Способ управления движением буксирной системы

Изобретение относится к способу управления движением буксирной системы. Для управления движением буксирной системы определяют непрерывно значение координат в определенных точках в пределах контура буксирующего судна, вычисляют поперечные смещения от заданной линии положения диаметральной плоскости, вырабатывают сигнал управления по определенному закону для отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксирующего судна, используют определенную координатную систему, меняют ее положение в зависимости от особенностей маневрирования судна для обеспечения вывода и удержания управляемого судна в заданном положении или на заданной траектории движения, формируют два сигнала управления определенным образом в зависимости от положения точек относительно выбранной оси, формируют сигнал управления на автоматическую буксирную лебедку в зависимости от длины буксирного троса. Обеспечивается приведение буксирующего и буксируемого судна в заданное положение на плоскости и движение по заданной траектории. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к управлению движущимися объектами, связанными гибкой связью, например буксирной системой, элементами которой являются: буксирующее судно, буксирный трос, буксируемое судно (фиг. 1), при выполнении буксирной операции, и касается автоматического управления движительно-рулевыми комплексами буксирующего и буксируемого судов, а также техническими средствами управления буксирным тросом, например, автоматической буксирной лебедкой с использованием значений координат двух разнесенных по длине обоих судов точек в заданной координатной системе, положение и ориентация которой на плоскости определяется безопасностью выполнения буксирной операции.

Известен способ управления движущимся судном, например, буксирующим по величине поперечных смещений двух разнесенных по длине судна точек, условно называемых носовой F и кормовой А, и условной точки G, расположенной в пределах корпуса судна в его диаметральной плоскости (ДП) (фиг. 2-6), текущее положение которой определяют исходя из текущих значений координат носовой F и кормовой A точек (Пат. РФ №2553610, опубл. 20.06.15).

Способ заключается в том, что в пределах контура судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу судна (точка F на фиг. 2-6), а другая к корме судна (точка A на фиг. 2-6) относительно плоскости мидель-шпангоута. Координаты точек F и A определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).

Значения координат позволяют непрерывно вычислять поперечные отклонения точки F(dxoF) и точки A(dxoA) от оси OYo и продольные отклонения точки F(dyoF) и точки A(dyoA) от оси ОХo.

Возникающие поперечные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса судна по закону:

где α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси OY0. Сигнал σy считается положительным при вращении судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении судна против часовой стрелки. На фиг. 3-6 изображены основные варианты возможных отклонений судна от оси OYo. Например, на фиг. 3, 4 ДП судна пересекает ось OYo под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки F(dxoF) и точки А(dxoA), причем dxoF больше 0, dxoA меньше 0 (фиг. 3) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 4). В первом случае (фиг. 3) согласно закону (1) элементы движительно-рулевого комплекса будут обеспечивать вращение судна против часовой стрелки, что приведет к уменьшению dxoF и dxoA и в конечном итоге к совпадению ДП судна и оси OYo; во втором случае (фиг. 4) сигнал управления будет иметь положительное значение и движительно-рулевой комплекс обеспечит вращение судна по часовой стрелке, что приведет к уменьшению dxoF, dxoA и к совпадению ДП судна и оси OYo.

На фиг. 5, 6 ДП судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, А имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 5 и отрицательные на фиг. 6. Знак σу и соответствующее ему направление вращения судна, обеспечиваемое его движительно-рулевым комплексом, зависят от соотношения значений коэффициентов α1 и α21 больше α2, если знаки поперечных смещений точек F и A одинаковы, фиг. 5, 6; α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и A противоположны, фиг. 3, 4). Соотношение значений коэффициентов α1 и α2 может быть выбрано из различных соображений.

Возникающие продольные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса судна по закону:

где β1, β2 - коэффициенты усиления по продольным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси ОХo. Сигнал σх считается положительным при движении судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом. При этом вывод условной точки G в заданную точку O в процессе выполнения маневрирования будет обеспечиваться исходя из условия

Формируют вручную или автоматически с учетом значений текущих (ϕот, λот) и заданных (ϕоз, λоз) координат точки O сигнал на изменение положения начала координатной системы XoOYoo):

где ϕот, λ - текущие значения широты и долготы точки О соответственно; ϕоз, λоз - заданные значения широты и долготы точки O соответственно; χ1, χ2 - коэффициенты усиления.

Формируют вручную или автоматически сигнал на изменение угла поворота оси OYo относительно направления на N с учетом значений текущего ψт и заданного ψз угла поворота:

где γ - коэффициент усиления.

При этом значения заданных координат (ϕоз, λоз) начала координатной системы XоOYo определяют исходя из заданного положения судна на заданной траектории маневрирования.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности управления движением судна.

Таким образом, меняется положение и ориентация координатной системы XоOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна.

Кроме того, известен способ управления траекторией буксируемого судна по величине поперечных смещений двух разнесенных по длине буксируемого судна точек, условно называемых носовой F' и кормовой A' (патент РФ №2470828, опубл. 27.12.12).

Способ заключается в том, что буксирующее судно (фиг. 7) 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. 7 - 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 F на фиг. 7), а другая к корме судна 1 (точка A на фиг. 7) относительно плоскости мидель-шпангоута. Координаты этих точек определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).

Значения координат точки F(XoF, YoF) и точки A(ХоА, YoA) 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 F' на фиг. 7), а другая к его корме (точка A' на фиг. 7) относительно плоскости мидель-шпангоута. Координаты этих точек определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).

Непрерывное определение значений координат точек F'(XoF', YoF') и A'(ХоА', YoA') буксируемого судна 2 позволяет непрерывно вычислять поперечные смещения точки F'(dF') и точки A'(dA') от текущего положения линии ДП буксирующего судна 1 (позиция 3 на фиг. 7) Причем поперечное смещение точки F' или A' от линии ДП буксирующего судна 1 считается положительным, если точка (F' или A') смещается вправо и отрицательным, если она смещается влево относительно линии ДП буксирующего судна 1.

Возникающие поперечные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксируемого судна по закону:

где kF', kA' - 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 kF' больше численного значения коэффициента kА'.

Значения отклонений точек F' и A' от линии ДП буксирующего судна 1 определяются по формулам:

где XoF, YoF, ХоA, YoA - координаты носовой и кормовой точек буксирующего судна; XoF', YoF', ХоА', YoA' - координаты носовой и кормовой точек буксируемого судна.

Однако управление буксирной системой будет удовлетворять требованиям безопасности только в том случае, когда управления буксирующим и буксируемым судном взаимосвязаны, то есть буксирная система управляется как единый управляемый технический комплекс. В частности, для обеспечения безопасности буксирной операции в определенных условиях плавания требуется не только синхронное управление буксирующим и буксируемым судами, но и автоматическое регулирование длины буксирного троса, так как длина буксирного троса оказывает влияние на управляемость буксирной системы. Способ управления движением судна (патент РФ №2553610, опубл. 20.06.15) и способ управления траекторией движения буксируемого судна (патент РФ №2470828, опубл. 27.12.12) не способствуют в полной мере выполнению условий безопасности при осуществлении буксирной операции, так как не обеспечивают взаимосвязанное управление буксирующим и буксируемым судами как единым управляемым техническим комплексом.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в приведении буксирующего и буксируемого судна в заданное положение на плоскости при выполнении движения буксирной системы по заданной траектории с соблюдением условия периодического изменения заданного положения буксирующего и буксируемого судов исходя из требований безопасности выполнения буксирной операции.

Для достижения указанного технического результата в способе управления движущимся судном, когда в пределах контура судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу судна (точка F на фиг. 2-6), а другая к корме судна (точка A на фиг. 2-6) относительно плоскости мидель-шпангоута. Координаты точек F и A определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).

Значения координат позволяют непрерывно вычислять поперечные отклонения точки F(dxoF) и точки A(dxoA) от оси OYo и продольные отклонения точки F(dyoF) и точки A(dyoA) от оси ОХo. Знаки указанных отклонений зависят от октанта декартовой координатной системы XoOYo, в котором находятся точки F и А.

Возникающие поперечные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса судна по закону:

где α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси OY0. Сигнал σy считается положительным при вращении судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении судна против часовой стрелки. На фиг. 3-6 изображены основные варианты возможных отклонений судна от оси OYo. Например, на фиг. 3, 4 ДП судна пересекает ось OYo под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки F(dxoF) и точки А(dxoA), причем dxoF больше 0, dxoA меньше 0 (фиг. 3) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 4). В первом случае (фиг. 3) согласно закону (*) элементы движительно-рулевого комплекса будут обеспечивать вращение судна против часовой стрелки, что приведет к уменьшению dxoF и dxoA и в конечном итоге к совпадению ДП судна и оси OYo; во втором случае (фиг. 4) сигнал управления будет иметь положительное значение и движительно-рулевой комплекс обеспечит вращение судна по часовой стрелке, что приведет к уменьшению dxoF, dxoA и к совпадению ДП судна и оси OYo.

На фиг. 5, 6 ДП судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, А имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 5 и отрицательные на фиг. 6. Знак σy и соответствующее ему направление вращения судна, обеспечиваемое его движительно-рулевым комплексом, зависят от соотношения значений коэффициентов α1 и α21 больше α2, если знаки поперечных смещений точек F и A одинаковы, фиг. 5, 6; α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и A противоположны, фиг. 3, 4). Соотношение значений коэффициентов α1 и α2 может быть выбрано из различных соображений. Например, если считать, что отклонение направления ДП судна от линии OYo будет находиться в пределах ±90°, то указанное соотношение будет определяться выражением:

где l - расстояние между точками F и А.

Возникающие продольные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса судна по закону:

где β1, β2 - коэффициенты усиления по продольным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси ОХo. Сигнал σх считается положительным при движении судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом. При этом вывод условной точки G в заданную точку O в процессе выполнения ключевой судовой операции будет обеспечиваться исходя из условия (см. фиг. 2)

Формируют вручную или автоматически с учетом значений текущих (ϕот, λот) и заданных (ϕоз, λоз) координат точки O сигнал на изменение положения начала координатной системы XoOYoo):

где ϕот, λот - текущие значения широты и долготы точки O соответственно; ϕоз, λоз - заданные значения широты и долготы точки O соответственно; χ1, χ2 - коэффициенты усиления.

Формируют вручную или автоматически сигнал на изменение угла поворота оси OYo относительно направления на N с учетом значений текущего ψт и заданного ψз угла поворота:

где γ - коэффициент усиления.

При этом значения заданных координат (ϕоз, λоз) начала координатной системы XоOYo определяют исходя из заданного положения судна на заданной траектории маневрирования.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности и энергетической эффективности управления движением судна.

Таким образом, меняется положение и ориентация координатной системы XоOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна.

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанных выше известных, указанных выше, являются следующие:

- для обеспечения регулирования длины буксирного троса перпендикулярно оси OYo устанавливается дополнительная ось O'Х'o (фиг. 1), исходное положение которой определяется исходным положением точки O' на оси OYo, которое в свою очередь определяется исходным положением условной точки буксируемого судна G' на поверхности Земли в момент начала буксирной операции, то есть на момент начала буксирной операции положениея точек O' и G' на поверхности Земли совпадают, при этом в процессе буксировки положение оси O'Х'o может меняться с учетом соблюдения условий безопасности выполнения буксирной операции, в частности, для уменьшения амплитуды рыскания буксируемого судна, величина сигнала управления, поступающего на управляющий элемент автоматической буксирной лебедки, определяется разностью заданного l и текущего l значений длины буксирного троса

где δ - коэффициент усиления;

- дополнительно для обеспечения вывода и удержания буксируемого судна на заданной траектории движения, когда ДП буксируемого судна совпадает с положительным направлением оси OYo, а условная точка G' (фиг. 8) буксируемого судна совпадает с положением точки O' на поверхности Земли, формируют два сигнала управления:

где dx'oF', dyoF' - отклонения носовой точки буксируемого судна от оси OYo и O'Х'o соответственно (фиг. 8); dx'oA', dyoA' - отклонения кормовой точки буксируемого судна от оси OYo и O'Х'o соответственно; знаки отклонений dx'oF', dyoF' и dx'oA', dyoA' определяют с учетом места расположения соответствующей точки (F' или A') в координатной системе X'oO'Yo; α'1, α'2, β'1, β'2 - коэффициенты усиления, подбираемые специально для конкретного буксируемого судна и конкретной буксирной операции с целью повышения качества управления при ее выполнении; значения коэффициентов α'1, α'2, β'1, β'2 могут быть определены компьютерным моделированием конкретной буксирной операции, например α'1=-1,1; α'2=0,9; β'1=-1,0; β'2=-1,0. Сигнал σ'y считается положительным при вращении буксируемого судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксируемого судна против часовой стрелки. Сигнал σ'х считается положительным при движении буксируемого судна передним ходом и отрицательным при движении буксируемого судна задним ходом.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-8.

На фиг. 1 представлена общая схема буксировки, на фиг. 2 - управление буксирующим судном, на фиг. 3, 4, 5, 6 показаны основные варианты возможных отклонений судов от оси OY0, на фиг. 7 - управление буксируемым судном по патенту №2470828, на фиг. 8 - управление буксируемым судном по предлагаемому способу.

Предлагаемый способ управления движением буксирной системы для приведения буксирующего и буксируемого судна в заданное положение на плоскости при выполнении движения буксирной системы по заданной траектории с соблюдением условия периодического изменения заданного положения буксирующего и буксируемого судов исходя из требований безопасности выполнения буксирной операции, осуществляется следующим способом:

в пределах контура буксирующего судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу буксирующего судна (точка F на фиг. 2), а другая к корме буксирующего судна (точка A на фиг. 2) относительно плоскости мидель-шпангоута. Расстояние между точками F и A 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 буксирующего судна относительно оси OYo.

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

Значения координат позволяют непрерывно вычислять поперечные отклонения точки F(dxoF) и точки A(dxoA) от оси OYo и продольные отклонения точки F(dyoF) и точки A(dyoA) от оси ОХо (фиг. 2). Знаки указанных отклонений зависят от октанта декартовой координатной системы XoOYo, в котором находятся точки F и A.

Возникающие поперечные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксирующего судна по закону:

где ось α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси OY0. Сигнал σy считается положительным при вращении буксирующего судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксирующего судна против часовой стрелки. На фиг. 3-6 изображены основные варианты возможных отклонений буксирующего судна от оси OYo. Например, на фиг. 3, 4 ДП буксирующего судна пересекает ось OYo под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки F(dxoF) и точки А(dxoA), причем dxoF больше 0, dxoA меньше 0 (фиг. 3) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 4). В первом случае (фиг. 3) согласно закону (1) элементы движительно-рулевого комплекса будут обеспечивать вращение буксирующего судна против часовой стрелки, что приведет к уменьшению dxoF и dxoA и в конечном итоге к совпадению ДП буксирующего судна и оси OYo; во втором случае (фиг. 4) сигнал управления будет иметь положительное значение и движительно-рулевой комплекс обеспечит вращение буксирующего судна по часовой стрелке, что приведет к уменьшению dxoF, dxoA и к совпадению ДП буксирующего судна и оси OYo.

На фиг. 5, 6 ДП буксирующего судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, A имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 5 и отрицательные на фиг. 6. Знак σy и соответствующее ему направление вращения буксирующего судна, обеспечиваемое его движительно-рулевым комплексом, зависят от соотношения значений коэффициентов α1 и α21 больше α2, если знаки поперечных смещений точек F и A одинаковы, фиг. 5, 6; α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и A противоположны, фиг. 3, 4). Соотношение значений коэффициентов α1 и α2 может быть выбрано из различных соображений. Например, если считать, что отклонение направления ДП 3 судна 1 от линии OYo будет находиться в пределах ±90°, то указанное соотношение будет определяться выражением:

где l - расстояние между точками F и A.

Возникающие продольные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксирующего судна по закону:

где β1, β2 - коэффициенты усиления по продольным отклонениям носовой и кормовой точек буксирующего судна от оси ОХo. Сигнал σх считается положительным при движении буксирующего судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом. При этом вывод условной точки G в заданную точку O в процессе выполнения буксирной операции будет обеспечиваться исходя из условия

Формируют вручную или автоматически с учетом значений текущих (ϕот, λот) и заданных (ϕоз, λоз) координат точки O сигнал на изменение положения начала координатной системы XoOYoo):

где ϕот, λот - текущие значения широты и долготы точки O соответственно; ϕоз, λоз - заданные значения широты и долготы точки O соответственно; χ1, χ2 - коэффициенты усиления.

Формируют вручную или автоматически сигнал на изменение угла поворота оси OYo относительно направления на N с учетом значений текущего ψт и заданного ψз угла поворота:

где γ - коэффициент усиления.

При этом значения заданных координат (ϕоз, λоз) начала координатной системы XoOYo определяют исходя из заданного положения буксирующего судна на заданной траектории движения.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности выполнения буксирной операции. В частности, при движении буксирующего судна по заданной траектории буксировки положение оси OYo может направляться по касательной к заданной траектории движения.

Таким образом, меняется положение и ориентация координатной системы XoOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования буксирующего судна при выполнении буксирной операции.

Для обеспечения вывода и удержания буксируемого судна на заданной траектории движения, когда ДП буксируемого судна совпадает с положительным направлением оси OYo (фиг. 8), а условная точка G' буксируемого судна совпадает с положением точки O' на поверхности Земли, формируются два сигнала управления:

где dx'oF', dyoF' - отклонения носовой точки буксируемого судна от оси OYo и O'Х'o соответственно (фиг. 8); dx'oA', dyoA' - отклонения кормовой точки буксируемого судна от оси OYo и O'Х'o соответственно; знаки отклонений dx'oF', dyoF' и dx'oA', dyoA' определяют с учетом места расположения соответствующей точки (F' или A') в координатной системе X'oO'Yo; α'1, α'2, β'1, β'2 - коэффициенты усиления, подбираемые специально для конкретного буксируемого судна и конкретной буксирной операции с целью повышения качества управления при ее выполнении; значения коэффициентов α'1, α'2, β'1, β'2 могут быть определены компьютерным моделированием конкретной буксирной операции, например α'1=-1,1; α'2=0,9; β'1=-1,0; β'2=-1,0. Сигнал σ'y считается положительным при вращении буксируемого судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксируемого судна против часовой стрелки. Сигнал σ'х считается положительным при движении буксируемого судна передним ходом и отрицательным при движении буксируемого судна задним ходом.

При возникновении необходимости изменения длины буксирного троса с целью обеспечения безопасности выполнения буксирной операции в конкретных условиях плавания меняется положение точки O' начала координатной системы X'oO'Yo (фиг. 1) на поверхности Земли, величина сигнала управления, поступающего на управляющий элемент автоматической буксирной лебедки, определяется разностью заданного l и текущего l значений длины буксирного троса (фиг. 1)

где δ - коэффициент усиления.

При этом в процессе буксировки положение оси O'Х'o может меняться с учетом соблюдения условий безопасности выполнения буксирной операции, в частности, для уменьшения амплитуды рыскания буксируемого судна или при движении в стесненных условиях плавания.

В результате применения данного изобретения достигается возможность получения технического результата - обеспечение приведения буксирующего и буксируемого судна в заданное положение на плоскости при выполнении движения буксирной системы по заданной траектории с соблюдением условия периодического изменения заданного положения буксирующего и буксируемого судов исходя из требований безопасности выполнения буксирной операции.

1. Способ управления движением буксирной системы, заключающийся в том, что в пределах контура буксирующего судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу буксирующего судна точка F, а другая к корме буксирующего судна точка А относительно плоскости мидель-шпангоута, координаты точек F и А определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м), значения координат используют для непрерывного вычисления поперечных смещений точки F (dxoF) и точки А (dxoA) от заданной линии положения диаметральной плоскости (ДП), на основе возникающих поперечных смещений вырабатывают сигнал для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксирующего судна по закону:

σ=α1×dxoF2×dxoA,

где α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным смещениям носовой и кормовой точек судна от заданной линии положения ДП, это положительные величины, причем α1 больше α2, используют координатную систему XoOYo меняют ее положение и ориентацию на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна при выполнении конкретной ключевой судовой операции, для обеспечения вывода и удержания управляемого судна в заданном положении, когда ДП судна совпадает с положительным направлением оси OYo, а условная точка судна G совпадает с положением заданной точки О, началом координатной системы XoOYo, на поверхности Земли, формируют два сигнала управления:

σy1×dxoF2dxoA;

σx1×dyoF2dyoA,

где dxoF, dyoF - отклонения носовой точки судна от оси OYo и OXo соответственно, dxoA, dyoA - отклонения кормовой точки судна от оси OYo и OXo соответственно; знаки отклонений dxoF, dyoF и dxoA, dyoA определяют с учетом места расположения соответствующей точки (F или А) в координатной системе XoOYo; сигнал σу считается положительным при вращении буксирующего судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксирующего судна против часовой стрелки, сигнал σx считается положительным при движении буксирующего судна передним ходом и отрицательным при движении буксирующего судна задним ходом; формируют вручную или автоматически с учетом значений текущих (ϕот, λот) и заданных (ϕоз, λоз) координат точки О сигнал на изменение положения начала координатной системы XoOYoо):

σo1×(ϕозот)+χ2×(λозот),

где ϕот, λот - текущие значения широты и долготы точки О соответственно; ϕоз, λоз - заданные значения широты и долготы точки О соответственно; χ1, χ2 - коэффициенты усиления, формируют вручную или автоматически сигнал на изменение угла поворота оси OYo относительно направления на N (север) с учетом значений текущего Ψт и заданного Ψз угла поворота:

σΨ=γ×(Ψз×Ψт),

где γ - коэффициент усиления, при этом значения заданных координат ϕоз, λоз начала координатной системы XoOYo определяют исходя из заданного положения судна на заданной траектории маневрирования, например, при выполнении швартовной операции;

положение и ориентация координатной системы XoOYo на плоскости выбирается с учетом особенностей осуществляемого маневрирования буксирующего судна при выполнении буксирной операции;

коэффициенты усиления α1, α2, β1, β2 подбирают специально для конкретного буксирующего судна и конкретных условий осуществления буксирной операции с целью повышения качества управления при ее выполнении, при этом значения коэффициентов α1, α2, β1, β2 могут быть определены компьютерным моделированием конкретной буксирной операции, например α1 = -1,1; α2 = 0,9; β1 = -1,0; β2 = -1,0,

отличающийся тем, что для обеспечения вывода и удержания буксируемого судна на заданной траектории движения, когда ДП буксируемого судна совпадает с положительным направлением оси OYo, а условная точка G' буксируемого судна совпадает с положением точки О' на поверхности Земли, формируют два сигнала управления:

σ'y=α'1×dx'oF'+α'2dx'oA';

σ'x=β'1×dyoF'+β'2dyoA',

где dx'oF', dyoF' - отклонения носовой точки буксируемого судна от оси OYo и О'Х'о соответственно (фиг. 5); dx'oA', dyoA' - отклонения кормовой точки буксируемого судна от оси OYo и О'Х'о соответственно; знаки отклонений dx'oF', dyoF' и dx'oA', dyoA' определяют с учетом места расположения соответствующей точки (F' или А') в координатной системе X'oO'Yo; α'1, α'2, β'1, β'2 - коэффициенты усиления, подбираемые специально для конкретного буксируемого судна и конкретной буксирной операции с целью повышения качества управления при ее выполнении; значения коэффициентов α'1, α'2, β'1, β'2 могут быть определены компьютерным моделированием конкретной буксирной операции, например α'1 = -1,1; α'2 = 0,9; β'1 = -1,0; β'2 = -1,0.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сигнал σ'y считается положительным при вращении буксируемого судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксируемого судна против часовой стрелки; сигнал σ'x считается положительным при движении буксируемого судна передним ходом и отрицательным при движении буксируемого судна задним ходом.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при возникновении необходимости изменения длины буксирного троса с целью обеспечения безопасности выполнения буксирной операции в конкретных условиях плавания меняют положение начала координатной системы X'oO'Yo на поверхности Земли, величину сигнала управления, поступающего на управляющий элемент автоматической буксирной лебедки, определяют разностью заданного l и текущего l значений длины буксирного троса

σt = -δ×(l-l),

где δ - коэффициент усиления;

при этом в процессе буксировки положение оси О'Х'о может быть изменено с учетом соблюдения условий безопасности выполнения буксирной операции, в частности, для уменьшения амплитуды рыскания буксируемого судна или при движении в стесненных условиях плавания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано на плавсредствах, как на надводных судах, так и на подводных судах. V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств в варианте надводного судна содержит в кормовой части на транцевой плите расположенные под углом шнеки, управляемые мотор-редукторами скорости и направления вращения шнеков.

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям поворотно-откидной колонки, предназначенной для установки на катерах и служащей для передачи крутящего момента от двигателя к гребному валу и управления катером.

Изобретение относится к способу управления движением судна. Для управления программными движениями судна по траектории вычислитель программных движений формирует курс, координаты траектории движения, скорость и ускорение изменения координат, измеряют кинематические параметры движения судна, а именно продольную и поперечную составляющие скорости судна, курс, прямоугольные координаты судна, сформированные и измеренные значения подают на вход системы траекторного управления (СТУ), определяют управляющий сигнал заданного поворота судна, вырабатывают требуемый угол перекладки руля, формируют требуемое значение скорости, которое определяют с учетом программных движений и текущих отклонений, а также разности направлений вектора скорости и истинного курса судна определенным образом, определяют требуемое значение вращения винта для отслеживания заданного скоростного режима движения по траектории.

Изобретение относится к области судостроения и касается морских судов, в частности пассажирских, грузопассажирских, сухогрузов, контейнеровозов, танкеров. Предложен корпус судна, содержащий водонепроницаемую стенку с нанесенной ватерлинией, разделяющей ее на надводную часть и подводную часть, снабженную поворотными створками, соединенными с механизмами поворота, при этом по меньшей мере одна створка имеет полость, заполненную герметичными оболочками, содержащими воздух/газ легче воздуха.

Способ управления движущимся судном. При данном способе в пределах контура судна в его диаметральной плоскости (ДП) выбирают на носу и корме судна точки, относительно которых производят непрерывные измерения координат с высокой точностью (±1м) и непрерывно вычисляют смещения этих точек от заданной линии положения ДП.

Изобретение относится к области судовождения, а именно к системам автоматического управления движением судна. Для задания траектории и режима движения судна представляют сигмоподобные функции с изменяемыми коэффициентами кривизны и задаваемыми выражениями.

Способ сжатия информации для автоматизированного проектирования систем управления движения корабля для устройства, состоящего из блока измеряемой информации, локальных сетей, регуляторов, исполнительных средств, динамической модели движения корабля, блока представления информации и записи результатов, блока управления и оптимизации режимов, блока сжатия информации, содержащий регистры полученного значения и времени его прихода, первый блок сравнения, регистр регистрации времени передачи, логические блоки ИЛИ и И, таймер, второй блок сравнения, регистр переданного значения, формирователь сетевых пакетов.

Изобретение относится к системам управления и может быть использовано при разработке систем управления подводными аппаратами, обеспечивающими их ориентацию и перемещение по заданной траектории с заданной траекторией скоростью, или в заданную точку по требуемой траектории без предъявления требований к траекторией скорости, или в заданную точку с нулевой конечной скоростью.

Изобретение относится к системам управления движением подводных аппаратов. Устройство содержит установленные на подводном аппарате (1) движители вертикального (2) и горизонтального (3) перемещений, телекамеру (4), выполненную с возможностью поворота, датчик (5) положения угла поворота телекамеры, первый (6), второй (7) и третий (8) нелинейные функциональные преобразователи, блок (9) управления движителями, датчик (10) расстояния, вручную коммутируемый ключ (11), пороговый элемент (12), электронно-управляемый переключатель (13).

Изобретение относится к области судовождения, а именно к автоматическому управлению движением судна по заданному маршруту. Отказоустойчивая система автоматического управления движением судна содержит датчик руля, датчик угловой скорости, датчик скорости хода, датчик угла курса, задатчик угла курса, сумматор, рулевой привод.

Изобретение относится к способу управления движущимся судном. Для управления движущимся судном определяют непрерывно координаты двух максимально удаленных друг от друга точек в пределах контура судна, одна из которых расположена к носу судна, а другая - к его корме, определяют поперечные и продольные отклонения от заданной оси, вырабатывают сигналы управления по определенному закону для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса, меняют положение и ориентацию выбранной координатной системы с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна при выполнении конкретной ключевой судовой операции, прогнозируют возможность выполнения маневра на базе математической модели судна с учетом его динамических свойств, влияния внешних факторов, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса, требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции, принимают решение о дальнейшем управлении движении судна или прекращении маневра. Обеспечивается безопасность и энергетическая эффективность выполнения ключевой судовой операции. 5 ил.

Изобретение относится к способу управления движущимся судном. Для управления движущимся судном размещают антенны спутниковой навигационной системы в определенных точках судна, определяют непрерывно их координаты, а также поперечные и продольные отклонения от определенной оси, вырабатывают сигналы управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса по определенному закону, формируют вручную или автоматически сигнал на изменение положения начала координатной системы, значения координат которой определяют исходя из заданного положения судна на заданной траектории маневрирования, формируют сигнал на изменение кинематических параметров движения судна с учетом текущих и заданных их значений определенным образом. Обеспечивается эффективность и безопасность при приведении или удержании судна в заданном положении или при движении судна по заданной траектории для его прихода в заданную точку. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх