КЕРУВАННЯ РУХОМ СУДНА ПРИ БОРТОВІЙ ХИТАВИЦІ НА БАЗІ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2026.2.9Ключові слова:
бортова хитавиця, заспокоювач хитавиці, нечітка логіка, система стабілізації хитавиці, Matlab Simulink, Fuzzy Logic Toolbox, лінгвістичні змінніАнотація
Серед багатьох чинників, що впливають на експлуатаційні характеристики судна, є явище хитавиці, зумовлене впливом зовнішніх факторів, таких як морське хвилювання, вітер, течії. При цьому значною мірою збільшується опір руху судна, що приводе до збільшення витрат енергетичних ресурсів на роботу рушія пропульсивної установки. Також може спостерігатися некоректна робота самої пропульсивної установки, спостерігається негативний вплив на вестибулярний апарат людини. Використання штормових діаграм районів плавання не завжди спроможне усунути негативний вплив хитавиці на рух судна.
В рамках даної роботи проаналізовані основні засоби усунення негативного впливу хитавиці на морехідні якості судна. Акцентовано увагу на тому, що початкові способи стабілізації руху судна нормуються вже на етапі його проектування, при розробленні карго-плану, зменшення площі ватерлінії.
Розглянуто основні типи заспокійників хитавиці, що використовуються при судноплавстві. До них відносяться виличні кілі, бортові керовані керма, гіроскопи. Особливу увагу акцентовано на використанні в якості заспокійника хитавиці активних та пасивних цистерн, переміщення водяних мас в яких здатне змінити кут крену та частоту коливань судна при хитавиці. При цьому застосування пасивних цистерн обмежено, так як вони ефективні лише при резонансній хитавиці.
Найбільш перспективними заспокоювачами хитавиці є активні цистерни, але для ефективної їхньої роботи впроваджується складна система управління, яка повинна достатньо оперативно реагувати на зовнішні збурення.
В даній роботі, створено математичну модель керування роботою активних цистерн на судні, які використовуються в якості заспокійників хитавиці. Дана модель використовує інструменти нечіткої логіки Matlab Simulink з розширенням Fuzzy Logic Toolbox. У дослідженні представлено функції належності для вхідних і вихідних лінгвістичних змінних. Вхідними лінгвістичними змінними є кут крену, напрямок вектору кута крену, кутова швидкість. Вихідною лінгвістичною змінною є ступінь відкриття клапанів компресорів для перекачування води між цистернами.
Посилання
Misra, S.C. Design Principles of Ships and Marine Structures. CRC Press, 2016. 474 p.
Кротов О.І., Голіков В.І, Єганов О.Ю., Бондаренко О.В. Проектування морських транспортних суден. Миколаїв: УДМТУ, 2003. 156 с.
Корніюк, В. Я., Кубіцький, Р. О., Буга, А. О., Москаленко, К. С. Забезпечення безпеки плавання судна на хвилюванні. Морська безпека та оборона, 2024. № 1. с. 23-35. https://doi.org/10.32782/msd/2024.1/04
B.M Shameem. CFD Analysis and Experimental Validation on the Effectiveness of Bilge Keel as a Roll Stabilizer. International Journal of Computational Engineering Research (IJCER), 2018. V. 08. I. 8. р. 8-12.
Hasan Islam Copuroglu, Emre Peşman, Toru Katayama. Experimental and numerical investigation on the influence of bilge keel shape on roll damping. Marine Structures, 2025, V. 100. р. 103725. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2024.103725
L. Liang, Q. Cheng, P. Cai, J. Li, Z. Le and Y. Jiang, Research of Combined Rudder and Fin Stabilizer Control Strategy for Ship. International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA), Harbin, Heilongjiang, China, 2023. pp. 49-54. doi: 10.1109/ICMA57826.2023.10215670
Lifen Hu, Ming Zhang, Gang Li, Zhiming Yuan, Junying Bi, Yanli Guo. Multi-objective model predictive control for ship roll motion with gyrostabilizers. Ocean Engineering, 2024. V. 313(12). рр. 119412. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.119412
Ribeiro e Silva, Varela J.M. Ship Gyroscopic Roll Stabilisation. Proceedings of the ASME 2022 41st International Conference on Ocean, 2022. V. 5B. p.18. https://doi.org/10.1115/OMAE2022-79530
Osama A. Marzouk, Ali H. Nayfeh. Control of ship roll using passive and active anti-roll tanks. Ocean Engineering, 2009. V. 36. I. 9–10, рр. 661-671. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2009.03.005
M. Haro, R. Ferreiro F. J. Velasco. Ship's roll stabilization by anti-roll active tanks. Oceans 2011 IEEE, Spain, Santander, 2011. pp. 1-10. doi: 10.1109/Oceans-Spain.2011.6003385
Граф, М. С., Свінцицька, О. М., Артамонов, Є. Б. Нечітке моделювання для аналізу та прогнозування в складних інформаційних системах. Технічна інженерія, 2024. № 1(93). С. 139–146. https://doi.org/10.26642/ten-2024-1(93)-139-146
Лебедь О.М Оцінка якості роботи напівпровідникового перетворювача частоти суднового електротехнічного комплексу на базі нечіткої логіки. Вісник Херсонського національного технічного університету, 2025. № 2(92), Т1. С. 125-130. https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.2.1.16
Лебедь О.М., Лебедь Н.І. Керування параметрами хитавиці судна на основі активних цистерн з використанням математичного апарату нечіткої логіки. Вісник Херсонського національного технічного університету, 2025. № 2(92), Т1. С. 131-136. https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.2.1.17
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
