Патент на изобретение №2259301

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОСТОЙЧИВОСТИ И СКОРОСТИ СУДНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к судостроению и касается технологии контроля остойчивости и скорости эксплуатирующихся судов. Способ контроля остойчивости и скорости судна заключается в измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты. При её вычислении измеряют осадки судна носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость кажущегося ветра, температуру воздуха и температуру забортной воды. При определении скорости в ледовых условиях дополнительно измеряют толщину льда, толщину снежного покрова, толщину наружной обшивки и набора корпуса в носовой части в зоне контакта, устанавливают фактическое состояние корпуса, характеризуемое уменьшением толщины обшивки и набора в результате износа, и определяют безопасную скорость при движении в сплошном ледовом поле или в битом льду за ледоколом. Безопасную скорость судна при движении в сплошном ледовом поле вычисляют по формуле: v/v_о=0,95-0,50(h/h*)-0,25(h/h*)²-0,30(h_c/h**)-0,20(h_c/h**)² в полном грузу, а в балласте – по формуле: v/v_o=1.0-0,63(h/h*)-0,27(h/h*)²-0,37(h_c/h**)-0,18(h_c/h**)², а при движении в битом льду за ледоколом вычисляют в обычном режиме по формуле: v/v_o=0,97-0,50(h/h**)-0,25(h/h**)²+(v/v_o) и по формуле: v/v_о=0,85-0,52(h/h**)-0,21(h/h**)² в маневровом режиме, где V_o – скорость судна в свободной воде, h*=0,5 – предельное (стандартное) значение толщины льда, м; h**=0,25 – стандартное значение толщины льда, м; h_c – толщина снежного покрова, м; (v/v_o)- поправка на снижение скорости при ударе носовой части корпуса о льдину, вычисляемая для судна в полном грузу по формуле: (v/v_o)=-0,31(h/h*)+0,31(h/h*)² и по формуле: (v/v_o)=-0,37(h/h*)-0,37(h/h*)² для судна в балласте в диапазоне 0,4(h/h*)1,0, при этом допустимую скорость судна, находящегося длительное время в эксплуатации, определяют при износе обшивки по формуле: v_t=k/v_o и по формуле: v_t=k_w/v_o при износе набора, где v_o– скорость судна при новом корпусе, определенная по формуле: v/v_o=0,95-0,50(h/h*)-0,25(h/h*)²-0,30(h_c/h*)-0,20(hc/h*)² или по формуле: v/v_o=1,0-0,63(h/h*)-0,27(h/h*)²-0,37(h_c/h*)-0,18(h_c/h*)²; k=1,0-3,9[(1-(t/_o)]+5,4[(1-(_t/_o)]² – коэффициент, пропорционально которому уменьшают допустимую скорость за счет износа обшивки; k_w=1,0-1,6[(1-w_t/w_o)] – коэффициент, пропорционально которому уменьшают допустимую скорость за счет износа набора корпуса, где _t и _о – соответственно толщина наружной обшивки изношенного и нового корпуса; w_t и w_o – моменты инерции сечения конструкции набора соответственно изношенного и нового корпуса. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении достоверности оченки безопасности судна при движении во льдах за счет контроля скорости судна в зависимости от интенсивности ледовой нагрузки. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению и касается технологии контроля остойчивости и скорости судна в условиях эксплуатации. Это изобретение может быть применено при создании навигационных экспертных систем обеспечения безопасности мореплавания, в том числе и в условиях арктического шельфа.

Известен способ контроля остойчивости и скорости судна [1], включающий измерение периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при определении которой дополнительно измеряют осадки носом и кормой, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость ветра, координаты места судна и расстояние до ближайшего порта-убежища.

Наиболее близким техническим решением предлагаемого изобретения является способ контроля остойчивости [2], основанный на измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой измеряют осадки носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол и скорость судна на нерегулярном волнении и одновременно производят измерение скорости кажущегося ветра, температуры воздуха и температуры забортной воды. Данный способ принят в качестве прототипа.

Недостатком способа является то, что он не дает достоверной оценки безопасной скорости судна при эксплуатации в ледовых условиях.

Изобретение направлено на повышение достоверности оценки безопасности эксплуатации судна при движении во льдах за счет контроля скорости судна в зависимости от интенсивности ледовой нагрузки.

Технический результат изобретения достигается тем, что дополнительно измеряют толщину льда и толщину наружной обшивки и набора корпуса в носовой части судна в зоне контакта, устанавливают фактическое состояние корпуса, характеризуемое уменьшением толщины обшивки и набора в результате износа, и в зависимости от этого фактора определяют скоростной режим, обеспечивающий безопасность эксплуатации судна.

На чертеже представлена структурно-функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Способ контроля мореходности судна осуществляют следующим образом.

Измеряют курсовой угол волны, скорость судна, кажущийся период волны, осадки носом и кормой, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость кажущегося ветра, температуру воздуха и температуру забортной воды и одновременно производят регистрацию толщины льда, толщину снежного покрова, толщины наружной обшивки и набора корпуса в носовой части судна в зоне контакта.

По данным измерений устанавливают:

1. Безопасную скорость судна при движении в сплошном ледовом поле:

в полном грузу

и в балласте

где v₀ – скорость судна в свободной воде; h=0,5 – предельное (стандартное) значение толщины льда, м; h_с – толщина снежного покрова, м.

2. Безопасную скорость при движении в битом льду за ледоколом

в обычном режиме

в маневренном режиме

где h=0,25 – стандартное значение толщины льда, м; (v/v₀) – поправка на снижение скорости при ударе носовой части корпуса о льдину, вычисляемая по формулам:

для судна в полном грузу

для судна в балласте

в диапазоне 0,4(h/h)1,0.

3. Влияние износа корпуса на величину безопасной скорости:

при износе обшивки

при износе набора

где v_t – допустимая скорость судна, находящегося длительное время в эксплуатации; v₀ – скорость судна для нового корпуса, определенная соответственно по п.1 или 2;

k и k_w – коэффициенты, пропорционально которым уменьшается допустимая скорость за счет износа наружной обшивки

и набора корпуса

₁ и ₀ – толщина наружной обшивки соответственно изношенного и нового корпуса;

w_t и w₀ – моменты инерции сечения конструкции набора соответственно изношенного и нового корпуса, которые определяют по данным измерений толщины _w.

По результатам вычислений по формулам (1)-(8) принимается решение об изменении скорости судна при движении во льдах. Корректировка численных значений коэффициентов в формулах (1)-(8) осуществляется в зависимости от ледовых условий в процессе накопления данных натурных измерений во время эксплуатации экспертной системы на борту конкретного судна.

Функциональная схема, реализующая способ контроля остойчивости и скорости судна, работает следующим образом.

Данные измерений от датчиков 1-6 через коммутатор 7, аналого-цифровой преобразователь 8 и интерфейс 9 поступают для дальнейшей обработки в ЭВМ 10, где осуществляются операции по анализу исходной информации и оценке влияния ледовых условий по выражениям (1)-(8), результаты которых демонстрируются на дисплее 11 и документируются с помощью принтера 12. Данные о температуре воздуха 13, температуре забортной воды 14, толщине обшивки 15 и набора корпуса 16 вводятся в ЭВМ с клавиатуры.

Литература

1. Способ контроля остойчивости и скорости судна. Патент № 2057678 от 10.04.96 / Нечаев Ю.И., Васильева Э.Ю.

2. Способ контроля остойчивости судна. Патент № 2043271 от 10.09.95 / Нечаев Ю.И., Васильева Э.Ю.

Формула изобретения

Способ контроля остойчивости и скорости судна, заключающийся в измерении периода бортовой качки и определении расчетом метацентрической высоты, при вычислении которой измеряют осадки судна носом и кормой, кажущийся период волны, курсовой угол, скорость судна на нерегулярном волнении, скорость кажущегося ветра, температуру воздуха и температуру забортной воды, отличающийся тем, что при определении скорости судна в ледовых условиях дополнительно измеряют толщину льда, толщину снежного покрова, толщину наружной обшивки и толщину набора корпуса в носовой части судна в зоне контакта, устанавливают фактическое состояние корпуса, характеризуемое уменьшением толщины обшивки и набора в результате износа, и определяют безопасную скорость судна при движении в сплошном ледовом поле или в битом льду за ледоколом, при этом безопасную скорость судна при движении в сплошном ледовом поле вычисляют по формуле

v/v_о=0,95-0,50(h/h*)-0,25(h/h*)²-0,30(h_c/h**)-0,20(h_c/h**)² в полном грузу, а в балласте – по формуле

v/v_o=1,0-0,63(h/h*)-0,27(h/h*)²-0,37(h_c/h**)-0,18(h_c/h**)², a при движении в битом льду за ледоколом вычисляют в обычном режиме по формуле

v/v_o=0,97-0,50(h/h**)-0,25(h/h**)²+(v/v_o)

и по формуле

v/v_о=0,85-0,52(h/h**)-0,21(h/h**)² в маневровом режиме,

где v_o – скорость судна в свободной воде;

h*=0,5 – предельное (стандартное) значение толщины льда, м;

h**=0,25 – стандартное значение толщины льда, м;

h_c – толщина снежного покрова, м;

(v/v_o) – поправка на снижение скорости при ударе носовой части корпуса о льдину, вычисляемая для судна в полном грузу по формуле

(v/v_o)=-0,31(h/h*)+0,31(h/h*)²

и по формуле

(v/v_o)=-0,37(h/h*)-0,37(h/h*)² для судна в балласте в диапазоне 0,4(h/h*)1,0,

при этом допустимую скорость судна, находящегося длительное время в эксплуатации, определяют при износе обшивки по формуле

v_t=k/v_o,

и по формуле

v_t=k_w/v_o при износе набора,

где v_o – скорость судна при новом корпусе, определенная по формуле

v/v_o=0,95-0,50(h/h*)-0,25(h/h*)²-0,30(h_c/h**)-0,20(h_c/h**)² или по формуле

v/v_o=1,0-0,63(h/h*)-0,27(h/h*)²-0,37(h_c/h**)-0,18(h_c/h**)²;

k=1,0-3,9[(1-(_t/_o)]+5,4[(1-(_t/_o)]² – коэффициент, пропорционально которому уменьшают допустимую скорость за счет износа обшивки;

k_w=1,0-1,6[(1-w_t/w_o)] – коэффициент, пропорционально которому уменьшают допустимую скорость за счет износа набора корпуса,

где _t и _о – соответственно толщина наружной обшивки изношенного и нового корпуса;

w_t и w_o – моменты инерции сечения конструкции набора соответственно изношенного и нового корпуса.

РИСУНКИ