Способ управления траекторией движения буксируемого судна



Способ управления траекторией движения буксируемого судна
Способ управления траекторией движения буксируемого судна
Способ управления траекторией движения буксируемого судна
Способ управления траекторией движения буксируемого судна
Способ управления траекторией движения буксируемого судна
Способ управления траекторией движения буксируемого судна

 


Владельцы патента RU 2470828:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") (RU)

Изобретение относится к водному транспорту и может быть использовано для управления траекторией движения буксируемого судна при выполнении буксирной операции. В способе управления траекторией движения буксируемого судна определяют координаты носовой и кормовой точек, расположенных в его диаметральной плоскости. Также вычисляют отклонения данных точек буксируемого судна от линии диаметральной плоскости буксирующего судна и по результатам вычислений определяют величину сигнала управления. На основе величины сигнала производят перекладку руля на буксируемом судне. Решение направлено на повышение безопасности при выполнении буксирной операции. 5 ил.

 

Изобретение относится к водному транспорту и может быть использовано для управления траекторией движения буксируемого судна при выполнении буксирной операции.

Известен способ управления траекторией движения буксируемого судна, основанный на перекладке руля направления по величине поперечного смещения буксируемого судна от кильватерной струи буксирующего судна, определяемой визуально на буксируемом судне [1], [2], [4].

Однако при буксировке в известном способе не учитывается фактор невозможности визуального определения направления кильватерной струи буксирующего судна при определенных обстоятельствах, в частности:

- при выполнении буксирной операции в условиях ограниченной видимости (ночное время суток, плотные атмосферные осадки, туман и др.);

- при выполнении буксирной операции в условиях сильного ветра и волнения, когда кильватерная струя буксирующего судна существенно отклоняется от его диаметральной плоскости (ДП) и перестает быть ориентиром для буксируемого судна.

Задача изобретения - повышение точности удержания буксируемого судна на заданной траектории движения относительно буксирующего судна.

Технический результат заключается в совершенствовании управления буксирной системой: буксирующее судно - буксируемое судно и тем самым в обеспечении безопасности буксирной операции.

Для этого вычисляют отклонения носовой и кормовой точек буксируемого судна от линии диаметральной плоскости (ДП) буксирующего судна, при этом линия ДП проведена через носовую и кормовую точки буксирующего судна, по результатам вычислений определяют величину сигнала управления, в соответствии с его значением производят перекладку руля на буксируемом судне.

Сущность способа поясняется чертежами, представленными на фиг.1-5, и заключается в следующем.

В случае буксировки одного судна другим (фиг.1) буксирующее судно 1 является задатчиком траектории движения для буксируемого судна 2, и любое изменение его движения по курсу влечет за собой изменение траектории движения буксируемого судна 2 (позиция 4 на фиг.1 - буксирный трос).

На буксирующем судне 1 в пределах его контура в его ДП выбирают две точки. Одна из них расположена к носу судна 1 (точка A1 на фиг.1), а другая - к корме судна 1 (точка B1 на фиг.1) относительно плоскости мидель-шпангоута. Расстояние между точками A1 и B1 выбирают в зависимости от технической возможности размещения в этих точках приемных антенн спутниковой навигационной системы (СНС). Чем больше это расстояние, тем качественнее работа системы управления движением буксируемого судна 2.

Координаты этих точек определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м), это стало возможным с введением в СНС береговых станций, вычисляющих и передающих на судно дифференциальные поправки [3].

Значения координат точки A1(XA1, YA1) и точки B1(XB1, YB1) (фиг.2) позволяют непрерывно вычислять положение линии ДП буксирующего судна 1 и передавать его на буксируемое судно 2.

На буксируемом судне 2 в пределах его контура в его ДП выбирают две точки. Одна из них расположена к носу буксируемого судна 2 (точка А2 на фиг.1), а другая - к его корме (точка B1 на фиг.1) относительно плоскости мидель-шпангоута. Расстояние между точками А2 и В2 выбирают в зависимости от технической возможности размещения в этих точках приемных антенн СНС. Чем больше это расстояние, тем качественнее работа системы управления движением буксируемого судна.

Координаты этих точек определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).

Непрерывное определение значений координат точек А2A2, YA2) и B2 B2, YB2) (фиг.3) буксируемого судна 2 позволяет непрерывно вычислять поперечные смещения точки А2 (dA2) и точки В2 (dB2) от текущего положения линии ДП буксирующего судна 1 (позиция 3 на фиг.1) Причем поперечное смещение точки А2 или В2 от линии ДП буксирующего судна 1 считается положительным, если точка (А2 или В2) смещается вправо, и отрицательным, если она смещается влево относительно линии ДП буксирующего судна 1 (фиг.4, 5).

Возникающие поперечные смещения точек А2 и В2 буксируемого судна 2 относительно текущего положения линии ДП буксирующего судна 1 вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля буксируемого судна 2, по закону:

где kA, kB - коэффициенты усиления по поперечным смещениям носовой и кормовой точек буксируемого судна 2 от линии ДП буксирующего судна 1. Это положительные величины, причем численное значение коэффициента kA больше численного значения коэффициента kB. Угол перекладки руля α считается положительным при его перемещении в сторону правого борта.

На фиг.4, 5 изображены варианты возможных отклонений буксируемого судна 2 от ДП буксирующего судна 1 и управление в каждом из них. Например, на фиг.4 ДП буксирующего судна 1 пересекает линию ДП буксируемого судна 2 под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки А2 (dA2) и точки В2 (dB2), причем dA2 больше 0, dB2 меньше 0 и dA2 меньше 0, dB2 больше 0 на фиг.5. В первом случае (фиг.4) согласно закону (1) угол отклонения руля буксируемого судна 2 будет иметь отрицательное значение, т.е. руль будет переложен на левый борт и судно начнет поворот влево, что приведет к уменьшению dA2 и dB2 и в конечном итоге к выходу буксируемого судна 2 на линию ДП буксирующего судна 1. Во втором случае (фиг.5) согласно закону (1) угол отклонения руля буксирующего судна 1 будет иметь положительное значение, т.е. руль будет переложен на правый борт и буксируемое судно 2 начнет поворот вправо, что приведет к уменьшению dA2, dB2 и к выходу судна 2 на линию ДП буксирующего судна 1.

Значения отклонений точек А2 и В2 от линии ДП буксирующего судна 1 определяются по формулам:

Предлагаемый способ позволяет значительно повысить устойчивость и точность удержания буксируемого судна относительно траектории движения буксирующего судна, что способствует существенному повышению безопасности выполнения буксирной операции, особенно в стесненных с навигационной точки зрения условиях плавания и при плохой видимости.

Литература

1. Алексеев Л.Л. Практическое пособие по управлению морским судном / Л.Л.Алексеев; ЦНИИМФ. - СПб.: ЦНИИМФ, 2003. - 188 с. - (Судовладельцам и капитанам. Вып.№5). - ISBN 5-93188-056-09: 220-00; 177-00.

2. Инструкция по безопасности морских буксировок: утв. Федер. службой мор. флота России: 08.06.96 МФ 35/1921. - СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 2001. - 22 с.

3. Липкин И.А. Спутниковые навигационные системы. - М.: Вузовская книга, 2001. - 215 с.

4. Снопков В.И. Управление судном: учебник [для вузов] / В.И.Снопков. - [3-е изд., перераб. и доп.]. - СПб.: Профессионал, 2004. - 535 с. +1 электрон. опт.диск (CD-ROM): ил. - ISBN 5-98371-015-X:600-00; 1170-00.

Способ управления траекторией движения буксируемого судна, основанный на определении координат расположенных в его диаметральной плоскости носовой и кормовой точек, заключающийся в том, что вычисляют отклонения носовой и кормовой точек буксируемого судна от линии диаметральной плоскости (ДП) буксирующего судна, при этом линия ДП проведена через носовую и кормовую точки буксирующего судна, по результатам вычислений определяют величину сигнала управления, в соответствии с его значением производят перекладку руля на буксируемом судне.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судовождения. .

Изобретение относится к техническим средствам судовождения. .

Изобретение относится к области судовождения, в частности к автоматическому управлению движением судна. .

Изобретение относится к средствам автоматического управления движением судов и динамического позиционирования судов. .

Изобретение относится к области судовождения, в частности к автоматическому управлению движением судна. .

Изобретение относится к области судостроения. .

Изобретение относится к технике ручного управления движением корабля по курсу. .

Изобретение относится к технике управления движением судов и может быть использовано, в частности, для обеспечения режимов плавания судов класса «река-море» в специфических условиях внутренних водных путей и прибрежных районов морей при управлении курсом и скоростью хода при прохождении узкостей и фарватеров с использованием вертикальных рулей (ВР) и пропульсивного комплекса (ПК), ограниченного навигационного комплекса в составе лага, указателей скорости поворота судна и приемоиндикаторов для определения местоположения судна.

Изобретение относится к технике автоматического управления движением широкого класса судов. .

Изобретение относится к области судовожения. .

Изобретение относится к области судовождения

Изобретение относится к области судовождения - автоматическому управлению движением судна по заданному направлению

Изобретение относится к технике управления подвижными объектами, например судами, работающими в неблагоприятных внешних условиях. Система содержит группу датчиков, блок сбора информации, связанный с аппаратурой спутниковой навигации и снабженный источником импульсного питания, подсистему инерциальной навигации и подсистему оптической коррекции. Входы-выходы блока сбора информации подключены к трем управляющим вычислителям, выходы которых через переключатель каналов вычислителей подключены к исполнительным органам объекта управления. Кроме того, выходы вычислителей и выходы встроенных в их состав средств оперативного контроля подключены к блоку контроля и управления. Выход этого блока подключен к управляющему входу упомянутого переключателя, дополнительный выход которого подключен к управляющему входу формирователя сигналов, связанного с датчиком внешнего воздействия. Система также содержит формирователь синхроимпульсов, входом подключенный к выходу переключателя, а выходами к вычислителям, блоку сбора информации и блоку контроля и управления. Изобретение позволяет повысить надежность и точность системы управления, а также расширить область ее практического использования. 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области судовождения по заданному маршруту. Предложенный способ базируется на автоматическом управлении движением судна с двумя законами управления - оптимальным (в смысле точности стабилизации судна на курсе при спокойном море) и «облегченным» (для сохранности работоспособности рулевого привода при сильном волнении на море). Переключение законов управления осуществляется автоматически благодаря использованию блока перестройки коэффициентов регулирования, в котором формируют два условия переключения законов управления. В первом условии сигнал от среднего значения модуля угла руля больше допустимого значения и сигнал от среднего значения модуля угла бортовой качки больше допустимого значения. Во втором условии сигнал от среднего значения модуля угла руля меньше допустимого значения или сигнал от среднего значения модуля угла бортовой качки меньше допустимого значения. При выполнении первого условия формируют «облегченный» закон управления рулевым приводом. При выполнении второго условия формируют оптимальный закон управления курсом судна. Изобретение позволяет осуществлять управление рулевым приводом с разными законами управления в зависимости от состояния моря (бортовой качки) и загрузки рулевого привода, что обеспечивает оптимальность управления не только при спокойном море, но и при появлении на нем волнения. 1 ил.

Изобретение относится к системам управления высокоманевренными объектами. Система содержит датчики входной информации и аппаратуру спутниковой навигации, подключенные к управляющему вычислительному устройству (УВУ), выходы которого подключены к устройству управления исполнительными механизмами (УУИМ). К УВУ подключено запоминающее устройство (ЗУ). К блокирующему входу ЗУ и УУИМ подключен выход формирователя сигнала блокировки (ФСБ), ко входам которого подключены выходы датчика внешнего воздействия и дополнительный выход УВУ, к входу обнуления/пуска которого подключен выход обнуления ФСБ. Датчик времени содержит три генератора импульсов, подключенных выходами к формирователям, выходы которых подключены к мажоритарному элементу. Формирователь содержит элемент И, первый вход которого является входом, подключенным к генератору. Выход элемента подключен к счетчику, выходы которого подключены к первому и второму дешифраторам. Выход первого дешифратора подключен к запускающему входу триггера останова, выход которого подключен к второму входу элемента И и первому входу мажоритарного элемента. Выход мажоритарного элемента подключен к входу триггера пуска, выход которого подключен к сбрасывающему входу триггера останова. Формирователь сигнала блокировки содержит последовательно соединенные регистр, вход которого является входом блока подключенным к УВУ, дешифратор и триггер, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого является входом формирователя, подключенным к датчику внешнего воздействия, а выход элемента является выходом блока. Повышается надежность работы. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области судостроения. Способ заключается в использовании задатчика глубины, первого фильтра оценки сигнала глубины, четвертого фильтра оценки сигнала угла дифферента и сумматора, на вход которого вводят сигналы. С выхода сумматора сигнал заданной скорости перекладки руля вводят на вход рулевого привода. Затем используют дополнительно установленные два резервных датчика глубины, два измерителя угла дифферента, четыре фильтра, блок диагностики и коммутации, на вход которого вводят сигналы. В блоке диагностики и коммутации формируют сигналы модуля разности: | h 1 − h _ 1 _ | , | h 1 − h _ 1 _ | , | h 2 − h _ 2 _ | , | ψ 3 − ψ _ 3 _ | , | ψ 2 − ψ _ 2 _ | , | ψ 3 − ψ _ 3 _ | , которые сравнивают с заданной постоянной C1 и C2, если модули разности удовлетворяют условию: | h i − h _ i _ | < C 1 и | ψ i − ψ _ i _ | < C 2 , то сигналы ∑ h _ i _ вводят в блок формирования среднего значения оценки глубины hср. Сигналы ∑ ψ _ i _ вводят в блок формирования среднего значения оценки угла дифферента ψ _ с р _ . Сигнал среднего значения оценки глубины h _ с р _ из блока среднего значения оценки глубины вводят на вход сумматора. Сигнал среднего значения оценки угла дифферента ψ _ с р _ из блока среднего значения оценки угла дифферента вводят на вход сумматора. Повышается точность и надёжность управления движением корабля. 1 ил.

Способ управления движением судна по широте и долготе позволяет управлять движением судна по заданной траектории с корректировкой скорости движения по времени. Корректировка по времени обеспечивает нахождение судна в заданной точке в заданное время. Использование в качестве навигационной информации широт и долгот повышает точность управления движением как в пространстве, так и во времени. Точное управление с использованием текущих и заданных во времени широт и долгот судна реализуется с учетом текущего нахождения путевого угла в одном из четырех секторов в диапазоне от 0° до 360°. При больших угловых изменениях заданной траектории движения обеспечивается автоматический переход на штатное управления движением по заданному путевому углу и заданной скорости хода судна. Достигается минимизация отклонения судна от заданной траектории, повышение экономичности и безопасности управления движением, прохождение судна в узкостях и управление перехода на типовое (штатное) движение судна. 1 ил.

Изобретение относится к области судовождения. Система содержит приемник (1) спутниковой навигационной системы, задатчик (2) маршрута с выходами заданного сигнала путевого угла (ПУ) и заданного угла φзд угла курса, регулятор (3) угла δзд перекладки руля, рулевой привод (4), регулятор (5) оборотов nзд гребного вала, привод (6) гребного вала, регулятор (7) оборотов nподр, подруливающего устройства, подруливающее устройство (8), блок (9) сравнения, блок (10) разностей, блок (11) коррекции законов управления угла δ перекладки руля, оборотов nзд гребного вала, оборотов nподр подруливающего устройства, блок (12) четырех секторов граничных значений углов положения вектора путевого угла (ПУ), формирователь (13) коэффициентов управления и судно (14), соединенные между собой. В системе осуществляют штатное и точное управление движением судна в зависимости от результатов сравнения модуля разности путевого угла (ПУ) из приемника (1) спутниковой навигационной системы и сигнала заданного курса φзд из задатчика (1) маршрута с постоянной С и расположения вектора путевого угла (ПУ) в соответствующей зоне четырех граничных значений сигнала путевого угла (ПУ), определяя коэффициенты регулирования по каждому из трех каналов управления судном. Повышается точность и безопасность управления движением судна по расписанию. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления, работающих длительное время при воздействии неблагоприятных внешних факторов. Система управления, содержащая три управляющих вычислителя с подключенными к ним через блок сбора информации датчиками, аппаратурой спутниковой навигации, подсистемой инерциальной навигации, подсистемой оптической коррекции, содержит формирователь синхроимпульсов, переключатель каналов вычислителей, подключенный входами к вычислителям, а выходом - к исполнительным органам с датчиками обратной связи и формирователю синхроимпульсов, блок контроля и управления. Блок контроля и управления подключен входами к выходам вычислителей и их контрольных устройств, а выходами - к управляющему входу переключателя, причем выходы датчиков и датчиков обратной связи подключены к входам блока сбора информации, токовая шина которого последовательно проходит через датчики и датчики обратной связи исполнительных органов и возвращается в блок сбора информации, входы-выходы которого подключены к вычислителям. Достигается повышение надежности и точности работы системы управления. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к автоматическому управлению угловым движением судна. Для отказоустойчивого умерения крена судна на подводных крыльях используют: блок датчиков угла поворота закрылков, датчик угла крена, блок дифференцирования, блок приводов закрылков, блок регуляторов, на входы которого вводят сигналы: отклонения углов закрылков и производную оценку угла крена. Также используют датчик скорости хода судна, датчик угла крена, два блока диагностики оценки угла крена и два фильтра оценки угла крена, на первые входы которых вводят сигналы: отклонения углов закрылков и скорость хода судна. Достигается точность стабилизации, исправность системы умерения качки, датчика крена и системы автоматического управления судном. 1 ил.
Наверх