Способ управления движущимся судном

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 управлению движущимся судном во время выполнения им ключевой судовой операции, например швартовной операции или динамического позиционирования, с соблюдением требований безопасности и эффективности ее осуществления и касается автоматического управления движительно-рулевым комплексом судна с использованием значений координат двух разнесенных по длине судна точек в заданной координатной системе, положение и ориентация которой на плоскости определяется энергетической эффективностью и безопасностью выполняемого маневрирования.

Известен способ управления движущимся судном 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), текущее положение которой определяют исходя из текущих значений координат носовой F и кормовой А точек (Пат. РФ №2553610, опубл. 05.06.2015).

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. 1-5), а другая - к корме судна (точка А на фиг. 1-5) относительно плоскости мидель-шпангоута. Расстояние между точками F и А 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 позиционирующего судна относительно оси OYo.

Координаты точек F и А 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 OXo. 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. 1-4 изображены основные варианты возможных отклонений судна от оси OYo. Например, на фиг. 1, 2 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. 1) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 2). В первом случае (фиг. 1) 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. 2) 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. 3, 4 ДП судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, А имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 3 и отрицательные на фиг. 4. 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 А одинаковы, фиг. 3, 4; α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и А противоположны, фиг. 1, 2).

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 OXo. Сигнал σx считается положительным при движении судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом. При этом вывод условной точки G в заданную точку О в процессе выполнения ключевой судовой операции будет обеспечиваться исходя из условия

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

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 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 судна на заданной траектории маневрирования, например при выполнении швартовной операции.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности и энергетической эффективности управления движением судна. В частности, при позиционировании судна в заданной точке указанное направление определяют с учетом текущего значения направления ветра в районе позиционирования.

Таким образом, меняют положение и ориентацию координатной системы XoOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна при выполнении конкретной ключевой судовой операции.

Однако изменение положения координатной системы XoOYo без учета динамических свойств управляемого судна может привести к ситуации, когда поставленная цель планируемого маневра окажется недостижимой, то есть управляемое судно не в состоянии будет выполнить определенную команду на приведение его в заданное положение, соответствующее заданному положению координатной системы XoOYo минимум по двум причинам:

- особенности динамических свойств судна с учетом влияния внешних факторов (ветер, волнение, течение, мелководье, ледовые условия) не позволяют выполнить заданный маневр;

- особенности технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна не позволяют реализовать сформированный сигнал управления.

Относительная скоротечность выполнения маневра любой сложности не представляет судоводителю достаточно времени для анализа степени и характера влияния множества факторов на поведение судна. В этих условиях целесообразно использовать возможности бортового компьютера. Для этого необходимо, прежде всего, иметь в памяти компьютера математическую модель судна (ММС) или несколько его моделей, а также адекватное запрограммированное математическое описание характера воздействия внешних факторов на динамические свойства судна.

Известными программными методами в оперативную память бортового компьютера необходимо своевременно вносить значения параметров, характеризующих текущее состояние загрузки судна и внешней среды в районе предполагаемого или планируемого маневрирования и, наконец, если это возможно, используя графические возможности бортового компьютера, предусмотреть присутствие на экране монитора отображения навигационной обстановки в районе маневрирования.

Наличие указанной информации позволит судоводителю заранее, а возможно и непосредственно перед выполнением маневра, смоделировать процесс его протекания при реальном множестве комбинаций управляющих воздействий на судно с использованием технических возможностей его движительно-рулевого комплекса, что позволит установить возможность выполнения маневра в соответствии с целенаправленным перемещением координатной системы XoOYo.

На основании вышесказанного можно утверждать, что одним из необходимых условий решения задачи управления судном посредством целенаправленного перемещения координатной системы XoOYo, с учетом соблюдения требований безопасности выполнения маневра, является использование прогностических модулей для бортового компьютера на базе ММС, адекватно описывающей его динамику при любом заданном состоянии загрузки судна и разнообразном сочетании внешних факторов.

Предлагаемый способ управления движущимся судном иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-5.

На фиг. 1, 2, 3, 4 изображены возможные варианты отклонения судна от оси OYо, на фиг. 5 - управление судном предлагаемым способом.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в приведении судна в заданное положение на плоскости при выполнении удержания судна в заданном положении или движения судна по заданной траектории при периодическом изменении заданного положения с использованием ММС для прогнозирования возможности выполнения заданного маневра с учетом динамических свойств судна, влияния внешних факторов на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой 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. 1-5), а другая - к корме судна (точка А на фиг. 1-5) относительно плоскости мидель-шпангоута. Расстояние между точками F и А 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 позиционирующего судна относительно оси OYo.

Координаты точек F и А 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. 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 (1).

Сигнал σy считается положительным при вращении судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении судна против часовой стрелки. На фиг. 1-4 изображены основные варианты возможных отклонений судна от оси OYo. Например, на фиг. 1, 2 ДП судна пересекает ось OYo под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки F (dxoF) и точки A (dxoA), причем dxoF больше 0, dxoA меньше 0 (фиг. 1) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 2). В первом случае (фиг. 1) 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. 2) 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. 3, 4 ДП судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, А имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 3 и отрицательные на фиг. 4. 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 А одинаковы (фиг. 3, 4); α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и А противоположны (фиг. 1, 2). 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 OXo. 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 О в процессе выполнения ключевой судовой операции будет обеспечиваться исходя из условия

.

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

,

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 с учетом значений текущего ΨT 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 судна на заданной траектории маневрирования, например при выполнении швартовной операции.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности и энергетической эффективности управления движением судна. В частности, при позиционировании судна в заданной точке указанное направление определяют с учетом текущего значения направления ветра в районе позиционирования.

Таким образом, меняют положение и ориентацию координатной системы XoOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна при выполнении конкретной ключевой судовой операции.

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного вышеизвестного, наиболее близкого к нему, является:

- для обеспечения вывода управляемого судна в заданное положение, когда ДП судна совпадает с положительным направлением оси OYo, а условная точка судна G совпадает с положением точки О на поверхности Земли, с использованием бортового компьютера на базе ММС с учетом установленной заданным положением системой координат XoOYo заданного места судна на поверхности Земли, прогнозируют возможность выполнения заданного маневра с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции;

- дополнительно, по результатам оценки возможности выполнения заданного маневра по выходу судна в заданное системой координат XoOYo положение на поверхности Земли, принимают решение о выполнении заданного маневра с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции.

Если по результатам оценки возможности выполнения заданного маневра по выходу судна в заданное системой координат XoOYo положение на поверхности Земли окажется, что прогнозируемый маневр с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции, не выполним, возможны два варианта принятия решения о дальнейшем управлении движением судна:

1-й вариант - маневр не выполняется;

2-й вариант - заданное положение координатной системы XoOYo меняют до тех пор, пока планируемый маневр окажется выполнимым по результатам прогнозирования возможности его выполнения с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции.

Предлагаемый способ управления движущимся судном для приведения судна в заданное положение на плоскости при выполнении удержания судна в заданном положении или движения судна по заданной траектории при периодическом изменении заданного положения с использованием ММС для прогнозирования возможности выполнения заданного маневра с учетом динамических свойств судна, влияния внешних факторов на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции осуществляется следующим образом:

в пределах контура судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу судна (точка F на фиг. 1-5), а другая - к корме судна (точка А на фиг.1-5) относительно плоскости мидель-шпангоута. Расстояние между точками F и А 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 позиционирующего судна относительно оси OYo.

Координаты точек F и А 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 OXo. 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 OYo.

Сигнал σy считается положительным при вращении судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении судна против часовой стрелки. На фиг. 1-4 изображены основные варианты возможных отклонений судна 1 от оси OYo. Например, на фиг. 1, 2 ДП судна 1 пересекает ось OYo 2 под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки F (dxoF) и точки А (dxoA), причем dxoF больше 0, dxoA меньше 0 (фиг. 1) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 2). В первом случае (фиг. 1) 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. 2) 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. 3, 4 ДП судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, А имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 3 и отрицательные на фиг. 4. 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 А одинаковы (фиг. 3, 4); α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и А противоположны (фиг. 1, 2). 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 OXo. Сигнал σx считается положительным при движении судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом. При этом вывод условной точки G в заданную точку О в процессе выполнения ключевой судовой операции будет обеспечиваться исходя из условия

.

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

,

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 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 судна на заданной траектории маневрирования, например при выполнении швартовной операции.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности и энергетической эффективности управления движением судна. В частности, при позиционировании судна в заданной точке указанное направление определяют с учетом текущего значения направления ветра в районе позиционирования.

Таким образом, меняют положение и ориентацию координатной системы XoOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна при выполнении конкретной ключевой судовой операции.

С использованием бортового компьютера на базе ММС с учетом установленной заданным положением системы координат XoOYo заданного места судна на поверхности Земли, прогнозируют возможность выполнения заданного маневра с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции.

По результатам оценки возможности выполнения заданного маневра по выходу судна в заданное системой координат XoOYo положение на поверхности Земли, принимают решение о выполнении заданного маневра с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции.

Если по результатам оценки возможности выполнения заданного маневра по выходу судна в заданное системой координат XoOYo положение на поверхности Земли окажется, что прогнозируемый маневр с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции, не выполним, возможны два варианта принятия решения о дальнейшем управлении движением судна:

1-й вариант - маневр не выполняется;

2-й вариант - заданное положение координатной системы XoOYo меняется до тех пор, пока планируемый маневр окажется выполнимым по результатам прогнозирования возможности его выполнения с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции.

В результате применения данного изобретения достигается возможность получения технического результата - обеспечение приведения судна в заданное положение на плоскости при выполнении удержания судна в заданном положении или движения судна по заданной траектории при периодическом изменении заданного положения с использованием математической модели судна (ММС) для прогнозирования возможности выполнения заданного маневра с учетом динамических свойств судна, влияния внешних факторов на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции.

Способ управления движущимся судном, характеризующийся тем, что в пределах контура судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу судна точка F, а другая к корме судна точка А относительно плоскости мидель-шпангоута, расстояние между точками F и А 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 позиционирующего судна относительно оси OYо; координаты точек F и А 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 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:

σy1×dxoF2dxoA,

где α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси OYo; сигнал σy считается положительным при вращении судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении судна против часовой стрелки;

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 А одинаковы; α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и А противоположны, соотношение значений коэффициентов α1 и α2 может быть выбрано из различных соображений: если отклонение направления ДП судна от линии OYo будет находиться в пределах ±90°, то указанное соотношение будет определяться выражением:

где - расстояние между точками F и А;

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

σx1×dyoF2dyoA,

где β1, β2 - коэффициенты усиления по продольным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси ОХo, сигнал σx считается положительным при движении судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом, при этом вывод условной точки G в заданную точку О в процессе выполнения ключевой судовой операции будет обеспечиваться исходя из условия

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

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 с учетом значений текущего Ψт и заданного Ψз угла поворота:

σΨ=γ×(Ψзт),

где γ - коэффициент усиления,

при этом значения заданных координат (ϕоз, λоз) начала координатной системы XоOYо определяют исходя из заданного положения судна на заданной траектории маневрирования, например, при выполнении швартовной операции;

значение заданного направления оси OYо определяют исходя из безопасности и энергетической эффективности управления движением судна, при позиционировании судна в заданной точке указанное направление определяют с учетом текущего значения направления ветра в районе позиционирования;

таким образом меняют положение и ориентацию координатной системы XoOYо на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна при выполнении конкретной ключевой судовой операции,

отличающийся тем, что с использованием бортового компьютера на базе математической модели судна с учетом установленной заданным положением системы координат XoOYо заданного места судна на поверхности Земли прогнозируют возможность выполнения заданного маневра с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции,

по результатам оценки возможности выполнения заданного маневра по выходу судна в заданное системой координат XoOYо положение на поверхности Земли принимают решение о выполнении заданного маневра с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции;

если по результатам оценки возможности выполнения заданного маневра по выходу судна в заданное системой координат XоOYо положение на поверхности Земли окажется, что прогнозируемый маневр с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции не выполним, возможны два варианта принятия решения о дальнейшем управлении движением судна:

1-й вариант - маневр не выполняется;

2-й вариант - заданное положение координатной системы XоOYо меняют до тех пор, пока планируемый маневр окажется выполнимым по результатам прогнозирования возможности его выполнения с учетом: динамических свойств судна, влияния внешних факторов в районе маневрирования на динамику движения судна, технических параметров работы движительно-рулевого комплекса судна, исходя из требований энергетической эффективности и безопасности выполнения ключевой судовой операции.



 

Похожие патенты:

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.

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 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