Підвищення точності маневрування суден на мілководді: роль навігаційного обладнання та дизайн корпусу
DOI:
https://doi.org/10.63341/vjmet/2.2024.118Ключові слова:
системи динамічного позиціонування; оптимізація форми носа; конструктивні рішення; ризик зіткнень; гідродинамічний опірАнотація
Дослідження проведено для аналізу впливу сучасного навігаційного обладнання та дизайну корпусу суден на підвищення точності маневрування в умовах мілководдя. У дослідженні використовувалися методи аналізу та порівняння ефективності сучасного навігаційного обладнання, оцінювання конструктивних рішень дизайну корпусу суден, а також інтеграції цих технологій для покращення точності маневрування на мілководді. Було встановлено, що використання сучасних систем динамічного позиціонування та високоточного навігаційного обладнання, таких як супутникові системи та електронні картографічні системи, значно підвищує точність маневрування суден на мілководді. Виявлено, що кораблі з пласким корпусом та мінімальною осадкою мають кращу маневреність у порівнянні з традиційними конструкціями. Оптимізація форми носа та застосування стабілізаторів дозволяють зменшити опір воді й покращити керованість. Використання високочутливих рульових систем підвищує точність руху в обмежених умовах. Зроблено висновок, що інтеграція цих технологій дозволяє значно покращити безпеку судноплавства на мілководді. Дослідження також показало, що радари з високою роздільною здатністю та автоматичні ідентифікаційні системи ефективно знижують ризик зіткнень під час маневрування у вузьких каналах і портах. Крім того, було виявлено, що судна з покращеним дизайном корпусу мають знижений гідродинамічний опір, що сприяє зменшенню витрат палива на мілководді. За результатами дослідження були надані практичні рекомендації з впровадження сучасних навігаційних систем і вдосконалення дизайну корпусу суден, що підвищує точність маневрування на мілководді та покращує безпеку судноплавства. Загалом, результати дослідження підтвердили важливість інтеграції навігаційних технологій із конструктивними рішеннями корпусу для підвищення ефективності та безпеки судноплавства
Посилання
An, Y., Yu, J., & Zhang, J. (2021). Autonomous sailboat design: A review from the performance perspective. Ocean Engineering, 238, article number 109753. doi: 10.1016/j.oceaneng.2021.109753.
Arditiya, A., Wibowo, A., Wangloan, E.H., Junanton, R., & Siahaan, D.H. (2023). Automatic identification system (AIS) in the Mahakam River ship to prevent accident to zero accident. AIP Conference Proceedings, 2706, article number 020188. doi: 10.1063/5.0121469.
Bai, X., Zhang, Y., & Liu, S. (2022). High-resolution radar imaging of off-grid maneuvering targets based on parametric sparse Bayesian learning. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 60, article number 5112611. doi: 10.1109/TGRS.2022.3169206.
Blindheim, S., & Johansen, T.A. (2021). Electronic navigational charts for visualization, simulation, and autonomous ship control. IEEE Access, 10, 3716-3737. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3139767.
Chen, S., Feng, C., Huang, Y., Chen, X., & Li, F. (2022). Small target detection in X-band sea clutter using the visibility graph. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 60, article number 5115011. doi: 10.1109/ TGRS.2022.3186283.
Gao, X., Bai, W., Li, T., Yuan, L.E., & Long, Y. (2021). Broad learning system-based adaptive optimal control design for dynamic positioning of marine vessels. Nonlinear Dynamics, 105, 1593-1609. doi: 10.1007/s11071- 021-06634-6.
Ge, H., Li, B., Jia, S., Nie, L., Wu, T., Yang, Z., Shang, J., Zheng, Y., & Ge, M. (2022). LEO enhanced global navigation satellite system (LeGNSS): Progress, opportunities, and challenges. Geo-spatial Information Science, 25(1), 1-13. doi: 10.1080/10095020.2021.1978277.
Ghazali, M.H., Satar, M.H., & Rahiman, W. (2024). Unmanned surface vehicles: From a hull design perspective. Ocean Engineering, 312, article number 118977. doi: 10.1016/j.oceaneng.2024.118977.
Igbinenikaro, O.P., Adekoya, O.O., & Etukudoh, E.A. (2024). A comparative review of subsea navigation technologies in offshore engineering projects. International Journal of Frontiers in Engineering and Technology Research, 6(2), 19-034. doi: 10.53294/ijfetr.2024.6.2.0031.
Kang, M.J., Zohoori, S., Hamidi, M., & Wu, X. (2022). Study of narrow waterways congestion based on automatic identification system (AIS) data: A case study of Houston Ship Channel. Journal of Ocean Engineering and Science, 7(6), 578-595. doi: 10.1016/j.joes.2021.10.010.
Khawaja, W., Semkin, V., Ratyal, N.I., Yaqoob, Q., Gul, J., & Guvenc, I. (2022). Threats from and countermeasures for unmanned aerial and underwater vehicles. Sensors, 22(10), article number 3896. doi: 10.3390/s22103896.
Kim, J.M., & Park, H.R. (2022). Application of a dynamic positioning system to a maritime autonomous surface ship (MASS). Journal of Navigation and Port Research, 46(5), 435-440. doi: 10.5394/KINPR.2022.46.5.435.
Kumar, A., Kumar, S., Lal, P., Saikia, P., Srivastava, P.K., & Petropoulos, G.P. (2021). Introduction to GPS/GNSS technology. In G.P. Petropoulos & P.K. Srivastava (Eds.), GPS and GNSS technology in geosciences (pp. 3-20). London: Elsevier. doi: 10.1016/B978-0-12-818617-6.00001-9.
Li, H., Chen, H., Gao, N., Aϊt-Ahmed, N., Charpentier, J.F., & Benbouzid, M. (2022). Ship dynamic positioning control based on active disturbance rejection control. Journal of Marine Science and Engineering, 10(7), article number 865. doi: 10.3390/jmse10070865.
Li, Y., Yan, S., & Gong, J. (2022). SNR improvement for maneuvering ship using weak echo under the condition of BeiDou GEO satellites. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 15, 1256-1271. doi: 10.1109/JSTARS.2022.3142768.
Lim, J.H., Kim, J.H., & Huh, J.H. (2023). Recent trends and proposed response strategies of international standards related to shipbuilding equipment big data integration platform. Quality & Quantity, 57(1), 863-884. doi: 10.1007/ s11135-022-01382-0.
Maljković, M., Pavić, I., Meštrović, T., & Perkovič, M. (2024). Ship maneuvering in shallow and narrow waters: Predictive methods and model development review. Journal of Marine Science and Engineering, 12(8), article number 1450. doi: 10.3390/jmse12081450.
Ntouras, D., Papadakis, G., & Belibassakis, K. (2022). Ship bow wings with application to trim and resistance control in calm water and in waves. Journal of Marine Science and Engineering, 10(4), article number 492. doi: 10.3390/ jmse10040492.
Okuda, R., Yasukawa, H., Sano, M., Hirata, N., Yoshimura, Y., Furukawa, Y., & Matsuda, A. (2022). Maneuvering simulations of twin-propeller and twin-rudder ship in shallow water using equivalent single rudder model. Journal of Marine Science and Technology, 27(2), 948-970. doi: 10.1007/s00773-022-00881-x.
Orlandi, A., Cappugi, A., Mari, R., Pasi, F., & Ortolani, A. (2021). Meteorological navigation by integrating metocean forecast data and ship performance models into an ecdis-like e-navigation prototype interface. Journal of Marine Science and Engineering, 9(5), article number 502. doi: 10.3390/jmse9050502.
Oruc, A., Gkioulos, V., & Katsikas, S. (2022). Towards a cyber-physical range for the integrated navigation system (INS). Journal of Marine Science and Engineering, 10(1), article number 107. doi: 10.3390/jmse10010107.
Otsubo, K., & Ishida, K. (2021). Study on parameter identification methods for steering control in model experiments. In Proceedings of the 31st international ocean and polar engineering conference. Retrieved from https://onepetro.org/ ISOPEIOPEC/proceedings-abstract/ISOPE21/All-ISOPE21/464717.
Pan, N., Bai, X., Jiang, X., Ma, S., & Peng, Y. (2021). Research on ship navigation electronic chart system based on computer big data accurate positioning. In Proceedings of the iInternational conference on artificial intelligence and computer applications (pp. 852-857). Dalian: IEEE. doi: 10.1109/ICAICA52286.2021.9498111.
Rong, H., Teixeira, A.P., & Soares, C.G. (2022). Ship collision avoidance behaviour recognition and analysis based on AIS data. Ocean Engineering, 245, article number 110479. doi: 10.1016/j.oceaneng.2021.110479.
Song, C., Zhang, X., & Zhang, G. (2022). Nonlinear innovation-based maneuverability prediction for marine vehicles using an improved forgetting mechanism. Journal of Marine Science and Engineering, 10(9), article number 1210. doi: 10.3390/jmse10091210.
Wang, S., Zhang, Y., Zhang, X., & Gao, Z. (2023). A novel maritime autonomous navigation decision-making system: Modeling, integration, and real ship trial. Expert Systems with Applications, 222, article number 119825. doi: 10.1016/j. eswa.2023.119825.
Wang, X.Z., & Xu, E.H. (2022). Ship structural design. In W. Cui, S. Fu & Z. Hu (Eds.), Encyclopedia of ocean engineering (pp. 1669-1679). Singapore: Springer. doi: 10.1007/978-981-10-6946-8_38.
Yang, H., Wang, Q., Li, H., Fang, F., Montenegro-Marin, C.E., & Kadry, S.N. (2021). Maritime moving object localization and detection using global navigation smart radar system. Soft Computing, 25(18), 11965-11974. doi: 10.1007/s00500- 021-05625-4.
Zhang, D. (2021). Optimization design of ship rudder steering stability optimization control system: modelling and computer simulations. In Proceedings of the international conference on electronics, communication and aerospace technology (pp. 984-987). Coimbatore: Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/ ICECA52323.2021.9675871.
Zhang, S., Wu, Q., Liu, J., He, Y., & Li, S. (2023). State-of-the-art review and future perspectives on maneuvering modeling for automatic ship berthing. Journal of Marine Science and Engineering, 11(9), article number 1824. doi: 10.3390/jmse11091824.
Zhang, X., Wang, C., Jiang, L., An, L., & Yang, R. (2021). Collision-avoidance navigation systems for Maritime Autonomous Surface Ships: A state of the art survey. Ocean Engineering, 235, article number 109380. doi: 10.1016/j. oceaneng.2021.109380.
Zhou, H., Zhou, A., Li, T., Chen, D., Peeta, S., & Laval, J. (2022). Significance of low-level control to string stability under adaptive cruise control: Algorithms, theory and experiments. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 140, article number 103697. doi: 10.1016/j.trc.2022.103697.
##submission.downloads##
-
PDF (English)
Завантажень: 1
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
