Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение безопасности плавания на акваториях портов и в узкостях остается одной из основных проблем судовождения. Как показывает статистика, в узкостях, проливах, на рейдах и портовых акваториях происходит до 90% общего числа навигационных аварий крупнотоннажных судов. Мировая іг отечественная практика судовождения насчитывает большое число аварий и аварийных ситуаций, происходящих в результате ошибок, допущенных судоводителями при маневрировании, особенно в сложных путевых условиях плавания. Это в немалой степени связано с тем, что выбор тактики маневрирования, в основном, базируется на опыте и интуиции судоводителя и глазомерной оценке ситуации движения. Принятие решения о корректировке маневра реализуется по методу проб и ошибок. Субъективная оценка ситуации до начала и после маневра является основным источником появления ошибок, приводящих к авариям.
С другой стороны, современный этап развития судовождения характеризуется появлением новых технических средств судовождения, позволяющих автоматизировать многие процессы управления судном. Крупные морские суда интенсивно оснащаются автоматизированными навигационными комплексами, электронными картами, приемоинди-каторами спутниковых навигационных систем и ПЭВМ.
Использование ПЭВМ в судовождении в сочетании с современными техническими средствами навигации позволяют поднять на качественно новый уровень безопасности, надежности и экономической эффективности наиболее сложную часть процесса судовождения — маневрирование судна в сложных гидрометеорологических и путевых условиях плавания. В то же время методология использования
современных ТСС и ПЭВМ для целей управления при маневрировании судов в этих условиях развита недостаточно. Это свидетельствует о необходимости совершенствования методов управления и маневрирования крупнотоннажных судов.
Целью работы является разработка методов и рекомендации, направленных на обеспечение судоводителя объективной информацией для решения вопроса о выборе способа маневрирования, прогнозе ситуации при его реализации и осуществлении контроля за его исполнением. Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:
разработана имитационная модель, характеризующая движение судна в реальных условиях плавания с учетом ограниченных глубин и при наличии ветра и течения;
получено аналитическое описание движения крупнотоннажного судна лагом при маневре сближения с причалом с учетом переменной присоединенной массы воды;
разработана методика использования приемоиндикатора спутниковых навигационных систем (ПИ СНС) для определения маневренных качеств судов и корректировок математических моделей их движения;
разработаны методика построения и алгоритмы программы маневрирования с учетом ограниченных глубин, ветра и течения;
разработана методика прогнозирования параметров движения судна с использованием ЭВМ при реализации программ маневрирования;
разработаны рекомендации по использованию современных технических средств судовождения (ПИ СНС, электронно-картографических систем) при реализации программ маневрирования.
Научная новизна предлагаемой работы заключается в следующих результатах:
5 — разработано аналитическое описание движения маневрирующего судна, учитывающее влияние на динамические качества ограниченных глубин и действий ветра;
получено аналитическое описание движения судна лагом при маневре сближения с причалом с учетом переменной присоединенной массы;
предложена имитационная модель, позволяющая получить вероятностные характеристики точности движения маневрирующего судна, ориентированная на работу с ЭВМ;
разработан вероятностный метод оценки и прогнозирования процесса движения маневрирующего судна;
разработана методология формирования программ маневрирования и их реализации, применительно к ПИ СНС, электронным картам и ЭВМ.
Методы исследования. При выполнении работы применялся экспериментально-теоретический метод исследования. Для выполнения теоретической части использовался аппарат дифференциального и интегрального исчислений, теории вероятности, математической статистики, теории статистического моделирования. Экспериментальная часть заключается в натурных исследованиях маневрирования крупнотоннажных судов в различных условиях плавания с привлечением современных технических средств судовождения и моделирования маневров судов на ЭВМ.
Практическая ценность. Результаты диссертационной работы могут найти практическое применение при управлении крупнотоннажными судами, а также могут быть использованы для создания перспективных навигационных комплексов и систем.
Внедрение. Результаты работы использованы при разработке рекомендаций по управлению крупнотоннажными судами
и повышению безопасности мореплавания, которые внедрены на судах НМП.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее отдельные результаты были доложены на международном симпозиуме "Безопасность перевозочных процессов" (Москва, апрель 1995 г.). а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава НГМА (1992-1997 г. г.)
Публикации. Основные результаты работы отражены в 9 публикациях и 3 отчетах НИР.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст диссертации содержит 112 машинописных страниц и 15 рисунков. Библиография включает 101 наименование.