Репозитарій
Ласкаво просимо до репозитарію Херсонської державної морської академії!
Репозитарій ХДМА – це електронний архів, що виконує функції накопичення, систематизації, зберігання та
забезпечення довготривалого відкритого доступу до праць професорсько-викладацького складу.
Фонди
Виберіть фонд, щоб переглянути його зібрання.
Нові надходження
Експериментальне підтвердження ефекту зміщення центру обертання на вітрильнику «RUNNING ON WAVES»
(ХДМА, 2022-12-07) Зінченко С.М.; Zinchenko S.M.; Товстокорий О.М.; Tovstokoriy O.V.; Бень А.П.; Ben A.P.; Нагрибельний Я.А.; Nahrybelnyi Y.А.
Проведено натурний експеримент на вітрильнику “Running on Waves” по встановленню величини зміщення центру обертання відносно мідель шпангоуту. Результати експерименту дозволили встановити діапазон знаходження центру обертання. Розрахунок положення центру обертання вітрильника по отриманій авторами формулі показав, що розраховане значення знаходиться у межах діапазону, отриманого експериментальним шляхом.
Experimental determination of the vessel's rotation center displacement
(ОНМУ, 2024) Зінченко С.М.; Zinchenko S.M.; Товстокорий О.М.; Tovstokoriy O.V.; Бень А.П.; Ben A.P.; Нагрибельний Я.А.; Nahrybelnyi Y.А.; Носов П.С.; Nosov P.S.
The purpose of the work is to experimentally determine the displacement of the rota-tion center relative to the center of gravity/middle frame at the maximum speed of the ship's circula-tion. This aim is achieved by comparing the position of the pivot point on a stationary vessel, de-termined theoretically, and the position of the pivot point on a vessel circulating at maximum speed, determined during an experiment on a navigation simulator. Since the position of the pivot point is calculated from the center of rotation and depends on the arm of the applied lateral force (the dis-tance between the steering wheel and the center of gravity / middle frame), which is assumed to be the same in both cases, the detected difference will be the displacement of the center of rotation.
Метою роботи є експериментальне визначення зміщення центру обертання відносно центру тяжіння / мідель шпангоуту на максимальній швидкості судна. Поставлена мета досягається шляхом порівняння положення полюсу повороту на нерухомому судні, визначеного теоретично, і положенням полюсу повороту на судні, що рухається з максимальною швидкістю, визначеного під час експерименту на навігаційному тренажері. Оскільки положення полюсу повороту відраховується від центру обертання і залежить від плеча прикладеної бокової сили (відстані між кермом і центром ваги / мідель шпангоутом), яка прийнята однаковою в обох випадках, виявленою різницею буде зміщення центру обертання.
The vessel movement optimisation with excessive control
(Карагандинський університет, 2020) Зінченко С.М.; Zinchenko S.M.; Бень А.П.; Ben A.P.; Носов П.С.; Nosov P.S.; Popovych I.S.; Матейчук В.М.; Mateichuk V.M.; Грошева О.А.; Grosheva O.A.
The article discusses the issues of automatic control of the vessel’s movement using excessive control, which allows to organize the movement of the vessel without a drift angle, to reduce the hydrodynamic resistance and fuel consumption. Issues of reducing energy consumption and fuel economy on board, as well as related issues of reducing emissions and improving the environment are especially relevant at the present time. A brief review of literature devoted to improving the energy efficiency of ships was carried out. As a result of the analysis, it was found that the issues of improving energy efficiency are solved in various ways, for example, constructively, by reducing weight, hydrodynamic and aerodynamic drag of the hull, using a sail, creating more advanced power plants, however, the authors have not found methods and algorithms for reducing hydrodynamic drag and fuel consumption through the use of excessive control. It is concluded that the development of such systems is relevant. Mathematical, algorithmic, and software have been developed for an onboard controller simulator of a vessel’s motion control system with excessive control, the operability and efficiency of which has been verified by numerical simulation in a closed circuit with a mathematical model of the control object for various types of vessels, navigation areas and weather conditions. The experiments have confirmed the efficiency and effectiveness of the developed method, algorithmic and software, and allow us to recommend them for practical use in the development of mathematical support for vessel control systems with excessive control.
У статті розглядаються питання автоматичного управління рухом судна з використанням надлишкового управління, що дозволяє організувати рух судна без кута дрейфу, зменшити гідродинамічний опір та витрату палива. Завдання скорочення енергоспоживання та економії палива на борту, а також пов’язані з ними питання скорочення викидів та збереження стану навколишнього середовища особливо актуальні в даний час. Проведений короткий огляд літературних джерел, пов’язаних з підвищенням енергоефективності суден. У результаті перевіреного аналізу встановлено, що питання підвищення енергоефективності вирішуються різними способами, наприклад, конструктивно, шляхом зниження ваги, гідродинамічного та аеродинамічного опору корпусу, за допомогою паруса, створення більш досконалих силових установок, однак, авторами не знайдено методи та алгоритми зменшення гідродинамічного опору та витрати палива за рахунок використання надлишкового управління. Зроблено висновок про актуальність розробок таких систем. Розроблено математичне, алгоритмічне та програмне забезпечення для імітатора бортового контролера системи управління рухом судна з надлишковим управлінням, роботоздатністю та ефективністю, яке перевірено за допомогою численного моделювання в замкнутій схемі з математичною моделлю об’єкта управління для різних типів суден, районів плавання та погодних умов. Проведені експерименти підтвердили роботоздатність та ефективність розробленого методу, алгоритмічного і програмного забезпечення та дозволяють рекомендувати їх для практичного використання при розробці математичного забезпечення системи управління суднами з надлишковим управлінням.
Mathematical Support of the Vessel Information and Risk Control Systems
(CEUR-WS Team, 2021-01-26) Зінченко С.М.; Zinchenko S.M.; Товстокорий О.М.; Tovstokoriy O.V.; Носов П.С.; Nosov P.S.; Попович І.С.; Kobets V.M.; Абрамов Г.С.; Abramov G.S.
The article discusses the issues of mathematical support of the Information and Risk Control System for the offshore vessel operating in high risk areas near oil or gas platforms, other large moving objects. Vessels operating in high-risk areas are equipped with dynamic positioning systems and excessive control, which allows to increase the reliability, maneuverability and quality of control. Minimally excessive control structure with two stern Azimuth Control Devices (ACD) is considered. This structure is the last “frontier” to provide three-dimensional vessel control, therefore it is interesting in practical use. The control surfaces for this structure were built, their extreme values and level lines were analyzed. To dispensation redundancy, three control splitting algorithms were considered, analytical expressions for control splitting were obtained. There was carried out a comparative analysis of the considered splitting algorithms between themselves and the prototype according to the minimum Risk - criterion. A comparative analysis showed that the splitting algorithm used in the prototype are special cases of the considered algorithms for dispensation redundancy. There were found controls that provide a “clean” rotation of the vessel without lateral force, which are not present in prototype. There were built control algorithms that provide complex vessel movements according to the minimum Risk - criterion in automatic mode. Operability and efficiency of the algorithmic and software of the vessel control system operating in high risk areas, verified by mathematical modeling at imitation modeling stand.
У статті розглянуті питання автоматичного керування рухом морського судна з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових азимутальних колонок (АК), що працює з об’єктами підвищеної небезпеки (поблизу нафтових або газових платформ та ін.). Об'єктом дослідження є процеси автоматичного керування рухом морського судна з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових АК з використанням критерію мінімального ризику. Предметом дослідження є метод і алгоритми системи автоматичного керування рухом морського судна з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових АК з використанням критерію мінімального ризику. Мета. Метою дослідження є мінімізація ризику при маневруванні судном з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових АК біля об’єктів підвищеної небезпеки. Метод. Дана мета досягається за рахунок постійного, з тактом роботи бортового контролера, автоматичного вимірювання параметрів відхилення судна відносно об’єкту підвищеної небезпеки, автоматичного формування необхідних сил і моменту для компенсації виміряних відхилень, автоматичного формування управляючих параметрів на АК (сили упора гвинта і кута повороту АК) для кожної із трьох схем розщеплення, оцінки енергозатрат по компенсації виміряних відхилень для розглянутих схем розщеплення, вибору оптимальної схеми розщеплення по критерію мінімальних енергозатрат, реалізації управляючих параметрів АК. Результати. Розроблено метод і алгоритми системи автоматичного керування рухом морського судна з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових АК з використанням критерію мінімального ризику. Працездатність та ефективність розробленого методу і алгоритмів перевірені математичним моделюванням на стенді імітаційного моделювання у замкнутій схемі із математичними моделями тренажеру Navi Trainer 5000. Висновки. Результати математичного моделювання підтверджують працездатність та ефективність запропонованого методу і алгоритмів та дозволяють рекомендувати їх для практичного застосування при розробці математичного забезпечення суднових інформаційних систем керування ризиками. оцінки го виконавчого пристрою азипода на кожен виконавчий пристрійрозщеплення отриманих значень сил і моментів значеньсигналів керування на мінімально-надлишкову іншо руху суднавикористання надлишкової структури у бортовому контролері системи керування математичної моделі вимірювача і спостерігаю чого пристрою, побудованого на її основі, оцінки корисної складової і систематичної похибки вимірювання, що залежить від параметрів руху об'єкта керування, використання для керування тільки корисної складової без систематичної помилки вимірювання. Судна, що експлуатуються у зонах підвищеного ризику, оснащені динамічними системами позиціонування та надлишковим керуванням, що дозволяє підвищити надійність, маневреність та якість керування. Розглянута мінімально-надлишкова структура виконавчих пристроїв з двома кормовими азиподами. Така структура є останньою “межею”, яка ще забезпечує тривимірне керування судном, тому вона цікава для дослідження. Побудовані поверхні сумарних сил і моментів, що створюються даною структурою, проаналізовані їх екстремальні значення та лінії рівня. Для розподілу сумарних сил і моментів по виконавчим пристроям мінімально-надлишкової структури розглянуто три алгоритми розщеплення. Для кожного із алгоритмів розщеплення отримано аналітичні вирази, що дозволяють визначити управляючі параметри кожного азипода. Проведено порівняльний аналіз розглянутих алгоритмів розщеплення між собою та знайденим прототипом по критерію мінімального енергоспоживання. Порівняльний аналіз показав, що алгоритми розщеплення, використані у прототипі, є окремими випадками розглянутих алгоритмів розщеплення. Знайдені параметри керування, які забезпечують «чисте» обертання судна без бокового зміщення, яких немає прототипі. Побудовані алгоритми керування, що забезпечують складні рухи судна у відповідності до критерію мінімального ризику в автоматичному режимі. Працездатність та ефективність алгоритмічного та програмного забезпечення системи керування судном, що працює в умовах підвищеного ризику, перевірена математичним моделюванням на стенді імітаційного моделювання.
Control redundancy as a quantitative measure of maneuverability
(ХДМА, 2021) Зінченко С.М.; Zinchenko S.M.; Носов П.С.; Nosov P.S.; Popovych I.S.
The purpose of the article is to determine the criterion of control redundancy and calculate its value for various types of vessels and navigation modes. A brief review was carried out and it was concluded that redundancy controls are mostly used only as a backup to improve reliability, but not as a means of optimizing control. The dependence of the vessel’s maneuvering capabilities on the value of this criterion and its importance in the classification is shown. A formula for calculating control redundancy is proposed, and control redundancy values are calculated for vessels with different control schemes.