Система компенсаційного автоматичного управління курсом судна

Реферат: Система компенсаційного автоматичного управління курсом судна включає блок даних про заданий курс, з'єднаний з блоком порівняння заданого і текучого курсу, який зв'язаний з блоком текучого курсу та інформаційно-керуючим пристроєм, що зв'язаний з рульовим приводом, який з'єднаний з об'єктом управління (корпусом судна), датчики параметрів вітру та хвилювання. Додатково містить блок розрахунку кута компенсацій від вітру та блок розрахунку кута компенсацій від хвилювання, які з'єднані між собою. Кожний з цих блоків пов'язаний з блоком розрахунку кута компенсації рульового приводу, з датчиками параметрів вітру та хвилювання, які в свою чергу зв'язані з індикатором курсу і швидкості, що з'єднаний з об'єктом управління. UA 96302 U (12) UA 96302 U UA 96302 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до судноводіння, а саме до систем компенсаційного автоматичного управління курсом судна, і використовується для реалізації оптимального управління курсом судна в умовах перемінних зовнішніх впливів за рахунок зменшення числа і кута перекладки руля, що підвищує надійність роботи системи в складних і штормових умовах плавання. Зовнішні дії вітер, течія (знос від вітрового, приливного або постійного течій), хвилювання (слеммінг, заливаємість), а також тимчасові взаємодії (з судами при обгоні і розбіжностей на невеликих відстанях, з причалами, стінками каналів і фарватерів, дном моря) впливають на судно і викликають його зміщення відносно лінії заданого шляху. У наслідок цього відбувається втрата керованості судна і виникають передумови для виникнення аварійної ситуації аж до виникнення аварії. Відома система управління курсом і положенням судна (Вагущенко Л.Л., Цимбал Н.Н. Системы автоматического управления движением судoв: Учебник. - О.: Фенікс. - М.: ТрансЛит, 2007.- С. 240-253), яка включає задатчик курсу, інформаційно-керуючий пристрій, засіб управління, об'єкт управління, систему планування траєкторії, пристрій поточних координат. Недоліками даної системи є те, що склад апаратури не є повним і оптимальним для реалізації потенційних функціональних можливостей системи, що призводить до частої перекладки руля на великий кут, перевантаження рульового пристрою і недостатнього забезпечення точності утримання судна на заданому курсі та недостатньої експлуатаційної надійності і, як наслідок, знижується безпека судноводіння. Найбільш близьким до заявленого є система автоматичного керування рухом судна (Патент РФ № 2463205, заявка 2011101304/11, приор. 13.01.2011, опубл. 10.10.12, МПК 9 В63Н 25/04), яка включає блок вимірювачів параметрів руху судна (ВПРС), блок датчиків зовнішніх дій (ДЗД), блок об'єктів управління (ОУ), інформаційні виходи яких підключені до обчислювального блока (ОБ), також блок управління, пов'язаний інформаційно-керуючим входом-виходом з ОБ, причому блок ВПРС включає блок суднових навігаційних приладів (СНП) у складі ехолота, лагу і гірокомпаса, навігаційну станцію радіолокації (НРЛС) і навігаційний модуль (НМ) у вигляді прийомоіндикатора супутникової навігаційної системи (СНС), блок ДЗД включає датчик параметрів на вітер і хвилювання, блок ОУ включає об'єкти управління у вигляді суднових рушіїв і рульового пристрою з підключеними до них датчиками ОУ (ДОУ), обчислювальний блок ОБ включає контролер, блок програмного забезпечення (ПЗ) і центральний процесор (ЦП), при цьому до входів контролера підключені інформаційні виходи блоків ВПРС, ДЗД і ОУ, а виходи контролера і блока ПЗ підключені до входу ЦП, який виконаний з можливістю порівняння поточних параметрів руху судна із заданими програмними значеннями і формування за результатами цього порівняння керуючих сигналів на ОУ. Недоліками даної системи є відсутність блоків розрахунку кутів дрейфу від вітру та хвилі та врахування їх під час перекладки руля, що не дозволяє оптимізувати роботу рульового пристрою, а навігаційні пристрої, що використовуються, не впливають на якість утримання судна на курсі взагалі, що знижує надійність роботи системи в складних і штормових умовах плавання. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення системи компенсаційного автоматичного управління курсом судна, в якій шляхом додаткового введення блока текучого курсу, блока розрахунку кута компенсацій від вітру, блока розрахунку кута компенсацій від хвилювання, блока розрахунку кута компенсації рульового приводу, індикатора курсу і швидкості, що дозволяє забезпечити зменшення навантаження на двигун рульового приводу і підвищити надійності роботи системи в складних і штормових умовах плавання та знизити ризики виникнення непередбачених аварійних ситуацій. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій системі компенсаційного автоматичного управління курсом судна, що включає блок даних про заданий курс, блок порівняння заданого і текучого курсу, блок текучого курсу, інформаційно-керуючий пристрій, рульовий привід, об'єкт управління, датчики параметрів вітру та хвилювання, згідно з корисною моделлю, система додатково містить блок розрахунку кута компенсацій від вітру, блок розрахунку кута компенсацій від хвилювання, блок розрахунку кута компенсації рульового приводу, індикатора курсу і швидкості. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає у наступному. Блок розрахунку кута компенсацій від вітру визначає кут компенсації зовнішнього впливу і забезпечує перекладку керма на указаний кут, що зменшує частоту перекладки руля і його маніпуляції навколо указаного кута, що підвищує надійність роботи системи в складних і штормових умовах плавання. 1 UA 96302 U 5 10 15 20 25 30 35 Блок розрахунку кута компенсацій від хвилювання забезпечує вимірювання курсового кута та висоту хвилі та своєчасне визначення інформації про кут дрейфу судна від хвилі, що підвищує надійність роботи системи в штормових умовах плавання та знижує ризики виникнення непередбачених аварійних ситуацій. Блок розрахунку кута компенсації рульового приводу забезпечує визначення постійного кута перекладки руля для оптимізації роботи рульового приводу. Індикатор курсу і швидкості забезпечує інформацію про вплив вітру та хвилі на напрям руху і швидкість руху судна. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На кресленні зображена структурна схема системи компенсаційного автоматичного управління курсом судна. Система компенсаційного автоматичного управління курсом судна містить блок даних про заданий курс 1, з'єднаний з блоком порівняння заданого і текучого курсу 2, який зв'язаний з блоком текучого курсу 3 та інформаційно-керуючим пристроєм 4, що зв'язаний з рульовим приводом 5. Рульовий привід 5 з'єднаний з об'єктом управління (корпусом судна) 6 та блоком розрахунку кута компенсації рульового приводу 7. Блок розрахунку кута компенсації від вітру 8 та блок розрахунку кута компенсації від хвилювання 9 з'єднані між собою, кожний пов'язаний з блоком розрахунку кута компенсації рульового приводу 7, з датчиками параметрів вітру та хвилювання 10, що в свою чергу зв'язані з індикатором курсу і швидкості 11, який з'єднаний також з об'єктом управління 6. Пристрій компенсаційного автоматичного управління курсом судна працює наступним чином. При надходженні до блока даних про заданий курс 1 від системи планування рейсу ККзад дані надходять у блок порівняння 2, сюди ж надходять дані про текучий курс від блока 3, в результаті виробляється сигнал відхилення, який надходить на блок інформаційно-керуючого пристрою 4, який виробляє сигнал на рульовий привід 5. З датчиків параметрів вітру та хвилювання 10 дані надходять в блок розрахунку кута компенсації від вітру 8 та блок розрахунку кута компенсації від хвилювання 9, далі дані надходять в блок розрахунку кута компенсації рульового приводу 7, в якому розраховується кут компенсації рульового приводу і видається команда на рульовий привід 5 для перекладки руля на постійний кут для оптимізації управління курсом. Відповідно отриманих даних на рульовий привід 5 здійснюється управління корпусом судна 6. Застосування даного пристрою дозволить судноводію оптимізувати управління курсом судна, шляхом перекладки рульового пристрою на постійний кут, визначений з урахуванням впливу вітру і хвилювання і маніпуляції кермом навколо цього кута, що зменшує частоту, амплітуду і кут перекладки руля та вірогідність виникнення непередбачених аварійних ситуацій. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Система компенсаційного автоматичного управління курсом судна, що включає блок даних про заданий курс, з'єднаний з блоком порівняння заданого і текучого курсу, який зв'язаний з блоком текучого курсу та інформаційно-керуючим пристроєм, що зв'язаний з рульовим приводом, який з'єднаний з об'єктом управління (корпусом судна), датчики параметрів вітру та хвилювання, яка відрізняється тим, що додатково містить блок розрахунку кута компенсацій від вітру та блок розрахунку кута компенсацій від хвилювання, які з'єднані між собою, кожний з цих блоків пов'язаний з блоком розрахунку кута компенсації рульового приводу, з датчиками параметрів вітру та хвилювання, які в свою чергу зв'язані з індикатором курсу і швидкості, що з'єднаний з об'єктом управління. 2 UA 96302 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3