Керування обертанням судна навколо полюсу повороту.

Abstract

Стаття присвячена розробці методу автоматичного формування керувань для обертання судна навколо заданого положення полюсу повороту, що є актуальною задачею у зв'язку зі збільшенням габаритів суден та обмеженістю простору для маневрування в портах. У статті розглянуто лінеаризовану систему диференціальних рівнянь бокового та кутового руху судна, а також розроблено рівняння для визначення керування одним підрулюючим пристроєм через керування іншим. Введено поняття коефіцієнта розподілу керувань, який залежить від гідродинамічних характеристик судна, плечей підрулюючих пристроїв та заданого положення полюсу повороту. Автори дослідили особливі випадки положення полюсу повороту, такі як його знаходження в центрі обертання, точки розриву та нулі функції коефіцієнта розподілу керувань. Також розглянуто питання оптимального керування, що полягає в мінімізації часу повного обертання судна. Результати дослідження дозволяють розраховувати керування для обертання судна навколо заданого положення полюсу повороту, що може бути використано як для надання підказок судноводіям, так і для автоматичного керування судном. Це сприяє зменшенню впливу людського фактора, скороченню часу формування керувань, зменшенню області маневрування та підвищенню безпеки судноплавства. Over the past 20 years, the number and dimensions of ships have grown significantly, while the size of ports has grown significantly less. These circumstances require optimization of control processes in order to reduce the area for maneuver. One of the ways of optimization is the use of the pivot point concept – alternative vision of the ship turning process. A simple deviation of the rudder leads to the simultaneous appearance of rotational movement around the rotation center and lateral movement of the vessel. For the navigator, these two movements look like one pure rotation around imaginary point, which does not always coincide with the rotation center and is called the pivot point. The use of a pivot point to reduce the maneuvering area was previously studied by many authors. Basically, these studies were limited to determining the position of the pivot point and providing recommendations to shipmasters to take this position into account during manual maneuvering. The disadvantage of such approaches is that they do not include the calculation of the controls necessary to implement the rotation of the ship around the given position of the pivot point. Controls are formed manually by the master based on the recommendations provided.