МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ДЛЯ СЧИСЛЕНИЯ ПУТИ
https://doi.org/10.21821/2309-5180-2022-14-1-17-24
Аннотация
Разработана модель движения судна с четырьмя степенями свободы, позволяющая решить задачу определения координат судна в режиме счисления пути. Модель, основанная на нелинейных уравнениях движения судна в условиях тихой воды, составленных для контейнеровоза S175, дополнительно учитывает воздействия со стороны ветра и волнения. Ветер моделируется постоянным по скорости и направлению, волнение - как ветровое и нерегулярное c длинными гребнями, направление которого совпадает с направлением ветра. Учитываются только составляющие волновых воздействий второго порядка (волновой дрейф), определеляемые на основе данных в виде коэффициентов, полученных с использованием гидродинамических программ для идеальной жидкости. Модель реализована в среде разработки Scilab. Для проверки адекватности ее работы определялись характеристики поворотливости, которые затем сравнивались с нормативными значениями, установленными ИМО. Предложен тест симметричности модели движения, позволяющий судить о ее адекватности. Алгоритм тестирования симметричности предполагает формирование последовательностей значений угла перекладки руля, начального курса судна и направления истинного ветра. Направление ветра и начальный курс могут либо совпадать, либо быть противоположно направленными, либо образовывать угол 90°. По элементам указанных последовательностей организуются вложенные циклы, на каждой итерации которых формируются матрицы координат судна на момент окончания маневра. Над некоторыми матрицами выполняются преобразования и формулируются условия в матричной форме, соответствующие симметричности маневров. Исследована зависимость результата работы модели от временного шага дискретизации. Критерием различия расчетных траекторий является наибольшее значение модуля невязки между ними в течение периода плавания.
Список литературы
1. Дерябин В. В. Обобщенная нейросетевая модель счисления пути судна / В. В. Дерябин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 3. - С. 423-435. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-3-423-435.
2. Deryabin V. V. Neural Networks Based Prediction Model for Vessel Track Control / V. V. Deryabin // Automatic Control and Computer Sciences. - 2019. - Vol. 53. - Is. 6. - Pp. 502-510. DOI: 10.3103/S0146411619060038.
3. Skulstad R. Dead Reckoning of Dynamically Positioned Ships: Using an Efficient Recurrent Neural Network / R. Skulstad, G. Li, T. I. Fossen, B. Vik, H. Zhang // IEEE Robotics & Automation Magazine. - 2019. - Vol. 26. - Is. 3. - Pp. 39-51. DOI: 10.1109/MRA.2019.2918125.
4. Bielicki S. Prediction of ship motions in irregular waves based on response amplitude operators evaluated experimentally in noise waves / S. Bielicki // Polish Maritime Research. - 2021. - Vol. 28. - Is. 1. - Pp. 16-27. DOI: 10.2478/pomr-2021-0002.
5. Fossen T. I. Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control / T. I. Fossen. - 2nd edition. - Hoboken, NJ: Wiley, 2021. - 736 p.
6. Skandali D. Calibration of response amplitude operators based on measurements of vessel motions and directional wave spectra / D. Skandali, E. Lourens, R. H. M. Ogink // Marine Structures. - 2020. - Vol. 72. - Pp. 102774. DOI: 10.1016/j.marstruc.2020.102774.
7. Таранов А. Е. Численное моделирование динамики судна в задачах управляемости и качки / А. Е. Таранов, А. Э. Блищик // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2018. - № 2 (384). - С. 29-38. DOI: 10.24937/2542-2324-2018-2-384-29-38.
8. Ваганов А. Б. Динамика маневрирующего судна в условиях волнения моря / А. Б. Ваганов, И. Д. Краснокутский // Транспортные системы. - 2018. - № 1 (7). - С. 25-38. DOI: 10.46960/62045_2018_1_25.
9. Son K. On the coupled motion of steering and rolling of a high speed container ship / K. Son, K. Nomoto // Journal of the Society of Naval Architects of Japan. - 1981. - Vol. 1981. - Is. 150. - Pp. 232-244. DOI: 10.2534/jjasnaoe1968.1981.150_232.
10. Ююкин И. В. Аппроксимация геоида методами сплайн-функций / И. В. Ююкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 2. - С. 262-271. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-2-262-271.
11. Blendermann W. Parameter identification of wind loads on ships / W. Blendermann // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. - 1994. - Vol. 51. - Is. 3. - Pp. 339-351.
Рецензия
Для цитирования:
Дерябин В.В. МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ДЛЯ СЧИСЛЕНИЯ ПУТИ. Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2022;14(1):17-24. https://doi.org/10.21821/2309-5180-2022-14-1-17-24
For citation:
Deryabin V.V. A MODEL OF VESSEL MOTION FOR DEAD RECKONING. Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova. 2022;14(1):17-24. (In Russ.) https://doi.org/10.21821/2309-5180-2022-14-1-17-24
Просмотров:
332
Послать статью по эл. почте 