the vessel on a wave
RU2740617C1 (en) * 2019-09-27 2021-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" Ship stability control method
RU2767563C1 (en) * 2021-08-30 2022-03-17 Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" Method for current control of ship stability
CN115675774A (en) * 2022-11-23 2023-02-03 中国舰船研究设计中心 Real-time monitoring and alarming system and method for wind resistance of ship

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518374C1 (en) * 2013-02-19 2014-06-10 Юрий Иванович Нечаев Method for monitoring vessel insubmersibility
CN105292397A (en) * 2015-10-14 2016-02-03 武汉理工大学 Method, system and device for monitoring and pre-warning inland ship stability in real time
CN105292397B (en) * 2015-10-14 2017-10-24 武汉理工大学 A kind of inland navigation craft stability is monitored and method for early warning, system and device in real time
RU2647357C1 (en) * 2016-12-05 2018-03-15 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Method of controlling ship stability in extreme wave conditions
RU195040U1 (en) * 2019-06-26 2020-01-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" The system of operational control of the roll of the vessel on a wave
RU2740617C1 (en) * 2019-09-27 2021-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" Ship stability control method
RU2767563C1 (en) * 2021-08-30 2022-03-17 Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" Method for current control of ship stability
CN115675774A (en) * 2022-11-23 2023-02-03 中国舰船研究设计中心 Real-time monitoring and alarming system and method for wind resistance of ship

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2405712C1 (en) Method to control ship stability
EP3330171B1 (en) Apparatus for predicting a power consumption of a maritime vessel
CN109917151B (en) Dynamic weight distribution-based ship relative wind fusion algorithm
US10723423B2 (en) System and method of controlling marine vessels
RU2277495C1 (en) Method of automatic pilotage of ships
Kim et al. A meta-model for added resistance in waves
Hashimoto et al. A case study on operational limitations by means of navigation simulation
Duan et al. A fast time domain method for predicting of motion and excessive acceleration of a shallow draft ship in beam waves
KR102197665B1 (en) Gm calculation system, method and program thereof, and shear wave period prediction system, method and program thereof
Paroka et al. Alternative Assessment of Weather Criterion For Ships With Large Breadth And Draught Ratios By A Model Experiment: A Case Study On An Indonesian RO-RO Ferry
Gourlay et al. Full-scale measurements of containership sinkage, trim and roll
RU2647357C1 (en) Method of controlling ship stability in extreme wave conditions
RU2740617C1 (en) Ship stability control method
RU2057678C1 (en) Method of check of ship&#39;s stability and speed
KR102488253B1 (en) method for capsizing safety factor estimation and capsizing safety determination of ship
Gu et al. Experimental and numerical study on stability under dead ship condition of a tumblehome hull
RU2767563C1 (en) Method for current control of ship stability
Ha et al. Measured ship motions in Port of Geraldton approach channel
Karolius et al. Tearing down the wall–The inclining experiment
Masamoto et al. Experimental study of the water on deck effects on the transverse stability of a fishing vessel running in stern quartering seas
RU2518374C1 (en) Method for monitoring vessel insubmersibility
CN208653583U (en) A kind of digital display formula weight water gauge peculiar to vessel
Thomas et al. Extreme asymmetric slam loads on large high speed catamarans
Vettor et al. The effect of wind loads on the attainable ship speed on seaways
Van den Boom et al. Speed-power performance of ships during trials and in service

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130513