ECJbX0hoe8zCbGavCmHBCWTX36c

Φίλες και φίλοι,

Σας καλωσορίζω στην προσωπική μου ιστοσελίδα «Περί Αλός» (Αλς = αρχ. ελληνικά = η θάλασσα).
Εδώ θα βρείτε σκέψεις και μελέτες για τις ένδοξες στιγμές της ιστορίας που γράφτηκε στις θάλασσες, μέσα από τις οποίες καθορίστηκε η μορφή του σύγχρονου κόσμου. Κάθε εβδομάδα, νέες, ενδιαφέρουσες δημοσιεύσεις θα σας κρατούν συντροφιά.

Επιβιβαστείτε ν’ απολαύσουμε παρέα το ταξίδι…


Κρίστυ Εμίλιο Ιωαννίδου
Συγγραφεύς - Ερευνήτρια Ναυτικής Ιστορίας




Δευτέρα, 29 Απριλίου 2013

SMART Β' ΜΕΡΟΣ



Περί Αλός

Tου Ηλία N. Μαλαμά, Mονίμου Πολιτικού Yπαλλήλου (Β),
ΠΕ Μηχανικών Πληροφορικής, Hλεκτρολόγου Mηχανικού &
Tεχνολόγου H/Y, MSC
Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Ναυτική Επιθεώρηση»,
τ.572, σ.67. Έκδοση  ΥΙΝ / ΓΕΝ, ΜΑΡ – ΜΑΪ 2010.
Ανάρτηση στο Περί Αλός με την έγκριση της ΝΕ.


…συνέχεια από το Α΄ΜΕΡΟΣ






Σχήμα 8: Διαδικασία εκτέλεσης δοκιμών σε πραγματικό χρόνο
(δυναμική περίπτωση). ΦΩΤΟ: ΝΕ


Το SMART χρησιμοποιεί δεδομένα χρόνου, θέσης και πορείας προκειμένου να επιτελέσει τη λειτουργία του. Τα δεδομένα αυτά μπορούν να εισαχθούν είτε σε μορφή αρχείου με συγκεκριμένη δομή (format), είτε μέσω ροής δεδομένων πραγματικού χρόνου η οποία παράγεται από το σύστημα IDATS [18] το οποίο εγκαθίσταται στις υπό έλεγχο μονάδες από το ΣΕΑΣ κατά τη διάρκεια δοκιμών ακριβείας των συστημάτων τους.
Το σύστημα IDATS βασίζεται σε τεχνολογία DGPS για την παραγωγή δεδομένων αναφοράς για το χρόνο, τη θέση και την πορεία του πλοίου.
Με την πρώτη επιλογή πραγματοποιείται η επεξεργασία των μετρήσεων ελικτικότητας σε περιβάλλον γραφείου και μπορούν έτσι να χρησιμοποιηθούν μετεπεξεργασμένα (postprocessed) δεδομένα θέσης DGPS των οποίων η ακρίβεια είναι μερικών δεκάδων εκατοστών.
Με τη δεύτερη επιλογή εξασφαλίζεται η πραγματικού χρόνου επεξεργασία εν πλω, ώστε να καθίσταται δυνατή η παράδοση προκαταρκτικών αποτελεσμάτων στο αρμόδιο προσωπικό της υπό έλεγχο μονάδας για άμεση αξιολόγηση της ελικτικότητάς της.


Σχήμα 5: Ο ορισμός της δομής δεδομένων shipInfo. ΦΩΤΟ: ΝΕ

Πάντως, ανεξάρτητα από το περιβάλλον λειτουργίας του SMART (δυναμικό ή στατικό), ο μαθηματικός πυρήνας επεξεργασίας των δεδομένων παραμένει ο ίδιος. Εξετάζοντας μακροσκοπικά τη διαδικασία επεξεργασίας, μπορούμε να διακρίνουμε τα παρακάτω βασικά βήματα, τα οποία και απεικονίζονται στο Σχήμα 4:

(α) Εισαγωγή στοιχείων πλοίου και στοιχείων συνεδρίας δοκιμών μέσω αρχείου (run info file) και αποθήκευσή τους στη δομή δεδομένων shipInfo. Στο Σχήμα 5 παρουσιάζεται ο ορισμός αυτής της δομής δεδομένων σε μορφή πηγαίου κώδικα.
(β) Εισαγωγή στοιχείων κάθε διαδρομής (χρόνοι comex, execute, finex, γωνίες πηδαλίων, ταχύτητες προσέγγισης, κ.λπ.) μέσω του ίδιου αρχείου run info file και αποθήκευσή τους στη δομή δεδομένων testInfo. Στο Σχήμα 6 παρουσιάζεται ο ορισμός της δομής δεδομένων testInfo.


Σχήμα 6: Ο ορισμός της δομής δεδομένων testInfo. ΦΩΤΟ: ΝΕ

Σημειώνεται ότι οι πρώτες δέκα μεταβλητές χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση στοιχείων που δίδονται από το χρήστη (μέσω του αρχείου run info file), ενώ οι υπόλοιπες χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση δεδομένων κατόπιν της επεξεργασίας που εκτελεί το SMART για κάθε διαδρομή.
(γ) Ανάγνωση από αρχείο track file (το οποίο στη δυναμική περίπτωση ανανεώνεται κατά τη διάρκεια εκτέλεσης των δοκιμών μέσω εισροής δεδομένων από το σύστημα IDATS) δεδομένων χρόνου, θέσης, και πορείας τα οποία αντιστοιχούν στους χρόνους που προσδιορίστηκαν στο βήμα (β) από το χρήστη. Σημειώνεται εδώ ότι το πρόγραμμα δύναται να χειρίζεται και δεδομένα θέσης ελλειψοειδών συντεταγμένων (φ, λ), εκτός από δεδομένα θέσης τοπικού συστήματος συντεταγμένων, δίνοντάς του έτσι την επιπλέον δυνατότητα να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε πεδίο δοκιμών.
(δ) Προεπεξεργασία των δεδομένων για κάθε (νέα, στη δυναμική περίπτωση) διαδρομή, ώστε να εξασφαλιστεί ότι υπάρχουν ανά δευτερόλεπτο δεδομένα. Αν υπάρχουν χρονικά κενά στα δεδομένα (εξαιτίας π.χ. πτωχής λήψης σήματος GPS από το σύστημα IDATS), με μαθηματική παρεμβολή αποκαθίστανται τα κενά, ώστε να μη χρειαστεί να επαναληφθούν οι διαδρομές εξαιτίας τους.
Σημειώνεται εδώ ότι παρόλο ότι ο αλγόριθμος «αποκατάστασης» των κενών μέσω παρεμβολής είναι αποτελεσματικός, τίθεται στην κρίση του Μηχανικού Δοκιμών αν θα πρέπει να επεξεργαστεί δεδομένα τα οποία έχουν πολύ μεγάλα κενά στην αλλαγή πορείας (change of heading), καθώς σε αυτήν την περίπτωση οι υπολογισμοί ελικτικότητας πιθανόν να μην είναι αξιόπιστοι, καθώς εισάγεται στις μετρήσεις μεγάλος βαθμός αβεβαιότητας.
(ε) Από το βήμα (δ) παράγονται για κάθε διαδρομή αρχεία δεδομένων τα οποία συνιστούν το λεγόμενο «αδιόρθωτο» ίχνος του σκάφους (uncorrected track).
(στ) Για κάθε διαδρομή, υπολογίζεται το διάνυσμα πλαγιολίσθησης (drift vector) το οποίο προκαλείται αθροιστικά από τις περιβαλλοντικές επιδράσεις (θαλάσσια ρεύματα, πνέοντες άνεμοι) στο πεδίο δοκιμών, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο που επιβάλει η [4]: σύγκριση των δεδομένων θέσης των τελευταίων 180° (αλλαγή πορείας από 360°-540°) από την εκτελεσθείσα στροφή των 540°, με αυτά που αντιστοιχούν σε αλλαγή πορείας από 0°-180° της ίδιας στροφής, και εξαγωγή της μέσης διόρθωσης πορείας για κάθε μια από τις δύο συντεταγμένες του συστήματος αξόνων της κίνησης του σκάφους. Επειδή από διαδρομή σε διαδρομή οι περιβαλλοντικές συνθήκες αναμένεται να αλλάξουν, για κάθε διαδρομή υπολογίζεται διαφορετικό τέτοιο διάνυσμα. Σημειώνεται εδώ η σημασία που έχουν στην επιτυχία της μεθόδου οι περιβαλλοντικές συνθήκες, καθώς αν αυτές αλλάζουν δραματικά κατά τη διάρκεια της ίδιας διαδρομής, τότε η μέση τιμή του διανύσματος πλαγιολίσθησης δεν παρέχει ακριβή διόρθωση. Τέτοια ενδεχόμενα παρουσιάζονται στις περιπτώσεις μικρών γωνιών στροφής πηδαλίου και μικρών ταχυτήτων προσέγγισης, καθώς οι στροφές αυτές διαρκούν πολύ χρόνο. Στις μεταβλητές «driftX» και «driftY» του Σχήματος 6 αποθηκεύονται οι διορθώσεις για τις αντίστοιχες συντεταγμένες των αξόνων κίνησης του σκάφους.
(ζ) Εφαρμογή της μέσης διόρθωσης πορείας που υπολογίστηκε σε κάθε διαδρομή και εξαγωγή των διορθωμένων δεδομένων θέσης (corrected track) και αποθήκευση σε ξεχωριστό αρχείο.
(η) Υπολογισμός των παραμέτρων ελικτικότητας που ζητούνται (προχώρηση, μετατόπιση, σταθερή και τακτική διάμετρος, κλπ). Αποθήκευσή τους στη δομή δεδομένων testInfo.
Έτσι στις τέσσερις τελευταίες μεταβλητές του Σχήματος 6 αποθηκεύονται οι αντίστοιχες ελικτικές παράμετροι.
(θ) Παρουσίαση αποτελεσμάτων στη μορφή που ζητά ο χρήστης του SMART, όπως απεικόνιση στην οθόνη, εκτύπωση, ή αρχεία αποθηκευμένα στο δίσκο, κατάλληλα για προχωρημένη ανάλυση με λογιστικά πακέτα, όπως π.χ. Excel.


Σχήμα 7: Γραφικές παραστάσεις τυπικών διαδρομών μέτρησης
ελικτικότητας. ΦΩΤΟ: ΝΕ


Στο Σχήμα 7 φαίνονται απεικονίσεις τυπικών ελέγχων ελικτικότητας όπως παράγονται από το SMART. Εκτός από τις γραφικές παραστάσεις αδιόρθωτων (Σχ. 7, αριστερά) και διορθωμένων ιχνών (Σχ. 7, μέσον), παρέχονται γραφήματα της αλλαγής πορείας ως προς το χρόνο, καθώς και ως προς την προχώρηση και τη μετατόπιση (Σχ. 7, δεξιά).
Επίσης, εκτός των γραφημάτων του τύπου που φαίνονται στο Σχήμα 7 τα οποία παρέχονται για κάθε διαδρομή, παρέχεται και συγκεντρωτικός πίνακας των αποτελεσμάτων όλων των διαδρομών για συγκριτική μελέτη από το μελετητή της τελικής αναφοράς ελικτικότητας που εκδίδει ο ΣΕΑΣ με το πέρας των μετρήσεων.
Εξάλλου, στο Σχήμα 8 παρουσιάζεται η διαδικασία εκτέλεσης μετρήσεων ελικτικότητας σε πραγματικό χρόνο. Αυτή αποτελείται από τα εξής βήματα:

(α) Ενημέρωση του αρχείου run info file με τα στοιχεία της νέας διαδρομής, με χρήση της αντίστοιχης διεπαφής επεξεργασίας αρχείων run info.
(β) Φόρτωση του ενημερωμένου αρχείου run info στη μνήμη RAM (ενημέρωση της δομής testInfo), με χρήση της διεπαφής επεξεργασίας ελικτικών δεδομένων. (γ) Ενημέρωση του αρχείου ίχνους track file με τα δεδομένα που αντιστοιχούν στους χρόνους της νέας διαδρομής.
(δ) Επεξεργασία νέας διαδρομής και υπολογισμός των ελικτικών της στοιχείων. Γραφική αναπαράσταση αποτελεσμάτων στην επιφάνεια εργασίας του SMART.
(ε) Προετοιμασία για νέα διαδρομή (επιστροφή στο βήμα α).

Διευκρινίζεται ότι η όλη διαδικασία ξεκινά από το χρήστη με την έναρξη της νέας διαδρομής, οπότε και συμπληρώνονται τα στοιχεία της (π.χ. comex, execute time, rudder angle, approach speed), ενώ με το πέρας της διαδρομής κατά το οποίο γίνεται γνωστό το fixex time, εκτελούνται τα βήματα β, γ, και δ. Για την αυτοματοποίηση της διαδικασίας έχει ενσωματωθεί η ευκολία «Real-Time Builder», η οποία εγείρεται στο χρονικό σημείο«Execute» της νέας διαδρομής και «παρακολουθώντας» την Αλλαγή της Πορείας (Change of Heading) κατά τη διάρκεια της διαδρομής, δύναται να συνάγει με αυτόματο τρόπο στοιχεία όπως τη φορά στροφής (δεξιά για αυξανόμενο COH, αριστερά για αρνητικό), το χρονικό σημείο «comex» (προκαθορισμένα δευτερόλεπτα πριν το χρονικό σημείο«execute»), καθώς και το χρονικό σημείο «finex» (με τη συμπλήρωση 540° COH). Με βάση αυτά τα στοιχεία ενημερώνεται το αρχείο run info, ελαχιστοποιώντας έτσι την απασχόληση του χρήστη κατά τη διάρκεια των δοκιμών.


Σχήμα 9: Πεδία εισαγωγής στοιχείων σελιδοποίησης και
κανονικοποίησης μεγεθών. ΦΩΤΟ: ΝΕ

Επιπλέον το SMART παρέχει ορισμένες δυνατότητες για τη διευκόλυνση του χρήστη-μελετητή, όπως:

Α) Εισαγωγή σχολίων: Στις γραφικές παραστάσεις κάθε διαδρομής παρέχεται η δυνατότητα να εισάγονται διευκρινιστικά σχόλια σχετικά με την υπό εξέταση διαδρομή, όπως π.χ. οι επικρατούσες περιβαλλοντικές συνθήκες (κατάσταση θαλάσσης, διεύθυνση και ένταση ανέμου), οι στροφές του κινητήρα κατά τη διάρκεια της δοκιμής κ.λπ.
Β) Αυτόματη Σελιδοποίηση: Προκειμένου τα γραφικά αποτελέσματα να είναι άμεσα εκτυπώσιμα και αξιοποιήσιμα, το SMART διαθέτει πεδίο εισαγωγής του αριθμού της πρώτης σελίδας που θα εκτυπώσει, ενώ όλες οι υπόλοιπες σελιδοποιούνται αυτόματα. Η λεπτομέρεια αυτή φαίνεται στο Σχήμα 9, το οποίο δείχνει μέρος της διεπαφής επεξεργασίας δοκιμών ελικτικότητας.
Γ) Κανονικοποίηση μεγεθών: Καθώς η μελέτη των στατιστικών ελικτικότητας πολλές φορές γίνεται με χρήση κανονικοποιημένων (αδιάστατων) ως προς το μήκος του πλοίου μεγεθών και όχι με τα πραγματικά μεγέθη, το SMART παρέχει πεδίο εισαγωγής του ενεργού μήκους του πλοίου Lpp (Length from forward Perpendicular to backward Perpendicular). Το πεδίο αυτό φαίνεται επίσης στο Σχήμα 9 και η εφαρμογή του γίνεται άμεσα στο επιλεγμένο γράφημα.

Τέλος, οι επιδόσεις του προγράμματος όσον αφορά στην ταχύτητα επεξεργασίας παρουσιάζονται ενδεικτικά στον Πίνακα 3, και αφορούν στη στατική επεξεργασία μετρήσεων (περιβάλλον γραφείου). Πρακτικά το πρόγραμμα δεν επιβάλει κάποια καθυστέρηση στη διαδικασία εκτέλεσης των δοκιμών και αξιολόγησης αυτών, καθώς η ανά διαδρομή καθυστέρηση είναι αμελητέα (γραμμές 4, 6, και 7 του Πίνακα 3).

 


ΠΙΝΑΚΑΣ 3: Επιδόσεις προγράμματος SMART
Κεφάλαιο τρίτο
Συγκριτική ανάλυση αποτελεσμάτων
Στο κεφάλαιο αυτό θα πραγματοποιήσουμε μια συγκριτική μελέτη των αποτελεσμάτων που παρέχει το SMART με αυτά διαφόρων προγραμμάτων πρόβλεψης και προσομοίωσης ελικτικότητας πλοίων. Τα δεδομένα που θα χρησιμοποιηθούν είναι δεδομένα αναφοράς (benchmark data) τα οποία δημιουργήθηκαν για αυτόν τον σκοπό (συγκριτικές μελέτες) και αντλήθηκαν από το συνέδριο SIMMAN 2008 [19]. Η σύγκριση αφορά στους υπολογισμούς Τακτικών Διαμέτρων που παρέχουν επτά τέτοια προγράμματα προσομοίωσης για τρεις τύπους πλοίων, ενός τάνκερ (KVLCC1), ενός πλοίου εμπορευματοκιβωτίων (KCS), και μιας Φρεγάτας (DDG51), των οποίων τα χαρακτηριστικά φαίνονται στον Πίνακα 4 [17].


Εξάλλου, η σύγκριση γίνεται με αναφορά σε στατιστικά αποτελέσματα που προέκυψαν από δοκιμές σε παρόμοια πλοία. Για την περίπτωση του τάνκερ για παράδειγμα, στο Σχήμα 10 φαίνεται η γραφική παράσταση των αποτελεσμάτων Τακτικών Διαμέτρων τα οποία λαμβάνονται υπόψη στη συγκριτική μελέτη [17]. Είναι αξιοσημείωτο στο παραπάνω σχήμα ότι η διακύμανση των υπολογιζόμενων Τακτικών Διαμέτρων οι οποίες λαμβάνονται υπόψη στα στατιστικά είναι αρκετά μεγάλη (περίπου 0.8 για L/V=21sec), πράγμα που αποδίδεται στις διαφοροποιήσεις που τυχόν παρουσιάζουν τα πλοία που λήφθησαν υπόψη στους στατιστικούς υπολογισμούς. Στους Πίνακες 5, 6, και 7 παρατίθενται τα αποτελέσματα των υπολογισμών Τακτικών Διαμέτρων που πραγματοποιήθηκαν για στροφές με γωνίες πηδαλίου 35°. Διευκρινίζεται ότι η σύγκριση δεν περιλαμβάνει τις υπόλοιπες παραμέτρους Τακτικής Στροφής (προχώρηση, μετατόπιση, και σταθερής διαμέτρου), καθώς τα αντίστοιχα δεδομένα δεν ήταν διαθέσιμα.


Σχήμα 10. Τακτικές διάμετροι για πλοία παρόμοια με το τάνκερ
KVLCC1. ΦΩΤΟ: ΝΕ

Στο Σχήμα 11 αναπαρίστανται γραφικά τα αποτελέσματα των Πινάκων 5, 6, και 7 αντίστοιχα.
Η μελέτη τόσο των Πινάκων 5-7, όσο και του Σχήματος 11 οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι υπολογισμοί του SMART είναι έγκυροι συγκρινόμενοι με τα στατιστικά ιδίου τύπου σκαφών.
Σημειώνεται εδώ ότι οι αποκλίσεις που παρατηρούνται μεταξύ στατιστικών τιμών και τιμών SMART είναι αποδεκτές, αν ληφθεί υπόψη ότι η διακύμανση των σημείων που συμβάλλουν στα στατιστικά αποτελέσματα είναι μεγάλη, π.χ. ίση με 0.8 για την περίπτωση του KVLCC1 με βάση το γράφημα του Σχήματος 10. Οι τιμές του SMART παραμένουν σταθερά κοντά στη βέλτιστη γραμμή, πιστοποιώντας έτσι την ορθότητα των αποτελεσμάτων του. Η σταθερότητα αυτή του SMART το καθιστά κατάλληλο για όλους τους τύπους σκαφών, σε αντίθεση με τα άλλα προγράμματα, για τα οποία η διακύμανση στην απόδοση ανάλογα με το υπό εξέταση σκάφος επιβεβαιώνει ότι τα τελευταία είναι κατάλληλα
μόνο για ορισμένους τύπους σκαφών και ακατάλληλα για άλλους.


Σχήμα 11. Σύγκριση στατιστικής και προγραμμάτων και για τους
τρείς τύπους σκαφών (κόκκινα σημεία: KVLCC1, πράσινα σημεία: KCS,
μπλε σημεία: DDG51). ΦΩΤΟ: ΝΕ

 
Κεφάλαιο τέταρτο
Mελλοντικές επεκτάσεις
Με βάση τη μέχρι τώρα εμπειρία από τη χρήση του SMART στις δοκιμές που πραγματοποιούνται στο ΣΕΑΣ, έχουν προκύψει ανάγκες για μελλοντικές επεκτάσεις της πλατφόρμας, οι σημαντικότερες των οποίων παρουσιάζονται σε αυτό το κεφάλαιο.

Α) Αυτόνομη λειτουργία: Μολονότι η συμβατότητα του SMART με το σύστημα IDATS είναι επαρκής, η απαίτηση για πραγματικού χρόνου ροή δεδομένων χρόνου, θέσης και πορείας για τη λειτουργία του SMART μπορεί να εξασφαλιστεί και με τρόπο ανεξάρτητο του IDATS. Σχεδιάζεται η ανάπτυξη διεπαφής διασύνδεσης του SMART με συστήματα GPS (εγκατεστημένα στα πλοία ή κατοχής του ΣΕΑΣ), από τα οποία το SMART θα εξασφαλίζει σταθερή ροή δεδομένων χρόνου και θέσεως (ίχνος). Παράλληλα, η ίδια διεπαφή θα υποστηρίζει διασύνδεση με συστήματα αδρανειακής πλοήγησης ή/και γυροπυξιδών εγκατεστημένων στο πλοίο, οπότε έτσι θα εξασφαλίζεται και σταθερή ροή δεδομένων πορείας.
Β) Πολυσημειακή επεξεργασία: Είναι αίτημα των υπό έλεγχο Ναυτικών μονάδων η δυνατότητα αναπαράστασης των Τακτικών Στροφών που διαγράφονται όχι μόνο από ένα σημείο πάνω στο πλοίο (το σημείο αυτό στην τρέχουσα έκδοση αντιστοιχεί στο σημείο τοποθέτησης της κεραίας GPS του συστήματος IDATS) αλλά από περισσότερα, όπως π.χ. από την πρύμνη και από την πλώρη, καθώς και από το σημείο περιστροφής του πλοίου (pivot point). Το αίτημα αυτό προέκυψε από την ανάγκη να γνωρίζει το αρμόδιο προσωπικό (Καπετάνιος, Αξ/κός ΝΚ) τη συμπεριφορά των σημείων αυτών κατά τη διάρκεια εκτέλεσης ελιγμών τόσο ελλιμενισμού όσο και τακτικών επιχειρήσεων. Η γνώση δε αυτή συμβάλλει στον ασφαλέστερο και αποδοτικότερο έλεγχο του σκάφους. Για την υλοποίηση αυτής της απαίτησης, το SMART χρειάζεται να εκτελεί πολυσημειακή επεξεργασία της ίδιας διαδρομής.
Γ) Υπέρθεση γραφημάτων: Στην παρούσα φάση, το SMART δύναται να αναπαραστήσει ένα γράφημα τη φορά. Η ανάγκη όμως για συγκριτική μελέτη αντίρροπων Τακτικών Στροφών, π.χ. για την ίδια ταχύτητα προσέγγισης και για την ίδια γωνία πηδαλίου, απαιτείται η δυνατότητα υπέρθεσης γραφικών παραστάσεων της μιας πάνω στην άλλη. Μια τέτοια σύγκριση μπορεί να αναδείξει εύκολα ατέλειες στην κατασκευή του πλοίου οι οποίες να συμβάλουν στη δυναμική αστάθεια και γενικότερα στην ελεγξιμότητά του.

 
Eκτιμήσεις και συμπεράσματα
Το SMART αποτελεί ένα πρόγραμμα ανάπτυξης για το ΣΕΑΣ ιδιαίτερης σημασίας, τόσο από πλευράς αποκτηθείσας τεχνογνωσίας όσο και από πλευράς αποτελέσματος. Για το μεν πρώτο, σημειώνεται ότι η εξοικείωση με την τεχνολογία ανάπτυξης τεχνικού λογισμικού, καθώς και με την τεχνολογία σχεδιασμού και ελέγχου ελικτικότητας των Πολεμικών Σκαφών είναι σημαντικά κέρδη για το Σταθμό. Όσον αφορά το δεύτερο, η δυνατότητα που έχουν οι Κυβερνήτες των Ναυτικών Μονάδων να ελέγχουν την ελικτικότητα των σκαφών τους, τους παρέχει εμπιστοσύνη ότι η συμπεριφορά των σκαφών είναι απολύτως προβλέψιμη και ελεγχόμενη. Ιδιαίτερης σημασίας είναι το γεγονός ότι το SMART παρέχει αποτελέσματα επί του πλοίου, βοηθώντας στην επί τόπου αξιολόγηση και λήψη αποφάσεων για τη συνέχιση των ελέγχων ελικτικότητας, συμβάλλοντας έτσι στη βέλτιστη εκμετάλλευση του διαθέσιμου χρόνου της υπό έλεγχο Μονάδος, κατά την παραμονή της στο ΣΕΑΣ.

Η ανάπτυξη της εν λόγω πλατφόρμας προσθέτει ένα ακόμα λίθο στο συνολικό οικοδόμημα των δυνατοτήτων που παρέχονται στη Ναυτική Βάση της Σούδας, σε ένα σημείο ιδιαίτερης γεωστρατηγικής σημασίας για Συμμαχικές δυνάμεις που επιχειρούν στη Μεσόγειο και όχι μόνον. Αποδεικνύει δε ότι με την κατάλληλη αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων (ανθρώπινων και υλικών) δύναται το Ναυτικό να αναπτύσσει συστήματα εφάμιλλα των ξένων για την εξυπηρέτηση σημαντικών αναγκών του, με τρόπο αποτελεσματικό και κυρίως οικονομικό. Το τελευταίο αποκτά ιδιαίτερη σημασία στη σημερινή εποχή των δύσκολων οικονομικών συγκυριών, καθιστώντας τη στροφή στις ίδιες δυνάμεις και δυνατότητες από προαιρετική επιλογή σε επιτακτική ανάγκη.
http://perialos.blogspot.gr/2013/04/smart_29.html
 

Bιβλιογραφία

[1] ISO/TC 8, «Ships and marine technology», Status report, 2003.

[2] «Surface ship post-delivery tests and trials guidance manual», NAVSEA S9094-AE-GYD-010, 2001.

[3] «STANDARDS FOR SHIP MANOEUVRABILITY», ΙΜΟ RESOLUTION MSC.137(76), 2002.

[4] «EXPLANATORY NOTES TO THE STANDARDS FOR SHIP MANOEUVRABILITY», ΙΜΟ MSC/Circ.1053, 2002.

[5] Proceedings of the 25th International Towing Tank Conference, 14-20 September 2008, Fukuoka, Japan.

[6] «Full Scale Manoeuvring Trials», ITTC Recommended Procedure 7.5-04-02-01, 2002.

[7] «Testing and Extrapolation Methods, Manoeuvrability, Free Model Test Procedure», ITTC Recommended Procedure 7.5-02-06-01, 2006.

[8] «Testing and Extrapolation Methods, Manoeuvrability, Captive Model Test Procedure», ITTC Recommended Procedure 7.5-02-06-02, 2006.

[9] «Testing and Extrapolation Methods, Manoeuvrability, Validation of Manoeuvring Simulation Models», ITTC Recommended Procedure 7.5-02-06-03, 2006.

[10] A. C. Hochbaum, «Manoeuvring Committee Report & Recommendations», 25th ITTC, 14-20 September 2008, Fukuoka, Japan.

[11] U.S. Coast Guard Research and Development Center, «Tactical Testing of the Juniper Class Seagoing Buoy Tender», Report No. CG-D-20-99, 1999.

[12] Defence R&D Canada – Atlantic, «Validation of ShipMo3D (HalManeuver) and FREDYN Maneuvering Predictions with HALIFAX Trials Data», Technical

Memorandum, 2005.

[13] U.S. Coast Guard Research and Development Center, «USCGC Healy Results of Performance and Special Trials», NSWCCD/50-TR-2000/41, 2000.

[14] J. P. Hooft and J.B.M. Pieffers, «Maneuverability of frigates in waves», Marine Technology, Vol. 25, No. 4, 1988.

[15] U.S. Coast Guard Research and Development Center, «Free Running Model Tests of the USCG 47ft Motor Life Boat», CG-D-06-95, 1995.

[16] K. Eloot, M. Vantorre, G. Delefortrie, «Prediction of ship manoeuvrability of an 8000 TEU containership in deep and shallow water: mathematical modelling and

captive model testing», Proceedings MARSIM ’06.

[17] S. Toxopeus, S.W.Lee, «Comparison of manoeuvring simulation programs for SIMMAN test cases», Proceedings SIMMAN 2008.

[18] «Integrated Data Acquisition and Test System, The performance network», User’s Manual, NUWC WPB, 2006.


 

Παρασκευή, 26 Απριλίου 2013

ΜΙΑ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΕΛΙΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΝΑΥΤΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟ ΧΡΟΝΟ (SMART)


 
ΜΕΡΟΣ Α

Περί Αλός

Tου Ηλία N. Μαλαμά, Mονίμου Πολιτικού Yπαλλήλου (Β),
ΠΕ Μηχανικών Πληροφορικής, Hλεκτρολόγου Mηχανικού &
Tεχνολόγου H/Y, MSC

Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Ναυτική Επιθεώρηση»,
τ.572, σ.67. Έκδοση  ΥΙΝ / ΓΕΝ, ΜΑΡ – ΜΑΪ 2010.
Ανάρτηση στο Περί Αλός με την έγκριση της ΝΕ.

 





Φ/Γ ΥΔΡΑ (F 452).
ΦΩΤΟ: Πολεμικό Ναυτικό
hellenicnavy.gr

 

Περίληψη

Σε αυτήν την εργασία παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα του σχεδιασμού και της ανάπτυξης μιας πρότυπης πλατφόρμας αξιολόγησης ελικτικότητας με διακριτικό όνομα SMART (Ship Maneuver Analysis and Representation Tool), η οποία χρησιμοποιείται στις σχετικές μετρήσεις που πραγματοποιούνται στον Ελληνικό Σταθμό Ελέγχου Ακριβείας Συστημάτων του Ναυστάθμου Κρήτης. Η εν λόγω πλατφόρμα συγκεντρώνει ορισμένα καινοτόμα χαρακτηριστικά τα οποία την καθιστούν εφάμιλλη αντίστοιχων εμπορικών εφαρμογών, χωρίς όμως την αντίστοιχη επιβάρυνση του κόστους ανάπτυξης και αγοράς. Σε αυτά τα χαρακτηριστικά περιλαμβάνονται, μεταξύ άλλων: α) Η δυνατότητα για πραγματικού χρόνου εισροή δεδομένων και εκτέλεση υπολογισμών ελικτικότητας και γραφικής αναπαράστασης αυτών, β) η δυνατότητα παροχής εν πλω προκαταρκτικών αποτελεσμάτων τόσο σε ηλεκτρονική όσο και σε έντυπη μορφή, γ) η δυνατότητα για επεξεργασία ελικτικών δοκιμών σε περιβάλλον γραφείου, με χρήση διορθωμένων ως προς την ακρίβεια δεδομένων θέσης και πορείας, δ) η δυνατότητα επεξεργασίας δεδομένων θέσης τόσο σε ελλειψοειδείς συντεταγμένες όσο και σε συντεταγμένες τοπικού συστήματος αναφοράς, ώστε να είναι δυνατή η πραγματοποίηση των μετρήσεων σε οποιοδήποτε πεδίο δοκιμών. Η συγκριτική μελέτη των αποτελεσμάτων της πλατφόρμας με τα αποτελέσματα άλλων προγραμμάτων, χρησιμοποιώντας πρότυπα δεδομένα μετρήσεων διαφόρων τύπων πλοίων, παρουσιάζεται επίσης στην εργασία αυτή και πιστοποιεί την ορθότητα των εκτελούμενων υπολογισμών.


Πρόλογος
Η γνώση της συμπεριφοράς ενός σκάφους και ιδιαίτερα ενός πολεμικού σκάφους, τόσο κατά τη διάρκεια ελιγμών πλοήγησης, όσο και κατά τη διάρκεια τακτικών επιχειρήσεων, είναι σημαντική παράμετρος για την εκτέλεση της εκάστοτε αποστολής με αποτελεσματικότητα και ασφάλεια. Μια σειρά από Διακηρύξεις και Συστάσεις Διεθνών Οργανισμών σχετικών με σχεδιασμό πλοίων και ασφάλεια στη θάλασσα, προβλέπουν συγκεκριμένες απαιτήσεις για την ελικτικότητα και ελεγξιμότητα των Ναυτικών μονάδων και απαιτούν να εξασφαλίζεται η επαρκής γνώση των ελικτικών δυνατοτήτων τους, πριν αυτές πλεύσουν στη θάλασσα, αλλά και κατά τη διάρκεια της επιχειρησιακής τους ζωής.

Οι βάσεις για τη συστηματική μελέτη της ελικτικότητας τέθηκαν το 1968 από τον διεθνή οργανισμό International Maritime Organization (IMO), με τη Διακήρυξη Α.160 στην οποία περιλαμβάνεται η σύσταση να υπάρχουν στη Γέφυρα του πλοίου όλα τα στοιχεία που μπορούν να παρέχουν ολοκληρωμένη εικόνα για τις ελικτικές δυνατότητες του πλοίου. Το 1971 με τη Διακήρυξη Α.209 (VII) οι παραπάνω συστάσεις γίνονται πιο συγκεκριμένες και έτσι καθιερώνεται μεταξύ άλλων και το γνωστό Wheelhouse Poster με διαγράμματα ελικτικής συμπεριφοράς. Εξάλλου, το 1985 μετά από συστηματικότερη μελέτη, προέκυψε η προσωρινή οδηγία MSC circular 389 του ΙΜΟ, η οποία προβλέπει συγκεκριμένες μεθόδους αξιολόγησης ελικτικότητας, αλλά όχι και συγκεκριμένες απαιτήσεις ελικτικότητας (Standards). Όσο η μελέτη ελικτικότητας γινόταν συστηματικότερη από κατασκευαστές και κυβερνητικούς φορείς και συγκεντρώνονταν επιπλέον δεδομένα από μετρήσεις, έγινε φανερή η ανάγκη αναθεώρησης της Διακήρυξης Α.209(VII), οπότε το 1987 εκδόθηκε η Α.601(15) στην οποία προβλεπόταν μεταξύ άλλων η παρουσίαση των ελικτικών δεδομένων των πλοίων με συγκεκριμένη μορφή (Pilot Card) επί της γέφυρας. Επίσης, για πρώτη φορά δίνεται η δυνατότητα για θεωρητικό υπολογισμό
(προσομοίωση) ορισμένων εκ των ελικτικών στοιχείων, χωρίς να είναι απαραίτητη η πραγματοποίηση μετρήσεων σε πλήρη κλίμακα. Καθώς μέχρι το 1993 είχε αρχίσει να γίνεται σαφής η διασύνδεση της ασφάλειας πλεύσης και των ελικτικών ικανοτήτων, υιοθετήθηκαν προσωρινά πρότυπα απλών, μετρήσιμων και περιεκτικών κριτηρίων με βάση τη σχετική Διακήρυξη Α.751(18) που εκδόθηκε για αυτό το σκοπό. Τέλος δε, το 2002 με τη διακήρυξη MSC 137(76) τα παραπάνω πρότυπα οριστικοποιήθηκαν με μικρές τροποποιήσεις και ισχύουν μέχρι σήμερα.


ΠΙΝΑΚΑΣ 1: Σύγκριση μεθόδων μέτρησης ελικτικότητας.
Στον Πίνακα 1 επίσης παρουσιάζονται τα θετικά και αρνητικά
σημεία κάθε μιας από τις παραπάνω μεθόδους.



  
Παράλληλα με τα παραπάνω, ειδικές ομάδες μελέτης έχουν συσταθεί από το Διεθνή Οργανισμό ISO για την τυποποίηση τέτοιων ελέγχων και έχουν προταθεί ή βρίσκονται υπό μελέτη διάφορα πρότυπα, όπως περιγράφεται στην [1].
Ιδιαίτερα για τα Πολεμικά σκάφη, η γνώση των ελικτικών ικανοτήτων απαιτείται από τις σχετικές Διατάξεις του Π.Ν. καθώς και από Συμφωνίες Τυποποίησης STANAG του ΝΑΤΟ (π.χ. ATP 1 (C) Vol. II). Στα ίδια πλαίσια, πολλά σύγχρονα Ναυτικά όπως το Αμερικανικό, επιβάλλουν τις δοκιμές ελικτικότητας ως αναπόσπαστο μέρος τόσο των δοκιμών αποδοχής νέων σκαφών, όσο και κατά τη φάση προ της ένταξής τους στην επιχειρησιακή δύναμη του Στόλου [2].
Στον Ελληνικό χώρο και συγκεκριμένα στο Ναύσταθμο Κρήτης, έχει αναπτυχθεί πεδίο δοκιμών ελικτικότητας στο πλαίσιο λειτουργίας του Σταθμού Ελέγχου Ακριβείας Μετρήσεων (ΣΕΑΣ) του Ελληνικού Ναυτικού. Ο ΣΕΑΣ ιδρύθηκε το 1983 με έδρα το Ναύσταθμο Κρήτης και οργανικά αποτελεί Τμήμα της Διεύθυνσης Ελέγχου Μετρήσεων (ΔΕΜ) της ανωτέρω Ναυτικής Υπηρεσίας. Κύριο σκοπό έχει να παράσχει πρότυπους στόχους για την εκτίμηση σε πραγματικό χρόνο της ακρίβειας του συνόλου των αισθητήρων (Γυροπυξίδες, Fire Control Radars, SONARs, RADARs, Ηλεκτροοπτικά/Οπτικά, ESMs, κ.λπ.) και της απόδοσης των συστημάτων τα οποία είναι εγκατεστημένα στις υπό έλεγχο μονάδες, ήτοι σε πλοία επιφανείας, υποβρύχια, καθώς και ιπτάμενες μονάδες ναυτικής συνεργασίας (ελικόπτερα και αεροπλάνα).

Μολονότι ο ανωτέρω σκοπός υπήρξε το αρχικό κίνητρο για την εγκατάσταση του ΣΕΑΣ, η απαίτηση για πληρότητα στην αξιολόγηση των σύγχρονων ναυτικών μονάδων, οδήγησε στον εμπλουτισμό του ΣΕΑΣ με επιπλέον δυνατότητες. Οι δυνατότητες αυτές περιλαμβάνουν Διαγράμματα Ακτινοβολίας Κεραιών, Μετρήσεις Μαγνητικής και Ακουστικής Υπογραφής, Έλεγχοι και Εκπαίδευση MCMV/R.O.V. με στόχους-αντίγραφα ναρκών, έλεγχος ετοιμότητας σε σύγχρονα αντιπειρατικά σενάρια και σενάρια ασύμμετρων απειλών, κ.λπ.

Επιπλέον των παραπάνω ελέγχων, ο ΣΕΑΣ παρέχει επίσης τη σημαντική δυνατότητα για πραγματοποίηση Δοκιμών Ελικτικότητας των Ναυτικών Μονάδων, στις οποίες περιλαμβάνονται οι Μετρήσεις Ελικτικών Στοιχείων και οι Έλεγχοι Επιταχύνσεων, Επιβραδύνσεων και Σταματήματος. Προκειμένου να υποστηριχθούν οι εν λόγω έλεγχοι από τον ΣΕΑΣ και ιδιαίτερα η αξιολόγηση των μετρήσεων αυτών σε πραγματικό χρόνο (με το πέρας της κάθε διαδρομής), αναπτύσσεται τα τελευταία χρόνια μια πλατφόρμα σε περιβάλλον MS Windows, της οποίας η δομή και οι δυνατότητες θα παρουσιαστούν στην παρούσα εργασία. Με τη βοήθεια της συγκεκριμένης πλατφόρμας ο ΣΕΑΣ ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις των σύγχρονων ναυτικών μονάδων των οποίων οι επιχειρησιακές απαιτήσεις είναι πολλές και ο διαθέσιμος χρόνος για ελέγχους περιορισμένος, καθώς παρέχεται η υποδομή για την εκτίμηση σε πραγματικό χρόνο της ελικτικότητας πλοίων επιφανείας και υποβρυχίων (τόσο στην επιφάνεια όσο και σε περισκοπικό βάθος) τα οποία εκτελούν μετρήσεις στον ΣΕΑΣ.

 
Συντμήσεις

ΝΚ Ναύσταθμος Κρήτης
ΔΕΜ Διεύθυνση Ελέγχου Μετρήσεων
ΣΕΑΣ Σταθμός Ελέγχου Ακριβείας Μετρήσεων
IDATS Integrated Data Acquisition and Test System
MCMV Mine Countermeasures Vehicle
ROV Remotely Operated Vehicle
SMART Ship Maneuver Analysis and Representation Tool
IMO International Maritime Organization
ITTC International Towing Tank Conference
SNAME Society of Naval Architects and Marine Engineers
DGPS Differential Global Positioning System
COH Change Of Heading
ΣΕΕ Σταμάτημα/Επιβράδυνση/Επιτάχυνση


Σχήμα 1: Αναπαράσταση των διαφόρων μεθόδων ελέγχου
ελικτικότητας [10]. ΦΩΤΟ: ΝΕ

Eισαγωγή
Η μέτρηση της ελικτικότητας των Ναυτικών Μονάδων σήμερα διέπεται από τη Διακήρυξη MSC 137(76) του ΙΜΟ [3], στην οποία προβλέπονται συγκεκριμένα είδη μετρήσεων για την αξιολόγηση της παραπάνω ιδιότητας, καθώς και συμπεφωνημένα όρια που πρέπει να ικανοποιούν τα πλέοντα σκάφη. Εξάλλου, για την πραγματοποίηση αυτών των μετρήσεων στις Επεξηγηματικές Σημειώσεις της [4], προβλέπονται συγκεκριμένες μέθοδοι αλλά και συνθήκες κάτω από τις οποίες τα αποτελέσματα των μετρήσεων θεωρούνται αξιόπιστα και ακριβή.
Οι σημερινά αποδεκτοί τρόποι ελέγχου ελικτικότητας καθορίστηκαν στο Συνέδριο ITTC ’08 [5] και εν γένει είναι οι εξής (σε παρένθεση οι επίσημες αναφορές του IMO που καθορίζουν τις διαδικασίες των αντίστοιχων δοκιμών):

α. Δοκιμές πλήρους κλίμακας ([6]),
β. Δοκιμές με μοντέλα υπό κλίμακα, είτε τηλεκατευθυνόμενα ελεύθερης κίνησης (free running models, [7]) είτε δεσμευμένα (captive models, [8]),
γ. Προσομοιώσεις σε υπολογιστή με χρήση μαθηματικών μοντέλων ([9]).

Η πληθώρα μεθόδων που υπάρχουν στη διεθνή βιβλιογραφία είναι μεγάλη και προέρχεται  τόσο από τον ακαδημαϊκό χώρο όσο και από το χώρο της ναυπηγικής βιομηχανίας. Στο Σχήμα 1 φαίνεται η γραφική αναπαράσταση των σύγχρονων μεθόδων, καθώς και η μεταξύ τους σχέση.
Μέσα από την πληθώρα των δημοσιεύσεων που μελετούν την ελικτικότητα διαφόρων τύπων σκαφών με χρήση υπολογιστικών εργαλείων, στη συνέχεια σταχυολογούμε ορισμένες από τις πιο χαρακτηριστικές. Η σημασία των Δοκιμών Πλήρους Κλίμακας φαίνεται από το γεγονός ότι αυτές πραγματοποιούνται σε ένα μεγάλο εύρος κλάσεων σκαφών και σε όλες τις φάσεις της υπηρεσιακής τους ζωής, από την κατασκευή έως και την ένταξη στο Στόλο, προκειμένου να μετρηθούν οι ελικτικές τους ικανότητες και να πιστοποιηθεί ότι αυτές βρίσκονται εντός των θεσπισμένων ορίων, με διαδικασίες που ορίζονται στη σχετική Αναφορά του ΙΜΟ [7]. Έτσι π.χ. στην [11] παρουσιάζονται οι μετρήσεις ελικτικότητας ενός 225 ποδών σκάφους της Αμερικάνικης Ακτοφυλακής (USCG) στα πλαίσια δοκιμών ένταξης στο στόλο και επεξεργασίας αυτών με πρόγραμμα ανάλυσης DGPS δεδομένων γνωστό ως TACMAN, ενώ στην [12] παρουσιάζεται η συγκριτική ανάλυση μεταξύ προβλέψεων με μαθηματικά μοντέλα και μετρήσεων πλήρους κλίμακας για την κλάση φρεγατών HALIFAX του Καναδά. Εξάλλου, στην [13] παρουσιάζονται τα αποτελέσματα θαλάσσης κατασκευαστή (Builder Sea Trials) για ένα σκάφος της USCG μήκους 420 ποδών, ενώ στη [14] μελετάται η ελικτικότητα φρεγατών σε κατάσταση κυματώδους θαλάσσης.
Οι δοκιμές μοντέλων υπό κλίμακα κατέχουν μια πολύ σημαντική θέση στο χώρο της βιομηχανίας κυρίως, καθώς βοηθούν στην πιστοποίηση μαθηματικών μοντέλων ανάπτυξης γαστρών με συγκεκριμένες απαιτήσεις ελικτικότητας, πριν αυτές κατασκευαστούν σε πλήρη κλίμακα.
Έτσι στην [15] παρουσιάζονται οι σχετικές δοκιμές του υπό κλίμακα μοντέλου ελεύθερης κίνησης μιας σωσίβιας λέμβου, ενώ στην [16] παρουσιάζεται η συνδυασμένη χρήση μαθηματικού μοντέλου και δεσμευμένου υπό κλίμακα μοντέλου για τη μελέτη ελικτικότητας ενός πλοίου μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων. Τέλος, υπάρχει μια πληθώρα μαθηματικών μοντέλων για προσομοίωση σε υπολογιστή, όπως το MPP, το FreeDyn, και το FreeSim, τα οποία παρουσιάζονται στην [17] και τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για τη συγκριτική εκτίμηση της απόδοσης του SMART. Το σημαντικό συμπέρασμα στην [17] είναι ότι δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν όλα τα μοντέλα για την προσομοίωση όλων των τύπων σκαφών, καθώς το κάθε μοντέλο έχει ένα πεπερασμένο εύρος εφαρμογής.
Σε αυτήν την εργασία παρουσιάζουμε τη δομή της πλατφόρμας SMART η οποία αναπτύχθηκε προκειμένου να υποστηρίξει τις μετρήσεις ελικτικότητας που πραγματοποιούνται στο ΝΚ. Το εν λόγω πρόγραμμα καλύπτει τις δύο πρώτες μεθόδους πρόβλεψης του Πίνακα 1 και δύναται να επεξεργαστεί μετρήσεις Τακτικών Στροφών, Επιβραδύνσεων, Επιταχύνσεων και Σταματήματος. Στο Πρώτο Κεφάλαιο της εργασίας παραθέτουμε τα είδη των ελέγχων που καλύπτει το SMART καθώς και τις διαδικασίες εκτέλεσης αυτών των ελέγχων, όπως προβλέπονται από τις σχετικές διακηρύξεις του IMO. Στο Δεύτερο Κεφάλαιο αναλύουμε τη δομή και τις βασικές λειτουργίες που επιτελεί το πρόγραμμα, ενώ στο Τρίτο Κεφάλαιο παρέχουμε συγκριτική μελέτη των αποτελεσμάτων του SMART με άλλων προγραμμάτων πρόβλεψης ελικτικότητας. Στο Τέταρτο Κεφάλαιο περιγράφουμε τις μελλοντικές επεκτάσεις του προγράμματος, ενώ η εργασία τελειώνει με ορισμένα συμπεράσματα.


Κεφάλαιο πρώτo
Διαδικασίες και ορισμοί ελικτικών στοιχείων
Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζουμε τους ελέγχους που καλύπτει το SMART. Η επιλογή των Τακτικών Στροφών και των ΣΕΕ ως είδη μετρήσεων τα οποία υποστηρίζει το SMART, έγινε με βάση τις απαιτήσεις των ναυτικών μονάδων, καθώς τα παραπάνω είδη μετρήσεων παρέχουν συμπυκνωμένη πληροφορία στο αρμόδιο πλήρωμα (Κυβερνήτης, Αξ/κός ναυτιλίας) για την ελικτικότητα και πλοηγησιμότητα της εκάστοτε μονάδος. Η παρουσίαση δίνει έμφαση στους ορισμούς των εννοιών και των μεγεθών που εμπλέκονται στους υπολογισμούς του SMART και δεν εμβαθύνει στις μαθηματικές λεπτομέρειες και τις σχετικές αναλύσεις που άπτονται της Ναυπηγικής Μηχανικής.

Σχήμα 2: Ορισμοί ελικτικών παραμέτρων Τακτικής Στροφής 540ο [4].
ΦΩΤΟ: ΝΕ

Η σημαντικότερη δοκιμή από πλευράς υλοποίησης την οποία καλύπτει το SMART είναι η Τακτική Στροφή (στροφή 540°), η οποία φαίνεται στο Σχήμα 2.
Η βασική διαδικασία εκτέλεσης της εν λόγω δοκιμής έχει ως εξής:

α) το πλοίο προσεγγίζει με προκαθορισμένη ταχύτητα με το πηδάλιο στο μέσον.
β) Από το χρονικό σημείο «comex» επιτρέπονται μερικά δευτερόλεπτα (συνήθως 30) μέχρι το χρονικό σημείο «execute» ώστε το πλοίο να έχει αποκτήσει σταθερή πορεία, πριν δοθεί η εντολή για στροφή πηδαλίου στην προκαθορισμένη φορά (αριστερά ή δεξιά) και γωνία.
γ) Το πλοίο στρίβει μέχρι να συμπληρωθούν 540° Αλλαγής Πορείας (Change Of Heading- C.O.H.) και τότε σημειώνεται το χρονικό σημείο «finex». Τότε λήγει η διαδρομή και το πλοίο παίρνει θέση για την επόμενη διαδρομή.

Από την επεξεργασία των αδιόρθωτων δεδομένων χρόνου, θέσης, και πορείας που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια κάθε διαδρομής, δύνανται να υπολογιστούν διανύσματα διόρθωσης θέσης για κάθε μια από τις δύο συνιστώσες (x και y) κίνησης του πλοίου: οι 180° στροφής πλέον των 360° του πρώτου κύκλου, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, εξυπηρετούν αυτόν τον σκοπό, οπότε και υπολογίζονται διανύσματα διόρθωσης λόγω των περιβαλλοντικών συνθηκών (drift) που επικρατούσαν στην περιοχή εκτέλεσης των δοκιμών και κατά τη διάρκειά τους. Εφαρμόζοντας αυτά τα διανύσματα διόρθωσης, δύναται να διορθωθεί η στροφή και να πάρουμε «τέλειο» κύκλο της μορφής που φαίνεται στα δεξιά του Σχήματος 2. Από αυτόν τον κύκλο μπορεί να υπολογιστεί ένα πλήθος ελικτικών παραμέτρων, οι σπουδαιότερες των οποίων είναι:

α) προχώρηση (advance), η οποία συνιστά την «οριζόντια» (παράλληλη στη διεύθυνση κίνησης) μετάθεση από το σημείο «execute» μέχρι τη συμπλήρωση 90° στροφής,
β) μετατόπιση (transfer), η οποία συνιστά την «κάθετη» (κάθετα στη διεύθυνση κίνησης) μετάθεση από το σημείο «execute» μέχρι τις 90° COH,
γ) τακτική διάμετρος (tactical diameter), η οποία μετράται από το σημείο «execute» μέχρι τις 180° COH και τέλος
δ) σταθερή διάμετρος (steady diameter), η οποία μετράται από το σημείο των 360° μέχρι το σημείο των 540° COH (δηλαδή οι τελευταίες 180° στροφής).


Σχήμα 3: Γραφική αναπαράσταση δοκιμών Σταματήματος και
Επιβράδυνσης. ΦΩΤΟ: ΝΕ

Μολονότι στη βιβλιογραφία έχουν παρουσιαστεί δοκιμές με στροφές 720° (αντιστοιχούν σε δύο κύκλους), η συνιστώμενη πρακτική με βάση την [4] είναι η εκτέλεση 540°. Με αυτόν τον τρόπο, συμβιβάζεται επαρκώς από τη μία η ανάγκη για ακρίβεια στον υπολογισμό των περιβαλλοντικών επιδράσεων και από την άλλη η χρονική διάρκεια εκτέλεσης των δοκιμών. Η τελευταία είναι ιδιαίτερα σημαντική για ένα Πολεμικό πλοίο, του οποίου το χρονοδιάγραμμα υποχρεώσεων είναι πιεστικό.

Οι δοκιμές Σταματήματος, Επιβραδύνσεων, και Επιταχύνσεων (ΣΕΕ) από πλευράς διαδικασίας εκτέλεσης αντιμετωπίζονται όλες με παρόμοιο τρόπο, μολονότι τα συμπεράσματα που εξάγονται σε κάθε περίπτωση είναι διαφορετικής σημασίας. Το Σχήμα 3 δείχνει την αναπαράσταση δοκιμής σταματήματος (πάνω) και επιβράδυνσης (κάτω). Έχοντας υπ’ όψιν το σχήμα, η διαδικασία έχει ως εξής:
α) το πλοίο προσεγγίζει με προκαθορισμένη ταχύτητα και πηδάλιο στο μέσον,
β) αφού δοθεί αρκετός χρόνος μετά το σημείο «comex» που σηματοδοτεί την έναρξη της δοκιμής, στο σημείο «execute» αρχίζει η εφαρμογή αλλαγής στις στροφές του κινητήρα ώστε να ληφθεί η προκαθορισμένη ταχύτητα λήξης της διαδρομής,
γ) το σημείο «finex» σημειώνεται μόλις το πλοίο λάβει την προκαθορισμένη ταχύτητα λήξης.

Είναι εμφανές από την παραπάνω περιγραφή ότι οι δοκιμές αυτού του είδους (προκαθορισμένες μεταβολές στροφών κινητήρα) μοιάζουν μεταξύ τους. Σημειώνεται εδώ ότι ειδικά για την περίπτωση δοκιμής Σταματήματος, το πλοίο θα πρέπει να προσεγγίζει με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα (ταχύτητα που να αντιστοιχεί στο 90% της ταχύτητας που επιτυγχάνεται με το 85% των μέγιστων στροφών κινητήρα) και να εφαρμόσει κάθε διαθέσιμο μέσον ανάσχεσης ταχύτητας, ενώ το σημείο «finex» ορίζεται για ταχύτητα μηδέν, ή Dead-In-Water (DIW) όπως επίσημα έχει επικρατήσει να αποκαλείται. Τα παραδοτέα αποτελέσματα που μπορούν να υπολογιστούν σε τέτοιες δοκιμές είναι:

α) Ο χρόνος προσέγγισης (Reach Time), υπολογιζόμενος από το σημείο«execute» μέχρι το σημείο «finex».
β) Η απόσταση προσέγγισης (Reach Distance), υπολογιζόμενη όπως παραπάνω.
γ) Η «κάθετη απόκλιση» (Lateral Deviation), υπολογιζόμενη ως η μέγιστη μετάθεση κάθετα στη διεύθυνση κίνησης, και η οποία προσμετράται από το σημείο«execute» μέχρι το σημείο «finex».
δ) Τα διαγράμματα μεταβολής της θέσης ως προς το χρόνο και μεταβολής της ταχύτητας ως προς το χρόνο.

Όπως καθορίζουν οι σχετικές διακηρύξεις εκτέλεσης τέτοιων δοκιμών, στο SMART διατίθενται τρεις τρόποι διόρθωσης του ίχνους λόγω περιβαλλοντικών επιδράσεων:

α) με εναλλαγή στροφής 540° και δοκιμής Σ.ΕΕ, ώστε από τη στροφή 540° να υπολογιστεί διάνυσμα πλαγιολίσθησης (drift vector) το οποίο στη συνέχεια θα εφαρμοστεί στη δοκιμή ΣΕΕ, ώστε να ληφθεί διορθωμένο ίχνος και επομένως πιο αξιόπιστα αποτελέσματα.
β) με πραγματοποίηση δύο αντίρροπων διαδρομών ΣΕΕ και συνάθροιση (μέσοι όροι) των επιμέρους αποτελεσμάτων.
γ) αν ο χρόνος ή οι συνθήκες δεν επιτρέπουν κάποια από τις παραπάνω μεθόδους διόρθωση, τότε οι δοκιμές ΣΕΕ πραγματοποιούνται σε όσο το δυνατόν ιδανικές περιβαλλοντικές συνθήκες, ο δε τρόπος εκτέλεσής τους
τεκμηριώνεται επαρκώς στην αναφορά που τις συνοδεύει.

Σημειώνεται τέλος εδώ ότι οι συνιστώμενες συνθήκες που πρέπει να ικανοποιούνται στο πεδίο εκτέλεσης των δοκιμών είναι οι εξής: α) βάθος πυθμένα τουλάχιστον 4 φορές το μέσο βύθισμα του πλοίου, β) άνεμοι μέχρι 5 Μποφώρ, και γ) κατάσταση θαλάσσης μέχρι 4. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίον υλοποιούνται και ενσωματώνονται οι παραπάνω δοκιμές στην πλατφόρμα SMART. Μολονότι η έμφαση δίνεται στην υλοποίηση των Τακτικών Στροφών, με παρόμοιο τρόπο υλοποιούνται και οι δοκιμές ΣΕΕ.


ΠΙΝΑΚΑΣ 2: Χαρακτηριστικά στοιχεία πλατφόρμας SMART

 

Κεφάλαιο δεύτερο
Βασική δομή και λειτουργίες του SMART
Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζουμε τη δομή και τη λειτουργία του προγράμματος ανάλυσης ελικτικότητας SMART. Ο Πίνακας 2 συγκεντρώνει ορισμένα χαρακτηριστικά στοιχεία του προγράμματος.

Η ανάπτυξη της πλατφόρμας SMART βασίστηκε στους παρακάτω δύο άξονες:

• Ο μεν μαθηματικός πυρήνας ακολουθεί τις προδιαγραφές που θέτει η Διακήρυξη [4], στην οποία προβλέπεται συγκεκριμένη μεθοδολογία επεξεργασίας δεδομένων και διόρθωσής τους λόγω περιβαλλοντικών επιδράσεων (ρεύματα, πνέοντες άνεμοι). Με βάση τη [4] προσδιορίστηκαν τα προς επεξεργασία δεδομένα, τα παραδοτέα αποτελέσματα, οι απαιτούμενοι υπολογισμοί και αλγόριθμοι, καθώς και η ακρίβεια των υπολογισμών, τα οποία και ενσωματώνει το πρόγραμμα SMART.

• Η διεπαφή χρήστη-προγράμματος (Human-Computer Interface) είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε να υποστηρίζει την ευκολία στη χρήση, την οργανωμένη γραφική αναπαράσταση των αποτελεσμάτων, και κυρίως τη λειτουργία σε πραγματικό χρόνο.

Στο Σχήμα 4 παρουσιάζεται η βασική δομή του SMART και οι τρόποι επικοινωνίας του με το εξωτερικό περιβάλλον για εισαγωγή δεδομένων και εξαγωγή αποτελεσμάτων.

 




Σχήμα 4: Δομικό διάγραμμα του SMART και η επικοινωνία του με το
περιβάλλον. Τα γράμματα σε κάθε κουτί αντιστοιχούν στα βήματα
της διαδικασίας που περιγράφεται στο κείμενο.

http://perialos.blogspot.gr/2013/04/smart.html
 

Για το Β΄ και τελευταίο ΜΕΡΟΣ πιέσατε ΕΔΩ

 

 

 
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...