Одеська національна морська академія

Май Ба Лінь

УДК 656.61.052.484

Підвищення точності процесу безпечного
розходження суден у стислих умовах

Спеціальність 05.22.16 – судноводіння

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Одеса – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеській національній морській академії, Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник кандидат технічних наук, професор

Мальцев Анатолій Сидорович,

Одеська національна морська академія,

завідувач кафедри управління судном.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Вагущенко Леонід Леонідович,

Одеська національна морська академія,

завідувач кафедри електронні комплекси судноводіння.

кандидат технічних наук,

Дудник Сергій Антонович,

компанія Каалбай Шіппінг Україна, м.Одеса,

провідний спеціаліст.

Провідна установа: Національний університет кораблебудування

адм.Макарова, інститут автоматики та електротехніки,

Міністерства освіти і науки України, м. Миколаїв.

Захист відбудеться 27 січня 2005 р. о 10 годині на засіданні

спеціалізованої Вченої ради Д 41.106.01 в Одеській національній морській академії за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Дідрихсона, 8, корпус 1, в зал засідання вченої ради.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Одеської національної морської академії за адресою: 65029, м. Одеса, вул.. Дідріхсона 8.

Автореферат розісланий 10 грудня 2004 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Голіков В.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Ефективність роботи морських суден значною мірою визначається безпекою судноводіння, однієї з найважливіших проблем якої є неприпустимо високий рівень зіткнення суден. Незважаючи на те, що цій проблемі присвячені чисельні наукові дослідження, а бурхливий розвиток обчислювальної техніки і методів теорії керування забезпечили на флоті широке впровадження автоматизованих системи керування, проблема зниження аварійності від зіткнення суден залишається актуальною. Особливу гостроту вона приймає у стислих районах плавання, на які припадає переважна більшість зіткнень суден. Це викликане зростаючою інтенсивністю судноплавства, збільшенням габаритів і швидкостей суден, скороченням їх стоянкового часу і багатьма іншими факторами. Тому рішення цієї проблеми ще залишається далеким від оптимального.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи пов'язана з держбюджетною науково-дослідною роботою "Удосконалення методів безпечного судноводіння в складних умовах плавання", № ГР 0103U006406, у якій автор дисертації самостійно виконав розділ, тематичним планом науково-дослідних робіт Одеської національної морської академії, зокрема з темою "Розробка комп'ютерного тренажера по розхожденню суден".

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є розробка способу безпечного розходження суден у стислих умовах плавання з використанням зон безпеки суднів еліптичної і прямокутної форм.

В основу дослідження покладена гіпотеза про те, що в залежності від початкової позиції суден і параметрів їхнього руху, можливе існування більш економічних, ніж коло, зон безпеки суден, по забезпеченню ефективно розходження у стислих умовах плавання.

Головна задача дисертаційного дослідження полягає у створенні алгоритму безпечного розходження суден у стислих умовах плавання. Для цього вирішені наступні допоміжні задачі:

- розробка способу виявлення ситуації небезпечного зближення у стислих умовах плавання з використанням зон безпеки суден, що мають форму еліпса чи прямокутника;

- формування процедури оцінки можливості безпечного розхождення судна і цілі при еліптичній і прямокутній формах зони безпеки суден;

- створення методу розрахунку параметрів оптимального маневру відхилення при розходженні у стислих умовах плавання за допомогою формування припустимої області безпечних маневрів розходження;

- розробка процедури обліку впливу динаміки судна на його повороткість при розрахунку параметрів безпечного маневру відхилення у стислих водах.

Об'єктом дослідження є процес розходження суден.

Предметом дослідження є геометричні параметри процесу розходження судна у стислих умовах плавання.

При виконанні дисертаційної роботи використані методи:

- теорії систем - при розробці методології досліджень та представленні головної задачі дослідження з чотирма допоміжними задачами;

- теорії керування - при формалізації безпечних маневрів розходження суден у стислих умовах плавання й обліку динаміки судна, при маневруванні;

- математичного програмування - при розрахунках параметрів оптимального маневру відхилення;

- дослідження операцій - при розробці імітаційної моделі процесу розходження суден у стислих умовах плавання;

- аналітичної геометрії і кінематики тіл на площині.

Наукова новизна отриманих результатів. У роботі отриманий спосіб обліку скрутності району маневрування при розходженні суден, який відрізняється тим, що оцінка небезпеки зіткнення і вибір безпечного оптимального маневру відхилення для підвищення економічністі маневру забежечується застосуванням зони безпеки еліптичної і прямокутної форм.

Вперше отримано: спосіб виявлення ситуації небезпечного зближення у стислих умовах плавання з використанням зон безпеки еліптичної і прямокутної форм; метод формування областей припустимих маневрів відхилення і розрахунку параметрів оптимального маневру відхилення при розходженні у стислих умовах плавання.

Удосконалено процедуру оцінки можливості безпечного розходження при еліптичній і прямокутній формах зон безпеки суден.

Одержала подальший розвиток процедура обліку впливу динаміки судна на його повороткість при розрахунку параметрів маневру відхилення у стислих умовах плавання.

Практичне значення отриманих результатів полягає у робці методу розрахунку оптимальних параметрів маневру розходження у стислих умовах з використанням еліптичних і прямокутних зон безпеки, який може бути використаний у ситуаціях розходження з декількома цілями і при обліку навігаційних небезпек. Метод може бути також корисний для розрахунку безпечного переміщення транспортних об'єктів у стислих умовах руху.

Практична цінність роботи полягає в можливості використання програми та імітаційної моделі безпосередньо на суднах, які описують розходження з ціллю у стислих умовах плавання при застосуванні зон небезпек суден у формі еліпса і прямокутника, для розходження у стислих умовах, при проектуванні нових моделей засобів автоматизированої радіолокаційної прокладки (ЗАРП), при розробці експертних систем, а також у процесі підготовки судноводіїв, а також при створенні навчальних програм і тренажерів.

Результати роботи впроваджені у: Науково-технологічному інституті суднобудування СРВ при проектуванні і створенні берегових засобів навігаційного устаткування та при забезпеченні безпечного розходження суден; Науково-технологічному департаменті Міністерства транспорту СРВ при підвищенні безпеки плавання в прибережних водах; ДП "Дельта-лоцман" при тренажерній підготовці лоцманів; В'єтнамському морському університеті та Одеській національній морській академії при підготовці курсантів по використанню засобів навігаційного устаткування для розходження.

Особистий внесок здобувача. Усі розробки і результати дисертаційного дослідження здійснені і отримані здобувачем самостійно без співавторів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи і її окремі результати були повідомлені і схвалені на: науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу ОНМА за період 2000 – 2004 р; науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу в В'єтнамському морському університеті у 2004 році; Сьомому міжнародному науково-технічному семінарі "Стан і перспективи розвитку берегових систем керування рухом суден" Департаменту морського і річкового транспорту України.

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані у семи статтях видань, що входять у перелік, рекомендованих ВАК України і захищені патентом на винахід.

Обсяг роботи. Дисертація складається з і вступу, 5 розділів, висновку, списку літератури з 88 найменувань, одного додатка, викладена на 160 сторінках машинописного тексту, містить 3 таблиці і 37 малюнків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі представлені: актуальність теми; зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами; мета і задачі дослідження; об'єкт, предмет і методи дослідження; наукова новизна і практичне значення отриманих результатів; особистий внесок здобувача; інформація про впровадження, апробацію і публікацію результатів.

В першому розділі дисертації здійсненний аналіз літературних джерел з проблем безпечного розходження суден і обґрунтовано вибір основних напрямків по темі дослідження. Розглянуті і проаналізовані основні концепції формалізації процесу розходження суден при небезпечному зближенні, а також розглянуті методи рішення проблеми вибору безпечного маневру розходження.

Останнє десятиріччя морські держави на зниження росту аварійності суден від зіткнень витратили значні організаційні зусилля та фінансові витрати, частина яких стимулювала пошук наукових рішень проблеми безпеки. Причому, наукові праці стосуються в основному двох основних аспектів проблеми безпечного розходження суден: по - перше, виявлення ризику зіткнення суден при їхньому зближенні; по-друге, у випадку загрози зіткнення здійснюється вибір безпечного маневру розходження.

Слід зазначити, що дослідники мірою небезпечного зближення суден вибирають різні характеристики, до яких, насамперед, відноситься вірогідність зіткнення суден. Другим розповсюдженим критерієм виникнення ситуації небезпечного зближення є потрапляння судна в неприпустиму зону, навкруг цілі. Така зона може мати різний геометричний вигляд.

Офіційно прийнятою конфігурацією є коло, у центрі якого знаходиться судно, а двовимірна зона характеризується одномірним радіусом кола, що є межею припустимої дистанції найкоротшого зближення. У ряді робіт за цю зону безпеки розглядають еліпс, або вказують розміри зони без зазначення її форми.

При оцінці небезпеки зближення суден у розглянутих роботах пропонуються різні показники, до яких, насамперед , відносяться ризик зіткнення судів, що зближаються, виражений у вірогіднісній мірі, яка визначається за допомогою різних методик.

Основними факторами, які враховуються при оцінці ризику зіткнення, є швидкості і курси суден, їх маневрені характеристики, позиційні похибки виміру, розміри суден, щільність судноплавства й умови плавання.

Офіційно прийнятим показником, який характеризує наявність чи відсутність ситуації небезпечного зближення, є співвідношення дистанції найкоротшого зближення та можливо припустимої дистанції. Такий підхід еквівалентний завданню для судна і цілі загальної зони безпеки з постійним радіусом, у яку не повинні попадати судна, що зближаються. Така спрощена модель зручна, як для оцінки можливої ситуації небезпечного зближення, так і вибору безпечного маневру розходження.

Проте переважна більшість аналізованих робіт, у результаті проведених досліджень, свідчать, що зона безпеки повинна, по-перше, бути індивідуальна для кожного із суден і, по-друге, вона не є симетричної щодо судна, а витягнута по напрямку його руху у бік носа. При цьому в роботах, які розглядають безпечну зону судна, указується, що її форма і розміри залежать від ряду факторів: курсового кута, розмірів і маневрених характеристик суден; відносної швидкості зближення суден, щільності руху суден; гідрометеорологічних умов; довжин шляху гальмування; дистанції найкоротшого зближення; радіусу циркуляції і часу затримки при обробці інформації.

Модель зони безпеки судна, на відміну від застосовуваної гранично - припустимої дистанції найкоротшого зближення, більш коректно враховує специфіку ситуації зближення, яка має принципово важливе значення при розходженні суден у стислих умовах, коли існує дефіцит необхідного простору для маневрування. Тим і пояснюється велика кількість робіт на цю тему.

Разом з тим, недостатньо повно досліджене питання безпечного розходження суден при заданій початковій ситуації. Лише в декількох роботах розглядається умова існування безлічі припустимих маневрів розходження, що дозволяє розійтися судну з зустрічним на заданій дистанції найкоротшого зближення.

Питання вибору безпечного маневру розходження досить докладно розглянуто у підібраній літературі. Причому, описання процесу розходження і стратегії вибору безпечного маневру при різних початкових припущеннях у кожній роботі розглянуті з різним ступенем деталізації: від концепцій опису усієї проблеми до врахування лише деяких частин її аспектів. Однак усі моделі побудовані на припущенні, що безпечний маневр розходження судна з небезпечним повинен забезпечити дистанцію найкоротшого зближення більшу чи рівну гранично-припустимої дистанції найкоротшого зближення. Таким чином, в усіх роботах, як зону безпеки, вибирають коло постійного радіуса рівного гранично-припустимої дистанції найкоротшого зближення. Причому ця зона загальна для власного судна і зустрічного, тому усі пропозиції використовувати зону безпеки, як мірку небезпеки і методику їхньої побудови, залишаються декларативними. Причиною цього є той факт, що після виявлення небезпечного зближення невідомо, яким чином виконувати розрахунок безпечного маневру для розходження, з урахуванням того, що зони безпеки пропонуються еліптичної чи прямокутної форм, у яких місце судна зміщене відносно їхнього геометричного центру.

Обмеженість розглянутих підходів до рішення задачі вибору безпечного маневру розходження власного судна з зустрічним в стислих умовах плавання можна перебороти виходячи, насамперед, із практичних вимог не попадати в зони безпеки один одного у процесі розходження суден, що можуть мати еліптичну чи прямокутну форму.

Вхідними даними являються параметри початкової ситуації, пеленг і дистанція між суднами в початковий момент часу, параметри руху суден, розміри і форма зон безпеки кожного із них. Форма зон безпеки суден, які розходяться, повинна бути однаковою і включає два можливих типи: еліптична чи прямокутна.

При виявленні ситуації небезпечного зближення власного судна з зустрічним, і оцінці можливості безпечного розходження з урахуванням початкової ситуації, що склалася при зближенні у стислих умовах плавання, слід використовувати принципово новий підхід, суть якого полягає в наступному.

Власне судно і зустрічне зв'язують зони безпеки заданих розмірів (розрахованих по одній з методик) і однакової форми (еліптичної чи прямокутної). Припускаючи подальший рух власного судна і зустрічного з початковими параметрами, варто з'ясувати: чи попадає зустрічне в зону безпеки судна, а також, чи попадає власне судно в зону безпеки зустрічного. Якщо хоча б одне з подій має місце, то варто вважати, що зближення суден небезпечне, і необхідно приймати рішення для безпечного розходження.

Реалізація запропонованого методу стала можлива, завдяки появі і використанню автоматичної ідентифікаційної системи (АІС). Передана з АІС інформація містить дані, які необхідні для розрахунку параметрів зон безпеки кожним з суден при розходженні.

Вибір безпечного маневру розходження повинен бути забезпечений процедурою, яка дозволяє сформувати область припустимих маневрів, виходячи з вимоги неприпустимості перебування суден у зонах безпеки один одного протягом процесу розходження. При цьому формування області припустимих маневрів повинне вироблятися з урахуванням інерції судна, і варто вибрати принцип оптимальності маневру розходження у випадку, коли область припустимих маневрів не є пустою.

Розглянуті положення є основними для коректного опису процесу безпечного розходження суден у стислих умовах з урахуванням форм їхніх зон безпеки.

Другий розділ дисертації присвячений методологічному забезпеченню досліджень по темі дисертації. Здійснене обґрунтування вибору напрямку досліджень по темі дисертації, розглянуті методи рішення головної задачі і зроблений аналіз структури методологічного забезпечення досліджень представленого технологічною картою, яка базується на системному підході до досліджуваної теми. Сформульовано наукову гіпотезу, головну задачу дослідження, при декомпозиції якої поставлені чотири допоміжні задачі. Їх рішення дозволяє одержати чотири наукових результати, які необхідні для рішення головної задач, а потім отримати ії науковій результат. Після проведення імітаційного експерименту буде визначено практичну значимість і цінність роботи, а також сформульовано наукове положення дослідження.

Таким чином, у результаті аналізу сучасних підходів до рішення проблеми безпечного розходження суден обґрунтовано і обрано основний напрямок наукового дослідження, що враховує фактор скрутності району маневрування, сформульовані вимоги і допущення до прийнятої математичної моделі. Для рішення чотирьох допоміжних задач отримані методи рішення і виконане обґрунтування їхнього вибору, при цьому структура методологічного забезпечення по темі дисертаційного дослідження представлена технологічною картою; розглянута загальна методика проведення дослідження з теми дисертації, за допомогою якої визначені основні етапи наукового дослідження і використовані на цьому методи.

В третьому розділі здійснені опис і формалізація ситуації небезпечного зближення власного судна з зустрічним і характер їхньої взаємодії в процесі розходження з урахуванням існуючих норм і вимог, викладених у міжнародних правилах попередження зіткнення суден на морі (МППЗС-72).

При використанні зон безпеки величина допустимої дистанції найкоротшого зближення є змінною величиною, що залежить від ракурсу. З цієї причини стандартна процедура виявлення небезпеки зближення по співвідношенню найкоротшого і гранично-допустимої відстані стає непридатною. У даній ситуації всякий раз потрібно визначити значення граничних пеленгів зони безпеки судна, які дозволяють встановити сектор небезпечних курсів, входження одного судна в зону безпеки іншого. Після цього виконується перевірка належності початкового відносного курсу до сектору неприпустимих, у наступній послідовності.

Спочатку необхідно розглянути спосіб розрахунку значень граничних пеленгів в зоне безпеки зустрічного судна для випадків, коли її форма є еліпсом чи прямокутником.

Значення граничних пеленгів і розраховуємо:

= min{, , , }, = max{, , , },

де , , , - значення чотирьох пеленгів, що відповідають дотичним до еліпса і .

Приналежність початкового відносного курсу до сектора неприпустимих значень перевіряється таким чином (див. рис.1): Якщо

і , (1)

те належить до сектора неприпустимих відносних курсів [, ]. В цьому випадку, якщо судна будуть продовжувати рух з незмінними параметрами, то судно 1 потрапить у зону безпеки зустрічного 2. Якщо ж умова (1) не виконується, то судно не попадає в зону безпеки зустрічного, однак не виключено, що зустрічне може потрапити в зону безпеки власного судна. Тому слід зробити і таку перевірку. Для цього з позицій зустрічного визначимо граничні пеленги і на зону безпеки судна. При цьому у відносному русі судно нерухоме, а зустрічне переміщається із сумарною швидкістю. Очевидно, що при цьому відносний курс зміниться на протилежний, т. е. , дистанція не зміниться, а пеленг також збільшиться на ?, т. е. прийме значення + р.

Для перевірки умови потрапляння зустрічного в зону безпеки власного судна необхідно розрахувати граничні значення пеленгів і :

, .

Умова належності відносного курсу + р ?ектору неприпустимих відносних курсів [, ] формально записується: і , чи і .

Остаточна умова того, що зустрічне судно буде належати до зони безпеки власного приймає наступний вигляд:

і . (2)

Таким чином, небезпека зіткнення суден існує, якщо виконується хоча б одне з двох умов (1) чи (2). Варто згадати, що потрібно враховувати збільшення координат до центра судна для того, щоб одержати центр еліпса.

Рис. 1. Оцінка безпечного зіткнення суден за допомогою граничних пеленгів

Узагальнюючи отримані в даному розділі результати, робимо висновок, що можливі три варіанти виникнення ситуації небезпечного зближення власного судна з зустрічним. По-перше, коли при подальшому русі власного судна і зустрічного, воно попадає в зону безпеки зустрічного, а воно пройде повз зони безпеки власного. Друга ситуація характерна тим, що при подальшому русі зустрічне попадає в зону безпеки власного судна, а судно в зону безпеки цілі не потрапляє. І, нарешті, третій варіант виникнення небезпечного зближення, при якому судно попадає в зону безпеки зустрічного, а воно, у свою чергу, потрапляє у власну зону безпеки власного. Для оцінки небезпеки зближення були отримані умови:

, і

, . (3)

Якщо обидві приведені умови справедливі, то реалізується третій варіант небезпечного зближення власного судна з зустрічним. У випадку, коли перша умова справедлива, а друга не виконується, реалізується перший варіант небезпечного зближення. Якщо ж друга умова справедлива, а перша - ні, то має місце другий варіант небезпечного зближення.

Для оцінки можливості виконання безпечного маневру розходження необхідно розрахувати максимальне значення відносного курсу для повороту. Максимальне значення відносного курсу і мінімальний відносний курс визначаються наступним аналітичним вираженням

, (4)

, (5)

де і - швидкості суден 1 і 2, К2 – курс судна 2.

Максимальний і мінімальний відносні курси досягаються відповідно на курсах і судна, які можна розрахувати по формулах

; . (6)

Граничний момент часу для і для визначається з очевидного співвідношення

/, /. (7)

Якщо граничний момент часу , то можлива безпечне розходження зустрічних суден максимальним відносним курсом, якщо ж , то з зустрічним можна безпечно розійтися поворотом на мінімальний відносний курс . У випадку, якщо обидва моменти часу і негативні, то судно попадає в зону безпеки зустрічного, однак у цьому випадку варто максимізувати дистанцію найкоротшого зближення, для чого необхідно лягти на граничний курс чи . Знаки величин і можна визначити, знайшовши напрямок із судна на крапку перетинання. Якщо напрямок дорівнює екстремальному відносному курсу, то моменти часу позитивні. Якщо ж напрямок дорівнює зворотному відносному екстремальному курсу, то моменти часу негативні.

Таким чином, розглянуті питання вибору параметрів суднових зон безпеки еліптичної і прямокутної форм і розрахунку до них граничних пеленгів дозволяє одержати спосіб виявлення ситуації небезпечного зближення у стислих умовах і оцінки можливості безпечного розходження при еліптичній і прямокутній формах зон безпеки суден.

В четвертому розділі розглянуте питання вибору маневру для безпечного розходження у стислих умовах. При цьому визначений спосіб вибору безпечного маневру розходження власного судна з зустрічним, припускаючи, що ситуація небезпечного зближення існує і можливе безпечне розходження судна з зустрічним. Також будемо припускати, що маневрування суден при розходженні регламентується МППЗС-72, і маневр розходження повинне виконувати власне судно, у той час, як зустрічне повинно зберігати параметри свого руху (Правила 16 і 17 МППЗС-72), причому швидкість власного судна менше швидкості зустрічного.

При відносному відхиленні судна вправо граничні значення часу і аналітично знаходяться таким чином (див. рис. 2) , , де , і , - координати крапок перетинання відносного курсу з еліпсом 1 і 2.

Для відносного відхилення вліво граничні значення часу відхилення визначаються, крапками 3 і 4. Тому нижня і верхня границі часу відхилення судна можуть бути знайдені з рівнянь , , де , і , - координати крапок перетинання відносного курсу з еліпсом 3 і 4.

Рис. 2. Безпечний курс для розходження суден.

Таким чином, значення верхньої і нижньої границь часу відхилення судна залежать від сторони відносного відхилення. Тому можна записати наступні співвідношення: , при відносному відхиленні судна вліво; , при відносному відхиленні судна вправо.

Верхнє обмеження курсу відхилення при відносному відхиленні як уліво , так і вправо визначається таким чином

, , (8)

де і верхні границі курсу відхилення вправо і вліво. Їхні значення визначаються: , .

Нижнє обмеження курсу відхилення при відносному відхиленні як уліво , так і вправо визначається таким чином

, .. (9)

Одержавши граничні значення часу відхилення вправо , і вліво , , а також відповідні нижні , і верхні , границі, як функції часу відхилення , можна сформувати область припустимих маневрів відхилення вправо і вліво. На рис. 4 показана така область для еліптичної зони безпеки, а на рис. 5 - для прямокутної форми зони.

При виконанні маневру розходження слід враховувати вплив інерційності судна на його поворотлівість. При виборі зони безпеки суден у вигляді еліпса чи прямокутника раніше отримані результати урахування динаміки суден при їхньому розходженні не коректні, тому запропоновано виконувати розрахунки поправок до параметрів маневру розходження, які враховують інерційність судна при обертальному русі. Звернемося до рис. 3, за допомогою якого отримуємо формулу для розрахунку момент початку повороту судна на заданий граничний курс відхилення , коли зона безпеки цілі має форму еліпса, встановлена залежність:

, (10)

де і - початкові дистанція і пеленг, - тривалість повороту судна.

Таким чином, у четвертому розділі розроблений метод формування припустимої області маневрів відхилення і вибору із неї оптимального маневру, при якому досягається мінімальне бокове відхилення і вибір маневру відхилення з урахуванням впливу інерційності.

Рис. 4. Область припустимих маневрів відхилення у випадку еліптичної форми зони безпеки

Рис. 5. Область припустимих маневрів відхилення у випадку прямокутної форми зони безпеки

В п'ятому розділі здійснена перевірка коректності розрахунку граничних пеленгів, з метою оцінки можливості безпечного розходження суден і моделювання процесу безпечного відхилення судна оптимальним маневром з урахуванням динаміки судна для еліптичної і прямокутної форм зон безпеки шляхом розробки імітаційної моделі. Інтерфейс програми перевірки коректності розрахунку значень граничних пеленгів приведений на рис. 6. Проведене за допомогою даної програми тестування запропонованих моделей розрахунку граничних пеленгів для випадків, коли зона безпеки приймає форму еліпса і прямокутника, показало коректність отриманих формул. На лівій панелі під кожною з керуючих клавіш (крім "+" і "-" ) мається інформаційна панель, на якій індицюється значення відповідної перемінної. Значення мінімального і максимального пеленгів виводяться в правій частині екрана на інформаційній панелі "Brmіn =" і "Brmax=".

Рис. 6. Інтерфейс програми перевірки коректності розрахунку граничних пеленгів.

З метою перевірки коректності процедури оцінки небезпеки зближення суден для випадків, коли їхнії зони безпеки задані у формі еліпсів чи прямокутників, була розроблена комп'ютерна програма. Перевірка здійснюється в два етапи: для форм зони безпеки суден у виді еліпсів і, коли зони безпеки мають форму прямокутників. Інтерфейс програми оцінки небезпеки зближення суден представлений на рис. 7., а алгоритми зображені на рис. 8, і рис. 9.

Рис. 7. Інтерфейс програми оцінки небезпеки зближення суден

Рис.. 8. Алгоритм виявлення ситуації

Рис. 9. Алгоритм оцінки можливості безпечного розходження

Виконане моделювання оцінки небезпеки зближення суден для еліптичних і прямокутних зон безпеки суден, яке підтвердило коректність отриманих теоретичних розробок і отримані позитивні результати моделювання маневру відхилення судна при різних формах зони безпеки.

Однак варто звернути увагу на те, що при однакових параметрах зони безпеки (довжині і ширині) еліптична форма забезпечує меншу імовірність (до 15%) безпечного розходження власного судна з зустрічним, чим прямокутна форма. Це пояснюється тим, що площа прямокутника, який описує еліпс, більше площі самого еліпса.

ВИСНОВОК

У дисертації виконано теоретичне узагальнення і нове рішення задачі оптимального розходження суден у стислих умовах, що полягає в урахуванні різних типів взаємодії суден у процесі розходження в залежності від початкових умов, що впливає на стратегію вибору маневру і критерій оптимальності, забезпечуючи безпеку, і підвищення точності визначення параметрів розходження.

Проведені наукові дослідження підтвердили гіпотезу про те, що в залежності від початкової позиції суден і їхніх параметрів руху можливе існування більш економічних, чим коло, зон безпеки, що забезпечують ефективне розходження у стислих умовах плавання.

У роботі отримано спосіб урахування скрутності району маневрування при розходженні суден, яким відрізняється тим, що при оцінці небезпеки зіткнення і виборі безпечного оптимального маневру відхилення використовуються зони безпеки еліптичної і прямокутної форм, що підвищує економічність маневру.

У результаті проведеного дисертаційного дослідження отримані наступні наукові результати:

- розроблено спосіб виявлення ситуації небезпечного зближення у стислих умовах плавання, який відрізняється від існуючих тим, що використань зони безпеки еліптичної і прямокутної форм, які позволяють вибрати більш економічний маневр для розходження ніж зона в вигляді кола;

- удосконалена процедура оцінки можливості безпечного розходження при еліптичній і прямокутній формах зон безпеки суден;

- отримано метод формування областей припустимих маневрів відхилення і розрахунку параметрів оптимального маневру відхилення при розходженні, який відрізняється від існуючих тим, що дозволяє вибрати маневр для розходження при криволінійному русі;

- одержала подальший розвиток методика урахування впливу динаміки судна на його поворотливість при розрахунку параметрів маневру відхилення у стислих умовах плавання.

Практична значимість результатів роботи визначається тим, що отриманий у роботі спосіб розрахунку оптимальних параметрів маневру розходження у стислих умовах з використанням еліптичних і прямокутних зон безпеки може бути використаний у ситуаціях розходження з декількома суднами і при урахуванні навігаційних небезпек. Метод може бути також корисний для забезпечення безпеки переміщення об'єктів у стислих умовах руху. Практична цінність роботи полягає в тому, що отримані в дисертації алгоритми, програми і імітаційна модель процесу розходження судна можуть використовуватися і впроваджуватися на суднах з ціллю аналізу виникаючих ситуацій при розходженні, для вибору маневру, при навчанні судноводіїв, для створення тренажерів по розходженню суден, при проектуванні ЗАРП і розробці експертних систем вибору маневру розходження.

Результати роботи впроваджені в науково-технологічному інституті суднобудування СРВ для проектування і створення берегових засобів навігаційного устаткування і для забезпечення безпечного розходження між суднами, у науково-технологічному департаменті Міністерства транспорту Соціалістичної Республіки В'єтнам для підвищення безпеки плавання в прибережних водах, у ДП "Дельта-лоцман" при тренажерній підготовці лоцманів, і на факультетах морського судноводіння В'єтнамського морського університету та Одеської національної морської академії при підготовці курсантів по використанню засобів навігаційного устаткування для безпечного розходження.

Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в наступних статтях:

1. МАЙ БА ЛИНЬ. Система управления движением судов. Судовождение: Сб. научн. трудов. ОГМА. – Вып. 5. – Одесса: Латстар, 2002. с. 51-64.

2. МАЙ БА ЛИНЬ. Математическое описание системы управления движения судов Методи та засоби управління розвитком транспортних систем. Збірник наукових праць. Вып. 3. – Одесса: ОНМУ, 2002. с. 243-250.

3. МАЙ БА ЛИНЬ. Расчет параметров домены для систем управления движением судов Методи та засоби управління розвитком транспортних систем. Збірник наукових праць. Вып. 5. – Одесса: ОНМУ, 2003. с. 206-217.

4. МАЙ БА ЛИНЬ. Моделирование криволинейных траекторий движения с учетом загрузки судна Методи та засоби управління розвитком транспортних систем. Збірник наукових праць. – Вып. 6. – Одесса: ОНМУ, 2003. с. 225-236.

5. МАЙ БА ЛИНЬ. Математическое моделирование оценки опасного столкновения в истинном движении // Судовождение: Сб. научн. трудов. / ОНМА, - Вып.6. – Одесса: Латстар, 2003.- С. 86-96.

6. Мальцев А.С., МАЙ БА ЛИНЬ. Выбор оптимального курса для расхождения судов при криволинейном движении // Судовождение: Сб. научн. трудов. / ОНМА, - Вып.7. – Одесса: Латстар, 2004.- с. 47-57.

7. МАЙ БА ЛИНЬ. Методы обеспечения плавания судов в прибрежных водах. Методи та засоби управління розвитком транспортних систем. Збірник наукових праць. – Вып. . – Одесса: ОНМУ, 2004. – с. 222-234.

8. UA. 62275 A. 7 G08G3/02 Мальцев А.С., МАЙ БА ЛИНЬ. Устройство для предупреждения столкновения судов. Бюл. № 12, 2003 р.

АННОТАЦИЯ

Май Ба Линь. Повышение точности процесса расхождения судов в стесненных условиях. Диссертацией является рукопись. Специальность 05.22.16 - Судовождение. Работа представлена к защите в Одесской национальной морской академии, Одесса, 2004 год.

В диссертационной работе рассмотрена актуальная проблема снижения аварийности судов от столкновений. Решена задача аналитического описания процесса расхождения судов при отсутствии навигационных опасностей.

В работе получен способ учета стесненности района маневрирования при расхождении судов, который отличается от существующих тем, что при оценке опасности столкновения и выборе безопасного маневра изменения курса используются зоны безопасности эллиптической и прямоугольной форм, что повышает экономичность маневра.

В работе синтезирован алгоритм расчета оптимального маневра расхождения, который послужил базой для разработки имитационной модели процесса расхождения опасно сближающихся судов. Эта модель представлена компьютерной программой, позволяющей моделировать процесс расхождения судов. Результаты разработки имитационной модели и моделирования с ее помощью процесса расхождения позволили получить рекомендации по повышению безопасности маневра расхождения судов. Эти рекомендации, в первую очередь, касаются практического толкования некоторых аспектов МППСС-72 в части маневрирования судов при расхождении.

Ключевые слова: суда, расхождение, оптимизация, безопасный маневр, связующие уравнения, имитационная модель.

АНОТАЦІЯ

Май Ба Лінь. Підвищення точності процесу розходження суден у стислих умовах. Дисертацією є рукопис. Спеціальність 05.22.16 - Судноводіння. Робота представлена до захисту в Одеській Національній Морській Академії, Одеса, 2004 рік.

У дисертаційній роботі розглянута актуальна проблема зниження аварійності суден від зіткнень. Вирішена задача аналітичного опису процесу розходження суден при відсутності навігаційних небезпек.

У роботі отримано спосіб урахування стислості району маневрування при розходженні суден, що відрізняється тим, що при оцінці небезпеки зіткнення і виборі оптимального маневру відхилення використовуються зони безпеки еліптичної і прямокутної форм, що підвищує економічність маневру.

У роботі синтезовано алгоритм розрахунку оптимального маневру розходження, який став базою для розробки імітаційної моделі процесу розходження при надмірному зближенні суден. Ця модель представлена комп'ютерною програмою, що дозволяє моделювати процес маневрування суден, а результати розробки імітаційної моделі і моделювання з її допомогою процесу розходження дозволили отримати рекомендації по підвищенню надійності маневру при розходженні суден. Розроблені рекомендації, у першу чергу, стосуються практичного пояснення деяких аспектів МППЗС-72 у частині маневрування суден при розходженні.

Ключові слова: судно, розходження, оптимізація, безпечний маневр, розв’язування рівняння, імітаційна модель.

THE SUMMARY

Mai Bа Linh. Increase of accuracy of process of a divergence of ships in the constrained conditions. The dissertation is the manuscript. A speciality 05.22.16 - Navigation. Work is submitted to protection in the Odessa National Maritime Academy, Odessa, 2004.

In dissertational work the actual problem of reduction in breakdown susceptibility of ships from their collisions is considered, the problem of the analytical description of process of a divergence of courts in particular is solved at absence of navigating dangers.

In work the way of the account of constraint of area of maneuvering is received at a divergence of vessels courts which differs that at an estimation of danger of collision and a choice of safe optimum maneuver of evasion safety zones of elliptic and rectangular forms are used that raises profitability of maneuver.

In work the algorithm of calculation of optimum maneuver of a divergence which has formed base for development of imitating model of process of a divergence dangerously approaching ships is synthesized. This model is submitted by the computer program, allowing to model process of a divergence of ships. Results of development of imitating model and modeling with its help of process of a divergence have allowed to receive recommendations on increase of safety of maneuver of a divergence of ships. These recommendations, first of all, concern practical interpretation of some aspects international regulations COLREG 72.

Key words: ships, divergence, optimization, safe maneuver, binding equations, imitating model.