способ контроля остойчивости судна

Формула изобретения

Способ контроля остойчивости судна, 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, отличающийся тем, что 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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам контроля остойчивости судна в условиях эксплуатации, и может быть использовано при создании навигационных экспертных систем.

Цель изобретения - повышение безопасности плавания судна путем оценки остойчивости судна в условиях заливаемости палубы на попутном волнении.

Наиболее близкими техническими решениями оперативного контроля остойчивости в условиях эксплуатации являются «Способ контроля остойчивости» по А.С. № 16667334 от 01.04.91 и «Способ контроля остойчивости судна» по патенту № 2091269 от 27.09.97. Оба эти изобретения основаны на развитии способа контроля остойчивости, изложенного в монографии Севастьянова Н.Б. Остойчивость промысловых судов. - Л.: Судостроение, 1979, с.187-190.

В качестве прототипа использован патент № 2057678 от 10.04.96, содержащий техническое решение, требующее привлечение технологии экспертных систем. Недостатком этого способа является отсутствие возможности учета влияния воды на палубе вследствие заливаемости при движении судна на попутном волнении, что в целом снижает достоверность оценки остойчивости.

Технический результат достигается тем, что дополнительно измеряют уровень воды в палубном колодце для прямого положения судна и угол входа кромки фальшборта в воду.

На чертеже (фиг.1) представлена обобщенная структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ.

Измеряют период бортовой качки, осадки судна носом и кормой, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость ветра, координаты места судна и расстояние до ближайшего порта-убежища, уровень воды в палубном колодце для прямого положения судна, угол входа кромки фальшборта в воду.

По данным измерений устанавливают следующее.

- Плечо кренящего момента от воды на палубе

где _к - относительный коэффициент палубного колодца; В/Т - отношение ширины к осадке судна; - редукционный коэффициент; f₀ - измеренный уровень воды в палубном колодце.

- Кренящий момент от воды на палубе судна

где D=f(T_H,T_K ) - водоизмещение судна; T_H и T_K - измеренные осадки судна носом и кормой; =( - ) - текущее значение относительного угла крена; - абсолютное значение угла крена; - угол волнового склона; - измеренный угол входа кромки фальшборта в воду.

- Минимальное допустимое значение начальной метацентрической высоты:

где h_ф - начальная поперечная метацентрическая высота; d - высота надводного борта на миделе судна; _ф - угол входа кромки фальшборта в воду.

- Параметры набегающего волнения:

среднюю длину волны

m₀₀ и m_{2 max} - моменты спектра волнения S( ), вычисленные по известным формулам [Справочник по теории корабля. 4.1. - Л.: Судостроение, 1985, с.124-125];

высоту волны 3%-ной обеспеченности h_w

где

измеренная высота волны 3%-ной обеспеченности; D - дисперсия волнового процесса, вычисленная по спектральной плотности S( ).

- Диаграммы статической остойчивости судна на тихой воде l и на вершине волны l_r. Исходная диаграмма статической остойчивости l =f( ) строится для текущего случая нагрузки по замеренным осадкам судна носом и кормой с помощью методов статики корабля. Учет надстроек и рубок, а также возможного сопутствующего дифферента. Расчет диаграммы статической остойчивости на вершине попутной волны осуществляется путем вычисления поправок на влияние попутного волнения при заданной крутизне волны h_W/ , вычисленной по формулам (4) и (6) и методике, изложенной в [Справочник по теории корабля. Ч.2, Л.: Судостроение. 1985, с.78-82].

- Диаграмма плеч кренящего момента от воды в палубном колодце l_w определяется расчетом по теоретическому чертежу с учетом общего расположения судна.

- Фактическая аппликата центра тяжести Z_G , соответствующая рассчитанной диаграмме остойчивости на вершине волны.

- Критическая аппликата центра тяжести (Z_G)_CR, соответствующая предельной диаграмме статической остойчивости, определяется из условия равенства площадей «а» и «в» на фиг.2 (условие равенства работ восстанавливающего момента судна, соответствующего расчетной диаграмме статической остойчивости и кренящего момента от воды на палубе судна). Равенство площадей достигается методом последовательных приближений.

При расчете критической аппликаты центра тяжести (Z_G)_CR судна осуществляется проверка исходных параметров волнения. Если <L, то в качестве расчетной принимается длина волны, равная длине судна L, а крутизна волны (отношение высоты волны к ее длине) h_W/ для судов длиной до 45 м должна быть не менее данных, указанных в таблице:

, м	20	25	30	35	40	45
	0.108	0.100	0.093	0.089	0.084	0.081

- Условие достаточной остойчивости

Устройство для осуществления способа содержит измерительный блок 1, включающий датчик угловых перемещений при бортовой качке 2, датчики 3 и 4 для измерения осадок судна носом и кормой, датчик 5, регистрирующий скорость судна на нерегулярном волнении, датчик 6 скорости ветра, датчик 7, измеряющий уровень воды в палубном колодце для прямого положения судна, датчик 8 угла входа кромки фальшборта в воду, выход которого соединен с модулем преобразования измерительной информации 9, включающим коммутатор 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11 и стандартный интерфейс 12, поступают для дальнейшей обработки в ЭВМ 13, где осуществляются операции по анализу исходной информации, математическому моделированию и прогнозированию остойчивости и скорости судна в условиях усиливающегося шторма, на основании которого с помощью экспертной системы 14, включающей базу данных 15, базу знаний 16, механизм вывода 17 и интерфейс с пользователем 18, производится оценка опасности ситуации и вырабатываются практические рекомендации по обеспечению остойчивости судна с водой на палубе, которые совместно с данными моделирования и алгоритмом преобразования информации 1-7 демонстрируются на экране цветной графической станции 19 и выводятся на печать с помощью принтера 20. Данные о координатах места судна 21 и расстоянии до ближайшего порта-убежища 22 вводятся пользователем через клавиатуру ЭВМ.