Способ управления движением судна

Авторы патента:

B63H25/24 - с помощью электрических средств

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА, при котором измеряют угловую скорость и угол отклонения судна от заданной траектории, после чего перекладывают руль, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности, измеряют скорость поступательного движения судна, осуществляют перекладку руля в момент отклонения судна от заданной траектории на угол, боль- . ший допустимого, и возвращают руль в диаметральную плоскость при велич: че относительной угловой скорости to -у i где f- коэффициент, зависящий от гидродинамических характеристик судна; cL - угол перекладки руля. Ф о 00 со Од . 1

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(5Р В 63 Н 25/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOhIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРС1 8ЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3509470/27-11 (22) 09.11.82 (46) 15.01.84. Бюл. Р 2 (72) И.И.Фейгин и М.М.Чиркова (71) Горьковский институт инженеров водного транспорта (53) 629.12.002.072.014.6(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 867786, кл.. В 63 Н 25/24, 30.09.81 (прототип) . (54 ) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА, при котором измеряют угловую скорость и угол отклонения судна от заданной траектории, пос..Я0„„1066896 A ле чего перекладывают руль, о т л ичающийся тем, что, сцелью повышения эффективности, измеряют скорость поступательного движения судна, осуществляют перекладку руля в момент отклонения судна от заданной траектории на угол; боль- . ший допустимого, и возвращают руль в диаметральную плоскость при велич-. ".е относительной угловой скорости w» ус( где у вЂ” коэффициент, зависящий от гидродинамических характеристик судна;

d вЂ” угол перекладки руля.

1066В96

Изобретение относится к судовождению.

Известен способ управления дви жением судна, при котором измеряют угловую скорость и угол отклонения судна от заданной траектории, пос- 5 ле чего перекладывают руль (.11.

При управлении судном описанным способом перекладку руля с одного борта на другой на некоторый угол производят не учитывая величины уг- . 1О ловой скорости ; перекладку осу- . ществляют при совпадении знаков угловой скорости и поперечного смеще-. ния . Совпадение знаков происходит при различных значениях угловой ско- 15 рости, судно при этом имеет различный запас энергии и поэтому отклонения от курса в каждый момент перекладки руля различные. Это обуславливает повышенную рыскливость () судна, необходимость частого включения рулевой машины, а следовательно, сложность и низкую эффективность управления.

Целью HSO6peTeBHfl шение эффективности и упрощение про- . цесса управления.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления движением судна, при котором измеряют угловую скорость и угол отклонения судна от заданной траектории, после чего перекладывают руль, измеряют скорость поступательного движения судна, осуществляют перекладку руля в момент откло- 35 нения судна от заданной траектории на угол, больший допустимого, и возвращают руль в диаметральную . плоскость при величине относительной угловой скорости ш = уЫ, 40 где у - коэффициент, зависящий от гидродинамических характеристик суднами о вЂ” угол перекладки руля. °

Иа фиг.1 представлена фазовая

° плоскость ш,. р (вЂ” угол дрейфа .судна ж - относительная угловая око.>ость), характериэукщая движение точки при отсутствии воздействукщей силн; что отражает поведение судна при положении руля в диаметральной плоскости; на фиг.2диаграмма движения судна при управлении предлагаемым способому на фиг. 3 - диаграмма характера движения судна при перекладке руля раньше, чем угловая скорость достигнет оптимального значения; на фиг.4 вЂ” диаграмма характера движения судна при перекладке руля позже, чем угловая 6О скорость достигнет оптимального значения; на фиг.5 - блок-схема, реализующая предлагаемый способ.

Предлагаемый способ заключается в следукщем. Определяется экспери- 65 ментально коэффициент у, зависящий от гидродинамнческих характеристик судна. Определение у проводят путем задания различных численных значений и проведения 3-4 повторных экспериментов. Установка г меньшего, чем необходимо для данного типа судна, ведет к режиму движения судна, представленного на фиг.3 .Установка г больше необходимого ведет к режиму движения судна, представленного на фиг. 4. Для разных ти-! пов судов г изменяешься от 0,15 до 0,5. Измеряют угол отклонения судна от курса 8(t) и в момент отклонения судна на угол, больший допустимого 8, производят перекладку руля на угол Ы, величина которого умножается на постоянный для данного типа судна коэффициент у в блоке 1 (фиг.5). Одновременно измеряют угловую скорость

Q(t) и линейную скорость V(t) поступательного движения. Измерения угла отклонения угла перекладки руля, угловой и линейной скоростей осуществляют соответствующими датчика ми (не показаны). В блок 2 поступа-. ет информация о6 угловой и поступательной скоростях судна, î еговЂ” длине,L и производится вычисление текущей относительной угловой скоростй ($f- ))" .

Затеи производится сравнение сигналов с вьвсодов блоков 1 и 2 в блоке

3 (нуль-индикатор) . В момент равенства этих сигналов (нулевое положенйе стрелки стрелки нуль-индикатора) производят возврат руля в диаметральную плоскость.

Характер движения судна при управ-. лении предлагаемым способом определяется законом изменения координат точки на фазоной плоскости

Lu, p, при отсутствии воздействующей силы (фиг.1) tu -угловая скоl рость, р -угол дрейфа, С.,и С2.сепаратрисы,ш =О, р, - особая точка типа седла.

Если в момент t"- Сэ (на фиг.1 не показан) начинает воздействовать сила, то в некоторый момент.1 =1+ координаты точки станут равными и4 +, т.е. точка будет находиться на сепаратрисе С . Если в яоментФ=Ф» убрать воздействующую силу, то точка по сепаратрисе С> будет приближаться к особой точке,,т.е.ш- О, ь о и те оретически бесконечно долго удерживаться в этом ,районе фаэопой плоскости. В соответствии с описанным законом, если в момент1 =10> когда угол отклонения судна от заданного курса больше допустимого 8+ произвести перекладку руля на угол.ф((Ф) (фиг..2), то угловая скорость будет изменяться

:и в некоторый момент времени 1 = » станет равной ю» (на фиг. 1 это точка на сепаратрнсе С> с координатами ю»ф.Ecли в этот момент вернуть руль в диаметральную плос-,кость, т .е. снять воздействукщую силу, то угловая скорость судна ы -т О, отклонение судна от курса 8 О, (фиг.2) и судно будет долго удерживаться на заданном курсе (на фиг.l это особая точка с координатами

w = О, p = О). В момент с достаточной практической точностью выполняется условие Lu (C ) уы» = г Ы, где: ш (1" ) вЂ” относительная угловая скорость судна, связанная с реальной угловой скоростью Q(t) соотношением урЯ=, Ч(Ц - скорость

Я(ц 4 поступательного движения судна, 1 - длина судна, г вЂ” коэффициент, . зависящий от гидродинамических ха" . рактеристик судна и определяемый экспериментально, @(вЂ” угол перекладки руля. i

Если возврат руля в диаметральную плоскость произвести раньше, чем угловая скорость достигнет значения Ш«(точка 1 фиг.1)., то характер движения судна усложняется и потребуются дополнительные включения рулевой машины для повторной перекладки руля в ту же сторону . (фиг. 3). Если возврат руля в диаметральную плоскость произвести позже, чем угловая скорость до- стигнет значения и «(точка 2 фиг.l), то наступает автоколебательный режим с большой амплитудой рысканья .и высокой частотой включения рулевой машины (фиг.4) . Движение судна аналогично движению тела по хребту с небольшим уклоном, если сила, 6896 поднимающая тело на вершину хребта, прекратила действ ие до того, как тело вышло на хребет, то оно начинает скатываться в ту Re сторону если сила действовала дольше необ5 ходимого времени, то после прекращения действия силы тело начнет скатываться по другую сторону хребта со все возрастающим ускорением;

Таким образом, в предлагаемом

10 способе измеряют скорость поступательного движения судна, осущест.вляют перекладку руля в момент превыаения отклонения судна от курса на угол, больший допустимого, 15 и возвращают руль в диаметральную плоскость в момент, когда выполняется условие ш= gaC (угловая скорость пропорциональна углу перекладки руля), в отличие от прототипа, 20 где перекладку. руля осуществляют с борта на борт, не фиксируя руль в диаметральной плоскости, причем момент перекладки выбирают не учитывая величины угловой скорости. 5 Это отличие предлагаемого способа дает воэможность понизить рыскливость судна, избежать частого включения рулевой машины, а следовате:ьно, повысить эффективность и упростить процесс управления.

Технико-экономический эффект предлагаемого способа обуславливается значительно меньшей. частотой перекладки руля по сравнению с прототипом (в 4 - 7 раз) и наличием

З5 паузы между положениями руля на раэных бортах пР

t nay3a что обеспечивает значительную эко4р номию топлива, щадящий режим работы рулевой машины и увеличивает его долговечность.

1066696 фиа Ю

Составитель С.Саблин

Редактор М. Бандура Техред. И. Метелева Корректор 0.Макаренко ю ю @ай ю ю аФ р °

Заиаэ 11119/22 . Жираа 462 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Рауаккаи наб., д. 4/5

ЮЮЮ Ф юю юююееюююююююееее Ю ЮЮЮЮЮЮЮ

Филиал ППП Патент, г. Уигород, ул..Прое стнан, 4

Судовая рулевая машина с электроприводом // 933546

Система автоматического управления судном на подводных крыльях // 697368

Устройство для управления силовыми приводами двух судовых электрорулевых гидравлических // 407791

Рулевой привод судна // 126384

Руль с выдвижной лопастью для изменения поверхности балансирной части // 119089

Приводная система гребного винта надводного судна и способ обеспечения движения и управления по курсу // 2234439

Изобретение относится к судостроению, в частности к приводной системе гребного винта, а также к способу обеспечения движения судна и управления им по курсу

Рулевое устройство // 1500549

Изобретение относится к судостроению, а именно к рулевым устройствам

Силовой преобразователь // 2484574

Способ оптимального управления подруливающими устройствами при швартовке и прохождении узкостей // 2542833

Изобретение относится к области судостроения и касается средств активного управления судном. Оптимальное управление подруливающими устройствами при швартовке и прохождении узкостей заключается в применении подруливающих устройств. Подруливающие устройства состоят из выпрямителя, фильтра, автономного инвертора напряжения, системы управления, асинхронного двигателя, дальномера и винта. Система управления реализовывается на микроконтроллерной технике и осуществляет расчеты параметров заданных законов управления. В кормовой и носовой частях судна используется два подруливающих устройства, а вместо радаров используются дальномеры. Достигается повышение маневренности и точности позиционирования судна, повышение безопасности прохождения узкостей судном. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.