Automatyzacja Statku

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Automatyzacja Statku"

Gabriel Wieczorek
6 lat temu
Przeglądów:

1 Poltechnka Gdańska ydzał Oceanotechnk Okrętownctwa St. nż. I stopna, sem. IV, kerunek: TRANSPORT Automatyzacja Statku ZAKŁÓCENIA RUCHU STATKU M. H. Ghaem Marzec 7 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

2 . ZAKŁÓCENIA RUCHU STATKU ymuszena ze strony otaczającego środowska są nazywane zakłócenam ruchu statku.. watr. fale spowodowane dzałanem watru 3. prądy morske.. ymuszene spowodowane watrem Sły momenty oddzałujące na statek, wywołane watrem, zależą od prędkośc watru, Prędkość watru jest procesem stochastycznym. R x R y R cos sn R R R x x y Cx Cy R y ; R arc tg R y R x X X X x, y prędkość watru, składowe prędkośc statku, Y Y C R Cx, Cy składowe prądu morskego. Y Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

3 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 3 Średna wartość prędkośc watru służy do kompensacj zakłócającego oddzaływana watru. R S - + R C _ + Uproszczony schemat blokowy kompensacj zakłócającego oddzaływana watru, wektor sł momentów oddzaływana watru T N Y X,, ] [ ; ] [ ; ] [ ; m N L A C N N A C Y N A C X L R R N L R R Y T R R X

4 unkcja gęstośc wdmowej mocy x, t A cos t k x dz. czasu Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

5 Gęstość wdmowa mocy prędkośc watru przykłady S k pomar na lądze! k=,5 współczynnk turbulencj, średna prędkośc watru na wysokośc m ponad pozomem morza w węzłach. S k * pomar na lądze! z z 7 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 5

6 Lnowa aproksymacja. rzędu gęstośc wdmowej mocy prędkośc watru relacja * S K T gdze: K 586k. ; T 86 proces stochastyczny bałego szumu o gęstośc wdmowej mocy d= fltr dolnopasmowy G s K T s S Y gęstość wdmowa mocy procesu stochastycznego na wyjścu elementu układu sterowana T G j Q G j X Q X : macerz gęstośc wdmowych mocy wektorowego bałego szumu na wejścu skalarne: S Y d G jw Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 6

7 .. ymuszena spowodowane falą Ops determnstyczny Lnowy model fal x, t A cos t k x a x, t x, t wznesene fal pulsacją -tej składowej H A t A k ampltuda -tej składowej lczba falowa kąt przesunęca fazowego T b x, t H A x Przekrój fal a w płaszczyźne t-z, b w płaszczyźne x-z A ampltuda fal, H wysokość fal, T okres fal, - długość fal, x - wznesene fal. Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 7

8 c, k T k c : prędkość rozchodzena sę fal z teor ruchu falowego: k g tgh k d d: głębokość wody, g: przyspeszene Zemske d x d tgh k d k g tg h x - x Ops probablstyczny s s Przykład funkcj gęstośc wdmowej mocy fal morskej Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 8

9 A S : różnca pomędzy kolejnym pulsacjam składowych fal unkcja wdmowej gęstośc mocy fal: S C 6 exp g, [m s] Neumenn, 95 S g 5 Phlps, 958 S,5 5 H H 3 exp,5, przeważająca pulsacja [m s] Bretschneder, 959 pomary na północnym Atlantyku H max wysokość znacząca 3 3 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 9

10 5 S A exp B, [m s] Person Moskowtz, 963 A 8, 3 g B,7 g w : prędkość watru na wysokośc 9, m dla procesu stochastycznego typu gaussowskego: A 8, 3 g B,33 g H 3 3, H 3 H, 3 3 g Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

11 ITTC Internatonal Towng Tanks Conference, 978 S A exp B 5, [m s] A B H 5 T / 3 T T : Przeważający okres fal, s Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

12 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku d ds yznaczene przeważającej pulsacj 5, 5 B T B 3,,88 H g g 5 exp 5 max B A S S

13 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 3 lnowa aproksymacja drugego rzędu gęstośc wdmowej mocy fal f G j S s s s K s G f d = f f K max f S S

14 Stan morza jako sposób opsu fal a Stan. Prędkość watru: ponżej,5 m/s. b Stan. Prędkość watru:,5-,5 m/s. c Stan. Prędkość watru:,5-3 m/s d Stan 3. Prędkość watru: 3-5 m/s Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

15 e Stan. Prędkość watru: 5-8 m/s f Stan. Prędkość watru: 8-m/s g Stan 5. Prędkość watru: - m/s h Stan 6. Prędkość watru: -7 m/s Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 5

16 Stan 7. Prędkość watru: 7- m/s j Stan 7. Prędkość watru: - m/s k Stan 8. Prędkość watru: 5-8 m/s l Stan 9. Prędkość watru: 9-3 m/s Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 6

17 prawdopodobeństwo występowana stanu morza Stan morza Obserwowana wysokość fal m Średne na śwece Prawdopodobeństwo występowane, % Północny Atlantyk Północna część płn. Atlantyku,,86 8,33 6,66,,,,5 3,5,5 3,685 8,996,5683,5,5,9,73,995 5,5,,85 5,35,383 6, 6, 3,53,938 7, 7 6, 9,,963,968, ,,,9,63,36 9 ponad,,9,6,35 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 7

18 Czytaj: Introducton to Physcal Oceanography, Robert H. Stewart, Chapter 6 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 8

19 Dane dot. północnej częśc oceanu Atlantyckego Stan morza Beaufort Prędkość watru Kn. ysokość znacząca m Okres znaczący -../. 3 3,5,88 7,5 5 6,5 3,5 9, ,5 5,, 7 5,5 7,5 5, s Źródło: NATO/HINDCAST Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 9

20 Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku oddzaływana fal na ruch statku f τ gη D C M T f f f N Y X,, τ f ] [ ; sn ] [ ; sn ] [ ; cos m N t s B L L B g N N t s T L B g Y N t s T L B g X N f N f N f przyjmując założena Zudwego: Kälström, 979 Model oddzaływana wymuszeń spowodowanych falą morską na ruch statku p p s ; o sn,, A x k t k A dx t x d t x s

21 pulsacja spotkanowa prędkość względna dochodzene fal do statku prędkość spotkanowa c x cos c T k x e k c cos k cos x x s t s, t A k sn t e Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

22 .3. ltracj wymuszeń od fal morskch. składowe szybke, wywołujące oscylacyjne sły momenty, o domnującej częstośc,5 f,. składowa wolna s s s G s s G s s L G s oznacza transmtancję ruchu statku ze względu na oddzaływane steru, a s wt: bały szum o zerowej wartośc średnej statystycznej, typu Gaussa. H G ze względu na oddz. fal sterowana kursu statku z zastosowanem fltracj szybkozmennych wymuszeń od fal : szerokość pasmo przenoszena modelu statku S model fal w model statku H model statek+fala + - autoplot maszyna sterowa L + + S e fltr Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

23 k k e g x cos e x x,, g cos,3,3.3.. Strefa neczułośc w rol fltru dolnopasmowego fale + - autoplot maszyna sterowa statek Strefa neczułośc w rol fltru szybkozmennych wymuszeń od fal.3.. Dolnopasmowy fltr lnowy s e lnowy fltr dolnopasmowy G s T pozwala elmnować wymuszene o pulsacj przeważającej wartośc s T np. dla dużych tankowców, s [rad/s] Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 3

24 fltry dolnopasmowe wyższego rzędu. rzędu:. rzędu: 3. rzędu:. rzędu: G G G G s s s s s s s s ; sn 5 s ; sn 3 s ; sn,5 ; s s Bode Dagrams sn 67,5 uwaga: przesunęce fazowe szerokość pasmo przenoszena pulsacja spotkanowa Phase deg; Magntude db Charakterystyk ampltudowe fazowe fltrów, [rad/s] requency rad/sec Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku

25 .3.3. ltr pasmowo-zaporowy G s s n s n T s T s Bode Dagrams T n T n T T G s s s n s n n -5 Phase deg; Magntude db n e fltr adaptacyjny! requency rad/sec Charakterystyka ampltudowa fazowa fltru pasmowo-zapasowy,,5 [rad/s],,. n Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 5

26 Można poszerzyć zakres pulsacj tłumonych, np. G s 3 s s s, [rad/s],,63 [rad/s], 3 [rad/s] Bode Dagrams - Phase deg; Magntude db Charakterystyk ampltudowa fazowa, requency rad/sec, [rad/s],,63 [rad/s], 3 [rad/s],,. Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 6

27 .. ymuszena spowodowane prądam morskm Źródła: watr prądy powerzchnowe y x wymana cepła, zmany zasolena, ruch obroty zem sły Corolsa, sły grawtacyjne pomędzy całam nebeskm ' Cy Cx C ' Cx Cy układze współrz. zwązanych z ustalonym punktem zem: Cx Cy C C sn, cos. układze współrz. zwązanym z ustalonym punktem statku Cx Cy C C cos, sn. Schemat oddzaływana prądu morskego na ruch statku, C y - średna prędkość prądu, - kąt określający kerunek prądu. x Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 7

28 prędkość prądu jako proces stochastyczny C t μ t w t C w t : bały szum μ C t w t dt Cmn,5. C Cmax C Cmn Cmax względna prędkość statku r C wektor prędkośc prądu morskego w układze współrz. zwązanych z ustalonym punktem statku C,,,,, Cx Cy Cz T w tym układze współrzędnych prędkość prądu jest stała C, r równane różnczkowe ruchu statku wektor stanu x, C, T M C D gη r r r r τ η Iη Automatyzacja statku. Zakłócena ruchu statku 8

Podobne dokumenty

Automatyzacja Statku

Automatyzacja Statku Polechnka Gdańska ydzał Oceanoechnk Okręowncwa S. nż. I sopna sem. IV kerunek: Oceanoechnka Specjalnośc Okręowe Auomayzacja Saku 3 ZAKŁÓCENIA RUCHU SAKU M. H. Ghaem Marzec 7 Podsawy auomayzacj okręu 3.