Моделирование плоскопараллельного движения судна на основе нелинейной динамической системы с изменяющимися параметрами с использованием метода возмущений и его экспериментальная проверка
- Авторы: Соляков О.В.1, Уварова Л.А.2
-
Учреждения:
- ФГАОУ ВО Российский университет транспорта
- Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
- Выпуск: № 116 (2025)
- Страницы: 298-320
- Раздел: Управление подвижными объектами и навигация
- URL: https://bakhtiniada.ru/1819-2440/article/view/307009
- ID: 307009
Цитировать
Аннотация
Методом возмущений получено аналитическое решение нелинейной динамической системы, являющейся моделью плоскопараллельного движения судна. Полученные решения позволяют учесть влияние всех основных параметров на линейную и угловую скорости. Проанализированы малые параметры, выбор которых определяется конкретными параметрами задачи. Показано влияние линейной скорости на угловую скорость, обусловленное нелинейностью задачи. Показано влияние статического момента на каждую из составляющих скорости. Рассмотрено влияние солёности и температуры и, следовательно, плотности на параметры системы и, как следствие, на скорость движения судна. Влияние солёности рассмотрено в виде кусочно-постоянной функции и кусочно-линейной функции. Показана модификация решений для скоростей, которую необходимо сделать для уточнения их величин на разных участках траектории. Предложен аналитико-численный метод моделирования плоско-параллельного движения судна, учитывающий влияние неоднородности водного бассейна на основе гидрометеорологических данных. Полученные решения могут быть использованы для автоматизации движения судна по ограниченному фарватеру с использованием автоматической системы управления.
Об авторах
Олег Владимирович Соляков
ФГАОУ ВО Российский университет транспорта
Email: solyakov1@yandex.ru
Москва
Людмила Александровна Уварова
Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
Email: Uvar1@yandex.ru
Москва
Список литературы
- АБДУЛЛАЕВА З.М. Моделирование движения судна на мелководье по заданной траектории при переменной глубине // Вестник ДагГТУ: Технические науки. – 2017. – №1. – 10 с.
- БАСИН А.М. Ходкость и управляемость судов. – Л.: 1977. – 455 с.
- ВОЙТКУНСКИЙ Я.И., ПЕРШИЦ Р.Я., ТИТОВ И.А. Справочник по теории корабля. Л: Судостроение, 1978. – 382с.
- ГОЛИКОВ В.В., МАЛЬЦЕВ С.Э. Анализ вектора смеще-ния пути судна от ветра // Морской и речной транс-порт. №1, 2015. – С.29-35
- ГОФМАН А.Д. Движительно-рулевой комплекс и ма-неврирование судна. – Л.: Судостроение, 1988. – 360 с.
- КАМКЕ Э. Справочник по обыкновенным дифференци-альным уравнениям // Под ред. Э. Камке. – М.: Наука, 1976. – 576 с.
- КОСТЮКОВ В.А., МАЕВСКИЙ А.М., ГУРЕНКО Б.В. Математическая модель надводного мини-корабля // Инженерный вестник Дона. – 2015. – №3. – 18 с.
- КЛЮЕВА С.Ф., ЗАВЬЯЛОВ В.В. Синтез алгоритмов батиметрических систем навигации. – Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2013. – 132 с.
- ПАВЛЕНКО В.Г., АНФИМОВ В.Н., ВАГАНОВ Г.И. Су-довые тяговые расчеты // Под ред. В.Г. Павленко. – М.: Транспорт, 1978. – 216 с.
- ПАВЛЕНКО В.Г. Маневренные качества речных судов. – М.: Транспорт, 1979. – 184 с.
- ПЕЧЕНЮК А.В. Численное моделирование обтекания корпуса судна в условиях мелководья. – ООО «Digital Ma-rine Technology», 2005. – 10 с.
- СОЛЯКОВ О.В., СОКОЛОВ С.С., ЯКУНЧИКОВ В.В. Методическое обеспечение управления автономными надводными судами внутреннего водного плавания // Си-стемный анализ, управление и обработка информации. Известия ТулГУ. Технические науки. – 2024. – Вып. 9. – C. 393–401. – doi: 10.24412/2071-6168-2024-9-393-394.
- СОЛОВЬЕВ А.А. и др. Применение метода пропорцио-нальной навигации при решении задач судовождения // Вестник МГТУ. – 2022. – Т. 25, №4. – С. 400–408. – doi: 10.21443/1560-9278-2022-25-4-400-408.
- ТУПИКОВ В.А., ПАВЛОВА В.А., БОНДАРЕНКО В.А. и др. Способ автоматического обнаружения объектов на морской поверхности в видимом диапазоне // Изве-стия ТулГУ. Технические науки. – 2016. – Вып. 11, Ч. 3. – С. 105–121
- ТУМАШИК А.П. Расчет гидродинамических характе-ристик судна при маневрировании. – Л.: Судостроение, 1978. – 80 c.
- ЮДИН Ю.И. Идентификации математической модели судна. – М: Моркнига, 2015. – 157 с.
- ЮДИН Ю.И., СОТНИКОВ И.И. Математические моде-ли плоскопараллельного движения судна. Классифика-ция и критический анализ // Вестник МГТУ. – 2006. – Т. 9, №2. – С. 200–208
- ЮРКАНСКИЙ А.В. Исследование управляемости судов в условиях ветра и волнения. Автореферат дисс. … канд. техн. наук. – СПб, 2006. – 28 с.
- AUNG MYAT THU, EIEI HTWE, HTAY HTAY WIN Mathematical Modeling of a Ship Motion in Waves under Coupled Motions // Int. Journal of Engineering and Applied Sciences (IJEAS). – 2015. – Vol. 2, Iss. 12. – P. 97–102.
- CHEN, SHIGEAKI SHIOTANI, KENJI SASA Numerical ship navigation based on weather and ocean simulation // Ocean Engineering. – 2013. – Vol. 69. – P. 44–53.
- DONNARUMMA S.; MARTELLI M.; VIGNOLO S. Numer-ical models for ship dynamic positioning // "MARINE VI : Proc. of the VI Int. Conf. on Computational Methods in Ma-rine Engineering". – CIMNE, 2015. – Р. 1078–1088.
- EMRE UZUNOGLU Numerical and Experimental Study of Parametric Rolling of a Container Ship in Waves. Centre of Marine Technology. – Technical University of Lisbon, 2011. – 98 p.
- HENRY PETER PIEHL. Ship roll damping analysis / Genehmigte Dissertation Universität Duisburg-Essen. – Hamburg, 2016. – 178с.
- HINOSTROZA M.A. et al. Ship Movements’ Analysis In a Scale Model // 10th Congresso Nacional de Mecanica Ex-perimental, CNME, 2016. – 12 p.
- IBRAHIM R.A., GRACE I.M. Modeling of Ship Roll Dynam-ics and Its Coupling with Heave and Pitch. // Mathematical Problems in Engineering. – 2010. – Wayne State University, Detroit, USA. – 32 p.
- MERCIER M.J., VASSEUR R., DAUXOIS T. Resurrecting Dead-water Phenomenon // Nonlinear Processes in Geo-physics. – 2011. – Vol. 18 (2). – P. 193–208
- SOLYAKOV O.V., UVAROVA L.A., YA-KUNCHIKOV V.V. et al. Movement Based on a Semi-linear System of Differential Equations using the Perturbation Method // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sci-ence. – 2021. – Vol. 666. – Int. Science and Technology Conference "Earth Science", 8–10 December 2020, Vladi-vostok, Russia. – 052087 – 6 p.
Дополнительные файлы
