SHIPS ROUTE PLANNING WITH RESPECT OF SEA WAVE PROPERTIES
Authors: Гриняк В.М. , Акмайкин Д.А. , Люлько В.И. 
Published: July 2024

Работа посвящена проблеме обеспечения безопасного движения судов на морских акваториях. Особое место в рамках этой проблемы занимает задача планирования пути движения судна: траектории на локальной акватории и маршрута перехода от порта отправления к порту назначения. Цель планирования траектории движения судна на локальной акватории - обеспечение навигационной безопасности коллективного движения судов с учётом их координат, скоростей и курсов. Целью планирования маршрута перехода является оптимизация движения с различными критериями: кратчайший путь, кратчайшее время, минимальный расход топлива и т.п. В предлагаемой статье рассматривается задача планирования маршрута перехода с учётом опасности, которую представляет морское волнение при его воздействии на суда основных классов. В основу математической модели задачи положена интегральная оценка степени воздействия морского волнения на судно по пути следования судна к месту назначения. Ставится задача по минимизации этого воздействия. При этом метрикой, характеризующей степень опасности морского волнения, выступают известные отраслевые представления, описываемые диаграммой штормования судна на попутном волнении. С целью сокращения вычислительной сложности до приемлемых значений исходная оптимизационная задача сводится к задаче поиска кратчайшего пути на взвешенном графе. В работе рассматриваются способы разбиения участка поверхности акватории вершинами графа, определения множества рёбер графа и поиска кортежа вершин, обеспечивающего кратчайший путь на заданном графе с учётом принятой метрики. Статья сопровождается результатами расчётов маршрутов перехода в водах Северной Атлантики в условиях штормовой погоды на основе реальных данных о параметрах морского волнения. Показано, что предложенный способ нахождения безопасных маршрутов позволяет сформировать систематизированное представление о степени потенциальной опасности, «поджидающей» судоводителя по пути следования судна к точке назначения.

The paper is devoted to the problem of marine safety. A special place in this problem is the task of planning the way: the trajectory of the vessel's movement on the local water area and the route from port of departure to the port of destination. The purpose of planning the trajectory of the vessel on the local water area is to ensure navigation security in conditions of collective movement and geographical features of the water area. The main task of planning the transition route is to optimize traffic with various criteria: shortest path, shortest time, minimum fuel consumption, etc. The proposed article deals with the problem of planning the route of the transition, taking into account the danger posed by sea waves when it affects the vessels of the main classes. The mathematical model of the problem is based on an integral assessment of the degree of impact of sea waves on the vessel along the route of the ship to the destination. The task is to minimize this impact. At the same time, the metric characterizing the degree of danger of sea waves is known industry representations, described by the diagram of the ship's storm on the accompanying waves. In order to reduce computational complexity to acceptable values, the initial optimization problem reduces to the problem of finding the shortest path on a weighted graph. In this paper, we consider methods of partitioning a portion of the surface of an aquatorium by the vertices of a graph, determining the set of edges of a graph, and searching for a vertex tuple that provides the shortest path on a given graph taking into account the accepted metric. The paper is accompanied by the results of calculations of the migration routes in the waters of the North Atlantic in stormy weather conditions on the basis of real data on the parameters of sea waves. It is shown that the proposed method of finding safe routes allows to form a systematized view of the degree of potential danger "waiting for" the ship along the way to the destination.