Пристрій для розрахунку необхідної кількості буксирів для гарантованої безпеки маневрування в порту

Реферат: Пристрій для розрахунку необхідної кількості буксирів для гарантованої безпеки маневрування в порту містить систему первинної обробки інформації, систему вторинної обробки, що містить електронну обчислювальну машину, зв'язану з індикатором, що має дисплей та блок органів керування. Система первинної обробки інформації містить блок поточної і припустимої швидкості руху по правилах порту, датчики курсу, кутової швидкості, сили і напряму удаваного вітру, кута перекладки руля, які зв'язані з блоком розрахунку характеристик повороткості та інерційних властивостей судна, який, в свою чергу, зв'язаний з блоком розрахунку повздовжньої та поперечної сили інерції для поточної і припустимої швидкості сили від вітру, зв'язаний з блоком розрахунку сили упору гвинта для поточної і припустимої швидкості при роботі головного двигуна на середній задній хід, який підключено до блока вторинної обробки, та блок вхідних даних судна, яке підлягає проведенню, безпосередньо підключений до блока вторинної обробки, а індикатор містить блок вибору кількості буксирів по сумарній подовжній силі для припустимої швидкості по величині потужності одного буксира, блок порівняння сумарної подовжньої сили і потужності головного двигуна, блок розрахунку положення полюса повороту, блок розрахунку даних для коригування розміщення буксирів на корпусі судна. UA 89382 U (12) UA 89382 U UA 89382 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів інформаційного забезпечення управління рухом судна при маневруванні в порту і використовується як засіб автоматичного планування кількості необхідних буксирів для забезпечення гарантованої безпеки при маневруванні в порту без використання головного двигуна, який знаходиться в неробочому стані. Відома система швартування (Демин С.И., Жуков Е.И., Кубачев Н.А. и др. Управление судном: Учебник для вузов / Под редакц. В.И. Снопкова. - М.: Транспорт, 1991. - с. 261-263), в якій розраховують необхідну кількість буксирів і сумарну тягу на гаку в залежності від дедвейту судна. Недоліком зазначеної системи є те, що визначення кількості буксирів виконується по одному параметру - дедвейту судна, який не враховує правил обмежень швидкості руху в порту, впливу зовнішніх факторів і способів організації роботи буксирів для зупинки руху судна при відмові в роботі головного двигуна. Найбільш близьким до заявленого є пристрій для попередження посадки судна на мілину, що має систему первинної обробки, яка містить блок координат шляхових точок, блок розрахунку кута повороту, блок розрахунку координат траєкторії руху між шляховими точками суден, систему вторинної обробки, яка містить електронну обчислювальну машину, зв'язану з індикатором, що має дисплей, блок органів керування. Недоліками пристрою є те, що блоки які входять до системи первинної обробки та індикатора, не враховують вплив зовнішніх факторів при маневруванні судна в порту, а також не дають можливості розрахунку руху судна при відмові в роботі головного двигуна. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для розрахунку необхідної кількості буксирів для гарантованої безпеки маневрування в порту шляхом введення блоків планування їх потужності по режиму руху, вибраного з урахуванням припустимої швидкості згідно з обов'язковими постановами по порту, водотоннажності судна, характеристикам повороткості і гальмування та датчиків зовнішніх впливів від вітру і течії забезпечується вибір режиму роботи головного двигуна на задній хід чи на буксирне забезпечення для аварійної зупинки судна при відмові головного двигуна для гарантованої безпеки судноплавства. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для розрахунку необхідної кількості буксирів для гарантованої безпеки маневрування в порту, що містить систему первинної обробки інформації, систему вторинної обробки, що містить електронну обчислювальну машину, зв'язану з індикатором, що має дисплей та блок органів керування, згідно з корисною моделлю, система первинної обробки інформації містить блок поточної і припустимої швидкості руху по правилах порту, датчики курсу, кутової швидкості, сили і напряму удаваного вітру, кута перекладки руля, які зв'язані з блоком розрахунку характеристик повороткості та інерційних властивостей судна, який, в свою чергу, зв'язаний з блоком розрахунку повздовжньої та поперечної сили інерції для поточної і припустимої швидкості сили від вітру, зв'язаний з блоком розрахунку сили упору гвинта для поточної і припустимої швидкості при роботі головного двигуна на середній задній хід, який підключено до блока вторинної обробки, та блок вхідних даних судна, яке підлягає проведенню, безпосередньо підключений до блока вторинної обробки, а індикатор містить блок вибору кількості буксирів по сумарній подовжній силі для припустимої швидкості по величині потужності одного буксира, блок порівняння сумарної подовжньої сили і потужності головного двигуна, блок розрахунку положення полюса повороту, блок розрахунку даних для коригування розміщення буксирів на корпусі судна. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак заявленого пристрою і технічним результатом, що досягається полягає у наступному. Наявність блока поточної і припустимої швидкості руху по правилах порту, датчиків курсу, кутової швидкості, сили і напряму удаваного вітру, кута перекладки руля, дозволяють забезпечити вибір адекватної управляючої сили, для коригування руху. Введення в пристрій блока розрахунку повздовжньої та поперечної сили інерції для поточної і припустимої швидкості сили від вітру, блока розрахунку сили упору гвинта для поточної і припустимої швидкості при роботі головного двигуна на середній задній хід забезпечують обґрунтований вибір потужності та кількості буксирних суден. Блок вибору кількості буксирів по сумарній подовжній силі для припустимої швидкості по величині потужності одного буксира та блок порівняння сумарної подовжньої сили і потужності головного двигуна забезпечують отримання сили, що заміщає, для зупинки руху при аварійній зупинці головного двигуна. Блок розрахунку положення полюса повороту та блок розрахунку даних для коригування розміщення буксирів на корпусі судна забезпечують вибір точки прикладання буксирів і оптимального використання їх потужності. На кресленні - блок-схема пристрою для розрахунку необхідної кількості буксирів. 1 UA 89382 U 5 10 15 20 25 30 35 Пристрій для розрахунку необхідної кількості буксирів для гарантованої безпеки маневрування в порту має систему первинної обробки, що містить блок поточної і припустимої швидкості руху по правилах порту 1, датчик курсу 2, датчик кутової швидкості 3, датчик сили і напряму удаваного вітру 4, датчик кута перекладки руля 5, які зв'язані з блоком розрахунку характеристик повороткості та інерційних властивостей судна 6, який, в свою чергу, зв'язаний з блоком розрахунку повздовжньої та поперечної сили інерції для поточної і припустимої швидкості сили від вітру 7, зв'язаний з блоком розрахунку сили упору гвинта для поточної і припустимої швидкості при роботі головного двигуна на середній задній хід 8, який підключено до блока вторинної обробки 9 та блок вхідних даних судна 10, яке підлягає проведенню, безпосередньо підключений до блока вторинної обробки 9. Система вторинної обробки 9 містить електронну обчислювальну машину, яка визначає сумарну подовжню силу інерції, вітру, зв'язану з індикатором, що має дисплей 11, блок вибору кількості буксирів по сумарній подовжній силі для припустимої швидкості по величині потужності одного буксира 12, блок порівняння сумарної подовжньої сили і потужності головного двигуна 13, блок розрахунку положення полюса повороту 14, блок розрахунку даних для коригування розміщення буксирів на корпусі судна 15, блок органів керування 16. Пристрій для розрахунку необхідної кількості буксирів для гарантованої безпеки маневрування в порту працює наступним чином. У системі первинної обробки від датчика поточної і припустимої швидкості руху по правилах порту 1, датчика курсу 2, датчика кутової швидкості 3, датчика сили і напряму удаваного вітру 4 інформація надходить в блок розрахунку характеристик повороткості та інерційних властивостей судна 6. При цьому включається гальмівний шлях для режиму допустимої швидкості 6 та блок розрахунку подовжньої сили інерції для поточної і припустимої швидкості сили від вітру 7, значення яких надходять в блок 8 розрахунку сили упору гвинта для поточної і припустимої швидкості при роботі головного двигуна на середній задній хід та обчислювальну машину блока вторинної обробки 9. Обчислювальна машина виконує вибір кількості буксирів по даних блока 12 сумарної подовжньої сили для припустимої швидкості по величині потужності одного буксира, даних порівняння сумарної подовжньої сили і потужності головного двигуна 13, даних розрахунку положення полюса повороту 14 та даних для коригування розміщення буксирів на корпусі судна 15. Указані дані надходять на дисплей 11 для коригування режиму розміщення буксирів та блок органів керування 16 для здійснення руху. Алгоритм розрахунку достатньої кількості буксирів базується на можливості зупинити рух судна по подовжній осі, використовуючи їх сумарну тягу на гаку, яка для гарантованої безпеки маневрування повинна дорівнювати по величині силі упору гвинта. При цій умові указаної сили достатньо для того, щоб при необхідності зупинити боковий зсув. Сила упору гвинта Pe є основною активною рушійною силою судна. Її визначення можна виконати наступним чином. Сила упору ізольованого гвинта на швартовах визначається формулою: 2  n  4 Pщ ‰  К        DB ,  60  (1) 40 3 де  - масова щільність води (1020 кг/м .); n - частота обертання гвинта, об./с; DB - діаметр гвинта, м; K p - коефіцієнт упору гвинта на швартовах, находимо по формулі: K p  3   Z  (0,225  sin 2 45 H H ,  0.098  sin ) DB DB (2) де  - дискове відношення гвинта; z - число лопатей гвинта; H / DB - крокове відношення гвинта, рад. Площа диска гвинта дорівнює: Ad  2   DB . 4 (3) 2 UA 89382 U Для врахування впливу корпусу вводять коефіцієнт підсилення упору гвинта, C y y , який залежить від площі зануреної частини мідель-шпангоута S : S  B  T   , 5 (4) де   - коефіцієнт повноти мідель-шпангоута. Тоді ми знаходимо коефіцієнт підсилення упору гвинта: C y y  0,508  0.106 S . Ad (5) Розрахункова максимальна сила упору гвинта на задньому напрямку: 10 pac Pmax  Pшв  Су у . (6) Номінальну тягу на гаку буксира розраховують по потужності двигуна: Pб  0,133  Pеб , 15 (7) де Pб - тяга на гаку в кН; Pеб - потужність двигуна в кВт. Для того, щоб розробити обґрунтовані рекомендації, по дії судноводіїв при відмові засобів управління, складемо енергетичний баланс керуючих сил. При цьому необхідно складати баланс по осі вздовж ДП, виходячи із рівняння: mx  2 n dV 2  kV x  Pe   Pяі   Pxбб  Rв в х , dt і 1 i 1 (8) 20 де Rв в х - сумарна сила від зовнішніх сил по осі X. Для безаварійного управління при відмові головного двигуна сила від буксирів повинна зупинити рух судна при існуючій швидкості. При відсутності зовнішніх впливів, а також рахуючи силу від якоря як допоміжну, необхідну сумарну силу буксирів можна визначити з умови: 25 mx  n dV 2  kV x   Pxбб . dt i 1 Тоді необхідна сумарна маневрування, становитиме: (9) потужність буксирів, яка необхідна для безаварійного n 2  Pхбі  kV x . (10) i 1 30 У цьому зв'язку пропонується використовувати наступний алгоритм вибору буксирної потужності по нормуванню швидкості руху судна при виконанні морських операцій. 1. Розраховують площу змоченої поверхні судна:   D2 / 3  (4.854  0.492 B / Tcp ),м2 , (11) 35 де D - водотоннажність, т; B - ширина судна, м; Tcp - середня осадка, м. 2. Розраховують коефіцієнт опору K: K  5880  0654    B / Tcp . (12) 3 UA 89382 U 3. Визначають силу гідродинамічного опору: 2 K  Vx . 4. Визначають кількість буксирів: 2 m  K  Vx / Pб . (13) 5 10 15 Принцип дії приладу засновано на визначенні кількості необхідних буксирів по величині сили інерції при допустимій швидкості в порту, які потрібні для заказу буксирного забезпечення, що необхідно для забезпечення гарантованої безпеки маневрування, та вибору режиму руху. Застосування пристрою для інформаційного забезпечення процесу управління судном під час маневрування при заході в порт для швартування дозволить уникнути аварії, яка обумовлена керуванням рухом судна при маневруванні в випадках, коли виникає відмова в роботі головного двигуна. При відсутності даних по допустимій швидкості необхідно використовувати швидкість втрати керованості чи 6 вузлів, що буде менше. При плануванні кількості буксирів їх потужність забезпечує режими роботи вибрані з запасом, для того щоб скоригувати рух, коли виникають непередбачені ситуації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Пристрій для розрахунку необхідної кількості буксирів для гарантованої безпеки маневрування в порту, що містить систему первинної обробки інформації, систему вторинної обробки, що містить електронну обчислювальну машину, зв'язану з індикатором, що має дисплей та блок органів керування, який відрізняється тим, що система первинної обробки інформації містить блок поточної і припустимої швидкості руху по правилах порту, датчики курсу, кутової швидкості, сили і напряму удаваного вітру, кута перекладки руля, які зв'язані з блоком розрахунку характеристик повороткості та інерційних властивостей судна, який, в свою чергу, зв'язаний з блоком розрахунку повздовжньої та поперечної сили інерції для поточної і припустимої швидкості сили від вітру, зв'язаний з блоком розрахунку сили упору гвинта для поточної і припустимої швидкості при роботі головного двигуна на середній задній хід, який підключено до блока вторинної обробки, та блок вхідних даних судна, яке підлягає проведенню, безпосередньо підключений до блока вторинної обробки, а індикатор містить блок вибору кількості буксирів по сумарній подовжній силі для припустимої швидкості по величині потужності одного буксира, блок порівняння сумарної подовжньої сили і потужності головного двигуна, блок розрахунку положення полюса повороту, блок розрахунку даних для коригування розміщення буксирів на корпусі судна. 4 UA 89382 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5