АВТОМАТИЧНЕ КЕРУВАННЯ СУДНОМ У ШТОРМ
https://doi.org/10.33815/2313-4763.2023.1-2.26-27.120-132
Анотація
Штормові умови плавання є одними із найбільш складних при плаванні на маршруті. Тривала хитавиця, необхідність постійної концентрації уваги дуже виснажує екіпаж та призводить до прийняття помилкових рішень. Існуючі методи штормування мало ефективні, так як мають низьку точність, значні затримки у часі між отриманням даних для розрахунку і визначенням безпечних параметрів руху, відсутність можливості постійного визначення безпечних параметрів руху, складність виявлення домінуючого фактору із системи небезпечних факторів, інтуїтивне оцінювання рівня небезпеки. Метою дослідження є розробка методу автоматичного штормування, який забезпечить безпечне плавання в шторм. Розроблено метод, алгоритмічне та програмне забезпечення модуля автоматичного штормування, які дозволяють формувати безпечні та оптимальні параметри руху судна. Отримані результати пояснюються використанням бортового обчислювача, вирішенням, на кожному кроці бортового обчислювача, оптимізаційної задачі з нелінійними обмеженнями. Використання нелінійних обмежень дозволяє оптимізувати цільову функцію із врахуванням небезпек штормового плавання: гармонійного та параметричного резонансу, втрати остійності на попутному хвилюванні, ударів групових хвиль у корму судна, перевищення допустимих навантажень на конструкцію корпуса судна, тощо. Отримані результати відрізняються від відомих рішень тим, що вперше вирішена задача автоматичного оптимального керування судном у шторм, що дозволяє суттєво зменшити вплив людського чинника на процеси штормування та підвищити безпеку судноплавства. Отримані результати є відтворюваними та розширюваними. Розширюваність пояснюється врахуванням інших небезпек у вигляді обмежень на оптимізаційні параметри. Теоретичне значення отриманих результатів полягає у застосуванні методу нелінійної оптимізації з лінійними та нелінійними обмеженнями типу нерівностей для знаходження оптимальних і безпечних параметрів штормування. Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості застосування розроблених методів у модулях автоматичного штормування судна, що дозволяє зменшити вплив людського чинника на процеси штормування, зменшити втомлюваність екіпажу, підвищити безпеку судноплавства.
Посилання
2. Vahushchenko, L. L., Vahushchenko, A. L., Zaichko, S. I. (2005). Bortovi avtomatyzovani systemy kontroliu morekhidnosti. Odesa: Feniks, 272 s.
3. Remez, Yu. V. Kachka korablia,. L. (1983).: Sudnobuduvannia, 328 s.
4. Capt. Takuzo Okada. (2019). Marine Weather Ship Handling in Rough Sea, Japan P&I Club. P&I Loss Prevention Bulletin 45, 108 p.
5. Qianfeng Jing, Kenji Sasa, Chen Chen, Yong Yin, Hironori Yasukawa, Daisuke Terada. (2021). Analysis of ship maneuvering difficulties under severe weather based on onboard measurements and realistic simulation of ocean environment. Ocean Engineering. Volume 221, Article 108524 ISSN 0029-8018, https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.108524.
6. Ershov, A., Buklis, P. (2018). Ways to increase speed and economy of tanker fuel during storm navigation. Bulletin of the State Maritime and River Fleet University named after Admiral S. O. Makarov 10 (6), pp. 1122–1131, doi: 10.21821/2309-5180-2018-10-6-1122-1131.
7. France, W., Levadou, M., Treakle, T., Paulling, J., Michel, R., Moore, C. (2003). An investigation of head-sea parametric rolling and its influence on container lashing systems, Marine Technology 40(1), pp. 1–19. doi: 10.5957/mt1.2003.40.1.1.
8. Eremenko, A., Zhukov, Y. (2016). Smart onboard seafaring safety assurance system, Electrical and computer systems 22(98), pp. 293–300.
9. Zinchenko, S., Tovstokoryi, O., Mateichuk, V., Nosov, P., Popovych, I., Gritsuk, I. (2022). Automatic vessel steering in a storm. Electrical, Control and Communication Engineering. 2022, vol. 18, no. 1, pp. 66–74, https://doi.org/10.2478/ecce-2022-0009.
10. Mateichuk, V., Zinchenko, S., Tovstokoryi, O., Nosov, P., Nahrybelnyi, Ya, Popovych, I. and Kobets, V. (2021). Automatic Vessel Control in Stormy Conditions. 2-nd International workshop on computational & Information Technologies for Control & Modeling (CITCM 2021), 5 November. Rivne, Ukraine.
11. Mateichuk, V. M., Zinchenko, S. M., Nosov, P. S., Mamenko, P. P., Kyrychenko, K. V. (2022). Avtomatychne shtormuvannia iz vrakhuvanniam naiavnoho dempfuvannia. Materialy II Mizhnarodnoi naukovo – praktychnoi konferentsii "Problemy staloho rozvytku morskoi haluzi", Kherson.
12. Parametric Roll Assessment. (2019). Rule Note NR 667 DT R00 E. Bureau Veritas. 92937 Paris La Défense Cedex – France.
13. Guide for the assessment of parametric roll resonance in the design of container carriers. (2019). American Bureau of Shipping Incorporated by Act of Legislature of the State of New York, 1862.
14. New DNV anti-roll app helps avoid container losshttps://www.dnv.com/expert-story/maritime-impact/New-DNV-anti-roll-app-helps-avoid-container-loss.html#article-lightbox1.
15. International Maritime Organization, “Revised guidance to the master for avoiding dangerous situations in adverse weather and sea conditions,” IMO MSC.1/Circ.1228, 2007. Available: https://www.liscr.com/revised-guidance-master-avoiding-dangeroussituations-adverse-weather-and-sea-conditions.
16. Katsutoshi Takeda, Masanori Akagi, Kinya Ishibashi. (2023). Introduction of “Guidelines on Preventive Measures againts Parametric Rolling”. ClassNK Technical Journal №7.
17. Bonci, M. (2019). The manoeuvrability of high-speed craft in the following sea. https://doi.org/10.4233/uuid:843b41a4-fb9f-4211-8280-5767a03146eb.
18. Zinchenko, S., Mateichuk, V., Nosov, P., Popovych, I., Solovey, O., Mamenko, P., Grosheva, O. (2020). Use of Simulator Equipment for the Development and Testing of Vessel Control Systems / Electrical, Control and Communication Engineering. – 2020. – Vol.16. – №2. – P.58–64. DOI: 10.2478/ecce-2020-0009. https://sciendo.com/pdf/10.2478/ecce-2020-0009.
