СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСАДКИ СУДНА
METHOD FOR DETERMINING SHIP SUBMERSION

Изобретение относится к судостроению, а именно к средствам для определения осадки судна в воде. Необходимость определения величины осадки судна возникает при проведении грузовых операций. Способ может быть использован при штиле на спокойной воде и в условиях качки и сильного волнения, при отсутствии грузовых марок по миделю судна, при возникновении сложного перекоса корпуса судна, при большой высоте надводного борта судна и др.
Известен способ определения осадки судна по заявке на пат. РФ №2013140354/11, МПК В63В 39/12, от 02.09.2013. Способ заключается в замерах расстояния от нижней кромки киля судна до поверхности спокойной воды датчиками гидростатического давления как минимум в трех точках, расположенных в носовой, средней и кормовой частях. Все точки замера располагают на дне судна, а расчеты средней осадки производят в автоматическом режиме с помощью контроллера. В качестве измерительной аппаратуры используются гидростатические датчики давления и инклинометры
Недостатком способа является то, что датчики гидростатического давления не дают необходимой точности, результаты их измерения имеют сильную зависимость от температуры, влажности и атмосферного давления, также они не имеют привязки к отсчет ному уровню водной поверхности.
Известен способ по пат. ЕР №0362586, В63В 39/12, опубл. 11.04.90, в котором определение осадки судна производят путем замера высоты надводного борта с помощью устройства, содержащего мерительную линейку, установленную внутри корпуса и имеющую элементы для доступа воды, и обтекатели, прикрепленные к корпусу.
Недостатком известного способа является невысокая точность и надежность измерений в условиях качки из-за того, что измерительное устройство раскачивается вместе с судном на волне, что приводит к изменению глубины погружения мерительной линейки, которое является источником погрешности.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ определения осадки судна по патенту РФ на №2363611, МПК В63В 39/12, опубл. 10.08.2009. Способ заключается в том, что определение параметров отметок осадки судна осуществляют путем замера высоты подводного борта. Для этого участки наружной обшивки судна в местах пересечения забортной воды и нанесенных марок углублений снимают камерой в режиме реального времени в шести местах. Собранная информация с выводом изображения на монитор, отслеживается в разных скоростных режимах. По выделенному фрагменту определяется параметр отметки осадки судна. После выделения необходимого количества фрагментов и определенных по ним параметров отметок осадки судна информация сохраняется на доступных носителях информации. Устройство, реализующее способ состоит из камеры, ЭВМ (ноутбука/компьютера), соединенных между собой проводной и/или беспроводной связью. При этом устройство может комплектоваться водонепроницаемым прозрачным колпаком для защиты камеры от брызг и атмосферных осадков, а также штативом или телескопическим удлинителем для позиционирования камеры в точке, из которой осуществляется требуемый обзор и съемка.
Недостатком способа является недостаточная точность полученных результатов в неспокойной воде, т.к. колебания волн, в том числе и в местах нанесенных марок углублений хаотичны и с помощью устройства, реализующего способ, не могут быть определены. Кроме того, аналог не обеспечивает оперативного получения информации.
Заявляемый способ определения осадки судна позволяет повысить точность и скорость определения указанного параметра путем замены марок углублений на судне и видеокамеры как средств оценки и документирования полученного результата на геодезическую аппаратуру системы ГЛОНАСС/GPS, решающую ту же задачу быстрее и с более точным конечным результатом.
2
1
12
1
2
12
Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в способе определения осадки судна путем определения высоты подводного борта судна заключающемся также как и прототип, в замерах параметров в нескольких точках судна, отличающемся тем, что замеры осуществляют с помощью геодезической аппаратуры ГЛОНАСС/GPS, антенна первого ровера которой установлена на палубе судна с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, а антенна второго ровера размещена на плавающем основании в воде, при этом высоту подводного борта судна определяют по формуле: Т=Н-(Н+ΔН), где: Т - высота подводного борта судна; H - высота уровня расположения антенны первого ровера относительно уровня воды; Н - высота уровня расположения антенны второго ровера относительно киля судна; ΔН - разность высот расположения антенны первого ровера относительно антенны второго. При этом полученные результаты поступают, обрабатываются и сохраняются в переносной ЭВМ (ноутбуке/компьютере).
Сущность способа заключается в том, что определение осадки судна производят путем измерения с помощью геодезической аппаратуры ГЛОНАСС/GPS высот приемных антенн судового ровера и ровера, установленного на плавающем основании, и вычисления с помощью переносной ЭВМ искомого параметра в судовой системе координат.
Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - повышение точности и оперативности определения осадки судна - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области судостроения не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого способа, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».
Сущность указанного способа поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
В качестве измерительной аппаратуры применяется спутниковая геодезическая аппаратура ГЛОНАСС/GPS, антенна первого ровера 1 (базового) которой установлена на мачте 2, закрепленной на плавающем основании 3, а антенна второго ровера 4 (судового), установлена на штативе 5, который по мере производимых замеров может перемещаться вдоль палубы судна 6. Прием произведенных измерений, расчет искомого параметра и хранение результатов осуществляет переносная ЭВМ (на рис. не показана). В зависимости от типа судна и/или требований заказчика может применяться один из двух вариантов комплектов измерительной аппаратуры: двухчастотная спутниковая геодезическая аппаратура ГЛОНАСС/GPS, работающая в режиме кинематики реального времени, с передачей и обработкой данных в ЭВМ (ноутбуке или компьютере) - при нахождении базового ровера на расстоянии не более 20 кмот судна или одночастотная спутниковая геодезическая аппаратура ГЛОНАСС/GPS - при нахождении ровера на расстоянии не более 2 км.
Устройство работает следующим образом:
1
2
12
2
1
12
Оператор включает в работу антенны судового 4 и базового ровера 1 и ЭВМ (ноутбук или компьютер), производит в течение 1 минуты геодезические измерения H, H, ΔН в режиме кинематики реального времени и собирает данные в компьютере. Далее компьютер в судовой системе координат рассчитывает величину осадки судна (высоты подводного борта) в месте установки ровера 4 по формуле: Т=Н-(Н-ΔH). Затем оператор перемещает антенну ровера 4 в следующую точку палубы судна и повторяет измерения. Операция повторяется для точек судна, расположенных в носовой, средней и кормовой частях палубы судна. По результатам измерения осадки судна методом драфт-сюрвей выполняется расчет массы груза на борту судна.
Предлагаемое изобретение было создано специалистами кафедры «Основ инженерного проектирования» ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала СО. Макарова» в составе научно-исследовательской работы совместно с ООО «ЗД спутниковая навигация», ООО «Фарватер» и ЗАО «НПК «ПРОМЭЛЕКТРОНИКА». Были произведены экспериментальные исследования и расчеты, показавшие возможность использования заявляемого способа для определения осадки судна в порту или при плавании в районах с малыми глубинами.
1
2
12
2
12
Способ был апробирован в летний период на спокойной воде. Производилось определение осадки грузового судна типа балкер с известным по массе грузом и без него. При длине судна - 128 м и высоте борта 6,1 м, H - 1,5 м, были получены следующие данные для порожнего судна: Н - 7,6 м, ΔH - 1 м, Т - 5,1 м; для судна под грузом: Н - 7,6 м, ΔH - 0,5 м, Т - 5,6 м. При сравнении показателей, полученных предлагаемым способом и методом драфт-сюрвей, было выявлено, что предлагаемый способ обладает по сравнению с указанным аналогом большей скоростью, точностью и простотой выполнения: задействован всего один оператор, время проведения до 1 мин, точность измерения - 2 см, что превосходит примерно в 1,5 раза аналогичные показатели метода драфт-сюрвей.
Изложенное, позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».