FOLYAMI ÁRUSZÁLLÍTÓ HAJÓK MANŐVERKÉPESSÉGÉT ELŐREJELZŐ MOZGÁS SZIMULÁCIÓS MÓDSZER KIDOLGOZÁSA.

Átírás

1 Hagitai László Csaba FOLYAMI ÁRUSZÁLLÍTÓ HAJÓK MANŐVERKÉPESSÉGÉT ELŐREJELZŐ MOZGÁS SZIMULÁCIÓS MÓDSZER KIDOLGOZÁSA. PhD tézisfüzet Kutatóhely: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésménöki és Jáműménöki Ka Kandó Kálmán Doktoi Iskola Vasúti Jáműek, Repülőgépek és Hajók Tanszék Témaezető: D. Rohács Dániel Budapest 2016

2 A kutatási téma aktualitása, célkitűzések A ízi közlekedés teületén a hajók mozgásának tudományos izsgálata a XIX. század közepée ezethető issza. Az elméleti és kíséleti kutatások fő csapásiánya a hajók stabilitása, lengései, a populzió, alamint a hajóteste ható hidodinamikai eők meghatáozása oltak. Az 1970-es éekben megjelenő mikoszámítógépek aztán lehetőé tették összetett dinamikai modellek megoldását is, melyek célja a hajók mozgásának leíása a tengeállósági és az iányíthatósági tulajdonságok izsgálata édekében. A kutatások a számítástechnikai lehetőségekkel együtt gyos ütemben fejlődnek, ugyanis eedményeik één biztonságosabb és tengeállóbb hajókat lehet teezni, alamint a különböző endszedinamikai modellekkel olyan eszközöket lehet fejleszteni, amikkel a hajótulajdonosok közetlen anyagi előnyöke tehetnek szet (pl. az aktí lengéscsillapító nöeli az utas kényelmet, és az automata kományzó beendezésekkel az üzemanyag-fogyasztást és a személyzet létszámát lehet csökkenteni). A belízi hajózásban a számítógépes mozgás szimuláció jelenleg egy nagyon dinamikusan fejlődő tudományteület, jóllehet a tengei hajózásban má étizedek óta beett gyakolat. A belízi hajózás lemaadásának oka, hogy gazdasági, áuszállítási és tásadalmi jelentősége jóal kisebb, mint a tengei keeskedelemé, ezét a kutatás-fejlesztés iánt is kisebb az igény. Ma má a szűkebb költségetésű belízi hajózás számáa is eléhető a szimuláció technikai háttee. A tengei hajózásból átett elméleti hátteet azonban felül kell izsgálni, miel a hajózás jellegéből fakadóan a szimulációs igények és köetelmények súlypontjai eltéőek. A belízi hajók számítógépes mozgás szimulációjáa a ízi szállítás több teületéől is megfogalmazódott igény: Víziút -, illete kikötő - kabantatási agy építési munkáknál a ízteülete jellemző hajótípusok manőeképességének figyelembe étele a szimuláció és a nautikai szakétő segítségéel má a teezés kezdeti fázisában megtehető. A szimulációal a speciális nautikai poblémák elemezhetőek. A belízi hajók manőe szimulációja lehetőséget ad a endőségnek és a balesetizsgáló szeezeteknek hajózási balesetek, haaiák ekonstukciójáa. A megfelelő felhasználói könyezet megteemtéséel (hajó kományállás szimuláto) a mozgás szimulációs pogam alapja lehet a hajózó legénység kiképzésének. A belízi hajózás biztonsága nöelhető a hajóezetői tanácsadó endszeel, mely hajó áható útonalát mozgás-szimulációal előejelzi. A hajómozgások előejelzésének az euópai nemzetközi íziutakon működő RIS (Folyami Infomációs Szolgáltatás) endszehez aló csatolásáal, a belízi hajózásban toább fokozható az élet- és könyezetédelem, alamint a agyonbiztonság. A hajó mozgásának szimulációjáal má a teezés kezdeti szakaszában meghatáozhatók a hajó iánystabilitási és manőeező tulajdonságai, azaz az iányíthatóság előjelezhető. Kiálasztható a megfelelő kománytípus, ezáltal a teezés pontosabb és hatékony lehet. Egy konkét hajó teezése soán pedig ki lehet álasztani azt a paaméteét a hajónak, amit áltoztata a kíánt manőeező képesség a legolcsóbban eléhető. A disszetáció alapető célja egy, a folyami önjáó áuszállító hajók manőeképességének előejelzésée alkalmas szimulációs módsze és számítógépes pogam kidolgozása. A módszenek a hajóteezés soán meghatáozható agy megbecsülhető paaméteeke kell támaszkodnia, miel a számítógépes pogammal má a teezési fázisban kell meghatáozni a hajó áható műeletképességi tulajdonságait. Ennek édekében a szokásos endszedinamikai modellek helyett olyan alkalmas dinamikai modelle an szükség, amelyben a külső eőket a hajóteezői gyakolatban alkalmazott eljáásokkal lehet számítani. Ezen számítási 2

3 metódusokban meg kell hatáozni a dinamikai modell pontosságát legnagyobb métékben befolyásoló paaméteeket. A folyadékban áltozó sebességgel mozgó szilád testeknél külön figyelmet kell fodítani a mozgás közben a folyadéknak átadott mozgásmennyisége és mozgásmennyiség-nyomatéka, agyis az ún. kapcsolt ineciáka. A modellbe mindezt úgy kell beépíteni, hogy a folyami hajózása gyakan jellemző kolátozott nautikai könyezet (sekély íz) hatásait is figyelembe egye, mégse igényeljen különleges, a hajóteezői gyakolattól eltéő számításokat. Az kutatás fő célja az alkalmas dinamikai modell alapján egy ugalmas felépítésű számítógépes pogam elkészítése, mellyel a folyami önjáó, egycsaaos hajók mozgás szimulációja megalósítható. A szimulációs módsze és pogam alkalmasságát egy ismet manőetulajdonságú egycsaaos folyami önjáó áuszállító hajó szimulációs- és futópóba eedményein keesztül kell megizsgálni. Ennek édekében előszö fel kell méni a hajók manőeképességének jellemzésée és méésée alkalmazott kíséleteket, s meg kell hatáozni azokat a póbákat, amelyekkel a folyami hajók iánytatási és manőeképessége méhető. Ugyan a mozgás szimulációs módsze elsősoban az egycsaaos folyami önjáó áuszállító hajók mozgásának előejelzését szolgálja, azonban az elméleti hátté és a számítógépes pogam segítségéel ezen hajók iányíthatóságának izsgálati módszeei is bőíthetőek. A szimulációs módsze és pogam alidációja egy ismet műeletezési képességű hajó pogamba integálásáal, alamint a alós hajón a futópóbákon is elégzett, alkalmas manőe kíséletek ituális égehajtásáal tötént. A kutatómunka bemutatása A kutatómunka első lépése az egycsaaos folyami önjáó áuszállító hajók mozgásfomáinak izsgálatáal és dinamikai modelljének meghatáozásáal kezdődött. 1. ába: Hajómozgások ételmezése a hajóhoz kötött onatkoztatási endszeben A kutatás soán a mee test hat szabadságfokú mozgásegyenlet-endszeét háom szabadságfokú, síkmozgássá egyszeűsítettem. Az egyszeűsítés a folyami áuszállító hajók mozgásjellemzőinek izsgálatáal tötént. Józan megfontolások, a hajósok tapasztalatai, és modellkíséleti eedmények alapján a 70~130m hosszú, 8~11,6m széles, 2,5~2,7m teezési meülésű, 1200~3700 m 3 ízkiszoítású belízi áuszállító hajóka a köetkező megállapítások tehetők: A ízfelszín hullámzása elhanyagolható befolyással an a hajó mozgásáa, miel a Dunán 5% alószínűséggel előfoduló, legnagyobb hullámmagasság 0,6m, illete a hullámhossz legfeljebb 4~5m (a nagy ízfelületű Al-Dunán). A hullámok amplitúdójukat, peiódusidejüket és enegiatatalmukat tekinte csak csekély métékű gejesztést jelentenek a hajó nagy tömegű lengőendszee számáa. Toábbá a hajót 10~30 hullám esz köül, így a hajó egyes szegmenseinél lokálisan fellépő 3

4 ízkiszoítás nöekedés és csökkenés összességében nem áltoztatja a teljes ízkiszoítást. A hullámzás okozta lengőmozgások tehát nem figyelhetők meg a belízi önjáó áuszállító hajóknál. Ballasztmeneti állapotban a hajócsaa ízfedése édekében T = 1,6~2m fameüléssel közlekednek, miközben az omeülés T = 0,4~1m étékű. A hajók timmje tehát legfeljebb t = 1,4m (ez elméleti maximum, gyakolatban kisebb!), ami a izsgált hajóhosszak alapján θ = 0,6~1,1 timmszöget jelent. Ilyen kis szögeknél a hajó ízbemeült észe alig té el a ízszintesen úszó, azonos tömegű hajóétól, így a hidostatikai, hidodinamikai, stabilitási és manőeképességi jellemzőik között sincs jelentős különbség. Azaz a hajó nem égez bukdácsoló, agy jojózó mozgást a hullámok miatt. A hajók meülése menet közben nem áltozik gyosan, meülő lengéseke (jojózás) tehát nem kell számítani. Azonban a sebesség nöekedéséel jelentősen áltozhat a meülés (squat), különösen sekély íz esetén. A faésznél a meülés-áltozás eléheti a teezési meülés 9~10%-át is. Ez azonban lassú áltozás, mely lengéseket nem okoz, de a hajó ellenállásának meghatáozásánál és a medesúolás eszélyének előejelzésénél figyelembe kell enni. A belízi áuszállító hajók hossz-szélesség aánya = 8~12, ízonalteületük közel téglalap alakú, és ízkiszoításuk a kolátozott meülésük miatt elatí (tengei hajókhoz képest) kicsi. Így hossziányú kezdeti metacentikus sugauk R = = 190~580m, ami nagy hossziányú stabilitást jelent. Vagyis nincs bólintó mozgásuk. A hajók oldaldőlése nomál üzemi köülmények között még manőeezés közben (a komány és a keesztiányú ellenállás okozta billentő nyomaték hatásáa) sem jelentős. A méési eedmények és a hajózási tapasztalat szeint φ > 5 oldaldőlés csak endkíüli esemény (pl. akomány megcsúszás, zátonya futás, stb.) beköetkezteko jön léte. Ezét az oldaldőlés és a dülöngélő mozgás a hajó manőeképességének izsgálatako elhanyagolható. Eszeint nomál üzemi köülmények között a folyami áuszállító hajóknál a hajóka általában jellemző mozgásfomák közül jó néhány elhanyagolható és a köetkező egyszeűsítések tehetők a mozgásegyenletekben: A hajónak nincs dülöngélő mozgása φ = 0 p = dφ dt = 0 p = d φ dt = 0 A hajónak nincs bólintó mozgása θ = 0 q = dθ dt = 0 q = d θ dt = 0 A hajónak nincs meülő lengése w = dz dt = 0 és w = d z dt = 0 Így a folyami önjáó áuszállító hajók mozgását leíó mozgásegyenlet endsze: A hossztengely iányú eedő eő: X = (m + λ )u m + x A keesztiányú eedő eő: Y = (m + λ ) + mx + λ + mu A csellengő nyomaték: N = (I + λ ) + mx + λ + mx u Az egyenletekben, a tömeg és tehetetlenségi nyomaték mellett megjelennek a λ ; λ ; λ kapcsolt ineciatényezők. Ugyanis a hajó mozgása soán a külső eőknek és nyomatékoknak 4

5 kell fedezniük a hajótest mozgásmennyisége és mozgásmennyiség-nyomatéka mellett a folyadék-ellenállásból adódó kapcsolt mozgásmennyiséget és a kapcsolt mozgásmennyiségnyomatékát (folyadékban mozgó szilád test impulzus és pedület tétele). A kutatásom soán megizsgáltam a belízi hajók kapcsolt inecia számítási módszeeit, és a mozgás szimuláció pogamozásában egyszeűbben használható kapcsolt inecia számító módszet keestem, s fejlesztettem ki. Ennek eli alapja, hogy a folyadékban mozgó test csak a közetlen könyezetében léő folyadék mozgásmennyiségét áltoztatja meg, met a táolabbi folyadék észecskék sebességée nincs hatással. Vagyis a folyadéknak átadott ún. kapcsolt mozgásmennyiségnek elméletem szeint a mozgásmennyiség-kiszoítási astagsággal kell aányosnak lennie. A kiszoítási astagságot pedig a síklapokon égzett kutatások alapján a síklap súlódási tényezőjéel is lehet számolni, illete a hajótest menti nyomáselosztás hatását a nyomási ellenállás (agy maadék ellenállás) tényezőjéel lehet figyelembe enni. Így a kapcsolt ineciatényezők számításához a hajóteezés közben meghatáozott súlódási és maadék ellenállási tényezőke an szükség, s nem kell a gyakolattól eltéő számításokat égehajtani. λ ρs L 8 (5,14C + C ) λ ρs B 8 5,14C + C λ L 2 λ Toábbi előnye a számítási módszenek, hogy az ellenállási tényezőkön keesztül a sekélyíz hatás is figyelembe ehető a kapcsolt ineciák számításánál. Számítási eljáásom helyességét egy belízi áuszállító hajón elégzett saját és más kutatók által megadott módszeekkel töténő számítások összehasonlításáal ellenőiztem. A dinamikai modellhez a kutatás soán meghatáoztam a hajóa ható külső eők, és az általuk kifejtett nyomatékok számítási módját, melyek a hajóteezői gyakolatban alkalmazott eljáásoka és empiikus paaméteeke épülnek. 2. ába: A síkmozgást égző hajóa ható eők Az eőendsze módszeel (agy szintetikus módszeel) meghatáozott eők: Hidodinamikai eők (X, Y ) A hossziányú hidodinamikai eő (tolóeő igény) számításának alapja a hajótest hossziányú ellenállásának ellenállási tényezőkkel, majd a tolóeőigény szíási tényezőel töténő meghatáozása: X = 1 1 t (c + c ) ρ í 2 S u 5

6 A keesztiányú hidodinamikai eő számításának alapja a hajótest egyes szeleteiben (10 db. szelet) a keesztiányú ellenállás ellenállási tényezőkkel töténő meghatáozása az egyes szeleteknél léő keesztiányú sebesség alapján, majd az eedő keesztiányú eő és annak támadáspontjának numeikus integálással töténő (Simpson módsze) meghatáozása: Y = ρ í 3 x α x = x α α Aeodinamikai eők (X, Y ) c B + 2T + α c T β c B + 2T + α β c T c B + 2T + α L c T 2 A hajóteste ható aeodinamikai eőket így a elatí széliány, és a szélsebesség ismeetében a hajóteezésben szokásos módon hatáoztam meg, a hossz-, és keesztiányú aeodinamikai ellenállási tényezőkkel és a hajó szélnek kitett felületeiel: 1 X = c 2 ρ ő (u 1 Y = sign( )c 2 ρ ő (u Kományeők (X, Y ) + )A cos β + A sin β + )A cos β + A sin β A kományeőket a szánypofil elmélet szeint a kományon, agy kománylapátendszeen ébedő hossz-, és keesztiányú eő az eőtényezőel, a jellemző kományfelülettel, a íz sűűségéel és az átlagos megfúási sebességgel számítható. A megfúási sebességnek a hajócsaaól leáamló íz sebességének ettem, ami a popelle által leadott tolóeőből számítható. X = c ρ í 2 A Tolóeő (T) Y = c ρ í 2 A A tolóeő meghatáozás alapjául a hajócsaaok hagyományos nyíltízi jelleggöbéi helyett az ún. négynegyedes nyíltízi jelleggöbéket, amelyek lefedik a hajócsaa mind a négy lehetséges üzemállapotát (előe agy háta haladó, és előe agy háta fogó hajócsaa). A hajócsaa azonban a hajótest könyezetében, a nyíltízi állapothoz képest megáltozott áamlási iszonyok mellett fejti ki a tolóeőt. Ezt a tolóeő számításában a hajóteezésben beett módon, az effektí sodotényezőel ettem figyelembe. T = 1 2 C ρ í (1 w)u + (0,7Dπn) D π 4 Osugá komány eő (Y ) Az osugá kományt a teezők az eszköz által kifejtett tolóeő alapján álasztják ki, s építik a hajóba. Ezét a dinamikai modell az osugá komány által kifejtett legnagyobb eő haladási sebességtől függő kaakteisztikáját (a pogamban meg kell adni) közetlenül használja. 6

7 Mint látható a külső eőket kifejező egyenletek mindegyike tatalmaz tapasztalati agy kíséleti úton, esetleg közelítő számítással meghatáozott paaméteeket, amelyek a hajó aktuális mozgásállapotától függenek. Így a hajómozgás leíásának pontossága nem csak a mozgásegyenletekkel (benne az eőmodellekkel) leít dinamikai modell és a alóságos hajó közötti hibától, hanem az empiikus eőmodell-paaméteek pontosságától is függ. Az egyes tényezők fontosságának megállapításához égehajtottam a kidolgozott mozgásmodell paaméte-ézékenység izsgálatát. A izsgált tapasztalati tényezők: sodotényező w szíási tényező t hajótest hossziányú teljes ellenállási tényezője c = c + c hajótest keesztiányú teljes ellenállás tényezője c = c + c Rel. du/dt áltozás [100%] hossziányú légellenállási tényező c keesztiányú légellenállási tényező c hossziányú kományeő tényező c keesztiányú kományeő tényező c w 6 5 t 4 3 CR 2 x ,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1, Rel. paaméteáltozás [100%] 3. ába: A hossziányú gyosulás áltozása a paaméteétékek áltozásának hatásáa Rel. d/dt áltozás [100%] 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Rel. paaméte áltoás [100 %] 4. ába: A keesztiányú gyosulás áltozása a paaméteétékek áltozásának hatásáa w CRy CAAy CTy 7

8 Rel. d/dt áltozás [100 %] 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Rel. paaméte áltozás [100 %] 5. ába: A szöggyosulás áltozása a paaméteétékek áltozásának hatásáa w CR y A paaméteézékenység izsgálat alapján kijelenthetem a folyami önjáó áuszállító hajóka onatkozóan, hogy a dinamikai modell ézékenysége a hajótest hossziányú teljes ellenállási tényezőe (c ), a hajótest keesztiányú teljes ellenállási tényezőe (c ), alamint a kományeő tényezők (c és c ) ézékenysége jelentős. Illete a dinamikai modell ézékenysége nem jelentős a sodotényező (w), a szíási tényező (t), és a légellenállási tényezők (c és c ) tekintetében, ezét a modellnél a ménöki gyakolatban alkalmazott becslések elegendőek. A dinamikai modell alapján elkészítettem egy ugalmas felépítésű hajómozgás szimulációs pogamot, ami a külső eőket és azok nyomatékait a hajóteezésben szokásos számításokkal hatáozza meg. Az eőmodellek empiikus paaméteei, a íziút sajátosságai (sodás, ízmélység) és az ualkodó széliszonyok áltoztathatóak a szimuláció megkezdése előtt, így tetszőleges hajót tetszőleges naigációs könyezetben lehet izsgálni a pogammal. 6. ába: A szimulációs pogam adatbeiteli felülete 8

9 A pogam a dinamikai modell mozgásegyenleteit a felhasználó által megálasztott időlépésben, az Eule-féle agy a negyedendű Runge-Kutta módszeel oldja meg, s hatáozza meg a hajó köetkező időpillanatbeli pozícióját és iányszögét. A hajót a ituális könyezet téképén egy, a hajóal aányos méetű téglalap jelképezi, amely a tékép kis méetaánya miatt jól közelíti a hajó alóságos felülnézeti képét. A szimuláció közben a hajót, a gyakolati hajóezetéshez hasonlóan, a kománykitéítési szög, az osugá komány tolóeejének szabályozásáal, alamint a főgép töltés állításáal lehet iányítani, melyek aktuális étékéől a hajóezető számszeű isszajelzést kap. 7. ába: A szimulációs képenyő A gafikus megjelenítés mellett, az oldal sában megjelenik a hajó pozíciója, útiánya, a holtízi sebesség adatok, a folyósodo adatok, illete a szél sebessége és iánya. A kutatás soán a dinamikai modell alkalmasságát, és a mozgás szimulációs pogam hitelesítését a MAHART Hajójaítóban teezett Duna-Euópa toló-önjáó egycsaaos áuszállító hajótípus 1977-ben épült pototípusáal égeztem el. foás: 8. ába:a DET1 toló-önjáó hajó hegymenetben, melléett alakzatú kötelékben 9

10 A hajó tedokumentációja, kisminta- és manőe kíséleti eedményei ugyanis endelkezéseme állnak, így az eőmodellek paaméteeit a szimulációs pogamban a tedokumentáció alapján tudtam meghatáozni, illete a teezőktől átenni. A ituális és a alós hajó manőeképességét a futópóbákon és szimulációal elégzett hullámmanőe póba elégzéséel hasonlítottam össze. A hajó manőepóbái Szimulációs modell Hajó sebesség [km/h] Kománykitéítés [ ] Iányált ozási szög [ ] Max. fodulási szögsebesség [ /pec] Túllendülési szög [ ] Max. oldaliányú kitéés [m] ába: A alóságos és a ituális DET-1 hullámmanőe póba Az összehasonlítás alapján kijelenthetem, hogy a dinamikai modell és a szimulációs pogam alkalmas az egycsaaos folyami önjáó áuszállító hajók mozgás szimulációjáa. Kutatásom köetkező állomása a hajók iányíthatóságának ellenőzési lehetőségeinek áttekintése, illete a belízi hajóknál szokásosan alkalmazott műeltezési póbákat felülizsgálata olt. Munkám soán megállapítottam, hogy a belízi hajóknál az iánytatási jellemző kíséleti (futópóbán töténő) meghatáozása csak tapasztalati jellegű. A dolgozatban ezét bemutatok egy, az elméleti hajódinamikai modelle épülő objektí kíséleti módszet, és annak étékelési módját. Az újfajta iánytatási kíséletet a szokásos futópóba izsgálatok közben is ége lehet hajtani úgy, hogy az egyenes onalú egyenletes mozgást égző hajónál a kományt középállásban, a töltésezélőt a 13km/h holtizi sebességű haladáshoz tatozó állásban ögzítik. A izsgálat soán méik a β = 3 oldalcsúszási szög agy az = 5 /pec iányáltoztatási szögsebesség elééséig eltelt időt (T ), illete a β 5 oldalcsúszási szög és az 8 /pec iányáltoztatási szögsebesség elééséig eltelt időt (T ) (ebben a pillanatban feljegyzik az aktuális β sodódási szög étékét, és az iányáltoztatási szögsebességet is). 10

11 ába: Újfajta iánytatási kísélet a belízi hajóknál A hajó iánystabilitásának kitéiumát a hajó ismet nomalizált paaméteei (m tömeg, I tehetetlenségi nyomaték, Y = λ és N = λ kapcsolt ineciák), alamint a nomalizált eő és nyomaték deiatíok hatáozzák meg: z z N I Y m N I Y Y m N m Y N N Y Ahol az ismeetlen eő és nyomaték deiatíok a kísélet soán mét idő, sodódási szög és iányáltozási szögsebesség adatokból meghatáozhatók: 1 1 T N I N I N T Y m Y m Y z z Y = m + (m Y ) β 1 T 1 T N = (I N ) β 1 T 1 T A pogam ugalmas felépítése één a kutatás soán olyan manőekíséleteket is ége tudtam hajtani, melyeke eddig csak a hajók futópóbáin (agy még ott sem) olt lehetőség. 11. ába: Időben megkezdett ölgymeneti behajózási műelet

12 A ituális kíséletek alapján a dolgozatban jaaslatot tettem a belízi áuszállító hajók manőeképességének jellemzésée egy medencés kikötő ituális meghajózhatósági izsgálatáal, melynek soán a mozgás szimulációjáal megállapítottam a medencés kikötők biztonságos meghajózhatósági köetelményeinek meghatáozási módját. Toábbi kutatási lehetőségek A disszetációban bemutatott kutatás nem csak a gyakolat számáa is hasznosítható eedményeket hozott, hanem újabb kédéseket is feletett a belízi hajók mozgás szimulációjának megalósításáól. Az hajó mozgásának elméleti hátteét tekinte meglátásom szeint a köetkező teületeken lehet édemes a munkát folytatni, ahol új kutatási eedményeket is el lehet eléni: A hajódinamikai modell toábbfejlesztése, nagyobb szabadságfokú mozgásegyenlet endsze alkalmazásáal: Ezzel a fejlesztéssel a manőeképességet izsgáló szimulációs módsze alkalmazhatósága kitejeszthető az általam izsgált belízi áuszállító hajókól a kisebb méetű, sőt a tengei hajóka is. A hajót éő külső eőhatások számítási módszeeinek fejlesztése. A hajóteezői gyakolatban alkalmazott számítások közül különösen a hajótest oldaliányú ellenállásának és a kományeők meghatáozásának fejlesztésében annak még hiányosságok. Ugyanis a hajóteezésben alapetően a jelenlegi közelítő számítások elegendőek, amennyiben nem szükséges a manőejellemzők izsgálata. A külső eők kölcsönhatásának, illete a hajótest-popelle, a popelle-kománylapát illete az osugá komány-hajótest közötti kölcsönhatások hajómozgása gyakoolt hatásnak pontosabb matematikai leíása. A tengei hajóknál sok (általában egyedi hajófejlesztési) kutatás foglalkozik ezekkel a kédésekkel, azonban ezek az eedmények sokszo nem használhatóak a belízi hajók sajátos kialakítása miatt. (Pl.: a belízi hajóknál a többlapátos kományendszeek széles köben eltejedtek, de a tengei hajóknál nem.) A íziút-hajótest kölcsönhatás toábbi elemzése. A sekély ízi hajózás manőebefolyásoló hatásáal má sok kutatás foglalkozott, de a belízi hajóknál nem csak a medefenék közelsége, hanem a patfal közelsége, agyis a kolátozott medekeesztmetszet is módosítja a műeletezési tulajdonságokat. A belízi hajózásban a kolátozott íziút keesztmetszettel jellemzően a hajótest ellenállás nöekedés teületén foglalkoznak a kutatók, a manőeképesség-befolyásoló hatást csak keesen izsgálják. Különleges naigációs könyezetben fellépő eőhatások meghatáozása. A belízi hajók mozgás szimulációjának teületén elég keés elméleti kutatási eedmény áll endelkezése olyan különleges nautikai helyzetekől, mint például a zsilipkamába be-, illete kihajózás, a hajók egymás melletti elhaladása, agy a hajók ütközése. A disszetációban bemutatott szimulációs pogam fejlesztése: Gafikai fejlesztések: A hajómozgás tébeli megjelenítéséel a szimulációs pogam a hajósok gyakolati képzésée is alkalmassá álna. Illete a adakép-szeű megjelenítéssel a adahajózási gyakolatok is megalósíthatóak lennének. Több hajó egyidejű szimulációja: A baleseti ekonstukciók és összetett naigációs feladatok elemzéséhez a szimulációs pogamban lehetőé kell tenni több hajó egyidejű dinamikai izsgálatát. A kezelőszeek fejlesztése: A kezelőszeek a jelenlegi pogamban a billentyűzettel agy az egéel iányíthatóak, de a alóságos ezélő eszközök illesztéséel (pl. a kományezélő, paancstáadó, osugá komány ezélő, stb.) a szimuláció élethűsége fokozható, a tébeli hajómozgás megjelenítéséel egy ituális hajóhíd hozható léte. 12

13 A kutatómunka tudományos eedményei A disszetációmban bemutatott kutatási teékenységem soán elét új tudományos eedményeket az alábbi tézisekben foglalom össze: I. A hajók tébeli mozgását leíó mozgásegyenletek endszeében módosítottam a kapcsolt ineciák kifejezését, azaz a hajótest időben áltozó sebességű mozgása soán a folyadékellenállásból adódó kapcsolt mozgásmennyiségek és kapcsolt mozgásmennyiség-nyomatékok kifejezésée szolgáló tagokat. a) A kapcsolt ineciák meghatáozásához a hajótest köüli mozgásmennyiség-hatáéteg astagságáal aányos tagot ettem figyelembe, mely kifejtésem szeint aányos agy függ a hajó ízhez iszonyított sebességéel. b) A kapcsolt tömeg kifejezésénél figyelembe ettem a sekélyíz-hatást, a sekélyízi ellenállás nöekedés sebességnöekményként töténő meghatáozásáal. c) A kapcsolt ineciák módosított meghatáozási módszee az általános hajóménöki gyakolatban szokásosan alkalmazott számításokon alapul, nem igényel külön számításokat. d) A módosításokkal egyszeűbbé ált a kapcsolt ineciák, illete a kapcsolt ineciák sekélyízi hatásának számítása a mozgás szimuláció közben. A tézishez tatozó publikációk: [1] II. Paaméteézékenység-izsgálat segítségéel elemeztem és a áltozás-ézékenység szeint osztályoztam a hajómozgást leíó mozgásegyenletekben szeeplő eőmodellek dimenziótlan tényezőit és paaméteeit, melyek csak közelítő számítási eljáásokkal agy kíséletekkel meghatáozhatóak. a) Az ézékenység izsgálatokat a becsült alap paaméteétékek ±50%-os tatományában hajtottam ége, a paaméteétékek külön-külön ±10%-onkénti áltoztatásáal. b) A paaméteézékenység izsgálat alapján kijelenthetem a folyami önjáó áuszállító hajóka onatkozóan, hogy a dinamikai modell ézékenysége a hajótest hossziányú teljes ellenállási tényezőe, a hajótest keesztiányú teljes ellenállási tényezőe, alamint a kományeő tényezők ézékenysége jelentős. c) A paaméteézékenység izsgálat alapján kijelenthetem a jellemző dunai önjáó áuszállító hajóka onatkozóan, hogy a dinamikai modell ézékenysége nem jelentős a sodotényező, a szíási tényező, és az aeodinamikai alakellenállási tényezők tekintetében, ezét a dinamikai modellnél a ménöki gyakolatban alkalmazott becslések elegendőek. A tézishez tatozó publikációk: [2], [3], [4], [5], [6] III. A dinamikai modellel égzett mozgásizsgálatok alapján új iánytatási kíséletet dolgoztam ki, mely a jelenlegi gyakolattal szemben objektíen ítéli meg egy folyami áuszállító hajó iánystabilitását. a) Megállapítottam, hogy a tengei hajózási szakiodalomban elméleti úton meghatáozott iánystabilitási kitéium a belízi hajók iánystabilitásának objektí megítélését teszi lehetőé, amennyiben az Y ; N ; Y ; N nomalizált deiatíok étékei ismetek. 13

14 b) A Y ; N ; Y ; N nomalizált deiatíok meghatáozásáa a hajók póbaútján elégezhető, újfajta iánytatási kíséleti módszet dolgoztam ki c) A méési adatok alapján a keesett nomalizált deiatí étékek meghatáozási módját kidolgoztam, feltételeze, hogy a hajó tömege és a tömeg másodendű nyomatéka, alamint a kapcsolt ineciák ismetek A tézishez tatozó publikációk: [7], [8] IV. A kidolgozott hajó dinamikai modellel égzett mozgásizsgálatok alapján megállapítottam olyan, a folyami áuszállító hajóka onatkozó manőeezési sajátosságokat is, melyeke eddig csak a hajók póbaútjain olt lehetőség. a) A fodulási kíséleteknél a jellemző dunai áuszállító hajók esetében a 60 /pecet meghaladó fodulási szögsebességnél a hajó iányítását csak nagy tapasztalattal endelkező hajóezető tudja kézben tatani, met a nagy tömegű hajó tehetetlensége miatt nagy túllendülési szögekkel fogja köetni a komány-kitéítési paancsokat. b) Megállapítottam, hogy akott (2,5m meülés) és ües (0,8m meülés) hajónál aká 50%-os manőejellemző-eltéés is lehetséges. A legnagyobb meüléshez iszonyított manőejellemző-eltéést a kifújt szabad szél nagysága, iánya és a hajó tehelési állapota hatáozza meg. A tézishez tatozó publikációk: [9], [8] V. A teezett bajai medencés kikötőt alapul ée mozgás szimulációal megállapítottam a medencés kikötők biztonságos meghajózhatósági köetelményeinek meghatáozási módját. a) Figyelembe ée az épített és temészetes könyezetet (hídpilléek, folyó kanyaulata és medeiszonyai, a teezett kikötőmedence és a bejáati hajóút méetei). b) Figyelembe ée a hajómozgást befolyásoló áamlástani iszonyokat (sodás, szél). c) A izsgálati eedményeket felhasználták a Bajai Oszágos Közfogalmú Kikötő északi teületének fejlesztéséhez kapcsolódó új kikötőmedence nautikai iszonyainak közlekedés-biztonsági izsgálatánál. A tézishez tatozó publikációk: [9], [8] VI. Kifejlesztettem egy, a folyami önjáó áuszállító hajók manőeképességét előejelző mozgásszimulációs számítógépes pogamot. a) A pogam a hajó mozgásának leíásako a manőe-, agy kisminta-kíséletekből meghatáozott deiatí tényezőkkel szemben az általános hajóteezői gyakolatban alkalmazott, kíséleti eedményeke alapuló, agy elméleti és tapasztalati úton meghatáozott hajóteezési paaméteeket használja. b) A pogam gafikusan megjeleníti a hajó mozgását, alamint a mozgás-kiétékeléshez szükséges adatokat is megadja. c) A gafikus megjelenítés felhasználóbaát, téképészleten, látányos módon mutatja be a hajó mozgását, miközben a hajó kontoll elemeinek étékeit a hajóezető által látott módon megjeleníti, illete a könyezeti paaméteek aktuális étékeit is feltünteti a alósidejű étékeléshez. Ezzel egy képenyőn egyesíti a naigációs szimulátookban a hídól és az instuktoi szobából látható menetpaaméteek kijelzését. d) A hajómozgást meghatáozó szimulációs szoftebe eltéő folyósodo, mede, műtágy és szél adatok, illete (az empiikus, hajóteezésben használt paaméteek 14

15 megadásáal) különböző, egycsaaos folyami önjáó áuszállító hajók osztályába tatozó hajó illeszthető. e) A pogam be- és kimeneti étékei csatolhatók ituális agy alóságos kontoll könyezethez (pl. kományállás modell), és gafikus megjelenítőhöz (pl. 3D, a hajóezető által látott ituális könyezet), melyek a hajómozgás előejelzése mellet hajóezető-képzése is alkalmassá teszik a pogamot. f) A BME Repülőgépek és Hajók Tanszéke, illete a BME Vasúti Jáműek, Repülőgépek és Hajók tanszéke két kutatási feladatot is sikeel oldott meg a pogam segítségéel. A tézishez tatozó publikációk: [9], [10], [11], [12], [13]. [4], [8], [1] A tézisekhez kapcsolódó publikációk listája 1. Hagitai, Csaba L. és Rohács, Dániel. Motion simulation of inland essels. Bodogadnja. Zageb, Coatia : Uniesity Zageb, Faculty of Mechanical Engineeing and Naal Achitectue, Megjelenés alatt. ISSN Hagitai, Csaba L. Folyami hajók mozgásszimulációja, a mozgásegyenletek paaméteézékenység izsgálata. Hajós Füzetek 3. szám. Budapest : BME, Repülőgépek és Hajók Tanszék, Hagitai, Csaba L. és Rohács, József. Inland wateway ship motion simulation and paamete sensibility of its motion equations. Tanspot Means 2005 : Poceedings of the 9th Intenational Confeence. Kaunas, Lithuania : Technologija, ISBN Hagitai, Csaba L. Dynamical analysis of ship motion simulation on inland wateways. [szek.] Istán Zoboy. Poceedings of the 12th Mini Confeence on Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies. Budapest : BME, ISBN Hagitai, Csaba L. Tansient phenomena in motion simulation of inland essels. [szek.] Istán Zoboy. Poceedings of the 13th Mini Confeence on Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies. Budapest : BME, ISBN Hagitai, Csaba L. Tansient paamete sensibility of semi empiical motion equations of inland essels. Poceedings of Adances in Engineeing & Management Confeence Tunu Seein, Romania : Uniesity of Caioa, ISBN: Hagitai, Csaba L. Measuement of couse keeping of inland essels. [szek.] József Rohács. Poceedings of the Thid Scientific Wokshop on Tanspot, Vehicles and Logistics. Budapest : BME, KSK-VRHT, ISBN Hagitai, Csaba L. és Rohács, Dániel. Manoeuing behaiou pediction of inland essels by compute simulation. LOGI Scientific Jounal on Tanspot and Logistics. Padubice, Czech Republic : Uniesity of Padubice, Megjelenés alatt. ISSN Józsa, János; Homoódi, Kisztián; Hadházi, Dániel; Hagitai, Csaba L.; Simongáti, Győző A Bajai Oszágos Közfogalmú Kikötő északi teületének fejlesztéséhez kapcsolódó új kikötőmedence nautikai iszonyainak közlekedés-biztonsági izsgálata. Budapest : BME, Kutatási jelentés. 10. Hadházi, Dániel, Hagitai, Csaba L. és Simongáti, Győző. 2D simulation of inland essel manoeuings. Poceedings of Eupean Inland Wateway Naigation Confeence Budapest : BME, Hagitai, Csaba L. Számítógépes hajódinamikai modell. Hajós Füzetek 8.szám. Budapest : BME, Repülőgépek és Hajók Tanszék,

16 12. Simongáti, Győző, Hagitai, Csaba L. és Schweighofe, Juha. Simulato demonstations of Heso 1. MoVeIT! Delieable D8.1. : MoVeIT! Poject, Schweighofe, Juha; an de Meij, Kaola; Gonaz, Andeas; Hagitai, Csaba L.; Simongáti, Győző Demonstation by simulation: The fou simulato demonstatos of the FP7 EU poject MoVeIT! Congès SHF: Hydodynamics and simulation applied to inland wateway and pot appoaches,. Pais, Fance : Société Généale Hydotechnique, PIANC, ISBN A szező egyéb, a témához kapcsolódó publikációi 14. Hagitai, Csaba L. Passzí kományendszeeken ébedő eők. Hajós Füzetek 4.szám. Budapest : BME, Repülőgépek és Hajók Tanszék, Hagitai, Csaba L., Hadházi, Dániel és Simongáti, Győző. ShipSiP-2D Ship Motion Simulation Softwae. Poste pesentation at Smat Ries 21 Confeence Vienna, Austia : PIANC, Hagitai, Csaba L. Hajócsaa teezési módsze a belízi hajók kisméetű modell manőeeihez. Hajós Füzetek 18. szám. Budapest : BME, Repülőgépek és Hajók Tanszék, Hagitai, Csaba L. Popelle design method fo manoeue tests of small scale inland ship models. Poceedings of Fist Scientific Wokshop on Tanspot, Vehicles and Logistics. Budapest : BME, ISBN Hagitai, Csaba L. Pediction of inland ship manoeueability changes by simulation of quasy-stationay manoeues. [szek.] Istán Zoboy. Poceedings of the 14th Mini Confeence on Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies. Budapest : BME, Hagitai, Csaba L. és Simongáti, Győző. A belízi hajózási szimulátook lehetőségei és kolátai. [szek.] Tamás Péte. Innoation and Sustainable Suface Tanspot Confeence. Budapest : Óbudai Egyetem, ISBN Hagitai, Csaba L. és Simongáti, Győző. A belízi hajózási szimulátook lehetőségei az oktatásban. Közlekedéstudományi Konfeencia Győ Győ : Széchenyi Istán Egyetem, ISBN A szező toábbi publikációi 21. Hagitai, Csaba L. Az indukált ellenállás csökkentésének lehetoségei. Budapest : BME, Repülőgépek és Hajók Tanszék, Diplomamunka. 22. Hagitai, Csaba és Simongáti, Győző. Effect of gap on induced dag of wings. Poceedings of Euopean Inland Wateway Naigation Confeence Budapest : BME, RHT, Hagitai, Csaba L. és Loas, Katalin. Peliminay Design Method fo Inland Sailing Ships. Poceedings of the 4th Intenational Confeence on Adanced Engineeing Design. Glasgow, Scotland : Ogit Ltd., ISBN Hadházi, Dániel, Simongáti, Győző és Hagitai, Csaba. New Suface Stabilisation Method fo Seagoing Gain Cago Tanspot. 16th Symposium on Theoy and Pactice of Shipbuilding. Zageb, Coatia,

17 25. Hagitai, Csaba L. Felújított hajómodell-ontató csatona. Hajós Füzetek 1.szám. Budapest : BME, RHT, Hagitai, Csaba L. A 15-ös túa jolle. Hajós Füzetek 2.szám. Budapest : BME, RHT, Rohács, József; Hadházi, Dániel; Simongáti, Győző; Hagitai, Csaba L. Methods fo Ealuation of Sustainable Tanspot Pefomance Index (STPI). Poceedings of Euopean Inland Wateway Naigation Confeence Budapest : BME, VRHT, Rohács, József; Hadházi, Dániel; Simongáti, Győző; Hagitai, Csaba L. Sustainable Tanspot Pefomance Index (STPI) of the inland wate naigation. Poceedings of the 9th Intenational Confeence: Tanspot Means Kaunas, Lituania : Technologija, ISBN: Hagitai, Csaba L., Hadházi, Dániel és Simongáti, Győző. The diffeent hydodynamic foces on the diided and the non diided fin keels. Poceedings of TRANSCOM 2005 Confeence. Zilina, Sloak Republic : Uniesity of Zilina, ISBN: Hagitai, Csaba L. A aázspapí. Hajós Füzetek 5.szám. Budapest : BME, RHT, Hagitai, Csaba L. Baleseti statisztikák a Duna hazai szakaszáól. Hajós Füzetek 6.szám. Budapest : BME, RHT, Rigo, Nicolas, és mtsai. Pefomance assessment fo intemodal chains. Euopean Jounal of Tanspot and Infastuctue Reseach. Delft, The Nethelands : TU Delft, kötet. ISSN Hagitai, Csaba L. Baleseti esettanulmányok. Hajós Füzetek 9.szám. Budapest : BME, RHT, Hagitai, Csaba L. Hajóteezés ütközése I.ész. Hajós Füzetek 10.szám. Budapest : BME, RHT, Hagitai, Csaba L. Hajóteezés ütközése II.ész. Hajós Füzetek 12.szám. Budapest : BME, RHT, Pipiigeanu, Vasile, Cistian, Gabiela és Hagitai, Csaba L. NELI poject oeiew. Poceedings of Smat Ries 21 Confeence Vienna, Austia : PIANC, Hagitai, Csaba L. A NELI pojekt. Hajós Füzetek 13.szám. Budapest : BME, RHT, Szabó, Bálint, Tencséni, Balázs és Hagitai, Csaba L. Egyhengees belső égésű moto modellezése és paaméteeinek meghatáozása. A Jöő Jáműe. Győ : X-Medito Lapkiadó, Oktatás- és Rendezényszeező Kft., ISSN Pipiigeanu, Vasile, Cistian, Gabiela és Hagitai, Csaba L. NELI poject oeiew. Poceedings of Euopean Inland Wateway Naigation Confeence Budapest : BME, VRHT, Hagitai, Csaba L. A Hajós Szakképzése onatkozó Nemzeti Akcióte 1.ész. Hajós Füzetek 15.szám. Budapest : BME, RHT, Hagitai, Csaba L. A Hajós Szakképzése onatkozó Nemzeti Akcióte 2.ész. Hajós Füzetek 16.szám. Budapest : BME,RHT, Pojekt munkák publikációi CREATING pojekt 42. Rohács, József; Hadházi, Dániel; Simongáti, Győző; Hagitai, Csaba; Bogá, Gyögy Tanspot Deelopment. CREATING poject.,

18 43. Rohács, József; Hadházi, Dániel; Simongáti, Győző; Hagitai, Csaba; Bogá, Gyögy Pospects and possibilities to RoRo shipping in the fame of a Euopean intemodal tanspot concept. CREATING poject., Rohács, József; Hadházi, Dániel; Simongáti, Győző; Hagitai, Csaba. Reality scan containe seice in the lowe Danube. CREATING Poject., Rohács, József; Hadházi, Dániel; Simongáti, Győző; Hagitai, Csaba. The feasibility study of the Budapest-Constanta containe seice. CREATING Poject., Rohács, József; Hadházi, Dániel; Simongáti, Győző; Hagitai, Csaba. Danube Region- Economic Condition-Statistic Database. CREATING Poject., NELI pojekt 47. Mező, Gegely és Hagitai, Csaba. Maste study on Infomation and Taining Cente - Hungay. NELI poject Hagitai, Csaba. Synegic poject:watermode. NELI Poject epot., Hagitai, Csaba L.; Simongáti, Győző; Mező, Gegely; Hadházi, Dániel. National Action Plan fo education and taining issues on the field of inland wateway tanspot - Hungay. NELI Poject epot., Hagitai, Csaba L.; Simongáti, Győző; Hadházi, Dániel; Gyögy, Dáid. Common education and taining plan. NELI poject epot Hagitai, Csaba. Synegic poject:rifle. NELI poject epot HINT pojekt 52. Dáid, A.; Slesinge, J.; Jukoic, M.; Hagitai, Cs.; Gyögy, D.; Simongáti, Gy.; Ganstee, S.; Mostaac, K.; Djokic, T.; Penchea, V.; Manole, G. Danube Naigation Simulato Concept. HINT Poject epot Simongáti, Győző és Hagitai, Csaba L. Application of simple multi-citeia decision making methods fo compaison of altenaties of tanspotation task. HINT Poject- Deelopment of taining assessment IT applications fo Danube stakeholdes., Ganstee, Sabine; Manole, G.; Munteanu, D.; Hagitai, Cs.; Mostaac, K.; Daid, A.; Djokic, T.; Maino, M.; Ogunbemi, B; Schilk, G. Danube school ship Concept. HINT Poject - Danube school ship equiements and concept., Simongáti, Győző, Hagitai, Csaba L. és Gyögy, Dáid. Repot on eached esults and following deployment of eleaning tools. HINT Poject-eLeaning deployment and deelopment of new content., Tankönyek, egyetemi jegyzetek 56. Hadházi, Dániel, Simongáti, Győző, Hoáth, Gábo és Hagitai, Csaba. Hajózás I. Budapest : Typotex Kiadó, ISBN Simongáti, Győző és Hagitai, Csaba. Hajóépítés II.. Budapest : Typotex Kiadó, ISBN Simongáti, Győző és Hagitai, Csaba. Hajógépek.. Budapest : Typotex Kiadó, ISBN Gausz, Tamás, Simongáti, Győző és Hagitai, Csaba. Jáműek hő-, és áamlástechnikai beendezései II.. Budapest : Typotex Kiadó, ISBN