RU2740617C1 - Ship stability control method - Google Patents
Ship stability control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2740617C1 RU2740617C1 RU2019130780A RU2019130780A RU2740617C1 RU 2740617 C1 RU2740617 C1 RU 2740617C1 RU 2019130780 A RU2019130780 A RU 2019130780A RU 2019130780 A RU2019130780 A RU 2019130780A RU 2740617 C1 RU2740617 C1 RU 2740617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stability
- vessel
- wave
- conditions
- ship
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 10
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000013097 stability assessment Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
- B63B39/14—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude for indicating inclination or duration of roll
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
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.
Известен способ контроля остойчивости судна (Патент на изобретение №2405712, МПК В63В 39/14 опубл. 10.12.2010 г.), применяемый для контроля остойчивости в условиях заливания палубы на попутном волнении, 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, причем 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.There is a known method for monitoring the stability of a vessel (Patent for invention No. 2405712, IPC В63В 39/14 publ. 10.12.2010), used to control stability in conditions of flooding the deck on a passing sea, based on measuring the rolling period and determining the metacentric height by calculation, when calculating which, the draft of the vessel by the bow and stern, the heading angle and speed of the vessel in irregular waves, the wind speed, the coordinates of the vessel's position and the distance to the nearest port of refuge are additionally measured, and when assessing the stability of the vessel under the current state of load, the thickness of the water layer in the deck is additionally measured the well for the straight position of the vessel, on the basis of which the heeling moment shoulder from the water poured onto the deck is determined, and from the measured values of the angle of entry of the edge of the bulwark into the water, the angle of heel, forward and stern draft, the displacement of the vessel and the current heeling moment are calculated, the value of which is represented as graphical dependence on the roll angle for mappings with the limiting, critical diagram of the stability of the ship at the top of the wave, calculated taking into account the normalized parameters of the sea, and the stability assessment is carried out according to the criterion based on the calculation of the actual applicability of the ship's center of gravity for the current diagram of stability at the top of the wave, the value of which should not exceed the critical applicate of the center the ship's gravity for the ultimate chart.
Существенным недостатком данного способа контроля остойчивости судна является невозможность его применения для контроля остойчивости судна при захвате волной носовой оконечности на встречном волнении.A significant disadvantage of this method of monitoring the stability of the vessel is the impossibility of its use for monitoring the stability of the vessel when the wave captures the bow end on oncoming waves.
Известен способ контроля остойчивости судна на разрушающемся волнении (Патент на изобретение №2455190, МПК В63В 39/14, В63В 39/00 опубл. 10.07.2012 г.), основанный на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой дополнительно измеряют осадки судна носом и кормой, «кажущийся» период волны, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении, при оценке остойчивости в условиях разрушающегося волнения в заданном районе плавания при текущем состоянии нагрузки судна дополнительно измеряют угловую скорость при бортовой качке, глубину воды под килем судна и параметры деформируемого на мелководье волнения, на основании чего рассчитывают характеристики ударного воздействия разрушающихся волн, определяют фактические показатели динамики взаимодействия судна с внешней средой и возможность опрокидывания судна в момент удара разрушающейся волны.There is a known method for monitoring the stability of a ship on collapsing waves (Patent for invention No. 2455190, IPC В63В 39/14, В63В 39/00 publ. 10.07.2012), based on measuring the rolling period and determining the calculation of the metacentric height, when calculating which additionally measure the ship's bow and stern draft, the "apparent" wave period, heading angle and speed of the ship on irregular waves, when assessing stability in conditions of collapsing waves in a given navigation area at the current state of the ship's load, they additionally measure the angular velocity during rolling, the water depth under the keel of the vessel and the parameters of the waves deformable in shallow water, on the basis of which the characteristics of the shock effect of breaking waves are calculated, the actual indicators of the dynamics of the interaction of the vessel with the external environment and the possibility of overturning the vessel at the moment of the breaking wave impact are determined.
Данный способ контроля остойчивости судна на разрушающемся волнении обладает тем недостатком, что не позволяет оценивать остойчивость судна в условиях захвата волной носовой оконечности.This method of controlling the stability of a ship in breaking waves has the disadvantage that it does not allow assessing the stability of a ship in conditions of a bow end capturing by a wave.
Известен способ прогнозирования качки судна при посадке летательных аппаратов в морских условиях (Патент на изобретение №2571389, МПК G06N 3/02, G05D 1/00 опубл. 20.12.2015 г.), реализуемый с использованием принципа конкуренции и включающий измерение текущих угловых перемещений палубы судна и формирование на основании предыдущих и последующих перемещений методами экстраполяции модели качки и измерении величин скоростей перемещений при бортовой и килевой качке, сравнении величин перемещений и скоростей перемещений с предельно допустимыми значениями амплитуд бортовой и килевой качки, заданными из условия безопасной посадки, определении по результатам сравнения области незначительной качки, корректировке спрогнозированной модели и сигнализации летчику о моментах начала и завершения взлетно-посадочных операций в заданных погодных условиях.There is a known method for predicting the pitching of a vessel when landing aircraft in sea conditions (Patent for invention No. 2571389, IPC G06N 3/02, G05D 1/00 publ. 20.12.2015), implemented using the principle of competition and including measuring the current angular movements of the deck the vessel and the formation on the basis of previous and subsequent movements by the methods of extrapolation of the pitching model and measuring the values of the movement speeds during rolling and pitching, comparing the magnitudes of displacements and speeds of movements with the maximum permissible values of the amplitudes of rolling and pitching, specified from the condition of safe landing, determination by comparison results areas of slight pitching, correction of the predicted model and signaling to the pilot about the times of the beginning and completion of takeoff and landing operations in the given weather conditions.
Данный способ прогнозирования качки судна при посадке летательных аппаратов в морских условиях обладает тем недостатком, что не учитывает особенности динамики взаимодействия судна с внешней средой в условиях захвата волной носовой оконечности на встречном волнении и не позволяет контролировать остойчивость судна в такой ситуации.This method of predicting the pitching of a vessel when landing aircraft in sea conditions has the disadvantage that it does not take into account the peculiarities of the dynamics of the interaction of the vessel with the external environment in conditions of the capture of the bow by a wave in the oncoming waves and does not allow to control the stability of the vessel in such a situation.
Известен способ оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях (Патент на изобретение №2631127, МПК G06F 17/50, В63В 39/14 опубл. 19.09.2017 г.), реализуемый на основе интеллектуальных технологий, методов динамической теории катастроф и высокопроизводительных средств вычислений, при реализации которого генерируют варианты функциональной и организационной структуры системы управления бортовой интеллектуальной системой на основе принципов формализации логической системы знаний в условиях неопределенности и неполноты исходной информации, выполняют оценку результатов генерации концептуальных решений на основе критериев обеспечения безопасности мореплавания.There is a known method of operational monitoring of the stability of a ship in emergency situations (Patent for invention No. 2631127, IPC G06F 17/50, В63В 39/14 publ. 09/19/2017), implemented on the basis of intelligent technologies, methods of the dynamic theory of catastrophes and high-performance computing, in the implementation of which, variants of the functional and organizational structure of the control system of the onboard intelligent system are generated based on the principles of formalization of the logical system of knowledge in conditions of uncertainty and incompleteness of the initial information, the results of generating conceptual solutions are evaluated based on the criteria for ensuring the safety of navigation.
Данный способ оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях обладает существенным недостатком, заключающимся в невозможности контроля с его помощью остойчивости судна в условиях захвата волной носовой оконечности на встречном волнении.This method of operational control of the stability of the ship in emergency situations has a significant drawback, which is the impossibility of controlling the stability of the ship with its help in conditions of the capture of the bow by the wave on the oncoming waves.
Известен способ контроля остойчивости и скорости судна (Патент на изобретение №2259301, МПК В63В 39/14, опубл. 27.08.2005 г.), 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, при этом 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.There is a known method for monitoring the stability and speed of a vessel (Patent for invention No. 2259301, IPC В63В 39/14, publ. 27.08.2005), which consists in measuring the rolling period and determining the calculation of the metacentric height, in the calculation of which the draft of the vessel is measured by the bow and stern , apparent wave period, heading angle, vessel speed on irregular waves, apparent wind speed, air temperature and seawater temperature, while determining the vessel's speed in ice conditions additionally measure the ice thickness, snow cover thickness, outer skin thickness and hull set thickness in the bow of the vessel in the contact zone, the actual state of the hull is established, characterized by a decrease in the thickness of the skin and set as a result of wear, and the safe speed of the vessel is determined.
Недостатком данного способа является то, что он не позволяет контролировать остойчивость судна в условиях захвата волной носовой оконечности, когда вследствие значительных гидродинамических давлений на палубу судна в носовой оконечности возможно резкое падение поперечной метацентрической высоты и возникновение опасности опрокидывания судна.The disadvantage of this method is that it does not allow to control the stability of the vessel in conditions of capture by a wave of the bow end, when, due to significant hydrodynamic pressures on the deck of the ship in the bow end, a sharp drop in the transverse metacentric height and the emergence of the danger of overturning the vessel is possible.
В качестве ближайшего аналога принят способ контроля остойчивости судна (Патент на изобретение №2043271, МПК В65В 39/14, опубл. 10.09.1995 г.), заключающийся в измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, причем при определении метацентрической высоты дополнительно измеряют осадку носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость кажущегося ветра, температуру воздуха и температуру забортной воды.As the closest analogue, a method for monitoring the stability of a ship (Patent for invention No. 2043271, IPC В65В 39/14, publ. 09/10/1995) was adopted, which consists in measuring the rolling period and determining the metacentric height by calculation, and when determining the metacentric height, they additionally measure bow and stern draft, apparent wave period, heading angle, vessel speed at irregular waves, apparent wind speed, air temperature and seawater temperature.
Существенным недостатком данного способа является то, что он не позволяет осуществлять контроль остойчивости судна в условиях захвата волной носовой оконечности судна на встречном волнении, когда вследствие периодического погружения носовой оконечности в волну на нее действуют значительные гидродинамические усилия, приводящие к трансформации диаграммы статической остойчивости и уменьшению поперечной метацентрической высоты.A significant disadvantage of this method is that it does not allow monitoring the stability of the vessel in conditions of capture by a wave of the bow end of the vessel in oncoming waves, when, due to the periodic immersion of the bow in the wave, significant hydrodynamic forces act on it, leading to the transformation of the static stability diagram and a decrease in the transverse metacentric height.
Изобретение решает задачу повышения безопасности мореплавания путем предотвращения возможных опасных ситуаций, связанных с потерей остойчивости судна на встречном волнении в условиях захвата волной носовой оконечности за счет прогнозирования параметров морского волнения, расчета возможных нагрузок на палубу при ее обтекании и расчета параметров, характеризующих остойчивость судна в период обтекания, которые сравнивают с нормативными требованиями.The invention solves the problem of increasing the safety of navigation by preventing possible dangerous situations associated with the loss of stability of the vessel in oncoming waves in conditions of capture by a wave of the bow end by predicting the parameters of sea waves, calculating possible loads on the deck during its flow and calculating parameters characterizing the stability of the vessel during wraps, which are compared to regulatory requirements.
Для получения необходимого технического результата в способе контроля остойчивости судна, включающем измерения периода бортовой качки, осадки судна носом и кормой, кажущегося периода волны, курсового угла, скорости судна на волнении, скорости кажущегося ветра и определение расчетом метацентрической высоты, предлагается прогнозировать параметры морского волнения известным способом, моделировать качку судна с учетом возможности захвата волной носовой оконечности и рассчитывать нагрузку на палубу при ее обтекании, рассчитывать координаты центра величины, определять поперечную метацентрическую высоту, положение центра тяжести и строить трансформированную диаграмму статической остойчивости судна на прогнозируемом морском волнении, после чего осуществлять проверку на соответствие нормативным требованиям поперечной метацентрической высоты и трансформированной диаграммы статической остойчивости и делать заключение об остойчивости судна на прогнозируемом морском волнении.To obtain the necessary technical result in a method for monitoring the stability of a vessel, including measurements of the rolling period, the draft of the vessel by the bow and stern, the apparent period of the wave, the heading angle, the speed of the vessel on waves, the speed of the apparent wind and the calculation of the metacentric height, it is proposed to predict the parameters of sea waves by the known method, simulate the pitching of the vessel, taking into account the possibility of seizing the bow by the wave and calculate the load on the deck when it flows around it, calculate the coordinates of the center of magnitude, determine the transverse metacentric height, the position of the center of gravity and build a transformed diagram of the static stability of the vessel on the predicted sea waves, and then check for compliance with the regulatory requirements of the transverse metacentric height and the transformed static stability diagram and make a conclusion about the stability of the vessel on the predicted sea waves.
На прилагаемых графических материалах изображено:The accompanying graphics show:
на фиг. 1 - диаграммы статической остойчивости для судна при нормальной эксплуатации и в условиях захвата волной носовой оконечности;in fig. 1 - diagrams of static stability for a ship during normal operation and in conditions of bowing by a wave;
на фиг. 2 - изменение с течением времени нагрузки, действующей на носовую оконечность в условиях захвата волной носовой оконечности.in fig. 2 - the change over time of the load acting on the nasal end in conditions of capture by a wave of the nasal end.
На графических материалах приняты следующие обозначения:On graphic materials the following designations are adopted:
1 - диаграмма статической остойчивости для судна в условиях нормальной эксплуатации;1 is a diagram of the static stability for a ship under normal operating conditions;
2 - диаграмма статической остойчивости для судна в условиях захвата волной носовой оконечности;2 is a diagram of the static stability for a ship in conditions of bowing by a wave;
t - время, с;t - time, s;
θ - угол крена, градус.θ - roll angle, degree.
Способ контроля остойчивости судна осуществляется следующим образом. При помощи датчиков осуществляется измерение курсового угла волны, кажущегося периода волны, осадки носом и кормой, скорости судна на волнении, скорости кажущегося ветра, а также периода бортовой качки судна. По данным измерений осадок носом и кормой на основании теоретического чертежа судна рассчитываются координаты центра величины, а также на основании анализа качки судна определяется значение поперечной метацентрической высоты и положение центра тяжести. Далее с использованием данных теоретического чертежа строится диаграмма статической остойчивости судна для данных условий нагрузки.The way to control the stability of the vessel is as follows. The sensors are used to measure the heading angle of the wave, the apparent period of the wave, the draft by the bow and stern, the speed of the vessel in waves, the speed of the apparent wind, as well as the period of the roll of the vessel. According to the measurements of the draft by the bow and stern on the basis of the theoretical drawing of the vessel, the coordinates of the center of magnitude are calculated, and also on the basis of the analysis of the roll of the vessel, the value of the transverse metacentric height and the position of the center of gravity are determined. Further, using the data of the theoretical drawing, a diagram of the static stability of the vessel is constructed for the given load conditions.
На основании данных измерения волнения и с использованием метеопрогноза выполняется прогнозирование параметров морского волнения для того района мирового океана, где находится судно.Based on wave measurement data and using meteorological forecast, sea wave parameters are predicted for the area of the world ocean where the ship is located.
Для прогнозирования параметров морского волнения может использоваться, например, устройство измерения и прогнозирования параметров морского волнения (Патент на полезную модель №139053, МПК G01S 13/58, опубл. 10.04.2014 г.), позволяющее прогнозировать параметры морского волнения, как в краткосрочном, так и в долгосрочном режиме.To predict the parameters of sea waves, for example, a device for measuring and predicting the parameters of sea waves can be used (Patent for utility model No. 139053, IPC G01S 13/58, published on 10.04.2014), which makes it possible to predict the parameters of sea waves, both in the short-term, and in the long run.
Режим краткосрочного прогнозирования основан на анализе выборки данных по диапазону времени, задаваемому через блок управления. Глубина прогнозирования в этом случае составляет не более двух часов.The short-term prediction mode is based on the analysis of a sample of data over a time range set through the control unit. In this case, the forecasting depth is no more than two hours.
Режим долгосрочного прогнозирования реализуется при использовании данных от блока приема данных метеопрогноза, в качестве которого может быть использован, например, навигационный телекс с цифровым интерфейсом. В этом случае, прогноз параметров морского волнения осуществляется на основе анализа знаний, с использованием продукционной системы. Диапазон глубины прогноза при использовании данного режима увеличивается до двадцати четырех часов. Значение глубины прогноза устанавливается оператором через блок управления.The long-term prediction mode is implemented using data from the weather forecast data receiving unit, which can be, for example, a navigation telex with a digital interface. In this case, the forecast of sea waves parameters is carried out on the basis of knowledge analysis using the production system. The forecast depth range when using this mode is increased to twenty four hours. The forecast depth value is set by the operator through the control unit.
Затем для полученных в результате прогнозирования параметров морского волнения осуществляется моделирование качки судна с учетом возможности возникновения захвата волной носовой оконечности [Бураковский Е.П., Бураковский П.Е. К вопросу об определении нагрузки, действующей на палубу судна в носовой оконечности при ее заливании на встречном волнении // Морские интеллектуальные технологии. - 2018. - №4(42), т. 3. - С. 19-25].Then, for the parameters of sea waves obtained as a result of forecasting, modeling of the ship's pitching is carried out, taking into account the possibility of the capture of the bow by the wave [Burakovsky EP, Burakovsky P.Ye. On the question of determining the load acting on the deck of the ship in the bow when it is flooded in oncoming waves // Marine Intellectual Technologies. - 2018. - No. 4 (42), vol. 3. - P. 19-25].
По результатам моделирования определяются скорости движения носовой оконечности при вертикальной и килевой качке и вычисляются гидродинамические усилия, действующие на носовую оконечность при прогнозируемых параметрах волнения. Далее определяется поперечная метацентрическая высота при экстремальных значениях гидродинамической силы, действующей на носовую оконечность, а также осуществляется построение диаграммы статической остойчивости, которая резко трансформируется в условиях захвата волной носовой оконечности, отражая ухудшение остойчивости судна [Бураковский Е.П., Бураковский П.Е. К вопросу о сценарии гибели судов во время шторма вследствие захвата волной их носовой оконечности // Морские интеллектуальные технологии. - 2017. - №4(38), т. 2. - С. 27-33].Based on the simulation results, the velocities of the bow tip movement are determined during heaving and pitching, and the hydrodynamic forces acting on the bow tip under the predicted wave parameters are calculated. Next, the transverse metacentric height is determined at extreme values of the hydrodynamic force acting on the bow end, and also a static stability diagram is plotted, which is sharply transformed in conditions of capture by a wave of the bow end, reflecting the deterioration of the stability of the vessel [Burakovsky E. P., Burakovsky P. E. To the question of the scenario of the death of ships during a storm due to the capture of their bow by the wave // Marine Intellectual Technologies. - 2017. - No. 4 (38), vol. 2. - P. 27-33].
После этого на основании анализа полученного значения поперечной метацентрической высоты и трансформированной диаграммы статической остойчивости с учетом требований нормативных документов [Правила классификации и постройки морских судов. Часть IV. Остойчивость / Российский Морской Регистр судоходства. - СПб.: РМРС, 2018. - 82 с.] принимается решение о выборе курса и скорости судна, а также реализации мероприятий по повышению остойчивости судна, для удовлетворения минимальных требований к остойчивости судна из условия обеспечения безопасности мореплавания.After that, based on the analysis of the obtained value of the transverse metacentric height and the transformed diagram of static stability, taking into account the requirements of regulatory documents [Rules for the Classification and Construction of Sea-Going Ships. Part IV. Stability / Russian Maritime Register of Shipping. - SPb .: RMRS, 2018. - 82 p.] A decision is made on the choice of the course and speed of the vessel, as well as the implementation of measures to increase the stability of the vessel, in order to meet the minimum requirements for the stability of the vessel from the condition of ensuring the safety of navigation.
В качестве примера осуществления предлагаемого способа контроля остойчивости судна рассмотрим движение судна водоизмещением 5000 т, длиной 110 м в условиях развитого волнения. Скорость движения судна примем равной υ=5,14 м/с, высоту надводного борта Н=3 м. Пусть поперечная метацентрическая высота, определенная по результатам замера периода бортовой качки, осадки носом и кормой, кажущегося периода волны, курсового угла, скорости судна на нерегулярном волнении и ординат процессов волнения и бортовой качки составляет h=0,44 м. В этом случае на основании теоретического чертежа могут быть определены координаты центра величины, и для данной метацентрической высоты рассчитана аппликата центра тяжести судна для текущих условий загрузки. Это позволяет построить диаграмму статической остойчивости судна, представленную кривой 1 на фиг. 1.As an example of the implementation of the proposed method for monitoring the stability of a vessel, consider the movement of a vessel with a displacement of 5000 tons, 110 m long in conditions of developed waves. The speed of movement of the vessel is assumed to be υ = 5.14 m / s, the height of the freeboard is H = 3 m.Let the transverse metacentric height determined from the results of measuring the rolling period, draft by the bow and stern, the apparent period of the wave, the heading angle, the speed of the vessel at irregular waves and ordinates of waves and rolling processes is h = 0.44 m. In this case, on the basis of the theoretical drawing, the coordinates of the center of magnitude can be determined, and for a given metacentric height the applicator of the ship's center of gravity is calculated for the current loading conditions. This makes it possible to construct a diagram of the static stability of the vessel represented by
В соответствии с п. 2.2.1 [Правила классификации и постройки морских судов. Часть IV. Остойчивость / Российский Морской Регистр судоходства. - СПб.: РМРС, 2018. - 82 с.] площадь под положительной частью диаграммы статической остойчивости должна быть не менее 0,055 м⋅рад до угла крена 30° и не менее 0,09 м⋅рад до угла крена 40° либо до угла заливания, в зависимости от того, какой из них меньше. Кроме того, максимальное плечо диаграммы статической остойчивости должно быть не менее 0,25 м для судов длиной L<80 м и 0,20 м для судов длиной L>105 м при угле крена θ>30°. Эти условия выполняются для судна, диаграмма статической остойчивости которого представлена кривой 1 на фиг. 1.In accordance with paragraph 2.2.1 [Rules for the Classification and Construction of Sea-Going Ships. Part IV. Stability / Russian Maritime Register of Shipping. - SPb .: RMRS, 2018. - 82 p.] The area under the positive part of the static stability diagram must be at least 0.055 m⋅rad to a roll angle of 30 ° and not less than 0.09 m⋅rad to a roll angle of 40 ° or to an angle flooding, whichever is smaller. In addition, the maximum shoulder of the static stability diagram should be at least 0.25 m for vessels with a length L <80 m and 0.20 m for vessels with a length L> 105 m with a bank angle θ> 30 °. These conditions are fulfilled for a vessel whose static stability diagram is represented by
В соответствии с п. 2.3.1 [Правила классификации и постройки морских судов. Часть IV. Остойчивость / Российский Морской Регистр судоходства. - СПб.: РМРС, 2018. - 82 с.], исправленная начальная метацентрическая высота всех судов при всех случаях загрузки, за исключением «судна порожнем», должна иметь значение не менее 0,15 м. Это условие также выполняется для судна, диаграмма статической остойчивости которого представлена кривой 1 на фиг. 1.In accordance with clause 2.3.1 [Rules for the Classification and Construction of Sea-Going Ships. Part IV. Stability / Russian Maritime Register of Shipping. - SPb .: RMRS, 2018. - 82 p.], The corrected initial metacentric height of all ships in all cases of loading, with the exception of the "empty ship", must have a value of at least 0.15 m. This condition is also fulfilled for the ship, diagram static stability of which is represented by
Пусть по данным замеров текущих параметров волнения и на основании метеопрогноза были получены следующие прогнозируемые параметры волнения: высота волны hw=5,5 м, длина волны λ=110 м, частота волны σ=0,746 с-1. По результатам моделирования динамики судна, движущегося вразрез волне, с учетом взаимодействия носовой оконечности с волнами при ее обтекании, может быть вычислено максимальное значение гидродинамической силы 
Таким образом, в условиях захвата волной носовой оконечности судна на прогнозируемом волнении (кривая 2 на фиг. 1) поперечная метацентрическая высота является отрицательной. Требования к максимальному плечу диаграммы статической остойчивости и к площади под положительной частью диаграммы статической остойчивости также не выполняются. Поэтому остойчивость судна, диаграмма статической остойчивости которого представлена кривой 2 на фиг. 1, нельзя считать соответствующей требованиям нормативных документов [Правила классификации и постройки морских судов. Часть IV. Остойчивость / Российский Морской Регистр судоходства. - СПб.: РМРС, 2018. - 82 с.].Thus, under the conditions of the capture of the bow of the vessel by the wave on the predicted waves (
Поэтому остойчивость судна в условиях захвата волной носовой оконечности при прогнозируемых параметрах волнения не может быть признана удовлетворительной, следовательно, судоводителю необходимо избегать указанного района либо принять меры по повышению остойчивости судна. При этом эффективность указанных мер может быть оценена путем моделирования поведения судна с параметрами остойчивости, получаемыми после их реализации.Therefore, the stability of the vessel in the conditions of the bow end capturing by the wave with the predicted wave parameters cannot be recognized as satisfactory, therefore, the boatmaster must avoid the indicated area or take measures to increase the stability of the vessel. In this case, the effectiveness of these measures can be assessed by modeling the behavior of the vessel with the stability parameters obtained after their implementation.
Таким образом, предлагаемый способ контроля остойчивости судна позволяет по результатам замеров фактических параметров волнения и на основании данных метеопрогноза осуществлять прогнозирование остойчивости судна в условиях захвата волной носовой оконечности на встречном волнении. Это позволяет судоводителю в случае неблагоприятного прогноза принять решение об изменении курса или заблаговременно реализовать мероприятия по повышению остойчивости судна, что способствует повышению безопасности мореплавания.Thus, the proposed method for monitoring the stability of the vessel allows, based on the results of measurements of the actual parameters of the waves and on the basis of the weather forecast data, to predict the stability of the vessel in conditions of the capture of the bow by the wave on the oncoming waves. This allows the boatmaster, in the event of an unfavorable forecast, to make a decision to change the course or to implement measures in advance to increase the stability of the vessel, which contributes to increasing the safety of navigation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019130780A RU2740617C1 (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Ship stability control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019130780A RU2740617C1 (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Ship stability control method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2740617C1 true RU2740617C1 (en) | 2021-01-15 |
Family
ID=74184097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019130780A RU2740617C1 (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Ship stability control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2740617C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767563C1 (en) * | 2021-08-30 | 2022-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" | Method for current control of ship stability |
| RU2813122C1 (en) * | 2023-09-26 | 2024-02-06 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования Сибирский Государственный Университет Водного Транспорта | Method for control and ensuring safety of storm navigation of vessel |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3797440A (en) * | 1971-11-26 | 1974-03-19 | Flume Stabilization Syst | Open hull stabilizer |
| RU2043271C1 (en) * | 1992-01-23 | 1995-09-10 | Юрий Иванович Нечаев | Method of check of ship's stability |
| US20030019413A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-01-30 | Parsons Michael G. | Ballast-free ship system |
| RU2405712C1 (en) * | 2009-05-12 | 2010-12-10 | Юрий Иванович Нечаев | Method to control ship stability |
| RU2455190C1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-07-10 | Александр Валерьевич Бухановский | Method of controlling ship stability at rough sea |
| RU2467914C1 (en) * | 2011-06-20 | 2012-11-27 | Юрий Павлович Коравиковский | Method of ship navigability control and device to this end |
| 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 |
-
2019
- 2019-09-27 RU RU2019130780A patent/RU2740617C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3797440A (en) * | 1971-11-26 | 1974-03-19 | Flume Stabilization Syst | Open hull stabilizer |
| RU2043271C1 (en) * | 1992-01-23 | 1995-09-10 | Юрий Иванович Нечаев | Method of check of ship's stability |
| US20030019413A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-01-30 | Parsons Michael G. | Ballast-free ship system |
| RU2405712C1 (en) * | 2009-05-12 | 2010-12-10 | Юрий Иванович Нечаев | Method to control ship stability |
| RU2455190C1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-07-10 | Александр Валерьевич Бухановский | Method of controlling ship stability at rough sea |
| RU2467914C1 (en) * | 2011-06-20 | 2012-11-27 | Юрий Павлович Коравиковский | Method of ship navigability control and device to this end |
| 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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767563C1 (en) * | 2021-08-30 | 2022-03-17 | Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" | Method for current control of ship stability |
| RU2813122C1 (en) * | 2023-09-26 | 2024-02-06 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования Сибирский Государственный Университет Водного Транспорта | Method for control and ensuring safety of storm navigation of vessel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Perera et al. | Weather routing and safe ship handling in the future of shipping | |
| Lützen | Ship collision damage | |
| Bassler et al. | Review of available methods for application to second level vulnerability criteria | |
| CN109437020B (en) | Quayside container crane method of ship floating condition and stability monitoring device and its monitoring method | |
| Tsujimoto et al. | Development of a calculation method for fuel consumption of ships in actual seas with performance evaluation | |
| Ghaemi et al. | Total ship operability–review, concept and criteria | |
| KR101736577B1 (en) | Apparatus and method for vessel monitoring | |
| Carmel | Study of parametric rolling event on a panamax container vessel | |
| Rodrigues et al. | Decision support system for the safe operation of fishing vessels in waves | |
| RU2740617C1 (en) | Ship stability control method | |
| Gu et al. | Study on vulnerability criteria for surf-riding/broaching with a model experiment | |
| Tsujimoto et al. | Development of a ship performance simulator in actual seas | |
| RU2405712C1 (en) | Method to control ship stability | |
| Hashimoto et al. | A case study on operational limitations by means of navigation simulation | |
| Storch et al. | Stability of fishing vessels with water on deck: a review | |
| 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 | |
| Bulian et al. | Using time domain nonlinear ship motion simulations to assess safety of people and cargo onboard a container vessel | |
| RU2647357C1 (en) | Method of controlling ship stability in extreme wave conditions | |
| Ariffin et al. | Real-time evaluation of second generation intact stability criteria | |
| Kose et al. | An expert system for monitoring dynamic stability of small craft | |
| Paroka et al. | Steady State Equilibrium of Ship Maneuvering under Combined Action of Wind and Wave | |
| Rosano et al. | On-board monitoring and estimation of lateral accelerations through extreme value theory | |
| Abramowicz-Gerigk et al. | The risk analysis of harbour operations | |
| RU2767563C1 (en) | Method for current control of ship stability | |
| Ivče et al. | Parametric roll monitoring with an integrated ship's system |