СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ИМ ШВАРТОВНОЙ ОПЕРАЦИИ К БОРТУ СУДНА-ПАРТНЕРА, ЛЕЖАЩЕГО В ДРЕЙФЕ
METHOD OF SHIP CONTROL IN MOORING TO DRIFTING PARTNER SHIPBOARD

Изобретение относится к водному транспорту и касается управления швартующимся судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера, лежащего в дрейфе.
n
n
Известен способ управления швартующимся судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера (патент №2422326, опубл. 27.06.2011), когда в пределах контуров швартующегося судна и судна-партнера, в их диаметральных плоскостях выбирают по две точки, одна из которых находится в носу А (швартующееся судно), A (судно-партнер), другая - в корме В (швартующееся судно), B (судно-партнер) (фиг.1,2) относительно мидель-шпангоута соответствующего судна.
n
n
0A
0A
0B
0B
n
0An
0An
n
0Bn
0Bn
A
A
n
В
B
n
An
An
n
Bn
Bn
G
G
n
0Gn
0Gn
0
Координаты точек А, В, A, B в неподвижной координатной системе определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м). Используя значения координат точек А(X, Y), В(X, Y) швартующегося судна и судна-партнера A(X, Y), B(X, Y) в неподвижной координатной системе, координаты тех же точек в подвижных системах координат, связанных с швартующимся судном А(X, Y), B(Х, Y) и судном-партнером A(X, Y), B(X, Y), координаты центров тяжести (ЦТ) швартующегося судна в связанной с ним подвижной координатной системе G (X, Y) и судна-партнера в связанной с ним подвижной координатной системе G(X, Y) (фиг.3), а также значения расстояния между диаметральными плоскостями (ДП) швартующихся судов h и расстояния между ЦТ швартующихся судов m, рассчитывают:
0G
0G
- координаты центра тяжести швартующегося судна G(X, Y) в неподвижной координатной системе;
n
0Gn
0Gn
- координаты центра тяжести судна-партнера G(X, Y) в неподвижной координатной системе;
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
n
n
- координаты точек
и
, расположенных на перпендикулярах к ДП судна-партнера, восстановленных в точки A и B;
<mrow><msubsup><mi>G</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mn>0</mn><mi>G</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mn>0</mn><mi>G</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
- координаты проекции ЦТ судна-партнера
в неподвижной координатной системе на траекторию сближения в конечной стадии швартовки, проходящую параллельно ДП судна-партнера через точки
и
;
2
0P2
0P2
- координаты второй заданной точки P(X, Y) в неподвижной координатной системе;
1
2
3
- текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна рассчитывают с использованием уравнения его движения dυ/dS=f(υ, C C, C,…),
где
υ - текущее значение скорости швартующегося судна;
S - путь;
1
2
3
н
n
C, C, C,… - текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна, зависящие от текущих значений параметров, характеризующих текущее состояние загрузки судна и внешней среды (водоизмещения швартующегося судна; параметров посадки корпуса; направления и скорости ветра; параметров волнения; направления и скорости течения; глубины акватории в районе выполнения швартовной операции). Текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна в процессе его сближения с судном-партнером определяют интегрированием уравнения движения швартующегося судна в пределах от υ=υ до υ=υ, т.е.
<mrow><msub><mi>S</mi><mi>T</mi></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mrow><msub><mi>υ</mi><mi>н</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>υ</mi><mi>n</mi></msub></mrow></munderover><mrow><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>υ</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>3</mn></msub><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi></mrow></mrow></mstyle></mrow>
н
n
где υ - начальная скорость швартующегося судна; υ - скорость судна-партнера.
1
2
3
При этом текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна С, С, С,… в процессе выполнения швартовной операции непрерывно идентифицируют с использованием метода, описанного в работах [5], [6].
1
0P1
0P1
- координаты первой заданной точки P(X, Y) в неподвижной координатной системе.
1
0P1
0P1
0G
0G
Зная координаты первой заданной точки и координаты ЦТ швартующегося судна, определяют текущее положение траектории сближения, проходящей через первую заданную точку P(X Y) и ЦТ швартующегося судна G(X, Y). После этого определяют поперечные смещения точек A и B от найденной указанным способом траектории сближения.
n
n
T
1
A
B
Непрерывно определяемые значения координат точек A и B, A и B позволяют непрерывно вычислять координаты ЦТ швартующегося судна G, а вместе с непрерывно определяемым текущим значением длины тормозного пути S - и первой заданной точки P; а также поперечные смещения d и d точек A и B швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.
Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по закону:
A
A
B
B
α=-k×d+k×d,
A
B
где k, k - коэффициенты усиления по перечным смещениям носовой и кормовой точек швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.
1
1
Таким образом, швартующееся судно движется по линии GP в направлении точки P.
0G
0G
1
0G
0P1
0G
0Р1
0G
0P1
2
2
0Р2
0P2
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
В момент выхода швартующегося судна в первую заданную точку, что соответствует равенству координат ЦТ швартующегося судна G(X, Y) и координат первой заданной точки P(X, Y) (X=Х; Y=Y), оно переходит к сближению со второй заданной точкой P, при этом текущее положение траектории сближения соответствует положению линии, проходящей через точки
и
, координаты которых рассчитывают непрерывно. Текущие координаты второй заданной точки P(Х, Y), лежащей на линии
вычисляют также непрерывно.
n
n
n
2
A
B
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
Постоянно определяемые значения координат точек A и B, A и B позволяют непрерывно вычислять: координаты точек
и
, ЦТ G швартующегося судна и ЦТ G судна-партнера, второй заданной точки P в неподвижной координатной системе, а также поперечные смещения d и d точек A и B швартующегося судна от текущего положения траектории сближения, которой является линия
.
2
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по известному закону. Таким образом, швартующееся судно движется в точку Р по линии
.
2
0G
0P2
0G
0P2
Момент выхода швартующегося судна во вторую заданную точку P соответствует равенству координат ЦТ швартующегося судна и второй заданной точки, то есть X=X, Y=Y.
<mrow><msubsup><mi>υ</mi><mi>x</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><mi>υ</mi><mo>=</mo><msubsup><mi>υ</mi><mi>x</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
Однако в этом способе управления судном, выполняющим швартовную операцию к борту судна-партнера, есть определенный недостаток, не позволяющий безопасно сблизиться швартующемуся судну с судном-партнером, если оно лежит в дрейфе. Направление вектора линейной скорости дрейфующего судна υ' определяется углом дрейфа β' (угол между диаметральной плоскостью судна и вектором линейной скорости судна) (фиг.4), а величина β' может достигать больших значений в пределах от 0 до 180° [1], [3], [4]. Таким образом, в момент выхода швартующегося судна к борту судна-партнера, лежащего в дрейфе, линейная скорость швартующегося судна и должна быть равна продольной составляющей линейной скорости швартующего судна
, то есть
.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в соблюдении условия движения швартующегося судна в конечной стадии швартовки со скоростью, равной продольной составляющей линейной скорости судна-партнера.
n
n
Для достижения указанного технического результата в способе управления швартующимся судном, при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера, когда в пределах контуров швартующегося судна и судна-партнера, в их диаметральных плоскостях выбирают по две точки, одна из которых находится в носу A (швартующееся судно), A (судно-партнер), другая - в корме B (швартующееся судно), B (судно-партнер) (фиг.2) относительно мидель-шпангоута соответствующего судна.
n
n
0A
0A
0B
0B
n
0An,
0An
n
0Bn,
0Bn
А
A
B
B
n
An
An
n
Bn
Bn
G
G
n
0Gn
0Gn
0
Координаты точек A, B, A, B в неподвижной координатной системе определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м). Используя значения координат точек швартующегося судна A(X, Y), В(X, Y) и судна-партнера A(X Y), B(X Y) в неподвижной координатной системе, координаты тех же точек в подвижных системах координат, связанных с швартующимся судном A(Х, Y), B(X, Y) и судном-партнером A(X, Y), B(X,Y), координаты ЦТ швартующегося судна в связанной с ним подвижной координатной системе G (X,Y) и судна-партнера в связанной с ним подвижной координатной системе G(X, Y), а также значения расстояния между ДП швартующихся судов h и расстояния между ЦТ швартующихся судов m, рассчитывают:
0G
0G
- координаты центра тяжести швартующегося судна G (X, Y) в неподвижной координатной системе;
n
0Gn
0Gn
- координаты центра тяжести судна-партнера G(X, Y) в неподвижной координатной системе;
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
n
n
- координаты точек
и
, расположенных на перпендикулярах к ДП судна-партнера, восстановленных в точки A и B;
<mrow><msubsup><mi>G</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mn>0</mn><mi>G</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mn>0</mn><mi>G</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
- координаты проекции ЦТ судна-партнера
в неподвижной координатной системе на траекторию сближения в конечной стадии швартовки, проходящую параллельно ДП судна-партнера через точки
и
;
2
0P2
0P2
- координаты второй заданной точки P(X, Y) в неподвижной координатной системе;
1
2
3
- текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна рассчитывают с использованием уравнения его движения dυ/dS=f(υ, C, C, C,…),
где
υ - текущее значение скорости швартующегося судна;
S - путь;
1
2
3
C, C, C,… - текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна, зависящие от текущих значений параметров, характеризующих текущее состояние загрузки судна и внешней среды (водоизмещения швартующегося судна; параметров посадки корпуса; направления и скорости ветра; параметров волнения; направления и скорости течения; глубины акватории в районе выполнения швартовной операции).
Отличительным признаком предлагаемого способа от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является следующий:
н
<mrow><mi>υ</mi><mo>=</mo><msubsup><mi>υ</mi><mi>x</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
дополнительно текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна в процессе его сближения с судном-партнером определяют интегрированием уравнения движения швартующегося судна в пределах от υ=υ до
, т.е.
<mrow><msub><mi>S</mi><mi>T</mi></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mrow><msub><mi>υ</mi><mi>н</mi></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>υ</mi><mi>x</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow></munderover><mrow><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>υ</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>3</mn></msub><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi></mrow></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><msubsup><mi>υ</mi><mi>x</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
где
- продольная составляющая линейной скорости швартующего судна.
1
2
3
При этом текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна C, C, С,… в процессе выполнения швартовной операции непрерывно идентифицируют с использованием метода, описанного в работах [5], [6];
1
0P1
0P1
- координаты первой заданной точки P(X, Y) в неподвижной координатной системе.
1
0P1
0P1
0G
0G
Зная координаты первой заданной точки и координаты ЦТ швартующегося судна, определяют текущее положение траектории сближения, проходящей через первую заданную точку Р(X, Y) и ЦТ швартующегося судна G(X, Y). После этого определяют поперечные смещения точек A и B от найденной указанным способом траектории сближения.
n
n
T
1
A
B
Постоянно определяемые значения координат точек A и B, A и B позволяют непрерывно вычислять координаты ЦТ швартующегося судна G, а вместе с непрерывно определяемым текущим значением длины тормозного пути S - и первой заданной точки P, а также поперечные смещения d и d точек A и B швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.
Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по закону:
A
A
B
B
α=-k×d+k×d,
A
B
где k, k - коэффициенты усиления по перечным смещениям носовой и кормовой точек швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.
1
1
Таким образом, швартующееся судно движется по линии GP в направлении точки P.
0G
0G
1
0G
0P1
0G
0Р1
0G
0P1
2
2
0P2
0P2
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
В момент выхода швартующегося судна в первую заданную точку, что соответствует равенству координат ЦТ швартующегося судна G(X, Y) и координат первой заданной точки P(X, Y) (X=Х; Y=Y), оно переходит к сближению со второй заданной точкой P, при этом текущее положение траектории сближения соответствует положению линии, проходящей через точки
и
, координаты которых рассчитывают непрерывно. Текущие координаты второй заданной точки P(X, Y), лежащей на линии
, вычисляют также непрерывно.
n
n
n
2
A
B
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
Постоянно определяемые значения координат точек A и B, A и B позволяют непрерывно вычислять: координаты точек
и
, ЦТ G швартующегося судна и ЦТ G судна-партнера, второй заданной точки Р в неподвижной координатной системе, а также поперечные смещения d и d точек A и B швартующегося судна от текущего положения траектории сближения, которой является линия
.
2
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по известному закону. Таким образом, швартующееся судно движется в точку P по линии
.
2
0G
0Р2
0G
0P2
Момент выхода швартующегося судна во вторую заданную точку P соответствует равенству координат ЦТ швартующегося судна и второй заданной точки, то есть X=Х, Y=Y.
Предлагаемый способ управления судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера, лежащего в дрейфе, осуществляют следующим образом.
n
n
В пределах контуров швартующегося судна и судна-партнера, лежащего в дрейфе, в их диаметральных плоскостях выбирают по две точки, одна из которых находится в носу A (швартующееся судно), A (судно-партнер, лежащее в дрейфе), другая - в корме B (швартующееся судно), B (судно-партнер, лежащее в дрейфе) (фиг.2) относительно мидель-шпангоута соответствующего судна.
n
n
0А
0A
0В
0B
n
0An
0An
n
0Bn
0Bn
A
B
B
B
n
An
An
n
Bn
Bn
G
G
n
0Gn
0Gn
0
Координаты точек A, B, A, B в неподвижной координатной системе определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м). Используя значения координат точек швартующегося судна A(Х, Y), B(Х, Y) и судна-партнера, лежащего в дрейфе A(X, Y), B(X, Y) в неподвижной координатной системе, координаты тех же точек в подвижных системах координат, связанных с швартующимся судном A(X, Y, В(X, Y) и судном-партнером, лежащим в дрейфе A(X, Y) B(X,Y), координаты ЦТ швартующегося судна в связанной с ним подвижной координатной системе G(X,Y) и судна-партнера, лежащего в дрейфе в связанной с ним подвижной координатной системе G(X, Y), а также значения расстояния между ДП швартующихся судов h и расстояния между ЦТ швартующихся судов m, рассчитывают:
0G
0G
- координаты центра тяжести швартующегося судна G(X, Y) в неподвижной координатной системе;
n
0Gn
0Gn
- координаты центра тяжести судна-партнера, лежащего в дрейфе G(X, Y) в неподвижной координатной системе;
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
n
n
- координаты точек
и
, расположенных на перпендикулярах к ДП судна-партнера, лежащего в дрейфе, восстановленных в точки A и B;
<mrow><msubsup><mi>G</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mn>0</mn><mi>G</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mn>0</mn><mi>G</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
- координаты проекции ЦТ судна-партнера, лежащего в дрейфе
в неподвижной координатной системе на траекторию сближения в конечной стадии швартовки, проходящую параллельно ДП судна-партнера, лежащего в дрейфе через точки
;
2
0P2
0P2
- координаты второй заданной точки P(X, Y) в неподвижной координатной системе;
1
2
3
- текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна рассчитывают с использованием уравнения его движения dυ/dS=f(υ, C, C, C,…),
где
υ - текущее значение скорости швартующегося судна;
S - путь;
1
2
3
C C, C,… - текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна, зависящие от текущих значений параметров, характеризующих текущее состояние загрузки судна и внешней среды (водоизмещения швартующегося судна; параметров посадки корпуса; направления и скорости ветра; параметров волнения; направления и скорости течения; глубины акватории в районе выполнения швартовной операции).
н
<mrow><mi>υ</mi><mo>=</mo><msubsup><mi>υ</mi><mi>x</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
Текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна в процессе его сближения с судном-партнером, лежащим в дрейфе, определяют интегрированием уравнения движения швартующегося судна в пределах от υ=υ до
, т.е.
<mrow><msub><mi>S</mi><mi>T</mi></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mrow><msub><mi>υ</mi><mi>н</mi></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>υ</mi><mi>x</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow></munderover><mrow><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>υ</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>2</mn></msub><mo>,</mo><mtext> </mtext><msub><mi>C</mi><mn>3</mn></msub><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi></mrow></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><msubsup><mi>υ</mi><mi>x</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
где
- продольная составляющая линейной скорости швартующего судна.
1
2
3
При этом текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна C, C, C,… в процессе выполнения швартовной операции непрерывно идентифицируют с использованием метода, описанного в работах [5], [6];
1
0P1
0P1
- координаты первой заданной точки P(X, Y) в неподвижной координатной системе.
1
0P1
0P1
0G
0G
Зная координаты первой заданной точки и координаты ЦТ швартующегося судна, определяют текущее положение траектории сближения, проходящей через первую заданную точку P(X, Y) и ЦТ швартующегося судна G(X, Y). После этого определяют поперечные смещения точек A и B от найденной указанным способом траектории сближения.
n
n
T
1,
A
B
Непрерывно определяемые значения координат точек A и B, A и B позволяют непрерывно вычислять координаты ЦТ швартующегося судна G, а вместе с непрерывно определяемым текущим значением длины тормозного пути S - и первой заданной точки P а также поперечные смещения d и d точек A и B швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.
Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по закону:
A
A
B
B
A
B
α=-k×d+k×d, где k, k - коэффициенты усиления по перечным смещениям носовой и кормовой точек швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.
1
1
Таким образом, швартующееся судно движется по линии GP в направлении точки P.
0G
0G
1
0G
0P1
0G
0P1
0G
0P1
2
2
0P2
0P2
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>A</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>X</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>Y</mi><mrow><mi>B</mi><mo>'</mo><mi>n</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
В момент выхода швартующегося судна в первую заданную точку, что соответствует равенству координат ЦТ швартующегося судна G(X, Y) и координат первой заданной точки P(X, Y) (X=X; Y=Y), оно переходит к сближению со второй заданной точкой P, при этом текущее положение траектории сближения соответствует положению линии, проходящей через точки
и
, координаты которых рассчитывают непрерывно. Текущие координаты второй заданной точки P(X, Y), лежащей на линии
, вычисляют непрерывно.
n
n
n
2
A
B
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
Непрерывно определяемые значения координат точек A и B, A и B позволяют непрерывно вычислять: координаты точек
и
, ЦТ швартующегося судна G и ЦТ судна-партнера, лежащего в дрейфе G, второй заданной точки P в неподвижной координатной системе, а также поперечные смещения d и d точек A и B швартующегося судна от текущего положения траектории сближения, которой является линия
.
2
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup><mtext> </mtext><msubsup><mi>B</mi><mi>n</mi><mo>'</mo></msubsup></mrow>
Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по известному закону. Таким образом, швартующееся судно движется в точку P по линии
.
2
0G
0Р2
0G
0P2
Моменту выхода швартующегося судна во вторую заданную точку P соответствует равенство координат ЦТ швартующегося судна и второй заданной точки, то есть X=Х, Y=Y.
В результате применения данного изобретения достигается возможность получения технического результата - соблюдение безопасности выполнения швартовной операции к борту судна-партнера, лежащего в дрейфе.
Список литературы
1. Дмитриев, В.И. Справочник капитана: справочник / В.И. Дмитриев. - Москва: Элмор, 2009. - 797 с: ил.
8
2. Патент №2422326 Российская Федерация, МПК B63H 25/00. Способ управления судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера, заявитель и патентообладатель Мурм. гос.техн. ун-т. - 2010116539/11; заявл.26.04.2010; опубл. 27.06.2011.
3. Снопков, В.И. Управление судном: учебник / В.И.Снопков. - Москва: Транспорт, 1991. - 359 с.: ил.
4. Цурбан, А.И. Швартовные операции морских судов. / А.И. Цурбан, A.M. Оганов. - М: Транспорт, 1987. - 176 с: ил.
5. Юдин Ю.И. Синтез моделей механизма предвидения для экспертных систем, обеспечивающих безопасную эксплуатацию судна: монография / Ю.И.Юдин. - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2007. - 198 с: ил.
6. Юдин, Ю.И. Теоретические основы безопасных способов маневрирования при выполнении точечной швартовки: монография / Ю.И.Юдин, СВ.Пашенцев, Г.И.Мартюк, А.Ю.Юдин. - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2009. - 152 с.: ил.