Система автоматического управления судном

Система автоматического управления судном

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Социапмстмческмк

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1и948772

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 03.10,80 (21) 2988808/27 — 11 (51 )M. Кл.

В 63 Н 25 04 с присоединением заявки №

Гееударстееккый комнтет

СССР (28) П риорнтет

Опубликовано 07.08.82. Бюллетень ¹ 29 по делам изобретений н открытей (53) УД К 656.61:

:621.86.065.3 (088.8).

Дата опубликования описания 07.08.82 (72) Автор изобретения.т: ° б «Рм щ т » л а.

РУ ."."! . 17::.1Р- т .

В. Д. Завирухо (7l ) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ

Изобретение относится к судостроению.

Известна система автоматического управления судном, принимающим груз с передающего судна при траверзной грузопередаче, содержащая последовательно соединенные сумматор, блок

5 управления, и исполнительный механизм (11, Недостатком такой системы является недостаточная точность отслеживания судном заданной траектории.

1О

Цель изобретения — повышение точности удержания судна на заданном расстоянии относительно траектории, задаваемой передающим судном.

Для этого система снабжена устройством on 5 ределения поперечного смещения центра управления судна от заданной траектории, устройствсЮм определения разворачивающего момента судна от усилия канатной дороги, устройством.определения силы гидродинамического взаимодейст- Zp вия между принимающим и передающим судами и датчиками утлов поворота рулей направления этих судов, причем выходы устройств н датчиков подключены к входам сумматора;

Устройство определения поперечного смещения центра управления судна от заданной траектории выполнено из последовательно соединенных первого сумматора, блока умножения и второго сумматора, выход которого является выходом устройства, к входам первого сумматора подключены датчики курсовых углов судов, к второму входу блока умножениявыход блока переменной уставкн, а к второму входу второго сумматора — блок определения поперечного смещения.

Устройство определения разворачивающего момента судна от усилия канатной дороги выполнено из блока умножения, входы которого соединены соответственно с выходами блока переменной уставки и датчика усилия канатной дороги, а выход является выходом устройства.

Устройство определения силы гидродинамического взаимодействия между принимающим и передающим судами выполнено из последовательно соединенных сумматора„-к входам которого подключены датчики гидростатического давления, и блока умножения, к входам которого подключены выходы блоков опреде3 948772 пения длины участка корпуса судна, определения косинуса разности курсовых утлов и определения осадки судна, а выход является выходом устройства.

На фиг. 1 изображена блок — схема системы автоматического управления судном, принимаю- щим груз с передающего судна при траверзной грузопередаче; на фиг. 2 — блок-схема устройства определения поперечного смещения центра управления судна; на фиг. 3 — схема сов- о местного движения судов при траверзной груэопередаче.

Система содержит устройство 1 определения г. разворачивающего момента судна от усилия канатной дороги, устройство 2 определения силы гидродинамического взаимодействия между судами, устройство 3 определения поперечного смещения центра управления судна от заданной траектории, датчики 4 и 5 углов поворота рулей направления передающего и принимающе- 20 го судов, подключенные своими выходами к входам сумматора 6, выход которого соединен с входом блока 7 управления, подключенного выходом к входу исполнительного механизма 8.

Устройство 1 определения разворачивающего момента судна от усилия канатной дороги состоит из датчика 9 усилия канатной дороги, подключенного электрически к блоку 10 умно. жения с переменной уставкой 1 на втором входе, пропорциональной расстоянию от места крепления канатной дороги на принимающем судне до. центра его вращения. Выход блока

10 умножения является выходом устройства.

Устройство 2 определения силы гидродинамического взаимодействия между судами состоит из датчиков 11 и 12 гидростатического давления, установленных по каждому борту принимающего груз судна, причем датчик 12 установлен на расстоянии не менее двух метров от борта, обращенного в сторону передающего судна, с целью исключения влияния пограничного слоя воды, обтекающего корпус судна, на замер гидростатического давления в межкорпусном пространстве. Выходы датчиков 11 и

12 подключены к входам сумматора 13, выход которого подключен к входу блока 14 умножения, к другим входам которого подключены выходами блоки 15 — 17 определения длины учас тка корпуса судна, имеющего гидродинамическое взаимодействие с корпусом передающего

5о судна, определения косинуса разности курсовых углов передающего и принимающего судов, on egeaewe значения осадки принимающего судна.

Выход блока 14 умножения является выходом устройства.

Устройство 3 определения поперечного сме55 щения центра управления судна от заданной траектории (см. фиг. 2) содержит датчики 18 и

l9 курсовых утлов соответственно передающего и принимающего судов, подключенных выходами к первому сумматору 20, выход которого подключен к входу блока 21 умножения, с переменной уставкой L на втором входе, пропорциональной-расстоянию S от места установки блока 22 измерения текущего значения поперечного смещения судна от заданной траектории до центра управления — условной точки, вынесенной на некоторое расстояние, пропорциональ. ное постоянной времени судна, вперед по курсу судна от точки установки блока текущего значения поперечного смещения судна от заданной траектории. Выход блока умножения подключен к одному из входов второго сумматора 23, к второму входу которого подключен выходом блок 22 текущего значения поперечного смещения судна от заданной траектории. Выход сумматора 23 является выходом устройства, Система работает следующим образом.

Работа поясняется упрощенной схемой совместного движения судов при траверзной грузопередаче (фиг. 3), где поз. 24, 25— соответственно передающее и принимающее суда, поз, 26 — траектория, задаваемая разгружаемым судном, поз. 27 — руль направления . принимающего судна, поз. 28 — канатная дорога, Устройство 3 определения поперечного смещения центра управления принимающего судна от заданной траектории выдает со своего выхода электрический сигнал, пропорциональный по своему значению поперечному смещению центра управления P от траектории 24, задаваемой судном 25. Этот сигнал поступает на первый вход сумматора 6, на второй вход которого подается электрический сигнал с выхода устройства 1, пропорциональный по своему значению разворачивающему моменту судна от усилия канатной дороги 26.

На третий вход сумматора 6 подается с выхода устройства 2 электрический сигнал, пропорциональный силе гидродинамического взаимо. действия между судами. На четвертый и пятый входы подаются электрические сигналы с датчиков 4 и 5, пропорциональные углам поворота рулей направления соответственно передающего и принимающего судов. Сумматор б формирует электрический сигнал, пропорциональный алгебраической сумме указанных сигналов, который подается на вход блока 7, где усиливается по напряжению и по мощности и отрабатывается исполниельным механизмом 8, которыи* и обеспе пшает перекладку руля 27 направления судна 28 в соответствии с сигналом управления, Устройство определения поперечного смещения центра управления принимающего судна от заданной траектории работает следующим образом.

948772

40 дороге.

Этот сигнал подается на первый вход блока 10 умножения, иа втором входе которого формируется сигнал, пропорциональный расстоя11ин»»»1 81":1: яр:1гнс»1ия каизт11ой дороги на

С выходов датчиком 18 и l9 снимаются электрические сигналы U u Uq пропорцио нальные соответственно курсовым углам 1 4 и переЛающего и принимающего судов

U„= K,ф,, 0, = К,1

5 где К1, K> — коэффициенты пропорциональности.

Эти сигналы подаются на вход сумматора

20, где они алгебраически суммируются и результат в виде электрического сигнала 10

08 = Кэ Ч, где К, — коэффициент пропорциональности, Ч вЂ” разность курсовых углов передающего и принимающего судов, подается на вход блока 21 умножении, на второй вход которого подается сигнал U4 формируемый переменной уставкой 1., где К4 — коэффициент пропорциональности, 1 — учтавка, пропорциональная расстоянию S

oz центра управления судна Р до места а установки блока 22 измерения текущего значения 20 поперечного смещения судна от заданной траектории (для упрощения блок 22 установлен в центре тяжести судна). С выхода блока умно жения снимается сигнал 04 = Кэ К4ч1 L, точно соответствующий этой зависимости при до- 25 статочно малых углах ф . Этот сигнал, определяющий собой прогнозируемое приращение поперечного смещения сулиа на отрезок времени, пропорциональный постоянной времени судна, подается на вход сумматора 23, на второй вход которого подается электрический сигнал, снимаемый с выхода блока 22 текущего значения поперечного смещения судна от заданной траектории.

i4 — K8Уц 35 где К8 — коэффициент пропорциональности; — текущее значение поперечного смещен,г ния судна от заданной траектории. С выхода сумматора 23 снимается электрический сигнал

К ц,т+ KzK4% 1- = К6ЧР пропорциональный поперечному смещению центра управления Р принимающего судна от траектории, задаваемой передающим судном, который является выходным сигналом устройства 3. 45

Устройство 1 определения разворачивающего момента судна от усилия канатной дороги работает следующим образом.

Датчиком 9 силы натяжения формируется электрический сигнал, пропорциональный силе натяжения в канатной дороге

08 К7 где Кт — коэффициент пропорциональности;

F — значение силы натяжения в канатной принимающем судне до его центра вращения

U9 = К81 где К8 — коэффициент пропорциональности. С выхода блока умножения 10 снимается электрический сигнал

Оi1 0 Kg К8 F 1 Kg M» где К9 — коэффициент пропорциональности;

М вЂ” разворачивающий момент судна от усилия канатной дороги.

Этот сигнал является выходным сигналом устройства 3.

Устройство 2 определения силы гидролинамического взаимодействия между судами работает следующим образом. Датчиками 11 и 12 формируются электрические сигналы, пропорциональные гидростатическим давлениям воды по каждому борту принимающего судна

U 11= К111P» 01з = К11Рг, где К 1о, К 11 — коэффициенты пропорциональ ности;

Р, Р— гидростатические давления по каждому борту принимающего судна.

Эти сигналы поступают на вход сумматора

13, с выхода которого выдается на. вход блока

14 умножения сигнал U„= К Р,— Р ), где К4 — коэффициент пропорциональности.

На второй, третий и четвертые входы блока 14 умножения подаются сигналы соответственно с блоков 1э, 16 и 17 определения длины и участка корпуса принимающего судна, имеющего гидродинамическое взаимодействие с корпусом передающего судна, определения косинуса разности курсовых углов передающего и принимающего судов cos p, определения среднего значения осадки принимающего судна Н

0,4= К ь и, 0 = К+4 созе 146 К45 ЪР где К вЂ” К вЂ” коэффициенты пропорциональ4g» 45 ности.

С выхода блока 14 умножения выдается электрический сигнал

U = Kü(P„— P )n $ Нс гле К вЂ” коэффициент пропорциональйости.

16

Этот сигнал является выходным сигналом устройства 2.

Сигналы с устройств 1, 2 3 и датчиком 4 и 5 сумматором 6 и блоком 7 управления формируются в управляющий сигнал, который поступает на исполнительныи механизм 8, и происходит перекладка руля направления принимаюшсго груз судна.

Описываемая система. автоматического управления сулном обладает высокой точностью удержания принимающего груз судна на заданном поперечном смещении относительно траектории, задаваемой передающим судном, повыша-, ет производительность траверзной передачи грузов и обеспечивает безопасное совместное плавание судов при тпаве1» ной грузоперелаче.

948772

Формула изобретения

1. Система автоматического управления суд. ном принимающим груз с передающего судна

) нри; траверзной грузопередаче, содержащая последовательно соединенные сумматор, блок управления и исполнительный механизм, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повы. щения точности удержания судна на заданном расстоянии относительно траектории, задавае- о мой передающим судном, она снабжена устройством определения поперечного смещения центра управления судна от заданной траектории, устройством определения разворачивающего момента судна от усилия канатной дороги, устройством определения силы гидродинамического взаимодействия между принимающим и передающим судами и датчиками углов поворота рулей направления этих судов, причем выходы устройств и датчиков подключены к входам сумматора.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а.я с я тем, что устройство определения поперечного смещения центра управления судна or заданной траектории выполнено из последовательно соединенных первого сумматора, блока умножения и второго сумматора, выход которого является выходом устройства, к входам первого сумматора подключены датчики курсовых углов судов, 8 к второму входу блока умножения — выход блока переменной уставки, а к второму входу второго сумматора — блок определения поперечного смещения.

3. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что устройство определения развора чивающего момента судна от усилия канатноГ дороги выполнено из блока умножения, входы которого соединены соответственно с выходами блока переменной уставки и датчика усилия канатной дороги, а выход является выходом устройства.

4. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что устройство определения силы гидродинамического взаимодействия между принимающим и передающим судами выполнено иэ последовательно соединенных сумматора, к входам которого подключены датчики гид-. ростатического давления, и блока умножения, к входам которого подключены выходы блоков определения длины участка корпуса, судна, определения косинуса разности курсовых углов и определения осадки судна, а выход является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 682879, кл. G 05 0 1 00, 1951 (прототип).

948772

Составитель С. Марфина

Техред М.Тепер

Редактор С. Титова

Корректор М. Шарошн

Заказ 6088/21

Тираж 462

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4