Substantive model of ship turn with account of the latest achievements in theory and practice.

Abstract

Today, in the scientific and technical literature on the pivot point, the 2-point scheme of ship turn “Center of Gravity – Pivot Point” is used. According to this scheme, the position of the Pivot Point is calculated from the Center of Gravity, which is not entirely correct, since in fact the ship rotates not around the Center of Gravity, but around the Center of Rotation. The Center of Rotation, in turn, can shift relative to the Center of Gravity, in the presence of longitudinal motion. Failure to take these things into account leads to errors in calculating the position of the Pivot Point and the trajectory of the ship's movement around the Pivot Point. For a long time, the concepts of the Center of Rotation and the Pivot Point were confused. Some researchers believed that the Pivot Point shifts in the direction of the ship's movement, others believed that the Pivot Point is located on the opposite side of the midship, relative to the point of application of the lateral force. The 2-point rotation scheme could not combine these two views. In previous works, the authors of this article proposed using a 3-point rotation scheme, where the third point is the Center of Rotation. The use of a 3-point turn scheme made it possible to explain the dependence of the position of the Pivot Point on both the longitudinal speed and the point of application of the lateral force. The article develops a new substantive model of the ship's turn and a ""Memo for the Ship Handlers"". The new substantive model and ""Memo..."" will reduce control errors and increase maneuvering safety, which is especially important in compressed waters. The results obtained are explained by the fact that, unlike known approaches: the new substantive model is built on the basis of a 3-point turn scheme, which takes into account an additional point - the Center of Rotation; the position of Pivot Point is determined relative to the Center of Rotation, and not relative to the Center of Gravity; the position of the Pivot Point is determined on the plane, through the abscissa and ordinate of the Pivot Point. Сьогодні у науково – технічній літературі по полюсу повороту використовується 2-х точкова схема повороту судна «Центр ваги – Полюс повороту». Згідно з цією схемою, положення полюса повороту відраховується від центру ваги, що не зовсім вірно, оскільки фактично судно обертається не навколо центру ваги, а навколо центру обертання. Центр обертання, у свою чергу, може зміщуватися відносно центру ваги, за наявності поздовжнього руху. Не врахування цих речей призводить до похибок розрахунку положення полюса повороту і траєкторії руху судна навколо полюса повороту. Тривалий час поняття центр обертання і полюс повороту плутали. Одні дослідники вважали, що полюс повороту зміщується в сторону руху судна, інші вважали, що полюс повороту розміщується з протилежного боку від міделю, відносно точки прикладання бокової сили. 2-х точкова схема повороту не могла сумістити ці два погляди. У попередніх роботах авторами даної статті запропоновано використовувати 3-х точкову схему повороту, де третьою точкою є центр обертання. Використання 3-х точкової схеми повороту дозволило пояснити залежність положення полюса повороту як від поздовжньої швидкості, так і від точки прикладання бокової сили. У статті розроблено нову змістовну модель повороту судна та «Пам’ятку судноводію». Нова змістовна модель та «Пам’ятка…» дозволять зменшити похибки керування та підвищити безпеку маневрування, що особливо важливо у стиснених водах. Отримані результати пояснюються тим що, на відміну від відомих підходів: нова змістовна модель побудована на основі 3-х точкової схеми повороту, яка враховує додаткову точку – центр обертання; положення полюса повороту визначається відносно центру обертання, а не відносно центру ваги; положення полюса повороту визначається на площині, через абсцису й ординату полюса повороту.