Номер патента: 1020311

Авторы: Кольцов, Быховский, Розин, Розина

Скачать ZIP архив.

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 25/04; б 05 Р /О КОМИТЕТ СССР ЕНИЙ И ОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЗО ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Куйбышеный институт ишевский авиациролева(54) (57) ЯХТЕННЫЙ АВТОРУЛЕВОЙ, содержащий подключенные к блоку управления гирокомпас, датчики положения такелажа и рангоута, датчик направления и скорости ветра, датчик положения руля, датчик крена, задатчик курса и блок определения координат судна, при этом выход блока управления связан с исполнительным механизмом перемещения такелажа и рангоута, исполнительным механизмом перекладки руля и блоком сигнализации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности его работы, он снабжен подключенными к блоку управления эхолотом и локатором, при этом блок управления включает соединенные последовательно первый регистр, сумматор, блок вычисления арктангенса, первый, второй и третий блоки логики, первый блок вычисления косинуса, первый компаратор, подключенные к его выходам первый и второй блоки определения угла курса, подключенный к выходам последних блок сравнения, соединенные с его выходами первый, второй, третий и четвертый цифро-аналоговые преобразователи, соединенный своими входами с выходами цифро-аналоговых преобразователей блок выработки сигнала точного подруливания, выход которого связан с исполнительным механизмом перекладки руля, а также соединенные последовательно блок уточнения галса, четвертый блок логики и блок определения угла перекладки руля, выход которого связан с исполнительным механизмом перекладки руля, а также подключенный к датчикам положения такелажа и рангоута аналого-цифровой преобразователь, подключенные к его выходам второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый компараторы, выходы которых связаны с исполнительным механизмом перемещения такелажа и рангоута, а также соединенные последовательно блок дискретизации значений входного сигнала и блок памяти, выходы которых соединены с входами ком. параторов с второго по десятый, второй регистр, подключенный к его выходу одиннадцатый компаратор, выход которого связан с блоком сигнализации, двенадцатый компаратор, связанный своим выходом с блоком сигнализации, а первым входом - с эхолотом, подключенный к двенадцатому компаратору третий регистр, блок оценок, связанный своим выходом с блоком сигнализации, а входами - с локаторами, подключенные к блоку оценок четвертый и пятый регистры, тринадцатый компаратор, связанный своим выходом с блоком сигнализации, а входом с датчиком крена, подключенный к тринадцатому, компаратору шестой регистр, а также седьмой регистр, выход которого соединен соответственно с входами третьего и четвертого блоков логики, подключенный к блоку определения координат судна восьмой регистр, вь 1 ход которого соединен соответственно с сумматором и первым блоком логики, подключенный своими входами соответственно к гирокомпасу и датчику направления и скорости ветра, пятый блок логики, выход которого соединен с входом второго блока логики, второй блок вычисления косинуса, вход которого связан с выходом третьего блока логики, а выход - с входом первого компаратора, и генера1020311 тор синхроимпульсов, выход которого соединен с соответствующими входами четвертого, пятого, второго и третьего блоков логики, первого компаратора, первого и второго блоков вычисления косинусов, первого и второго блоков определения угла курса, блока сравнения и блока уточнения галса, при этом выход первого регистра связан с соответствующим входом первого блока логики, выход блока определения координат судна соединен с соответствующими входами сумматора, блока вычисления арктангенса и первого блока логики, выход которого связан с задатчиком курса, связанного своим выходом с блоком сравнения, выход третьего блока логики соединен с соответствующими входами первого и второго блоков определения угла курса,1 Изобретение относится к судостроению,в частности к яхтенным авторулевым.Известен яхтенный авторулевой, содержащий подключенные к блоку управления гирокомпас, датчики положения такелажа и рангоута, датчик направления и скорости ветра, датчик положения руля, датчик крена, задатчик курса и блок определения. координат судна, при этом выход блока управления связан с исполнительным механизмом перемещения такелажа и рангоута, исполнительным механизмом перекладки руля и блоком сигнализации 1,Недостатком известного авторулевого является невозможность управления им с учетом факторов, влияющих, на скорость и направление движения яхты.Цель изобретения - повышение точности работы яхтенного авторулевого. Поставленная цель достигается тем, что яхтенный авторулевой, содержащий подключенные к блоку управления гирокомпас, датчики положения такелажа и рангоута, датчик направления и скорости ветра, датчик положения руля, датчик крена, задатчик курса и блок определения координат судна, при этом выход блока управления связан с исполнительным механизмом перемещения такелажа и рангоута, исполнительным механизмом перекладки руля и блоком сигнализации, снабжен подключенными к блоку управления эхолотом и локатором, при этом блок управления включает соединенные последовательно первый регистр, сумматор, блок вычисления арктангенса, первый, второй и третий блоки логики, первый блок вычисления косинуса, первый компаратор, подключенные к его входам первый и второй блоки определения угла кур 5 10 15 20 25 ЗО 35 выход датчика положения руля связан с соответствующи ми входами четвертого блока логики, блока сравнения и аналогоцифрового преобразователя, выход датчика направления и скорости ветра соединен с соответствующими входами блока уточнения галса, четвертого блока логики, одиннадцатого компаратора и блока дискретизации значений входного сигнала, выход первого компаратора соединен с соответствующим входом блока уточнения галса, входы блока выработки сигнала точного подруливания связаны соответственно с выходами девятого и десятого компараторов, последний из которых соединен с блоком сигнализации, а один из входов аналого-цифрового преобразователя подключен к датчику крена. 2са, и подключенный к выходам последних блок сравнения, соединенные с его выходами первый, второй, третий и четвертый цифро-аналоговые преобразователи, соединенный своими входами с выходами цифроаналоговых преобразователей блок выработки сигнала точного подруливания, выход которого связан с исполнительным механизмом перекладки руля, а также соединенные последовательно блок уточнения галса, четвертый блок логики и блок определения угла перекладки руля, выход которого связан с исполнительным механизмом перекладки руля, а также подключенный к датчикам положения такелажа и рангоута аналогоцифровой преобразователь, подключенные к его выходам второй, третий, четвертый пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый компараторы, выходы которых связаны с исполнительным механизмом перемещения такелажа и рангоута, а также соединенные последовательно блок дискрегизации значений входного сигнала и блок памяти, выходы которых соединены с входами компараторов с второго по десятый, второй регистр, подключенный к его выходу одиннадцатый компаратор, выход которого связан с блоком сигнализации, а первым входом - с эхолотом, подключенный к двенадцатому компаратору третий регистр, блок оценок, связанный своим выходом с блоком сигнализации, а входами - с локаторами, подключенные к блоку оценок четвертый и пятый регистры, тринадцатый компаратор, связанный своим выходом с блоком сигнализации, а входом с датчиком крена, подключенный к тринадцтому компаратору шестой регистр, а также седьмой регистр, выход которого соединен соответственно с входами третьего и четвертого блоков логики, подключенный к блоку определення координат судна восьмой регистр, выход которого соединен соответственно с сумматором и первым блоком логики, подключенный своими входами соответственно к гирокомпасу и датчику направления и скорости ветра, пятый блок логики, выход которого соединен с входом второго блока логики, второй блок вычисления косинуса, вход которого связан с выходом третьего блока логики, а выход - с входом первого компаратора, и генератор синхроимпуль 10 сов, выход которого соединен с соответствую- шими входами четвертого, пятого, второго и третьего блоков логики, первого компаратора, первого и второго блоков вычисления косинусов, первого и второго блоков определения угла курса, блока сравнения и блока уточнения галса, при этом выход первого регистра связан с соответствующим входом первого блока логики, выход блока определения координат судна соединен с соответствующими входами сумматора, блока 20 вычисления арктангенса и первого блока логики, выход которого связан с задатчиком курса, связанного своим выходом с блоком сравнения, выход третьего блока логики соединен с соответствующими входами первого и второго блоков определения, угла курса, выход датчика положения рулясвязан с соответствующими входами четвер того блока логики, блока сравнения и аналого-цифрового преобразователя, выход датчика направления и скорости ветра соединен с соответствующими входами блока уточнения галса, четвертого блока логики, одиннадцатого компаратора и блока дискретизации значений входного сигнала, выход первого компаратора соединен с соответствующим входом блока уточнения галса, з входы блока выработки сигнала точного подруливания связаны . соответственно с выходами девятого и десятого компараторов, последний из которых соединен с блоком сигнализации, а один из входов аналого-цифрового преобразователя подключен к датчику крена.На фиг. 1 и 2 показаны два варианта графических пояснений выбора оптимального галса яхтенным авторулевым; на фиг. 3 - графическое изображение навигационных элементов; на фиг, 4 - структурная схема яхтенного авторулевого; на фиг. 5 - блок-схема яхтенного авторулевого с одной из возможных реализаций электронного блока управления.На фиг. 1 и фиг, 2 точка 0 обозначает место нахождения яхты, отрезок прямой 01 ч - направление главного румба Норд, точка А - местонахождение заданной точки, к которой яхта должна выйти, отрезок прямой ОА - направление генерального курса, отрезок прямой ОВ - линию ветра, дующего с правой стороны от линии ОА генерального курса для фиг. 1 и с левой стороны для фиг. 2, отрезки прямых ОС и 00 - направления курса гоночный бейдевинд правого и левого галсов соответственно при данном направлении и скорости ветра, угол х - истинный пеленг точки А, угол 8 ветра - угол между направлением генерального курса и линией ветра, отсчитываемый по часовой стрелке от отрезка прямой ОА, углы у и- оптимальные углы курса гоночный бейдевинд правого и левого галсов соответственно для данной скорости вымпельного ветра, причем у = 6)0, углы О и т - курсовые углы курсов гоночный бейдевинд правого и левого галсов соответственно для данного направления ветра и его скорости.На фиг. 1 изображено: 01 Ч - направление главного румба Норд, ОА - направление генерального. курса; ОДП - направление диаметральной плоскости яхты; ОВ направление ветра, ср - угол отклонения диаметральной плоскости яхты от нордового меридиана, р - угол ветра, отсчитываемый по яхтенному анемометру, М - у гол ветра истинный, т. е. угол между направлением ветра и направлением главного румба Норд,- угол отклонения направления диаметральной плоскости яхты от генерального курса,Яхтенныи авторулевой, содержит под ключенные к блоку 1 управления гирокомпас 2, датчики 3 положения такелажа и рангоута, датчик 4 направления и скорости ветра, датчик 5 положения руля, датчик 6 крена, задатчик 7 курса и блок 8 определения координат судна. При этом выход блока 1 управления связан с исполнительным механизмом 9 перемещения такелажа и рангоута, исполнительным механизмом 10 перекладки руля и блоком 11 сигнализации, а также подключенные к блоку управления эхолот 12 и локатор 13, при этом блок 1 управления включает соединенные последовательно первый регистр 14, сумматор 15, блок 16 вычисления арктангенса, первый 17, второй 18 и третий 19 блоки логики, первый блок 20 вычисления косинуса, первый компаратор 21, подключенные к его выходам первый 22 и второй 23 блоки определения угла курса, подключенный к выходам последних блок 24 сравнения, соединенные с его выходами первый, второй, третий и четвертый цифро-аналоговые преобразователи 25 - 28, соединенный своими входами с выходами цифро-аналоговых преобразователей блок 29 выработки сигнала точного подруливания, выход которого связан с исполнительным механизмом 10 перекладки руля, а также соединенные последовательно блок. 30 уточнения галса, четвертый блок 31 логики и блок 32 определения угла перекладки руля, выход которого связан с исполнительным механизмом 10 пере 1020311кладки руля, а также подключенный к датчикам 3 положения такелажа и рангоута аналого-цифровой преобразователь 33, подключенные к его выходам второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый, компараторы 34 - 42, выходы которых связаны с исполнительным механизмом 9 перемещения такелажа и рангоута, а также соединенные последовательно блок 43 дискретизации значений входного сигнала и блок 44 памяти, выходы которых соединены с входами компараторов 34 - 42 с второго по десятый, второй регистр 45, подключенный к его вьходу одиннадцатый компаратор 46, выход которого связан с блоком 11 сигнализаци, двенадцатый компаратор 47, связанный своим выходом с блоком 11 сигнализации, а первым входом - с эхолотом 12, подключенный к двенадцатому компаратору 47 третий регистр 48, блок 49 оценок, связанный своим выходом. с блоком 11 сигнализации, а входами - с регистрами 50 и 51 тринадцатый компаратор 52 связанный своим выходом с блоком 11 сигналиации, а входом - с датчиком 6 крена, подключенный к тринадцатому компаратору 52 шестой регистр 53, а также седьмой регистр 54, выход которого соединен соответственно с входами третьего и четвертого блоков 19 и 31 логики, подключенный к блоку 8 определения координат судна восьмой регистр 55, выход которого соединен соответственно с сумматором 15 и первым блоком 17 логикиподключенный своими входами соответственно к гирокомпасу 2 и датчику 4 направления и скорости ветра пятый блок 56 логики, выход которого соединен с входом второго блока 18, логики, второй блок 57 вычисления косинуса, вход которого связан с выходом третьего блока 19 логики, а выход - с входом первого ком, атора 21, и генератор 58 синхроимпуль.о выход которого соединен с соответствующими входами четвертого 31, пятого 56, второго 18 и третьего 19 блоков 1 огики, первого компаратора 21, первого 20 и второго 57 блоков вычисления косинч. сов, первого и второго блоков 22 и 23 определения угла курса, блока 24 сравнения и блока 30 уточнения галса, при этом выход первого реги тра 14 связан с соответс-,;ующим входом первого блока 17 логики, выход блока 8 определения координат судна, соединен с соответствующими входами сумматора 15, блока 16 вычисления арктангецса и первого блока 17 логики, выход которого связан с задатчиком 7 курса, связанного своим выходом с блоком 24 сравнения, выход третьего блока 19 логики соединен с соответствующими входами первого и второго блоков 22 и 23 определения угла курса, выход датчика 5 положения руля связан с соответствующими входа ми чет 51015 вертого блока 31 логики, блока 24 сравнения и анало 1 о-цифрового преобразователя 33, выход датчика направления и скорости ветра соединен с соответствующими входами блока 30 уточнения галса, четвертого блок 31 логики, одиннадцатого компаратора 46 и блока 43 дискретизации зна,ений входного сигнала, выход первого компаратора 21 соединен с соответствующим входом блока 30 уточнения галса, входы блока 29 выработки сигнала точного подрули вания связаны соответственно с выходами девятого и десятого компараторов 41 и 42, последний из которых соединен с блоком 11 сигнализации, а один из входов аналого-цифрового преобразователя 33 псдключен к датчикч 6 крена. 20 25 30 35 40 45 50 55 Стр ктурные элементы схемы управления парусами приведены для яхты, вооруженной ремуд.сим кэтом, т. е. имеющий один треугольнгй пар 1 ", называе.ый гротом. В общем случае сложного парусного вооружения структурное строение схемы управления парусами будет аналогичным схеме управления парусами кэта, увеличтся толь. ко ее громоздкость. В общем случае, лч каждого паруса яхты "нимается экспериментальная зависимост силы тяги Е силы дрейфа Е, и приводящего момента М в функции от положения бегучего такелажа, угла крена, углов атаки парусов при конкретных дискретных углах и скоростях ветра в диапазоне измерений углов и скоростей ветра. Значения положений и натяжений бегучего такелажа парусов и рангоута углов атаки парусов для оптимальных соотношений силы тяги и силы дрейфа при каждом конкретном значении угла и скорости ветра заносятся в соответстствующий регистр блока 44 памяти постановки парусов. Для бермудского кэта используются следующие датчики 3 положения такелажа и рангоута: датчик 59 положения шкота шкотового угла грота, датчик 60 положения оттяжки . алсового угла грота, датчик 61 положения оттяжки передней шко-оричы грота, датчик 62 положения оттяж. ки гика, датчик 63 положения ползуна погона гика-шкотов, датчик 64 натяжения гика-шкотов, датчик 65 угла атаки гика.Яхтенный авторулевой работает следующим образом,Датчики 3 положения такелажа и рангоута преобразуют и нформацию о положении и натяжении ходовых концов бегучего такелажа парусов и углов поворота горизонтального рангоута парусов в электрические величины. Датчик 4 направления и скорости ветра переводит информацию о направлении и скорости ветра в электрические сигналы. Датчик 5 положения руля вырабатывает электрический сигнал, 1020311 10фрме на одном из четырех выходовблоков 22 и 23. В б.;4 нализируется разность меж.:ц .ганнцм куконь., уголом КУ 1Ки углом ч от лопения диаметральной ьоет яхты от л: пи генерального курВ четырех каналах блока 24 опр 1 елея рассогласования между выбранным .;уреом и реальным осуществляктся опе 0 рации: КУ 1 - Ч; (КУ 2= 0) - ч; КУЗ - Ч,; (КУ 4=-0") - т и сигналы расхождения поступают на цифро-аналоговые преобразователи 25-28, с ко."орых сигнал подается на блок 29 выработки сигнала точного подруливания, выход которого связан с исполнительным механизмом 9. Сигнал датчика 4 подается таки.е на блок 44, который дискретизируя скооость и угол ветра, выводит ецде ржи мое соответствующего регистра блока 44 на буферный регистр этого блока,ятем содержимое буферного регистра попдает на входы ком параторов 34 - 42, на другие в.;оды которых через аналогоцифровой преобразователь 33 подается информапчя о состоянии датчиков 59 - 65, 5 и 6.Комп раторы 34 - 40 параметров постановки парусов формируют выходные сигналы, равные разности текущих показателей датчикоч 3 бегучего такелажа парусоврангоута и начений тех же параметров ЬО вьведенных на буферный регистр блока 36 памяти "оста овки парусов. Компаратор 4формирует выходной сигнал, равный разности истинного и вычисл нного значения угла поворозруля. Сигнал отклонения с к: мпараторов 34 - 41 подается на35 исполнительный механизм 9, который регулировкой такелажа у траняет рассогласонанис повыходам компараторов 34 - 41, Угол закладки руля, выведенный на буферный регистр блока 44 есть контроль О ный параметр, по которому судят о неисправности в системе авторулевого. Компаратор 52 при превышении скорости ветра, скорости, занесенной в регистр 45, включает блок 11 сигнализации. Компаратор 47 при уменьшении глубины до значения, занесенного в регистр 48 включает блок 11 сигнализации, Компаратор 52 при превь - шении угла крена значения, занесенного в регистр 53, включает блок 11 сигнализации. Блок 49 включает блок 11 в следующих слмчаях: при появлении препятствия на кхрсе на расстоянии определенном регистром 50, при появлении препятствия, радиальная скорость (скорость сближения с яхтой) которого превышает значение, занесенное в регистр 51.В интервале времени между двумя вычислительными направлениями генерального курса ОА, операция определения выгодного галса и курсового у ла, контроль за отклонением диаметральной плоскости яхты от направления вычисленного к рсового угла, контроль за состоянием бегучего такелажа парусов и рангоута и углом закладки руля осуществляются циклически с периодом 0,1 сек, который обеспечивает генератор 58 синхроимпул в, и в зависимости от значений перечисленных параметров происходит модуляция управляющих сигналов, подаваемых на исполнительные механизмы 9 и 10.Таким образом, при изменении скорости и угла ветрапределах выгодного галса и в зависимости от угла крена через блок 1 осуществляется подруливание и корректировка постановки парусов.При изменении угла ветра до такой величи ны, что галс ста новится невы годны м, управляющий сигнал с блока 1 поступает на исполнительный механизм 10 перекладки руля, осу.цествляя тем самым поворот на другой галс и одновременно исполнительный механизм 9 производит перерегулировку парусов на новом галсе. Применение предлагаемого авторулевого позволяет обеспечить ;очное автоматическое управление яхтами с мягкими парусами, увеличивает скорость прохождения дистанции, дает возможность плавания на яхте даже в одиночку с выходом в открытое море и океан, снижает опасность плавания, позволяет проводить обучение начинающих яхтсменов и контроль за правильностью ведения яхты и выбором оптимального курса, правильностью положения парусов и рангоута.1020311 фиг.игВНИИПИ Заказ 3820/ б Тираж 460 Подписно Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна

Смотреть

Заявка

3292671, 19.02.1981

КУЙБЫШЕВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. А. И. МИКОЯНА, КУЙБЫШЕВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. С. П. КОРОЛЕВА

РОЗИН АЛЕКСАНДР СЕМЕНОВИЧ, БЫХОВСКИЙ ИЛЬЯ ЮРЬЕВИЧ, КОЛЬЦОВ МИХАИЛ ВАСИЛЬЕВИЧ, РОЗИНА НАТАЛЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА

МПК / Метки

МПК: B63H 25/04

Метки: авторулевой, яхтенный

Опубликовано: 30.05.1983

Код ссылки

<a href="http://patents.su/8-1020311-yakhtennyjj-avtorulevojj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Яхтенный авторулевой</a>

Похожие патенты