Simulation of marine vehicles operation in the state of wind and wave conditions

Abstract

Эксплуатация морского транспорта подвержена влиянию множества факторов, учет которого требует высокой трудоемкости. Как правило, моделирование морских транспортных систем, выступающих в роли связующего звена различных экономических процессов, производится на стадии предпроектной разработки. На этой стадии, помимо прочего, необходимо оценить влияние на проектируемую систему не только детерминированных, но и стохастических процессов. В данной работе описан алгоритм учета влияния ветро-волновых режимов морских участков на эксплуатацию морских транспортных судов. Данный алгоритм реализован на примере модели системы поставок сжиженного природного газа (СПГ) морским транспортом потребителям г. Мурманск. Научной новизной данной работы является комплексный подход к логико-математическому описанию эксплуатации морских транспортных средств. Этот подход включает в себя моделирование эксплуатации судна на базе агентного подхода, моделирование ветро-волновых режимов на основе анализа временных рядов и стохастических экспериментов и определение скорости движения судна на основе эмпирико-статистических формул расчета скорости судна и теории гидродинамики судна. В ходе выполнения данной работы была построена имитационная модель поставок СПГ в г. Мурманск морским транспортом. Результаты прогонов этой модели были верифицированы на основе технико-экономического обоснования АО «ЦНИИМФ». Алгоритм построения имитационной модели, описанный в данной работе, может быть применен для имитационного моделирования морских транспортных систем с различными целями функционирования. Marine transport operation is affected by a lot of factors taking into account of which requires a high laboriousness. In most cases modelling of marine transport operation as a link in various economic processes is performed at the pre-design development stage. By the way, evaluation of the impact of both deterministic and stochastic processes on the designed system is necessary at this stage. Evaluation of transport system efficiency based on pre-formed system of criteria is in progress at this stage. This paper describes an algorithm for modeling the operation of marine vessels taking into account wind-wave regime of sea areas. This algorithm is implemented by the model of liquified natural gas (LNG) supply chain system by marine transport to consumers of the city of Murmansk. Scientific novelty of this paper is a complex approach to logical-mathematical description of marine vehicles exploitation. This approach consists of agent-based simulation of vessel exploitation, modelling of wind-wave regimes by means of time series analysis and stochastic modelling and the speed determination of the vessel movement based on the empirical-statistical formulas for calculating the speed of the vessel and the theory of vessel hydrodynamics. During this research simulation model LNG supply chain system by marine transport to consumers of the city of Murmansk was developed. The results of the model have been verified by the feasibility study performed by CNIIMF JSC. The algorithm for constructing simulation model described in this paper could be implemented in modelling of marine transport system for various purposes.