1. Jakie są zadania układu sterowania ruchu statku?

I. Optymalizacja trajektorii, ze względu na:

- czas ruchu,

- całkowite zużycie (koszt) paliwa.

II. Stabilizacja bocznych kołysań statku

-zapewnianie układowi zamkniętemu stabilności; -ograniczanie wpływu zakłóceń;- ograniczanie wpływu niepewności wiedzy o obiekcie(nieliniowość, niestacjoarność charakterystyk).

2. Wymienić ograniczenia występujące w ruchu statku. Podać przykłady.

1. Nawigacyjne

(cieśniny, kanały, redy portów, tory wodne o ograniczonej głębokości, itp.)

2. Kolizyjne

(sytuacja mijania się z mniejszą lub większą liczbę obiektów stałych lub

ruchomych)

3. Ekologiczne

(stężenie zawartości w spalinach tlenków siarki, azotu, węgla, piły, itp.)

4. Konstrukcyjne

(maksymalne osiągalne wychylenie steru i maksymalna szybkości ruchu steru,

maksymalna moc napędu statku, itp.)

Bezpieczeństwo

(naprężenia w kadłubie statku i w układzie napędowym, przechyły boczne i

poziomowe, itp.)

3. Przedstawić strukturę optymalnego układu sterowania ruchu statku. Narysować

schemat ideowy.

4. Uzasadnić potrzebę zastosowania algorytmu adaptacyjnego w układzie sterowania

ruchu statku.

Algorytm adaptacyjny- to taki , którego własności dynamiczne są optymalizowane przez automatyczne

dostosowanie się do warunków pracy obiektu. Adaptacja dotyczy nastrajania parametrów regulatora , zawierającego

tor adaptacji do zmiennych parametrów statku jako obiektu sterowania.

5. Jakie są skutki nieoptymalnego działania układu sterowania ruchu statku?

1. Wydłużenie drogi statku z powodu tzw. „myszkowania”,

2. Dodatkowy opór kadłuba wywołany jego położenie niestycznym

do trajektorii ruchu statku,

3. Dodatkowy opór wywołany wychyleniem steru.

6. Dlaczego statek jest wielowymiarowym obiektem sterowania?

Ponieważ jego ruch odbywa się w różnych płaszczyznach ,

7. Podać trzy przykłady modeli cząstkowych statku, jako obiektu sterowania.

8. Omówić charakterystyki statyczne statku na przykładzie krzywej Dieudonne'a.

zależność między sygnałem wyjściowym y, a sygnałem wejściowym x w stanie ustalonym

9. W jaki sposób można określić stateczność statku na podstawie charakterystyk

statycznych?

Służą temu próby zdawczo - odbiorcze (tj. zig-zag, pull-out, próba spirali)

10. Podać ogólną postać równania ruchu statku. Omówić składowe występujące w tym

równaniu.

11. Wymienić siły i momenty wymuszające występujące w ruchu statku z podaniem ich

źródła.

12. Czy zmiana liniowej prędkości wzdłużnej statku wpływa na zmianę kursu? Dlaczego?

Zmiana prędkości liniowej nie wpływa na zmianę kursu. Zmiana prędkości kątowej wpływa na kurs.

13. Podać ogólne postaci modelu Nomoto 1-go i 2-go rzędu kursu statku. Czym różnią się

charakterystyki statyczne statku przy zastosowaniu tych modeli? Naszkicować te

charakterystyki.

Transmitancja -

Nomoto 2 rzędu -

Nomoto 1 rzędu -

14. Omówić działanie maszyny sterowej jako elementu wykonawczego układu sterowania

ruchu statku. Narysować schemat działania oraz schemat blokowy maszyny. Wymienić ograniczenia dot. działania maszyny dla statków handlowych.

15. Mając funkcję prędkości liniowej poprzecznej statku jako zmienna funkcji w czasie

przy zerowym wychyleniu steru, jak można wyznaczyć kurs statku?

16. Dlaczego bezpośrednia kompensacja zakłócenia pochodząca z oddziaływania wiatru na ruch statku w praktyce jest niemożliwa?

Nie jest możliwa kompensacja ponieważ prędkość wiatru jest procesem stochastycznym, nie jest stała lecz ciągle

się zmienia. Nie da się przewidzieć jakie osiągnie wartości w określonej chwili dlatego też nie da się określoć

średniej wartości tej prędkści.

17. Jak można obliczyć siły i momenty oddziaływania wiatru na ruch statku?

18. Od czego zależy funkcja gęstości widmowej mocy wiatru? Jak można ją wyznaczyć?

19. Od czego zależy funkcja gęstości widmowej mocy fali morskiej? Jak można ją

wyznaczyć?

20. Jak można obliczyć siły i momenty oddziaływania fali na ruch statku?

21. Przedstawić definicję oraz sposoby wyznaczenia pulsacji spotkaniowej.

22. Przedstawić definicję oraz sposoby wyznaczenia pulsacji przeważającej fali.

Pulsacja (częstość kołowa) - wielkość określająca, jak szybko powtarza się zjawisko okresowe. Pulsacja jest powiązana z częstotliwością (f) i okresem (T) poprzez następującą zależność:

23. Uzasadnić potrzeby filtracji wymuszeń pochodzących od fal morskich dla układu

sterowania kursu statku.

24. Przedstawić uproszczony schemat blokowy układu sterowania kursu statku z

zastosowaniem filtracji szybkozmiennych wymuszeń pochodzących od fali.

25. Omówić koncepcję wykorzystania strefy nieczułości w roli filtru dolnopasmowego

szybkozmiennych wymuszeń pochodzących od fali.

26. Podać transmitancję liniowych filtrów dolnopasmowych różnego rzędu, a następnie

porównać ich charakterystyki częstotliwościowych. (czy nie powinno być w różnych)

27. Podać transmitancję i naszkicować charakterystyki amplitudowo-fazowe filtru

pasmowo-zaporowego do filtracji szybkozmiennych wymuszeń pochodzących od fali.

Porównać jego zalety i wady z filtrem liniowym. Jak można poprawić jego

charakterystykę?

28. Jaki filtr dolnopasmowy do filtracji szybkozmiennych wymuszeń pochodzących od

fali można zastosować, jeżeli pasmo przenoszenia statku jest większe od pulsacji

spotkaniowej? Uzasadnić swoją odpowiedź.

29. Omówić i porównać metody identyfikacji statku jako obiektu sterowania kursu.

30. Omówić stateczność ruchu statku w ogólnym sensie.

-zdolność statku do powrotu do stanu równowagi po wytrąceniu go z tego stanu,

bez oddziaływania steru

31. Przedstawić definicję stateczności ruchu prostoliniowego statku. Czy zapewnienie

stateczności prostoliniowej bez oddziaływania regulatora na ster jest możliwe?

Dlaczego?

32. Przedstawić definicję stateczności kursu statku. Czy zapewnienie stateczności

prostoliniowej bez oddziaływania regulatora na ster jest możliwe? Dlaczego?

33. Omówić stateczność trajektorii statku.

34. W jakim przedziale zawiera się pasmo przenoszenia zamkniętego układu sterowania kursu statku? Uzasadnić swoją odpowiedź.

35. Omówić koncepcję zastosowania modelu odniesienia w roli filtru wstępnego w układzie sterowania zmiany kursu statku.

36. Dlaczego model odniesienia w układzie sterowania zmiany kursu statku powinien być

adaptacyjny? Narysować schemat blokowy takiego układu.

37. Omówić metodę „od punktu do punktu” określenia trajektorii statku.

38. Omówić i porównać bierne metody stabilizacji kołysań bocznych statków.

39. Porównać czynne metody stabilizacji kołysań bocznych statków.

40. Omówić charakterystyki statyczne śrub okrętowych.

41. Omówić układ sterowania zmiany skoku śruby okrętowej.

Rodzaj mechanizmu zmiany skoku śruby zależy przede wszystkim od jej mocy, a tym

samym i wielkości.

42. Jakie są zalety i wady śrub o zmiennym skoku?

Śruba nastawna (tzw. o zmiennym skoku) ma możliwość ustawienia kąta łopat, dzięki czemu zachowując jeden kierunek obrotów głównego silnika napędowego statku, poprzez zmiany wychylenia łopat można płynąć do przodu lub wstecz.

WADY:

1większa podatność na kawitację u nasady skrzydła (przy piaście) z uwagi na

ograniczoną jego szerokość, a przez to zwiększoną grubość w tym rejonie.

2mozliwość wycieku oleju z piasty śruby do morza, w przypadku uderzenia skrzydła o

przeszkodę.

3 sprawność hydrodynamiczna śruby nastawnej jest o około 3% mniejsza od śruby stałej

głównie ze względu na większą średnicę piasty

4 większa złozoność konstrukcji, a przez to mniejsza niezawodność systemu

43. Omówić charakterystyki dynamiczne silników spalinowych okrętowych. Podać

sposób wyznaczenia transmitancji opisującej modelu matematycznego tych silników.

44. Narysować schemat blokowy bezpośredniego układu sterowania napędu statku z śrubę

ze zmiennym skokiem.

45. Omówić aspekty sterowania układów napędowych wielo-silnikowych lub wielośrubowych.

---