RU2493048C1 - Способ определения гидродинамических параметров математической модели судна - Google Patents
Способ определения гидродинамических параметров математической модели судна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2493048C1 RU2493048C1 RU2012114082/11A RU2012114082A RU2493048C1 RU 2493048 C1 RU2493048 C1 RU 2493048C1 RU 2012114082/11 A RU2012114082/11 A RU 2012114082/11A RU 2012114082 A RU2012114082 A RU 2012114082A RU 2493048 C1 RU2493048 C1 RU 2493048C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- coordinate system
- mathematical model
- ship
- points
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области судовождения и может быть использовано для прогнозирования движения судна при маневрировании. Способ определения гидродинамических параметров математической модели судна включает использование математической модели движения судна, двух разнесенных по длине диаметральной плоскости судна точек носовой F и кормовой A, определение текущих значений кинематических параметров движения судна в подвижной системе координат ZXОY и на их основе вычисление текущих гидродинамических параметров математической модели движения судна, компьютерное моделирование движения судна на базе последней. Подвижная система координат ZXОY связана с судном. С помощью датчиков ускорений определяют в реальном масштабе времени текущие значения продольных, поперечных и угловых ускорений носовой F (wfx1, wfy1, ε) и кормовой A (wax1, way1, ε) точек в неподвижной системе координат X1О1Y1. На основе этих значений определяют текущие значения кинематических параметров движения судна. Достигается повышение точности прогнозирования движения судна при выполнении им маневрирования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области судовождения и может быть использовано для прогнозирования движения судна при маневрировании.
Известен способ определения гидродинамических параметров математической модели судна (Пат. РФ №2442718, опубл. 20.02.2012), основанный на измерении с помощью приемников спутниковой навигационной системы с дифференциальными поправками в реальном масштабе времени координат двух определенным образом разнесенных в диаметральной плоскости по длине судна точек, условно названных носовой и кормовой, и определении, с использованием данных измерений текущих координат этих точек, текущих значений кинематических параметров движения судна:
- линейных скоростей носовой F (υf) и кормовой A (υa) точек и их проекций на продольную X (υxf, υха) и поперечную Y (υyf, υya) координатные оси подвижной системы координат ZXОY, связанной с судном;
- абсциссы центра вращения (хо) в системе координат ZXОY;
- проекции вектора линейной скорости в центре тяжести на поперечную ось Y (υy);
- линейной скорости центра тяжести судна (υ);
- радиуса кривизны траектории ЦТ судна (R);
- угловой скорости судна (ω),
которые используют для вычисления текущих значений гидродинамических параметров математической модели судна, на базе которой выполняют компьютерное моделирование с целью прогнозирования движения судна при маневрировании. Данный способ наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.
Недостатком данного способа является то, что для определения кинематических параметров движения судна приходится прибегать к численному дифференцированию параметров, измеренных с помощью спутниковой навигационной системы, что приводит к снижению точности результатов расчета кинематических параметров движения судна. Указанный недостаток становится более существенным, если точность измерения координат носовой и кормовой точек судна по каким-либо причинам (погодные условия, район плавания и др.) снижается.
Целью предлагаемого способа является исключение отмеченного недостатка при экспериментально-расчетном определении параметров математической модели судна в непрерывном режиме и, как следствие, повышение точности прогнозирования движения судна при выполнении им маневрирования с использованием компьютерного моделирования на базе адекватной математической модели судна.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении точности прогнозирования движения судна при выполнении им маневрирования.
Для достижения указанного технического результата в способе определения гидродинамических параметров математической модели судна, включающем использование математической модели движения судна, двух разнесенных по длине диаметральной плоскости судна точек носовой F и кормовой A, определение текущих значений кинематических параметров движения судна в подвижной системе координат ZXОY, связанной с судном, и на их основе вычисление текущих гидродинамических параметров математической модели движения судна, компьютерное моделирование движения судна на базе последней, используют датчики ускорений, с их помощью определяют в реальном масштабе времени текущие значения продольных, поперечных и угловых ускорений носовой F (wfx1, wfy1, ε) и кормовой A (wax1, way1, ε) точек в неподвижной системе координат X1O1Y1, на их основе определяют текущие значения кинематических параметров движения судна.
Предлагаемый способ поясняется чертежом.
Способ заключается в следующем. Математическая модель судна, используемая для компьютерного моделирования при прогнозировании движения судна в процессе маневрирования, представляет собой систему дифференциальных уравнений, общий вид которых, с учетом известных условностей [1], [2], [3], [4], [5], следующий:
где υx, υy - проекции вектора линейной скорости в ЦТ судна на продольную ОX и поперечную ОY оси соответственно;
ψ - курс судна;
X1, Y1 - координаты ЦТ судна в неподвижной системе координат X1О1Y1;
C1, С2, С3, … - параметры математической модели, численные значения которых определяют в зависимости от геометрических элементов погруженной части корпуса судна, которые постоянны при данном состоянии загрузки последнего [1], [2], [3], [4], [5].
В процессе движения судна с помощью акселерометров определяют продольные, поперечные и угловые ускорения носовой F(wfx1, wfy1, ε) и кормовой A (wax1, way1, ε) точек судна в неподвижной системе координат X1О1Y1 и рассчитывают продольные и поперечные составляющие линейных скоростей носовой (υfx1, υfy1) и кормовой (υax1, υay1) точек с использованием известных зависимостей:
Далее рассчитывают продольные и поперечные составляющие линейных скоростей носовой F (υfx, υfy) и кормовой A (υax, υay) точек судна в подвижной системе координат ZXОY, связанной с судном, с учетом воздействия на судно течения в районе маневрирования:
где υst - скорость течения;
qst - направление течения.
Очевидно, что продольная составляющая линейной скорости судна в любой заданной точке, расположенной на ДП, будет иметь одно значение, следовательно, можно считать, что
Используя значения абсциссы носовой точки F в системе координат ZXОY (xf) и абсциссы кормовой точки A в той же системе координат (xa), а также поперечные составляющие линейных скоростей в носовой (υfy) и кормовой (υay) точках, определенных с использованием зависимостей (3), рассчитывают абсциссу центра вращения судна (см. чертеж) xo [1], [2], [3], [4], [5] по формуле:
Поперечную составляющую линейной скорости в ЦТ судна определяют по формуле, полученной по чертежу, а именно:
Угловую скорость судна
Текущие значения коэффициентов C1, C2, C3, … рассчитывают в зависимости от геометрических элементов погруженной части корпуса судна, которые постоянны при данном состоянии загрузки последнего [1], [2], [3], [4], [5].
Таким образом, определяют все гидродинамические параметры математической модели судна, входящие в правые части дифференциальных уравнений (1). Вычислив правые части уравнений (1), можно в любой заданный момент времени рассчитать значения параметров, характеризующих движение судна при выполнении маневрирования, а именно υx, υy, ω, ψ, X1, Y1, что позволяет прогнозировать любой маневр до его выполнения с использованием методов компьютерного моделирования.
Литература
1. Басин A.M. Ходкость и управляемость судов / A.M. Басин. - М.
2. Васильев А.В. Управляемость судов: учеб. пособие / А.В.Васильев. - Л.: Судостроение, 1989. - 328 с.
3. Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна: справочник / А.Д. Гофман. - Л.: Судостроение, 1988. - 360 с.
4. Соболев Г.В. Управляемость корабля и автоматизация судовождения / Г.В. Соболев. - Л.: Судостроение, 1976. - 478 с.
5. Справочник по теории корабля. В 3 т. Т.3: Управляемость водоизмещающих судов. Гидродинамика судов с динамическими принципами поддержания / под ред. Я.И. Войткунского. - Л.: Судостроение, 1985. - 544 с.
Claims (2)
1. Способ определения гидродинамических параметров математической модели судна, включающий использование математической модели движения судна, двух разнесенных по длине диаметральной плоскости судна точек носовой F и кормовой A, определение текущих значений кинематических параметров движения судна в подвижной системе координат ZXОY, связанной с судном, и на их основе вычисление текущих гидродинамических параметров математической модели движения судна, компьютерное моделирование движения судна на базе последней, отличающийся тем, что используют датчики ускорений, с их помощью определяют в реальном масштабе времени текущие значения продольных, поперечных и угловых ускорений носовой F (wfx1, wfy1, ε) и кормовой A (wax1, way1, ε) точек в неподвижной системе координат X1О1Y1, на их основе определяют текущие значения кинематических параметров движения судна.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют следующие значения кинематических параметров:
- линейные скорости носовой F (υf) и кормовой A (υa) точек и их проекции на продольную ОX (υxf, υxa) и поперечную ОY (υyf, υya) координатные оси подвижной системы координат ZXОY, связанной с судном;
- абсциссы центра вращения (xо) в подвижной системе координат ZXОY;
- проекции вектора линейной скорости в центре тяжести на поперечную ось ОY (υy);
- угловую скорость судна (ω).
- линейные скорости носовой F (υf) и кормовой A (υa) точек и их проекции на продольную ОX (υxf, υxa) и поперечную ОY (υyf, υya) координатные оси подвижной системы координат ZXОY, связанной с судном;
- абсциссы центра вращения (xо) в подвижной системе координат ZXОY;
- проекции вектора линейной скорости в центре тяжести на поперечную ось ОY (υy);
- угловую скорость судна (ω).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114082/11A RU2493048C1 (ru) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | Способ определения гидродинамических параметров математической модели судна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114082/11A RU2493048C1 (ru) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | Способ определения гидродинамических параметров математической модели судна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2493048C1 true RU2493048C1 (ru) | 2013-09-20 |
Family
ID=49183330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012114082/11A RU2493048C1 (ru) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | Способ определения гидродинамических параметров математической модели судна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2493048C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690305C1 (ru) * | 2018-09-13 | 2019-05-31 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ определения демпфирующих гидродинамических характеристик корабля |
CN111611650A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-01 | 智慧航海(青岛)科技有限公司 | 水动力导数的确定方法、计算机可读存储介质和设备 |
RU2746552C1 (ru) * | 2020-07-27 | 2021-04-15 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Способ учета влияния работающего водометного движителя на позиционные гидродинамические характеристики подводного объекта |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2151713C1 (ru) * | 1999-11-12 | 2000-06-27 | Острецов Генрих Эразмович | Способ экспериментального определения коэффициентов математической модели движения судна |
CN101707016A (zh) * | 2009-11-16 | 2010-05-12 | 大连海事大学 | 航海模拟器用船舶六自由度运动数学模型的建立方法 |
US20100168942A1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-07-01 | Joseph Forrest Noffsinger | System And Method For Optimizing A Path For A Marine Vessel Through A Waterway |
RU2442718C1 (ru) * | 2010-09-13 | 2012-02-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") | Способ определения гидродинамических параметров математической модели движения судна |
RU2444043C1 (ru) * | 2010-10-11 | 2012-02-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") | Способ параметрической идентификации математической модели судна |
-
2012
- 2012-04-10 RU RU2012114082/11A patent/RU2493048C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2151713C1 (ru) * | 1999-11-12 | 2000-06-27 | Острецов Генрих Эразмович | Способ экспериментального определения коэффициентов математической модели движения судна |
US20100168942A1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-07-01 | Joseph Forrest Noffsinger | System And Method For Optimizing A Path For A Marine Vessel Through A Waterway |
CN101707016A (zh) * | 2009-11-16 | 2010-05-12 | 大连海事大学 | 航海模拟器用船舶六自由度运动数学模型的建立方法 |
RU2442718C1 (ru) * | 2010-09-13 | 2012-02-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") | Способ определения гидродинамических параметров математической модели движения судна |
RU2444043C1 (ru) * | 2010-10-11 | 2012-02-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") | Способ параметрической идентификации математической модели судна |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690305C1 (ru) * | 2018-09-13 | 2019-05-31 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ определения демпфирующих гидродинамических характеристик корабля |
CN111611650A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-09-01 | 智慧航海(青岛)科技有限公司 | 水动力导数的确定方法、计算机可读存储介质和设备 |
CN111611650B (zh) * | 2020-05-18 | 2023-08-01 | 智慧航海(青岛)科技有限公司 | 水动力导数的确定方法、计算机可读存储介质和设备 |
RU2746552C1 (ru) * | 2020-07-27 | 2021-04-15 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Способ учета влияния работающего водометного движителя на позиционные гидродинамические характеристики подводного объекта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2442718C1 (ru) | Способ определения гидродинамических параметров математической модели движения судна | |
Yasukawa et al. | Evaluations of wave-induced steady forces and turning motion of a full hull ship in waves | |
US11048274B2 (en) | Route setting method for underwater vehicle, underwater vehicle optimum control method using same, and underwater vehicle | |
Obreja et al. | Identification of hydrodynamic coefficients for manoeuvring simulation model of a fishing vessel | |
JP4640760B2 (ja) | 到来波浪の波形予測法および波浪中の航走体の運転制御方法 | |
RU2493048C1 (ru) | Способ определения гидродинамических параметров математической модели судна | |
CN107037821B (zh) | 连续冲击载荷下的水下潜器运动姿态估计及控制方法 | |
Shenoi et al. | Sensitivity study of hydrodynamic derivative variations on the maneuverability prediction of a container ship | |
Efremov et al. | Hydrodynamics of DARPA SUBOFF submarine at shallowly immersion conditions | |
RU2467914C1 (ru) | Способ контроля мореходности судна и устройство для его осуществления | |
JP6351045B2 (ja) | 自由航走模型船試験方法及び自由航走模型船試験装置 | |
RU2507110C2 (ru) | Способ определения демпфирующих составляющих нормальной гидродинамической силы и момента | |
RU2501064C2 (ru) | Способ управления траекторией движения судна | |
Chun-Ki et al. | Study on the M anoeuvring Prediction of a Fishing Vessel | |
Miller | Interaction forces between two ships during underway replenishment | |
Yasukawa et al. | Effects of wave direction on ship turning in regular waves | |
Gug et al. | Analysis of manoeuvring characteristics through sea trials and simulations | |
Kang et al. | Installing single-propeller twin-rudder system with less asymmetric maneuvering motions | |
Suzuki et al. | Motion simulation of an underwater vehicle with mechanical pectoral fins using a CFD-based motion simulator | |
RU2707017C1 (ru) | Способ определения демпфирующих гидродинамических характеристик подводного аппарата | |
RU2746488C1 (ru) | Способ определения позиционных гидродинамических характеристик подводного объекта | |
RU2746552C1 (ru) | Способ учета влияния работающего водометного движителя на позиционные гидродинамические характеристики подводного объекта | |
RU2509032C1 (ru) | Способ определения поперечной гидродинамической силы, образующейся на корпусе судна при выполнении сложного маневрирования | |
Artyszuk | Pivot point in ship manoeuvring | |
RU2735195C1 (ru) | Способ определения позиционных гидродинамических характеристик подводного объекта |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140411 |