Эксплуатация водного транспорта. Рубрика в журнале - Вестник Мурманского государственного технического университета
Modelling cyclic reverse movements of the vessel using modified Lammeren's curves of screw action
Статья научная
In our national practice, the screw action curves are traditionally used either for positive values of the screw speed n and the vessel's velocity v, or when one of these characteristics of the movement is negative. Consequently, the used curves of the screw action do not allow to create computer simulators for testing specific maneuvering tasks with reversible moves. The purpose of the work is to study the opportunities of mathematical modelling of the vessel's reverse movements, when the propeller advance of the fixed pitch screw is constantly changing. In foreign sources, really universal Lammeren's curves of screw action can be found. The specificity of these curves is that the introduction to them is performed not due to the pitch ratio itself, but due to the angle b of the direction incident to the propeller blade. This angle is determined by using tangent tg(b) = v /(0.7 π nD ), and it is sensitive to the change of sign of both the ship's velocity v and the revolution speed n...
Бесплатно
Классификация навигационных и промысловых ситуаций судовым специалистом
Статья научная
Операции синтеза и анализа состояния навигационной (или промысловой) ситуации выполняются судовыми специалистами, несущими ходовую вахту, с учетом большого количества противоречивых факторов. В ходе анализа используются данные, полученные с помощью круговой системы наблюдений и технических средств судовождения. Процесс выполнения специалистом указанных операций представлен в виде последовательности фазовых переходов; исследованы варианты классификации ситуаций, учитывающие структуру предпочтения лица, группирующего навигационные и промысловые ситуации в троичном исчислении. Данная классификация может быть обобщена и использована в программном продукте экспертных систем, обеспечивающих безопасность мореплавания и ведения промысла. Математическая модель классифицирующей функции, разработанная в ходе исследования и учитывающая структуру предпочтения лица, синтезирующего и анализирующего навигационные и промысловые ситуации, способна определять состояние ситуации таким образом, что при наличии одной опасной ситуации другая ситуация, в принципе не являющаяся опасной, не была бы принята как опасная...
Бесплатно
Математическая модель движения судов с нестандартным движительно-рулевым комплексом
Статья научная
Стандарт IEC 62065 отражает эксплуатационные требования, методы тестирования и результаты испытаний, требуемые для следящих систем и систем автоматического управления, используемых в морской навигации. Математическое моделирование в данных системах используется для создания алгоритмов управления с упреждающим воздействием на контролируемые величины, такие как курс судна и координаты его местоположения, мгновенно компенсируя влияние внешней среды, в отличие от систем с алгоритмом управления, основанным на ПИД-регулировании. Приведенный способ математического моделирования предназначен для судна со стандартным движительно-рулевым комплексом (ДРК), т. е. одновального винтового судна с рулем, расположенным вдоль оси винта. Рассматривается метод преобразования математической модели движения суда (ММДС) по стандарту IEC 62065 для судов с нестандартным ДРК. В качестве примера для преобразования используется судно с ДРК в виде двух винто-рулевых колонок и носового подруливающего устройства...
Бесплатно
Механизм выбора решений, определенных по значениям функции полезности
Статья
Рассмотрено описание процесса выбора решения судовым специалистом по обеспечению безопасного плавания судна. Качество описания процесса определяется положительной скалярной величиной, выраженной с помощью моделей функции выигрыша. Проанализирована важность процесса выбора разумного решения, принятого при минимальных потерях или с минимальной вероятностью максимальных потерь. Показано, что умение анализировать выигрыши, определяющие последствия от принятого решения, и способность принять решения в условиях неопределенности являются основными требованиями для лица, принимающего решения. Составлены условия, обеспечивающие реализацию выбора оптимальных решений из множества допустимых решений по критерию минимальной вероятности появления больших потерь (отрицательного выигрыша). Описаны условия выполнения трех требований, необходимых и достаточных для того, чтобы функция выигрыша обладала определенными свойствами. Сделан вывод о том, что критерий выбора и реализации наименее опасного в смысле потери и оптимального решения будет существовать, если существуют функции, которые удовлетворяют определенным требованиям. Учитывая вероятность выбора судовым специалистом "неработающих" или даже "ошибочных" решений, можно оценивать качество выбора и реализации решений, привлекая для этого такое понятие, как "риск". Особенностью безопасного плавания является то, что большая часть принимаемых решений должна выбираться в реальном масштабе времени, но с анализом функции выигрыша, которая позволяет провести четкую границу между принимаемыми и реализуемыми, оправданными и неоправданными решениями.
Бесплатно
Особенности безразборной диагностики судовых роторных насосов
Статья
В судовых энергетических установках получили большое распространение роторные насосы, обеспечивающие перекачку различных вязких сред: топлива, масел и т. п. Как и все судовые механизмы, насосы нуждаются в соответствующем обслуживании и контроле технического состояния. Целесообразным является обслуживание и ремонт, проводимый по "состоянию" по результатам проведенной безразборной диагностики. Наибольшее распространение для диагностики насосов получили методы вибродиагностики. Вибродиагностика роторных насосов имеет ряд особенностей, обусловленных характером и состоянием перекачиваемых сред. Для нормирования вибрации и диагностики технического состояния роторных насосов используются нормы Российского морского регистра судоходства (РМРС). Для выяснения особенностей вибродиагностики роторных насосов были проведены измерения на специальном стенде, позволяющем имитировать различные режимы работы судовых насосов: различное давление в системе и температуру перекачиваемой среды. В результате измерений получены третьоктавные и узкополосные спектры вибрации насосов при различных развиваемых давлениях и температурах перекачиваемой среды. Проведенный анализ результатов показал, что нормы РМРС для диагностики судовых роторных насосов имеют недостаточную информативность ввиду того, что не учитывают зависимость спектра вибросигнала от развиваемого давления и температуры перекачиваемой среды. Характер полученных сигналов показывает, что уровни третьоктавного спектра виброскорости существенно зависят от температуры перекачиваемой среды, это необходимо учитывать при применении норм РМРС. Большое влияние температура среды оказывает на характер узкополосного спектра виброускорения в области средних частот, меньшее – на характер спектра виброскорости. В результате проведенной работы делаются выводы о целесообразности использования для диагностики технического состояния роторных насосов узкополосных спектров виброскорости и спектров огибающей высокочастотной компоненты вибросигнала, при этом следует опираться не на абсолютные значения уровня вибрации, а на наличие характерных частот и присутствие их модуляций, порождаемых различными дефектами.
Бесплатно
Расчетное определение компенсационных возможностей трасс трубопроводов судовых систем
Статья
В статье рассматривается актуальная проблема повышения технологичности трубопроводов судовых систем на стадии проектирования. Представлены способы изготовления и монтажа судовых трубопроводов без снятия размеров по месту. В ходе экспериментального расчета определены цель, задачи и разработан план эксперимента, подготовлены необходимые исходные данные. Проведен экспериментальный расчет области компенсационных возможностей трасс трубопроводов судовых систем в четыре этапа: выбор трасс между двумя жестко фиксированными соединениями по чертежу и подготовка данных; определение расчетной области компенсационных возможностей трасс на основе теоретических положений в рамках гипотезы об использовании пар параллельных участков трасс для компенсации суммарных отклонений; определение пригоняемого участка с назначаемым припуском; корректировка чертежей посредством изменения размеров пригоняемых участков с припусками. В результате экспериментального расчета подтверждены теоретические прогнозы компенсационных возможностей трасс трубопроводов на этапе проектирования и концептуальные основы компенсации суммарных отклонений посредством перемещения трасс. Разработан алгоритм компенсации отклонений трасс трубопроводов с использованием взаимно параллельных участков с соединениями труб и дополнительными припусками. По результатам исследований созданы предпосылки для разработки методики повышения технологичности трубопроводов на стадии проектирования. Применительно к большему количеству трасс трубопроводов открывается возможность для замены забойных труб на пригоняемые трубы, гибка которых будет осуществляться по проектным размерам без уточнения по месту, способствуя сокращению сроков строительства объектов, сложных технологических комплексов, насыщенных трубопроводами.
Бесплатно
Результаты диагностики подшипников качения редукторов дизель-редукторных агрегатов промысловых судов
Статья научная
В судовых энергетических установках со среднеоборотными дизелями получили большое распространение дизель-редукторные агрегаты (ДРА), представляющие собой совокупность дизеля, редуктора, валогенераторов и других агрегатов, которые могут приводиться от ДРА. Основой ДРА является главный редуктор, служащий для передачи крутящего момента на валовую линию с понижением частоты вращения и привода валогенераторов переменного и постоянного тока (как правило, с повышением частоты вращения в ступени редуктора). Как показывает опыт применения безразборной диагностики при определении технического состояния ДРА, наибольшее число выявленных дефектов связано с подшипниками качения редукторов. Целью работы является обнаружение основных причин выхода их из строя, определение надежности подшипниковых узлов с подшипниками качения конкретных редукторов по результатам проведенных работ, подтверждение эффективности применяемых методик. Для диагностики ДРА применяется метод, основанный на спектральном анализе огибающей высокочастотной компоненты вибросигнала...
Бесплатно
Роль прогнозирования рисков в обеспечении безопасности судоходства в сложных климатических условиях
Статья научная
Вопрос освоения Арктического региона в настоящее время особенно актуален. Арктический шельф привлекателен месторождениями углеводородов, а Северный морской путь (СМП) остается важнейшей транспортной магистралью, связывающей Азию и Европу. Однако суровый арктический климат не способствует интенсивному освоению севера, а даже несет в себе определенные опасности. Наиболее остро эта проблема стоит в восточном секторе Арктики и на акваториях Дальнего Востока (регионов со слаборазвитой инфраструктурой). Типичными для северных широт являются аварии, связанные с ледовой обстановкой (самые опасные из них - обледенения судов). Из-за значительной удаленности портов друг от друга время реагирования в чрезвычайной ситуации (ЧС) трудно привести к нормативному показателю. Создание плотной сети спасательных формирований требует неоправданно больших финансовых вложений. Поэтому в качестве базовой меры для совершенствования существующей системы реагирования в ЧС предложено использовать оценку рисков...
Бесплатно
Сравнительный анализ математических моделей судна с позиций управляемости по отклонениям
Статья
В работе показан выбор математической модели судна, с помощью которой в дальнейшем будет исследоваться процесс управления судном по отклонениям двух разнесенных точек диаметральной плоскости судна от некоторых линий, называемых прицельными. Рассмотрены две математические модели танкера, различающиеся структурно: по виду и набору дифференциальных уравнений для их описания, которые идентифицированы параметрически, т. е. найдены коэффициенты описывающих модель уравнений. Для оценки адекватности моделей проверена их работа на примере стандартного маневра "Зигзаг" с проведением сравнительного анализа результатов между собой и данными натурных испытаний. Вид маневра выбран исходя из близости характерных для него движений судна тем движениям, которые происходят при управлении судном по отклонениям. Дальнейшие исследования осуществлены посредством выполнения управлений по отклонениям относительно заданных прицельных линий. Введен показатель качества управления квадратичного вида, с помощью которого оценена эффективность управления каждой модели. В данном расчетном случае при исследовании сложных управлений танкера проекта 214 по отклонениям выбрана математическая модель типа "скорость – угол дрейфа – угловая скорость поворота", представленная японскими инженерами, которая дала оценки по качеству управлений, идущие "в запас", что позволит в дальнейших работах по данной тематике на основе этой математической модели получать необходимые результаты и принимать на их основе решения, приводящие к меньшим управленческим рискам.
Бесплатно
Управление процессом буксировки танкера посредством регулирования натяжения троса
Статья научная
Автоматическое управление процессом буксировки осуществляется посредством воздействия на него управляемого параметра - натяжения троса, которое изменяется в зависимости от кинематических параметров движения судна. В качестве источника формирования управляющего сигнала можно выбрать различные кинематические характеристики движения буксируемого судна: угол отклонения буксирного троса от диаметральной плоскости (ДП); угол дрейфа; угловую скорость поворота судна при буксировке. В ходе исследования осуществлен доказательный выбор конкретной управляющей характеристики. С помощью указанной характеристики (при необходимости и ее производной) определяется закон управления, устраняющий устойчивые или развивающиеся автоколебания при действии начальных возмущений. В соответствии с этим законом выбираются из существующей патентной базы технически обоснованные конструктивные решения, способствующие совершенствованию способов буксировки морских объектов. Модельные решения выполнены для танкера проекта 214 RN (в балласте) на основе рассчитанной ранее математической модели...
Бесплатно
