Разработка программы и управление крупнотоннажным судном при входе в порт с использованием ТСС

С помощью САРП автоматизирован процесс радиолокационной прокладки, позволяющий получить информацию о ходе процесса расхождения судов в море. Однако, и при наличии на мостике перечисленных выше современных технических средств судовождения маневрирование судами при швартовках, постановках на якорь и расхождении судов по-прежнему осуществляется на основе опыта и интуиции судоводителя с использованием глазомерного метода судовождения. Дистанции до причалов или встречных судов, с которых должны начинаться некоторые маневры крупнотоннажных судов, достигают 10 миль и более, поэтому даже при наличии опыта в их оценке судоводители допускают большие погрешности, являющиеся предпосылками к появлению навигационных аварий. В настоящее время более 80 % навигационных аварий морских судов происходит при маневрировании в узкостях, проливах, акваториях портов при расхождении с судами.

При существующей технологии маневрирования выполняется неоправданно большое число реверсов главных двигателей, отрицательно влияющее на надежность машин и механизмов.

Как показали натурные испытания, при швартовках режим работы главного двигателя мощностью 18-30 тыс. л.с. изменяется в среднем 15-18 раз, а иногда это число увеличивается в два раза.

Основной недостаток существующей технологии маневрирования отсутствие на мостике априорной объективной информации об относительных или географических координат, в которых должны начинаться те или иные маневры, и текущей объективной информации о правильности хода маневрирования. Такую информацию на мостке судна можно получить с помощью заранее составленной программы маневрирования, разработанной с учетом маневренных качеств судна и опыта судовождения.

Над решением этой проблемы последние годы работали научные сотрудники кафедры технических средств судовождения НГМА с участием курсантов старших курсов судоводительского факультета. Экспериментальная часть исследовании проводилась на крупнотоннажных танкерах Новороссийского морского пароходства при активном участии капитанов судов.

Маневрирование крупнотоннажных судов при швартовках и постановках на якорь можно разделить на два периода:

1. маневрирование, при котором главную роль играют движитель (двигатель)и рулевой орган судна, назовем его активным периодом, при этом буксиры-кантовщики или не используются совсем, или выполняют вспомогательную роль (помощь на поворотах, корректировка торможения или разгона судна);

2. маневрирование, при котором основную роль выполняют буксиры кантовщики, движитель (двигатель) судна и его рулевой орган - вспомогательную роль или не используются совсем. Назовем его пассивным периодом. Это раскантовка судна, сближение с причалом лагом или отход от причала лагом и разворотом и т.п.

4.1 Расчет программы маневрирования при подходе к причалу

Для составления программы маневрирования необходимо знать, сколько времени понадобится для осуществления того или иного маневра.

Первый маневр, который необходимо рассчитать для составления программы является маневр подтормаживание со скорости Vo=10,8 узлов до скорости Vycт=7,0 узлов (ППX - ПМХ) для взятия лоцмана.

Расчет времени необходимого для снижения скорости производится по формуле (10)

Так как в порту присутствует встречное течение V1=LO узла то судно во время маневра будет сноситься назад. Для учета этого сноса введём поправку в расстояние на котором следует начинать маневр

S = S1-VTt, =1,2 мили

Итак расстояние на котором следует начинать маневр снижения скорости

для взятия лоцмана равно 8=1,2 мили до точки приёма лоцмана.

Следующий маневр для приёма буксиров и подхода к причалу будет пассивное торможение со скорости 7 узлов до скорости 5 узлов (ПМХ - СТОП)

Расчет времени необходимого для снижения скорости производится по формуле (3)

Расстояние которое пройдет судно за время маневра можно рассчитать по формуле (7)

Так как в порту присутствует встречное течение VT=2.0 узла то судно во время маневра будет сноситься назад. Для учета этого сноса введём поправку в расстояние на котором следует начинать маневр

S = S2 - V1.t = 0.3 мили

Итак расстояние на котором следует перевести главный двигатель в режим СТОП для принятия буксиров равно 8=0,3 мили до точки взятия буксиров.

Остальная часть программы сведена в таблицу 7. Также для оценки выполняемых маневров можно использовать рис. 16.



4.2 Натурные измерения маневрирования при подходе к причалу

судовой порт маневрирование причал

Натурные измерения производились с помощью приемоиндикатора спутниковой СНС NT-200 и реверсографа.

Для записи натурных измерений в память приемоиндикатора необходимо в режиме SETUP/TRACK установить параметры записи данных плавания в память ПИ: TRACK REC - ON, REC RATE MODE - TIME, REC RATE - 20 с. В режиме SETUP/TRACK/SELECT DATE установить параметры движения судна, которые будут записываться для каждой точки пути. Из предлагаемого перечня параметров для последующего анализа рекомендуется выбрать COG - истинный курс, SOG -истинная скорость, ХТЕ - отклонение от линии пути, DTW - расстояние до путевой точки.

В режиме индикации данных NAV1 выбрать из предлагаемого списка данные для вывода на индикацию: COG, SOG, DTW, CTW - курс в путевую точку.

Для общей оценки движения судна при выполнении маневров рекомендуется включить режим индикации PLOT с включенным окном данных. При этом на экране в меркаторской проекции индицируется текущее положение судна и пройденная часть пути, путевые точки и отрезки пути, а также числовая информация о координатах судна, дистанции и пеленги в очередную точку, курс и скорость судна.

Результаты измерений представлены в виде графиков (рис. 17): n=f(t) - обороты двигателя; S=f(t) - пройденное расстояние; V=f(t) - путевая скорость; A=f(t) - отклонение курса судна от рекомендуемых курсов.



4.3 Сравнительный анализ программы и фактического управления

При сравнении натурных измерений и программы мы видим что при наличие программы маневрирования количество изменений режима работы двигателя уменьшилось до двух раз. Судно заранее снижает скорость и подходит к заданным точкам уже с нужной скоростью, что позволяет снизить время приёма буксиров и швартовки, что существенно снижает затраты возникающие при задержке суда в порту. В тоже время снижение количества реверсов понижает риск выхода из строя ГД и вспомогательных механизмов.

Выигрыш времени при сравнении натурных измерений и программы составил 20 минут.

При использовании программы маневрирования и контролем за местом судна при помощи ПИ NT-200 судоводитель может контролировать место судна относительно осевой линии фарватера и своевременно скорректировать курс судна, при срабатывании сигнализации, без затрат времени на определение места судна, достаточно только взглянуть на экран ПИ.

При использовании программы маневрирования место судна контролируется тремя независимыми способами

предварительная прокладка на карте

электронная прокладка и составление маршрута с помощью ПИ NT-200 -- радиолокационные способы контроля движения судна.

При таком контроле за местом судна оно меньше отклоняется от заданного курса и получается выигрыш по расстоянию, для данного случая выигрыш составил 0,7 мили.

Из выше изложенного видно, что применение программы маневрирования позволят повысить безопасность плавания, непрерывно контролировать место судна и в любой момент контролировать правильность выполнения маневров.

4.4 Управление т/х "Борис Ливанов" по программе маневрирования с использованием ТСС

Рассмотрим ведение предварительной электронной прокладки с помощью приемоиндикатора СНС NT-200 GPS. Электронная предварительная прокладка включает три этапа:

установка необходимых параметров и сигнализаций;

внесение в библиотеку приемоиндикатора путевых точек;

формирование маршрутов.

Для выполнения первого этапа клавишей «SETUP: включаем режим первоначальной установки приемоиндикатора (вызываем на экран формат, имеющий вид, показанный на рис.18). Формат выдает дату, текущее время суток, местное и гринвичское время, 12 или 24 часовую шкалу времени, поправки местного времени (часовой пояс), единицы измерения расстояний (морские мили, километры, английские мили), автоматический или ручной способ переключения путевых точек, критерий (круг или биссектриса), по которому автоматически переключаются путевые точки, радиус круга с центром путевой точки, при достижении которого производится переключение путевой точки. Выбор строки (1-9) осуществляется по курсору стрелками «вверх/вниз», цифровая индикация вводится при помощи цифровой клавиатуры. В данном случае следует выбрать автоматический способ переключения путевых точек (строка 7), установить круговой момент переключения «circle» (строка 8) и радиус круга 0,5 кб, как показано на рис. 18.



рис. 18

Используя функциональные клавиши меню, войдем в подуровень «Alarms» (сигнализация). На экране появится формат, показанный на рис. 19. Используя курсор, установим сигнализацию прибытия в маршрутную точку (строка 6), сигнализацию прибытия в конечную точку (строка 7), сигнализацию об отклонении от линии пути (строка 8) на величину, заданную при помощи цифровой клавиатуры в строке 9 (0,050 мм), как показано на рис.19

рис. 19

На втором этапе производится ввод путевых точек, для чего клавишей «WAYPT» включается формат, показанный на рис. 109.

рис. 20

Формат состоит из двух секций: верхней и нижней. Переход от одной секции к другой осуществляется двойной стрелкой, нижняя из них - секция библиотеки путевых точек.

Путевые точки библиотеки следует разделить на два вида: путевые точки, лежащие и определяющие на линию пути, и путевые точки, определяющие ходовую полосу судна или являющиеся хорошими ориентирами. К ним относятся: буи, светящиеся знаки, маяки и т.д.

Ввод путевых точек в приемоиндикатор можно производить вручную по координатам путевых точек на формате (рис. 19). Курсор с помощью стрелок (вверх , вниз V ) устанавливается на свободную строку формата (см.рис. 19), затем стрелкой «вправо» (>) нужно войти в область номера точки, о чем свидетельствует появившаяся ниже места цифр горизонтальная черта (--) маркер. Затем с помощью номеронабирателя набрать трехзначную цифру - номер точки, после чего стрелкой вправо (>) маркер перемещается в область широты и с числовой клавиатуры вводится ее численное значение. Двойной стрелкой производится переход:

в область названия широты и стрелками вверх/вниз устанавливается нужное название «N»;

в область долготы и аналогично устанавливается ее значение и название;

в область типа точки и стрелками вверх/вниз устанавливается нужный символ («буй», «маяк», «опасность» и т.д.). В результате ввод закончен.

Третий этап формирования маршрутов производится последовательными нажатиями клавиши «WAYPT», при которых чередуются режимы «путевые точки» и «маршруты» (POUTE). Маршрут состоит из ряда путевых точек, соединенных ортодромическими или локсодромическими отрезками, по которым планируется переход судна к месту назначения. Отрезки - мнимые линии, соединяющие путевые точки. Маршрут, принятый к исполнению, называют активизированным (активным).

Маршруты могут строиться по номерам путевых точек или по пеленгу (курсу) и дистанции с предыдущей точки на последующую. В результате формирования может производиться и реверсирование маршрутов (изменение направления на обратное).

Исполнение режима начинается с формата, приведенного на рис. 21.В заголовке формата указывается номер активизированного маршрута и номер его отрезка. В нижней секции - номера и названия семи маршрутов. Это секция библиотеки маршрутов.

рис. 21

Для составления маршрута необходимо найти пустой маршрут и поместить его курсором с помощью стрелки «вниз», а затем, нажав функциональную клавишу меню «Edit», перейти к формату, приведенному на рис. 22.

рис. 22

В первой строке индицируется номер маршрута. В нижней секции номер отрезков маршрута (000 - отрезок входа в маршрут), номера маршрутных точек, вид расчетов (ортодромия, локсодромия), расстояние (длина отрезка), пеленги на следующую путевую точку или истинные курсы. Курсор двойной стрелкой устанавливается на первой строке. На экране индицируется первая строка нижней секции. Двойной стрелкой маркер переводится в область номера первой путевой точки и с числовой клавиатуры вводится ее трехзначный номер из имеющихся в библиотеке. Маркер автоматически переходит в область «3», и стрелками вверх/вниз задается вид расчетов (локсодромия). Двойной стрелкой курсор переводится на вторую строку.

В областях «дистанция и пеленги» индицируется дистанция и пеленг (курс) с места судна на введенную точку.

Второй отрезок пути (001) строится аналогичным образом. Действия . повторяются до ввода конечной точки маршрута. В нижней строке индицируется длина маршрута от первой до конечной точки.

После завершения ввода всех точек клавишей «возврат» осуществляется переход к формату, указанному на рис. 21, для присвоения созданному маршруту наименования и типа. После активизации маршрут готов для использования. На этом предварительная электронная прокладка пути судна заканчивается.

Фарватер в порту Монреаль состоит из осевой линии рекомендуемого курса и двух линий обозначающих его границы. При этом линии, указывающие границы фарватера, в большинстве своем параллельны осевой линии и находятся от нее на расстоянии около 0,8 - 1 кб. Поэтому целесообразно при предварительной электронной прокладке ввести в приемоиндикатор осевую линию, установив подачу звукового сигнала при отклонении от осевой линии, равном 0,5 кб. В этом случае при нахождении на осевой линии ходовой полосы приемошадикатор будет подавать звуковой сигнал, что дает возможность капитан}' без отвлечения визуального наблюдения устанавливать моменты нахождения судна на оси фарватера направляя судно на наиболее безопасную часть ходовой полосы, лежащей между осевой разделительной линией и осевой линией ходовой полосы. Кроме того, такая прокладка в обратном направлении, при ходе с юга на север, может быть^реверсирована приемоиндикатором_по желанию судоводителя (режим подуровня POUTE). При плавании судна по фарватеру рекомендуется клавишей NAVI включить навигационный показ NAV1, который дает графическое отображение судна по отношению к очередной путевой точке.

рис. 23

Использование САРП на портовой акватории сводится в основном к непрерывному контролю за местом судна.

При плавании в стесненных водах, где судно, как правило, движется по рекомендованным путям или фарватерам, практически непрерывно необходим контроль за движением судна по заданному пути одновременно с наблюдением окружающей обстановки.

Эта задача наиболее эффективно может быть решена с помощью автоматических непрерывных обсерваций (обсервационного счисления).

На большинстве судов для непрерывного контроля движения судна при плавании в стесненных водах может быть использована судовая РЛС или САРП, если на экране видны эхо-сигналы характерных объектов (маяки, островки, скалы, остроконечные мысы и т. п.). Непрерывный контроль за движением судна основан на следующих свойствах радиолокационного изображения:

- его непрерывности;

- относительном движении эхо-сигналов неподвижных объектов (на дисплее САРП относительного движения эхо-сигнала любого неподвижного объекта движется в сторону, обратную движению судна, - по линии относительного движения).

Методы непрерывного контроля основаны на глазомерной оценке положения судна относительно характерных ориентиров, навигационных опасностей или ограждающих их изолиний.

Таким образом обеспечивается непрерывный контроль за отклонением судна от заданного пути, вызванным действием неизвестного течения, ветрового дрейфа и т. п.

Методы непрерывного контроля нашли широкое практическое применение при плавании по рекомендованным путям, выходе судна в точку поворота и т. п.

Конкретная реализация этих методов зависит от технических возможностей РЛС и САРП. Но в любом случае по своей геометрической сущности методы непрерывного Контроля за движением судна представляют собой варианты использования известных в навигации ограждающих, контрольных и ведущих изолиний с учетом особенностей радиолокационного изображения. В частности применимы следующие способы контроля места судна:

ограждающее, или опасное, расстояние. Применяется для непрерывного контроля за положением судна относительно навигационных опасностей при плавании вблизи берегов и в узкостях.

ведущий пеленг и расстояние используются для контроля места судна при повороте, выходе на новый курс и движении вдоль относительно ровного берега.

параллельное индексирование используется в основном при движении вдоль изрезанных берегов в РЛС осуществляется при помощи НКД и ПКД, при наличие САРП появляется возможность использования электронных линий.

Точность плавания рассмотренным методом определяется в основном следующими факторами: погрешностью в положении ожидаемой ЛОД эхо-сигнала объекта на ИКО РЛС или экране САРП величиной поперечного смещения эхо-сигнала от ЛОД, определяемой разрешающей способностью глаза наблюдателя; отклонением эхо-сигнала от намеченной ЛОД за счет маневрирования судна (лежания на неточном курсе и циркуляции при возвращении на линию пути); масштабом изображения на ИКО. Теоретическое исследование и экспериментальная проверка показали, что при наличии точечных ориентиров проводка судна по намеченному пути обеспечивается с точностью до 50 м, если используется шкала дальности 4 мили, и до 115м, если шкала дальности 16 миль.

5. Техника безопасности при работе с САРП

Методы и средства защиты личного состава судов от облучения электромагнитными полями (далее ЭМП) в диапазоне 0,3-300 МГц.

Конструктивные и организационные защитные мероприятия разрабатываются на основании расчетной оценки электромагнитного излучения для открытых районов судна и чертежа размещений радиопередающих устройств и элементов фидерных трактов в помещениях судна.

Конструктивная защита обеспечивается:

Рациональным размещением антенн

применением защитных экранов

рациональным размещением радиопередающих устройств (далее РПУ) и элементов фидерных трактов в помещениях судна

экранировкой помещении

Антенны РПУ следует размещать так, чтобы на открытых палубах и надстройках, где предусматривается нахождение личного состава, а также в помещениях судна при их облучении через иллюминаторы интенсивность ЭМП была возможно меньшей.

Антенны должны иметь леерные ограждения ,радиус леерных ограждений определяется интенсивностью ЭМП и архитектурными особенностями судна.

В случае необходимости следует использовать съёмные леерные ограждения. На леерных ограждениях следует размещать табло с надписью "Пребывать запрещено. ВЧ излучение"

При необходимости в зонах облучения следует предусматривать предупреждающие надписи, запрещающие или ограничивающие время пребывания.

Если размещение антенн, исключающее облучение данного района невозможно, следует рассмотреть возможность применения защитного экрана учитывая влияние, оказываемое экранами на формирование диаграмм направленности антенн.

В случае необходимости конструктивной защиты помещений при облучении через иллюминаторы допускается использовать открывающиеся (съёмные) экраны из сетки.

E1- напряжённость электрической составляющей ЭМП данной точки при отсутствии экрана, В/м;

Е2 - напряжённость электрической составляющей ЭМП данной точки при наличии экрана В/м

Пример установки защитного экрана.

Самое важное правило при работе с приборами это что к работе должны допускаться квалифицированные специалисты т.е. персонал ознакомленный с инструкциями по эксплуатации. При работе с САРП следует помнить:

никогда не открывать крышку прибора во включенном состоянии

корпус прибора должен быть заземлён

при работе с САРП следует настроить изображение в зависимости от освещения и времени суток избегать прикасаться к экрану САРП пальцами так как жир находящийся на коже трудно удаляется

не следует долго стоять и наблюдать за окружающей обстановкой по САРП, особенно в ночное время так как это вредно для глаз

выключать и включать САРП следует только из положения "STANDBY" так как иной способ выключения может повредить прибор

не следует закрывать вентиляционные отверстия какими либо предметами САРП должен устанавливаться таким образом чтобы избежать либо уменьшить попадание прямых солнечных лучей экран следует чистить специальной салфеткой находящейся в ЗИП-е к САРП не следует находиться на верхнем навигационном мостике при работающих приёмопередатчиках при работе ночью следует настроить яркость экрана таким образом чтобы при отвлечении от экрана САРП не требовалось время на привыкание глаз к окружающему освещению при работе персонала вблизи приемопередающих антенн все приборы входящие в комплект САРП должны быть в отключенном состоянии и на приборах должны быть предупреждающие таблички "Не включать работают люди"

При стоянке судна в порту все фидеры питания технических средств судовождения должны быть отключены. Все приборы необходимо содержать в чистоте. Запрещается вблизи оборудования выполнять работы, связанные с пылеобразованием, разбрызгиванием жидкости, рассеиванием твердых частиц металлов, абразивов и т. п.

Не разрешается эксплуатация аппаратуры в раскрытом виде. При работе приборов все блоки должны быть установлены на штатные места, винты завернуты. Не допускается эксплуатация распределительных щитов и электрических машин со снятыми кожухами.

Запрещается применять некалиброванные плавкие предохранители, а также использовать плавкие предохранители на ток больший чем это предусмотрено.

Категорически запрещено заменять плавкие предохранители во время работы аппаратуры. Для замены предохранителей приборы необходимо выключать, а сеть до предохранителей обесточить.

Блокировочные устройства, предотвращающие возможность вскрытия приборов без полного отключения напряжения свыше 250 В, должны быть исправны.

Запрещается пользоваться искусственными перемычками для блокировки цепей. Во избежание электрического удара при пробое изоляционного материала токоведущих элементов необходимо следить за тем, чтобы все корпуса приборов были надежно заземлены.

При планово-предупредительных ремонтах технических средств судовождения, проводимых не реже двух раз в год, а также во время стоянки судна в ремонте особое внимание необходимо уделять проверке: сопротивления изоляции всех кабельных линий, соединяющих приборы; сопротивления заземляющих устройств всех приборов; безотказности действия блокировки; сроков испытания защитных средств в соответствии с Правилами пользования и испытания защитных средств, применяемых в электроустановках;. Результаты проверки следует заносить рабочий формуляр прибора с указанием даты и фамилии лица, проводившего ее. Общую уборку помещений, где размещены технические средства судовождения, необходимо выполнять в присутствии лица, обслуживающего установку. Уборка за ограждениями приборов высокого напряжения может вестись только при снятом напряжении персоналом, обслуживающим эти приборы.

Прежде чем коснуться токоведущих частей аппаратуры, которые могут оказаться под напряжением, необходимо проверить, обесточены ли они. Отсутствие напряжения надо проверять между всеми фазами и каждой фазы по отношению к корпусу судна или к нулевому проводу (если такой есть).

Напряжение до 1000 В надо проверять указателем напряжения или переносным вольтметром. Применение контрольных ламп допускается при линейном напряжении до 220 В включительно. Перед проверкой необходимо убедиться в исправности применяемого указателя путем контроля его на токоведущих частях, находящихся под напряжением. Указатель напряжения должен быть рассчитан на номинальное линейное напряжение, отсутствие которого проверяется. Стационарные измерительные приборы и сигнальные лампы являются только вспомогательными средствами, на основании показаний которых нельзя делать заключение об отсутствии напряжения.

Заключение

В дипломной работе были определены:

- эксплуатационные характеристики т/х "Борис Ливанов"

- гидрографические характеристики порта Монреаль

- динамические характеристики т/х "Борис Ливанов" и корректура расчетных формул по результатам натурных измерений.

Произведён расчет программы маневрирования при входе судна в порт. И даны рекомендации по использованию ТСС при входе в порт.

Произведены натурные испытания.

Разработаны рекомендации по технике безопасности при работе с САРП Проведенное исследование показывает, что для повышения безопасности плавания что

- при проходе к порту судоводителям при наличии приемоиндикаторов СРНС «Навстар», «Глонасс», навигационных комплексов, САРП с электронными картами производить предварительную электронную прокладку, включающую программу маневрирования при плавании по проливу;

- контроль за движением судна осуществлять как визуально, так и с помощью пеленгования и ведения исполнительной электронной прокладки пути;

Тройной непрерывный контроль за местом судна в сочетании с небольшими величинами угловых скоростей развиваемых судном при повороте, будут служить гарантией правильности избранного курса вывода судна в точку начала поворота, предупреждения возможных потерь управляемости и навигационных аварий.

Список использованной литературы

1. С.Б. Ольшамовский. Повышение безопасности мореплавания. Новороссийск НГМД, 1998

2. С.Б. Ольшамовский д.р. Управление крупнотоннажными судами

3. Паспортные данные т/х "Борис Ливанов"

4. Лоция залива реки "Святого Лаврентия" № 1230

5. С.Б. Ольшамовский Методические указания для выполнения дипломной работы курсантов-судоводителей "Корректура расчетных формул по результатам натурных измерений динамики движения судна с помощью ТСС" Новороссийск НГМА, 1999

6. Методические указания по оформлению и содержанию дипломных работ. Специальности 1606 и 24.02.01 - "Судовождение на морских путях" Новороссийск НВИМУ (НГМА), 1989

Размещено на Allbest.ru