Πρακτικές συμβολές στην ανάπτυξη της αυτόνομης Ιστιοπλοΐας

Διασχίζοντας σενάριο για δοκιμές μοντέλου λεκάνης για να ερευνήσει αυτόνομο αλγόριθμο αποφυγής ελιγμών. (Εικόνα: MARIN)

(Εικόνα: MARIN)

Previous Next

Πολλές συζητήσεις και εικασίες περιβάλλουν την αυτόνομη ιστιοπλοΐα. Ενώ ο MARIN δεν προσποιείται ότι γνωρίζει όλες τις απαντήσεις, λαμβάνει συγκεκριμένα μέτρα για να βοηθήσει στην ανάπτυξή του.

Η εισαγωγή μεγαλύτερης αυτονομίας στη ναυτιλία αποσκοπεί κατ 'αρχάς στη διευκόλυνση πολύ υψηλότερων προτύπων ασφάλειας, αλλά ταυτόχρονα σε μείωση της επάνδρωσης. Η MARIN επικεντρώνεται σε τρεις βασικούς τομείς σε σχέση με την αυτόνομη ιστιοπλοΐα. Πιστεύουμε ότι είναι σημαντικό να μελετήσουμε το πλοίο σε σχέση με τον έλεγχο της κυκλοφορίας, να κατανοήσουμε τα θέματα ναυτικής ασφάλειας και τον ορισμό των νέων ρόλων επάνδρωσης, συμπεριλαμβανομένων και εκείνων που βρίσκονται στην ξηρά.

Επιπλέον, σε μια προσπάθεια περαιτέρω έρευνας για την αυτόνομη ιστιοπλοΐα, η MARIN, μαζί με την ολλανδική ναυτιλιακή βιομηχανία, έχει ήδη ξεκινήσει ένα νέο Κοινό Βιομηχανικό Έργο. Στο πλαίσιο της «Αυτόνομης Ιστιοπλοΐας» θα εξετάσουμε από κοινού την απαιτούμενη διαθέσιμη τεχνολογία. Εδώ περιγράφουμε τους διάφορους ρόλους ελέγχου και το παιχνίδι μοντέλων σκαφών στην ανάπτυξη της αυτόνομης ιστιοπλοΐας.

Ελεγχος
Χωρίς την επικεφαλίδα, τη θέση και τον έλεγχο της τροχιάς, οι δοκιμές μοντέλου θαλάσσιας διατήρησης και ελιγμών δεν θα ήταν δυνατές. Τα συμπεράσματα και οι προβλέψεις σχετικά με την απόδοση του συνόλου του συστήματος αναπόφευκτα περιλαμβάνουν την απόδοση του ελεγχόμενου συστήματος. Επομένως, ο καλύτερος δυνατός έλεγχος είναι απαραίτητος για το MARIN. Η απόδοση του συστήματος ελέγχου δεν θα πρέπει να κυριαρχεί στο αποτέλεσμα των προσομοιώσεων και των δοκιμών μοντέλων, εκτός αν υποτίθεται ότι είναι. Ένα σύστημα ελέγχου χρησιμοποιείται για τη διατήρηση ενός σκάφους σε θέση ή σε τροχιά σε διαφορετικές συνθήκες και θα πρέπει να κάνει βέλτιστη χρήση όλων των διαθέσιμων πόρων του, όπως η εγκατεστημένη ισχύς της γεννήτριας, τα χαρακτηριστικά του προωθητήρα και άλλα. Εάν αυτό δεν γίνει σωστά, αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα το σχεδιασμό ενός σκάφους με (πολύ) χαμηλότερη επιχειρησιακή ικανότητα από το προβλεπόμενο.

Υπάρχει μια παράλληλη ιεραρχία μεταξύ αυτονομίας και ελέγχου. Ο έλεγχος είναι μια αναπόφευκτη βάση για τα υψηλότερα επίπεδα αυτονομίας: χωρίς έλεγχο, χωρίς αυτονομία. Το χαμηλότερο επίπεδο αυτονομίας αντιστοιχεί στο χειρωνακτικό έλεγχο από έναν άνθρωπο χειριστή. Ένα σύστημα που ανταποκρίνεται στο υψηλότερο επίπεδο αυτονομίας θα κάνει το δικό του σχέδιο, θα πάρει τις δικές του αποφάσεις και θα το εκτελέσει χρησιμοποιώντας τα συστήματα ελέγχου του.

Όταν πραγματοποιείτε προσομοιώσεις σύνδεσης για να μελετήσετε την ασφάλεια των προσεγγίσεων στο λιμάνι, το μοντέλο προσομοίωσης πρέπει να περιλαμβάνει έναν αλγόριθμο απόφασης, ο οποίος ρεαλιστικά κατανέμει και ελέγχει τα ρυμουλκά του λιμανιού που βοηθούν το πλοίο καθώς μπαίνει στο λιμάνι και αποβάθρες κατά μήκος της προβλήτας. Παρόμοιες προκλήσεις ισχύουν και για την προσομοίωση της θαλάσσιας κυκλοφορίας κατά την αξιολόγηση σχεδίων διαχωρισμού κυκλοφορίας. Αυτά θα πρέπει να περιλαμβάνουν ένα είδος «φορέα εκμετάλλευσης στο μοντέλο βρόχου» ώστε να μπορεί να περιλαμβάνει τον μακροπρόθεσμο προγραμματισμό της αποστολής και να αποφεύγει καταστάσεις συγκρούσεων υψηλού κινδύνου.

Μοντέλα
Τα μοντέλα προσομοίωσης χρόνου του MARIN θα χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη επικίνδυνων καταστάσεων πολύ νωρίτερα. Αυτό δίνει στον χειριστή - είτε επί του σκάφους είτε στην ξηρά - την ευκαιρία να εκτιμήσει την κατάσταση σε άφθονο χρονικό διάστημα και του παρέχει εναλλακτικές λύσεις. Όσο καλύτερα αυτά τα μοντέλα προσομοίωσης αντικατοπτρίζουν την πραγματική συμπεριφορά των πλοίων και όσο καλύτερα ενσωματώνονται οι πραγματικές περιβαλλοντικές συνθήκες, τόσο καλύτερα ο χειριστής θα είναι σε θέση να εντοπίσει επικίνδυνες καταστάσεις και να επιλέξει το σενάριο χαμηλότερου κινδύνου για εκτέλεση.

Θέματα ναυτικής ασφάλειας
Εκτός από την κατάλληλη μοντελοποίηση των δυνατοτήτων πρόβλεψης ελιγμών και διαδρομής / τροχιάς, οι αλγόριθμοι «ανίχνευσης και αποφυγής» απαιτούν επίσης γνώση σχετικά με λύσεις σύγκρουσης κυκλοφορίας. Το τελευταίο θα πρέπει να αντιμετωπίσει πολλά πλοία και άλλα περίπλοκα σενάρια. Οι λύσεις σύγκρουσης αυτών των σεναρίων θα πρέπει να λάβουν υπόψη διάφορες προοπτικές. Πρέπει να συμμορφώνονται με τους κανονισμούς περί σύγκρουσης (COLREGS), τους τοπικούς κανονισμούς και τους καθαρούς φυσικούς περιορισμούς που επιβάλλει το περιβάλλον στις ικανότητες των σκαφών.

Επιπλέον καλή πλοήγηση και προβλεψιμότητα είναι άλλοι πολύ σημαντικοί παράγοντες. Αυτά αντικατοπτρίζουν τους πολλούς «άγραφους κανόνες» σχετικά με καταστάσεις κυκλοφορίας που συχνά επιβεβαιώνονται μόνο μέσω άμεσης επαφής μέσω του VHF. Οι άγραφοι κανόνες αναφέρονται, για παράδειγμα, στις αποστάσεις που διατηρούνται κατά τη διάρκεια συνάντησης κοντινού εύρους ή / και στην πιο στρατηγική, μακροπρόθεσμη «καθαρή» συμπεριφορά. Και οι δύο λύσεις κυκλοφορίας (σύγκρουσης) έχουν τις δικές τους παραμέτρους ασφαλείας και οικονομίας.

Νέοι ρόλοι επάνδρωσης
Κάθε επίπεδο αυτονομίας θα παρουσιάσει τις δικές του προκλήσεις όσον αφορά τη διασύνδεση με τις παραστάσεις των ναυτικών δεδομένων όπως ο σχεδιασμός των διαδρομών, η αξιολόγηση καιρού και η κατάσταση του πλοίου. Τόσο τα επί του σκάφους όσο και τα επί ξηράς τμήματα αυτών των παραστάσεων απαιτούν νέες δυνατότητες εξοπλισμού και νέες ικανότητες του αερομεταφορέα. Και πάλι, τα μοντέλα ανίχνευσης και αποφυγής χρησιμοποιούνται για να παράγουν τις κατάλληλες και σημαντικές για την ασφάλεια παραστάσεις για επίγνωση της κατάστασης, δείχνοντας (πολύ καλά) το χρόνο και το χώρο στις αναδυόμενες και ενδεχομένως αντιφατικές ή ακόμη και παραβιάζουσες καταστάσεις κυκλοφορίας.

Η πλήρης απομάκρυνση του πληρώματος του πλοίου θα απαιτεί πλήρη αυτονομία για όλες τις λειτουργίες του πλοίου, συμπεριλαμβανομένης της συντήρησης και επισκευής. Θα χρειαστούν απλούστερα συστήματα και πλεονασμό κρίσιμων συστημάτων. Το "All-Electric Ship" θα είναι μια πολύ ελκυστική λύση σχεδιασμού για αυτόνομα πλοία. Επιπλέον, ένα ηλεκτροκίνητο πλοίο έχει το πλεονέκτημα της μείωσης των εκπομπών που παρέχεται δραστικά, ενώ η ανανεώσιμη ενέργεια χρησιμοποιείται για τη φόρτιση των μπαταριών του. Εδώ έχουμε περιγράψει μερικά από τα πρώτα πρακτικά βήματα που έχουν ληφθεί. Όπως αναφέρθηκε, το αυτόνομο σχέδιο βιομηχανίας κοινής ιστιοπλοΐας βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη. Επιπλέον, ένα πρότυπο πρόγραμμα δοκιμής θα διερευνήσει την παρούσα κατάσταση / δυνατότητες των αυτόνομων αλγορίθμων ελιγμών απόδραση («διέλευση» και «πέρασμα»).


(Όπως δημοσιεύθηκε στην έκδοση του Μαρτίου του 2018 των Ναυτικών Reporter & Engineering News )