ROLA TEORII Jest to rozbudowany aparat matematyczny który pomaga rozumieć proces manewrowania aby był bezpieczny (B) i Efektywny (E) R CZLOW Rozwój nauki techniki jest za mały aby zalgorytmizować manewrowanie więc istnieją tylko proste autopiloty np. do utrzymania kursu. Wciąż wiele zależy od inteligencji i doświadczenia człowieka. Wciąż jest do bezpieczne ale nie zawsze efektywne. 5 PROBLDlaczego dany ruch nas interesuje a nie inny - jak uwzględnić dynamikę ruchu statku - jak uwzględnić nieadekwatność modelu dynamiki - jak uwzględnić niepewność znajomości warunków zewnętrznych (zakłóceń) - jakie przyjąć kryteria (B) i (E) oraz algorytmy sterowania. Dobór parametrów ruchu podczas przejścia z punktu A do B, ściśle ze stanu ruchu A do stanu ruchu B. Stan ruchu: pozycja, kurs, prędkość liniowa i kątowa, czasem przyspieszenie. DYNAMIKA Jednostki Najlepsze możliwości daje opracowanie matematycznego modelu ruchów manewrowych jednostki opartego na hydrodynamice zjawisk - prace nad nim w toku NIEAD ZNAJOMOSC DYN Trzeba dostosować się do aktualnych okoliczności tzn. uważnie obserwować stan ruchu statku. PRB WAR ZEW Zakłócenia typu zmiany przestrzenne i czasowe wiatru, prądu, falowania, ukształtowania dna, brak odpowiednich czujników do pomiaru. PRB KRYT ALG Istnieje wiele rozwiązań wedle zadanych kryteriów, stąd potrzeba wyboru strategii. Manewrowanie wchodzi w zakres nawigacji (jest jej elementem) w mniejszym lub większym stopniu. Występuje na poszczególnych etapach podróży. Największe znaczenie ma na akwenie ograniczonym. (Manewrowanie - w ujęciu lokalne - tj. na poziomie technicznym). Przedstawienie ogólnych zasad wybranych manewrów, najczęstszych i prostszych, spotykanych w eksploatacji. 4 EL WIEDZY Dostępne źródła oddziaływań, - zgrubny sposób przeprowadzania manewru (bez konkretów), - „czuć” ruch jednostki i dostosować się do aktualnych okoliczności, - środki ostrożności. SZTUKA M Manewrowanie z praktycznego punktu widzenia jest wciąż bardziej sztuką(zawiera więcej aspektów praktycznych) niż nauką (systematyczność i pewność wiedzy). STERO OB. Czasowe kształtowanie wielkości wejściowej X (np. wychylenie steru, obrotu silnika, skok śruby), które pozwala uzyskać pożądany przebieg czasowy wielkości wyjściowe Y. UKLAD ZE SPRZEZENIEM ZWROTNYM - Y(t) zwykle zawiera aktualne wartości zmiennych sterujących: n, P/D, wychyl ple st- roznica względem wart zadanych wynika z dynamiki urządzeń napedo-sterow. --• →(i do regulatora tez) Yzad(t)→O→e(t) →REGULATOR(an, cyfr, człowiek) →X(t)[zmienne sterujące] →URZADZENIA NASTAWCZE(masz sterowa,Reg Obr, skoku) →OBIEKT(ruch statku) →Y(t) →•→Y(t) •→przyrzady pom →(-)O
.TYPY STER- klasyczne (tzw. koń pociągowy automatyki), - odporne (dobra jakość sterowania, przy zmianie dynamiki ruchu statku w pewnym przedziale problem doboru algorytmu sterowania) OCENA ODL1. umieszczania odległości mostek-dziub oraz mostek-rufa na skrzydłach mostka 2. wyrażanie odległości do obiektów w jednostkach długości statku własnego 3. sektor cienia na dziobie i rufie.
OC PREDK- problem kalibracji logów przy małych prędkościach i na płytkiej wodzie, - problem prędkości względnej wody i dna, - gdy potrzebna mała prędkość lepiej wpierw zatrzymać i potem ruszyć. OC KURS PR.KATPrzy prędkości kątowej ocena jakościowa, subiektywna - poczucie prędkości kątowej niższe w odniesieniu do bliższych obiektów - wskaźniki prędkości kątowej - najkorzystniejsze. OC DR- prędkość większa to kąt dryfu mniejszy, - istotny przy wchodzeniu np. w główki falochronu, wykonywaniu zwrotów na bardzo ograniczonym obszarze. ZASADY BEZ MAN - wprowadzić właściwą organizację pracy, - eliminować problemy przekazu międzyosobowego, - zachowywać gotowość na awarię i nieprzewidziane okoliczności. MAN SILNE Krótkotrwałe uderzenie napędem na przód dla poprawy sterowności - rozpoczęcia utrzymania lub zatrzymania obrotu statku, bez względu na prędkość poruszania się, warunek manewru silnego - różnica między prędkością a nastawą telegrafu, nastawa > od prędkości KINETYKA CYRK- „Najciaśniejsze” cyrkulacje dla tych samych prędkości ruchu uzyskuje się przy największym wychyleniu steru. Kąt wychylenia steru bezpośrednio wpływa na prędkość kątową. - Cyrkulacje przy tym samym wychyleniu steru lecz różnych prędkościach są porównywalne. Większa prędkość liniowa towarzyszy większej prędkości kątowej. ZAS MAN SIL- Przed wejściem w zakręt statek ma zredukować prędkość. - Wykłada się ster na burtę i chwilowo zwiększa się nastawę napędu. - Manewr silny kończy się w odwrotnej kolejności. Wpierw nastawa napędu, a potem samego steru. SRODEK OBROTU xpp[m]=(-vy[m/s])/wz[rad/s]) punkt,w którym lokalna pr poprzeczna (kat dryfu) redukuje się do zera Chwilowy środek obrotu leży najczęściej po przeciwnej stronie niż miejsce przyłożenia sił sterujących. Położenie środka obrotu w kierunku dziobu - przy pokonywaniu zakrętów należy pamiętać, że rufa porusza się na większym promieniu. PRZECIWDZ WIA I FAL W kanale lub w główkach falochronu poruszać się z kątem dryfu. Stałe wychylenie steru. EF DYNAMICZNY PR NIEJEDNORgwaltowny obrot, srodek parcia daleko od owręża, chwilowy osr obrotu na rufie [rysunek] BOCZ DZIAL SR narzucanie strumienia zasrubowego na rufe, praca wst *śr konw PRW/nast. LWS V↑↓ chwśrob→ śrb(PW) ←↓ *sr nast. LWS V↑ chwśrob← śrb(stop) → SKOK ZEROWY *sr nast. LWS V↑ chwśrob← śrb(stop) → OSIADANIE Zmiana średniego zanurzenia względem początkowego poziomu wody - uważnie obserwować wskazania echosondy i gromadzić dane dla przyszłego wykorzystania.
Przyrost oporów można bardzo dobrze symulować wprowadzając tzw. prędkość efektywną na płytkowodziu vef POGORSZ ZWROTN Wydłużenie średnicy cyrkulacji w skutek mniejszego spadku prędkości i mniejszej prędkości kątowej w porównaniu do wody głębokiej, wyraźnie obniża się kąt dryfu, ale przesunięcia czołowe na płytkowodziu i wodzie głębokiej są porównywalne. Na początku duże wychylenie steru i duże nastawy telegrafu do inicjacji zwrotu. EF BRZEGOWY odpychanie dziobu przed dziobowa fala okretowa i/lub przyssanie rufy w wyniku zw przepływu miedzy burta a bliższym brzegiem Przy żegludze poza osią kanału bezpiecznym wychyleniem steru jest około 15° w kierunku bliższego brzegu.Posiadanie nastawy CN Man daje możliwość niemalże natychmiastowego rewersu silnika, inaczej możliwość uszkodzenia. DZIAL ODBOJ punktowy kontakt przy ukośnym podejściu - statek obraca się wokół punktu kontaktu - jest spełniona zasada zachowania momentu pędu, nie jest spełniona zasada zachowania energii kinetycznej.ABSORBCJA W LINACH CUM [WYKRES NAPREZENIE-N/WYDLUZENIA-M] CEL MAN MOB Polegają na najdokładniejszym i najszybszym znalezieniu się w pozycji rozbitka, odpowiedniej redukcji prędkości czy ewentualnym zatrzymaniu statku w celu opuszczenia łodzi ratowniczej do jego podjęcia.PODZ MAN MOB- po pewnym czasie - pętla Williamsona lub Scharnowa, - przy akcji natychmiastowej - manewr pojedynczego zwrotu.ZAD KOTW-postój -włóczenie(poprawa zwrotności) -awaryjne zatrzymanie statkuPROJ WYP KOTWElementy urządzenia wyznaczane: masa kotwicy, wytrzymałość, kaliber łańcucha, długość łańcucha.WYBOR BURTY DO KOTNawietrzność, równomierność zużycia, względy techniczne, łatwość hamowania. SILA TRZYMANIA KOTWTyp kotwicy, masa kotwicy, rodzaj gruntu, kąt między trzonem kotwicy a dnem. Hall - piasek 3,5xciężar, glina 2,5x AC 147 - piasek 7,0x, glina 12x WL DYNAMICZNE L LANC Praca linii łańcuchowej jest korzystna: zapewnia właściwą elastyczność potrzebną przy obciążeniach dynamicznych, kosztem jest pewna swoboda w ruchu poziomym statku. KRZYWA LANCUCHOWA I POZIOMA FANR=qag q-masa jednostkowa lancucha w wodzie g- przyspieszenie ziemskie [ALFAd=0st] a=(l^2-h^2)/2h l-dl lanc h-gl akw y=a(cosh(x/a)-1) a-par krz lanc KAT LANCUCHA PRZY DNIE Długości łańcucha i głębokości akwenu, rodzaju łańcucha, oddziaływań zewnętrznych.OKR DLUG LANC Długość łańcucha liczymy w szaklach - 27,5 m (pierwszy od kotwicy może być 15 m). Szakle łączy łącznik Kentera.OCENA WYMAGANEJ DLUGOSCI- kąt łańcucha przy dnie 0° lub zbliżony, - w średnich warunkach pogodowych l/h ok. 4-6, - retrospekcja PREDKOSC PRZY RZUCANIU KOTWICY małe statki do 1w, duże statki do 0,5w, bardzo duże statki do 0,2wTECH KLASYCZNA KOTWICZENIA- statek możliwie nieruchomo względem dna: z hamulca (przez zwolnienie hamulca), z windy (przez popuszczanie na windzie, nie należy dopuszczać by łańcuch rozpędzał windę).
ZWROT „U” Podchodzenie z wiatrem/prądem: - prędkość około 6 w przy osiąganiu wysokości pozycji kotwiczenia 35° PB, po zainicjowaniu zwrotu maszyna stop, luzowanie na windzie kotwicy do wysokości tuż nad dnem, ok. 45° do wiatru (statek zatrzymany) wysprzęglić napęd windy i luzować łańcuch tylko pod ciężarem kotwicy, założyć i zablokować stoper.TECHNIKA PROSOTPADLA- mała prędkość ok. 2w (początek luzowania na windzie), - prędkość 0w (dopuścić do kontaktu kotwicy z dnem), - wysprzęglić windę i luzować łańcuch z hamulca, - założyć i zablokować stoper. ZASADY POSTOJU NA KTOWICY- gotowość napędu i steru(tylko trudne warunki), - włączenie radaru, - prowadzenie specjalnego zeszytu kontroli stanu zakotwiczenia.ZALETY STAWANIA NA 2 KOTW- zmniejszenie obszaru łukowania, - zwiększenie siły trzymania.SZPRING DZIOBOWY- dot fazy cum przy braku steru strum, cum uniwersa, na kazde war, klopotliwe, zasada analogiczna do odc
PODST CUMOWANIA LB/ZEROWEpolega na wyk bocznego dzialania sruby podczas pracy wstecz (hamowanie) do obrotu i ruchu poprzecznego st i równoległego ust wzdłuż nabrzeża, koncowa prędkość katowa nie może być za duza- kompensacja PODST CUM PB/ZEROWE przeciwnie do manewru cumowania LB, gdzie wyk się boczne dzialanie sruby do rozp zwrotu w prawo na kier równoległy do nabrzeża, boczne dzialanie sruby jest pomocnew czasie fazy hamowania do wytracenia prędkości Katowej w lewo zainicjowanej wskutek wychylenia steru na lewa burte i uderzeniem napedem LB RUFA WPIERW podejście wiaze się z jednoczesnym obrotem statku o 180st, tzn ustawieniem się dziobem do wyjscia, realizuje się zawsze przez prawa burte(zmiana kursu w prawo), naprzemienna praca napedu wstecz i uderzen napedu do przodu ze sterem na prawa burte PB RUFA WPIERW bardzo klopotliwe, polega na utrzymaniu rufy statku bardzo blisko nabrzeża podczas jednoczesnego zwrotu w prawo i cofania się(wieksze nastawy i czestotl pracy nap wstecz)rufa ucieka do kei wskutek dziobowego położenia chwilowego osrodka obrotu ZAS CUMOWANIA DUZEGO ST - prędkość podchodzenia równoległego wyznaczona wytrzymałością odbojnic, statek należy zatrzymać w odległości bocznej 0,5 - 1,0 B od burty do kei i rozpocząć dopychanie przez holowniki. - Liczba holowników jest ustalona przepisami portowymi - hol ze statku lub z holownika - wyznaczenie bezpiecznego miejsca przyłożenia holownika do burty.*RODZAJE MAN Z HOLOWNIKAMI Ciągnięcie, hamowanie, sterowanie prędkością/kursem, sterowanie kursem, obracanie, ruch poprzeczny *UTRATA STEROWNOSCI *ZAGROZENIA HOL DZIOB *ZALETY/WADY H DZio/RU*MET VASCO-COSTA*CUM DO ST ZAKOT I W RUCHU*ZAS POSTOJU ST NA CUMACH *CZESC SPOTKANIOWA FALInaturalna pozycja statku prostopadle do fali, względnie małe kołysania przy zerowej prędkości*REDUKCJA V ST NA FALI
5 PROBLDlaczego dany ruch nas interesuje a nie inny - jak uwzględnić dynamikę ruchu statku - jak uwzględnić nieadekwatność modelu dynamiki - jak uwzględnić niepewność znajomości warunków zewnętrznych (zakłóceń) - jakie przyjąć kryteria (B) i (E) oraz algorytmy sterowania.UKLAD ZE SPRZEZENIEM ZWROTNYM - Y(t) zwykle zawiera aktualne wartości zmiennych sterujących: n, P/D, wychyl ple st- roznica względem wart zadanych wynika z dynamiki urządzeń napedo-sterow. --• →(i do regulatora tez) Yzad(t)→O→e(t) →REGULATOR(an, cyfr, człowiek) →X(t)[zmienne sterujące] →URZADZENIA NASTAWCZE(masz sterowa,Reg Obr, skoku) →OBIEKT(ruch statku) →Y(t) →•→Y(t) •→przyrzady pom →(-)O CEL MAN MOB Polegają na najdokładniejszym i najszybszym znalezieniu się w pozycji rozbitka, odpowiedniej redukcji prędkości czy ewentualnym zatrzymaniu statku w celu opuszczenia łodzi ratowniczej do jego podjęcia.PODZ MAN MOB- po pewnym czasie - pętla Williamsona lub Scharnowa, - przy akcji natychmiastowej - manewr pojedynczego zwrotu. OKR DLUG LANC Długość łańcucha liczymy w szaklach - 27,5 m (pierwszy od kotwicy może być 15 m). Szakle łączy łącznik Kentera.OCENA WYMAGANEJ DLUGOSCI- kąt łańcucha przy dnie 0° lub zbliżony, - w średnich warunkach pogodowych l/h ok. 4-6, - retrospekcja ZWROT „U” Podchodzenie z wiatrem/prądem: - prędkość około 6 w przy osiąganiu wysokości pozycji kotwiczenia 35° PB, po zainicjowaniu zwrotu maszyna stop, luzowanie na windzie kotwicy do wysokości tuż nad dnem, ok. 45° do wiatru (statek zatrzymany) wysprzęglić napęd windy i luzować łańcuch tylko pod ciężarem kotwicy, założyć i zablokować stoper LB RUFA WPIERW podejście wiaze się z jednoczesnym obrotem statku o 180st, tzn ustawieniem się dziobem do wyjscia, realizuje się zawsze przez prawa burte(zmiana kursu w prawo), naprzemienna praca napedu wstecz i uderzen napedu do przodu ze sterem na prawa burte PB RUFA WPIERW bardzo klopotliwe, polega na utrzymaniu rufy statku bardzo blisko nabrzeża podczas jednoczesnego zwrotu w prawo i cofania się(wieksze nastawy i czestotl pracy nap wstecz)rufa ucieka do kei wskutek dziobowego położenia chwilowego osrodka obrotu REDUKCJA V ST NA FALI NATURALNY- wskutek wzrostu oporu i ryzyka przeciążenia silnika WYMUSZONY- celowy WYKRES[przypadek silnika nawrotnego i sr konwencjonalnej Qme(kNm)/n(rpm) 100% /100% *n=66%Q=100% Krzywa srubowa w zlych warunkach pog *n=66% Q=20% ok. WN/PN n=95%Q=80%CNmorska GORNA KRAWEDZ 100% to moment nominalny WARUNEK 2 i 3 to krzywa srubowa w dobrych warunkach CHWILOWY SRODEK OBROTU xpp[m]=(-vy[m/s])/wz[rad/s]) MANEWRY SILNE R[m]=(vxy[m/s])/(wz[rad/s]) OPORY NA PLYTKOWODZIU vef=[[(vx^2)+2g*DELTA T]/[1-(DELTA T/h)]]^(1/2) ROWNANIE KRZYWEJ LANCUCHOWEJ I POZIOMEJ SILY PRZENOSZENIA krz lanc y=a*(cosh(x/a)-1) a- par krzywej lanc, wynika z pkt zawieszenia poz sila przenoszenia Fanr=qag q-masa jedn lancucha w wodzie g-przyspieszenie ziemskie dla ALFAd=0st przy dnie a=((l^2)-(h^2))/2h l-dlugosc h-glebokosc
NIEOPRQACOWANE
-*ZACHOWANIE ST NA FALI *MOMENT ROZP SZTORM *SZT DZIOBEM WADY/ZALETY *SZT RUFA W/Z*SZT BURTA Z/W*ZASADY ZEGLUGI W LODACH*CUMOWANIE SAM W LODACH