Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшим направлением в изучении различных аспектов судовождения является проблема обеспечения безопасности плавания, предполагающая, в частности, достижение оптимального соотношения между габаритами пути, главными размерениями судов и составов и эффективностью их средств обеспечения управляемости.
При решении этой проблемы особую значимость приобретает вопрос нормирования управляемости. Опросы показали, что маневренные качества своих судов признают отличными лишь 0,5% судоводителей, хорошими – 8%. Остальные считают управляемость удовлетворительной.
Управление современными судами требует все большего судоводительского мастерства по следующим причинам:
- модернизация судоходных путей отстает на годы от изменений в конструкции и геометрических характеристиках судов и составов;
- движительно-рулевые комплексы часто бывают сконструированы для получения лучших характеристик при плавании в открытом море, чем при маневрировании в стесненных условиях;
- общие аспекты поведения судов при маневрировании в узкостях и на мелководье известны, однако реальное поведение судна в таких условиях не всегда возможно спрогнозировать.
Теория управляемости в своем современном состоянии, к сожалению, не пытается радикально улучшить эту ситуацию, поскольку развивается в основном лишь в направлении уточнения структуры и методов количественного определения действующих на судно сил.
В настоящее время ширина судоходных каналов становится таким же критическим фактором, как и их глубина. Связано это, в первую очередь, с тем, что судостроители увеличивают грузоподъемность судна в основном за счет увеличения его ширины и коэффициента полноты, и в меньшей степени его длины. Это может негативно сказаться на управляемости судов, особенно в стесненных условиях, и может повлечь за собой изменение многих аспектов проектирования судоходных каналов.
Очевидно, что применение стандартов управляемости судов помогло бы точнее определять требуемые геометрические параметры судоходных каналов на стадии их проектирования, а так же при рассмотрении вопросов модернизации существующих каналов.
Цель работы. Главной целью исследований является обоснование использования абсциссы полюса поворота в качестве критерия поворотливости судна.
Методология исследования. При теоретическом исследовании задач, поставленных в диссертационной работе, использованы методы математического моделирования физических процессов, методы математического анализа и численные методы решения дифференциальных уравнений.
Научная новизна:
- на основе видоизмененной системы уравнений движения судна разработан метод расчета абсциссы полюса поворота при любом произвольном маневре судна;
- предложен метод расчета размеров акватории, занимаемой судном при прохождении поворотов с использованием величины абсциссы полюса поворота;
- разработан новый метод определения угла дрейфа при маневре судна из положения «СТОП», исключающий эффект «Zero» при моделировании поведения судна на судоводительских тренажерах;
- предложена методика приближенного определения абсциссы полюса поворота для речных судов и судов смешанного «река-море» плавания, позволяющая учитывать посадку (дифферент) судна;
- обосновано использование абсциссы полюса поворота в качестве нормируемого параметра поворотливости судна.
Практическая ценность работы. Результатами исследований, обусловливающими практическую ценность работы, являются расчетные зависимости для определения:
- размеров полосы движения судна, необходимой для безопасного прохождения поворотов различной кривизны;
- абсциссы полюса поворота на установившейся циркуляции судна при средних и максимальных углах перекладки рулевого органа с использованием минимального объема информации об остальных параметрах движения;
- абсциссы полюса поворота при любом маневре с учетом реальной посадки судна.
Полученные результаты могут быть использованы научными, проектными организациями при проектировании судов и судопропускных сооружений, в тренажерных системах, а также судоводителями в практическом маневрировании.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Волжской государственной академии водного транспорта 1999, 2001, 2003, 2005 гг.
Публикации. Основные материалы диссертационной работы опубликованы в шести авторских публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Содержание диссертационной работы изложено на 96 страницах. Список литературы содержит 170 наименований.
