Способ управления движением судна

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 Н 25/24 ИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АРС 1 ЗЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Горьковский институт инженеров водного транспорта(54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА, при котором измеряют угловую скорость и угол отклонениясудна от заданной траектории, пос,.Я 010668 ле чего перекладывают руль, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьааения эффективности, измеряют скорость поступательного движения судна, осуществляют перекладку руля в момент отклонения судна от заданной траектории на угол; боль- . ший допустимого, и возвращают руль в диаметральную плоскость при велич ".е относительной угловой скорости ш= ус(где у - коэффициент, зависящий отгидродинамических характеристик судна;о - угол перекладки руля,Изобретение относится к судовождению,Известен способ управления дви жением судна, при котором измеряют угловую скорость и угол отклонения судна от заданной траектории, пос ле чего перекладывают руль (,1 1.При управлении судном описанным способом перекладку руля с одного борта на другой на некоторый угол производят не учитывая величины уг- . 1 О лозой скорости ; перекладку осуществляют при совпадении знаков угловой скорости и поперечного смещения . Совпадение знаков происходит при различных значениях угловой ско рости, судно при этом имеет различ" ный запас энергии и поэтому отклонения от курса в каждый момент перекладки руля различные. Это обуславливает повышенную рыскливость судна, необходимость частого включения рулевой машины, а следовательно, сложность и низкую эффективность управления.Целью изобретения является повышение эффективности и упрощение про- цесса управления.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления движением судна, при котором измеряют угловую скорость и угол отклонения судна от заданной траектории, после чего перекладывают руль, измеряют скорость поступательного движения судна, осуществляют перекладку руля в момент откло иения судна от заданной траектории на угол, больший допустимого, и возвращают руль в диаметральную . плоскость при величине относительной угловой скорости ш = уЫ40 где т- коэффициент, зависящий отгидродинамических характеристик судна;о " угол перекладки руля. ф45Иа Фиг,1 представлена фазовая плоскость ш р ( р- угол дрейфа ,судна ж - относительная угловая око.ость), характериэукщая движение точки при отсутствии воздействукщей силн; что отражает поведение судна при положении руля в диаметральной плоскости; на Фиг.2- диаграмма движения судна при управлении предлагаемым способом; на Фиг. 3 - диаграмма характера движения судна при перекладке руля раньше, чем угловая скорость достигнет оптимального значения; на Фиг.4 - диаграмма характера движения судна при перекладке руля позже, чем угловая 6 О скорость достигнет оптимального значения; на Фиг.5 " блок-схема, реализуацая предлагаемый способ.Предлагаемый способ заключается в следукщем. Определяется экспери ментально коэффициент у, зависящийот гидродинамнческих характеристиксудна. Определение у проводят путем задания различных численных значений и проведения 3-4 повторныхэкспериментов. Установка ) меньшего, чем необходимо для данного типасудна, ведет к режиму движения судна, представленного на фиг.3 .Установка Э больше необходимого ведетк режиму движения судна, представленного на фиг. 4. Для разных типов судов ) изменяется от 0,15до 0,5. Измеряют угол отклонениясудна от курса 6(1) и в момент отклонения судна на угол, большийдопустимого В, яроизйодят перекладку руля на угол Ы , величинакоторого умножается на постоянный для данного типа судна коэфФициент у в блоке 1 (фиг.5). Одновременно измеряют угловую скоростьЙ(1) и линейную скорость ЦС) поступательного движения. Измерения углаотклонения, угла перекладки руля,угловой и линейной скоростей осуществляют соответствующими датчика,ми (не показаны). В блок 2 поступа-.ет информация об угловой и поступательной скоростях судна, о его -длине ,Ь и производится вычисление текущей относительной угловойскоростй щ:"ЧФЗатеи производится сравнение сигналов с вьиодов блоков 1 и 2 в блоке3 (нуль-индикатор) . В момент равенства этих сигналов (нулевое положенМе стрелки стрелки нуль-индикатора) производят возврат руля в диаметральную плоскость.Характер движения судна при управ-.лении предлагаемым способомопределяется законом изменения координат точки на Фазоной плоскостиШ, ) при отсутствии воздействующей силы ( Фиг,1) ь -угловая скорость, /3 -угол дрейфа, С.,и С 2.сепаратрисы,ш:О, р, - особая точка типа седла,Если в момент Ф "- Сэ (на Фиг.1 непоказан) начинает воздействоватьсила, то в некоторый момент.1 =1+координаты точки станут равными ига, )ф, т.е, точка будет находиться на сепаратрисе С. Если вяоментФИф убрать воздействующуюсилу, то точка по сепаратрисе Сбудет приближаться к особой точке,,т.е.ш- О, ь - о и теоретически бесконечно долго удерживаться в этом,районе фаэопой плоскости. В соответствии с описанным законом, еслив момент 1:Ф 0, когда угол отклонения судна от заданного курса большедопустимого Оф произвести перекладку руля на угол.фФ) (Фиг.2), тоугловая скорость будет изменяться:и в некоторый момент времени 1: фстанет равной юф(на Фиг. 1 этоточка на сепаратрнсе С с координатами (ифф.Если в этот моментвернуть руль в диаметральную плос,кость, т.е. снять воздействукщую силу, то угловая скорость судна ы -фО,отклонение судна от курса О - О,(Фиг.2) и судно будет долго удерживаться на заданном курсе (на фиг.1это особая точка с координатамиы = О,: О). В момент с достаточной практической точностью выполняется условие ш(С") улаф = г Ы,где: ш.(Фф) - относительная угловаяскорость судна, связанная с реальной угловой скоростью Я(Ф) соотношением шЯ:, Ч(ЦскоростьЯ(ц Ьпоступательного движения судна,, зависящий от гидродинамических ха"рактеристик судна и определяемыйэкспериментально, о( - угол перекладки руля.Если возврат руля в диаметральную плоскость произвести раньше, чемугловая скорость достигнет значения Шф (точка 1 Фиг.1)., то характер движения судна усложняется ипотребуются дополнительные включения рулевой машины для повторнойперекладки руля в ту же сторону(Фиг. 3). Если возврат руля в диаметральную плоскость произвестипозже, чем угловая скорость до-стигнет значения мф (точка 2 Фиг.1),то наступает автоколебательный режим с большой амплитудой рысканья.и высокой частотой включения рулевой машины (Фиг.4) . Движение суднааналогично движению тела по хребту с небольшим уклоном, если сила,6896поднимающая тело на вершину хребта,прекратила действие до того, кактело вышло на хребет, то оно начинает скатываться в ту же сторонуесли сила действовала дольше необ 5 ходимого времени, то после прекращения действия силы тело начнетскатываться по другую сторону хребта со все возрастающим ускорением .Таким образом, в предлагаемом10 способе измеряют скорость поступательного движения судна, осущест.вляют перекладку руля в момент превьиаения отклонения судна от курсана угол, больший допустимого,15 и возвращают руль в диаметральнуюплоскость в момент, когда выполняется условие ш= уо(, (угловая скоРость пропорциональна углу перекладки руля), в отличие от прототипа,20 где перекладку. руля осуществляютс борта на борт, не фиксируя рульв диаметральной плоскости, причеммомент перекладки выбирают не учитывая величины угловой скорости.5 Это отличие предлагаемого способадает воэможность понизить рыскливостьсудна, избежать частого включениярулевой машины, а следовате:ьно,повысить эффективность и упроститьпроцесс управления.Технико-экономический эффектпредлагаемого способа обуславливается значительно меньшей. частотойперекладки руля по сравнению с прототипом (в 4 - 7 раз) и наличиемЗ 5 паузы между положениями руля на разных бортах МпР 4ФФпамза МО 20что обеспечивает значительную эко 4 О номию топлива, щадящий режим работырулевой машины и увеличивает егодолговечность,1066696 У останителв С.СаблинТехред.И. Метелвэа Коррект О.Макаренко тЖи Госу елам оскн1303,а ееиал ППП аее Патен Редактор М.БандураееееееЗанаэ 11119/22ВНИИПИ 462рственногообретенийй, РауюсЮУн Подписноекомитета СССРн открытийкан наб., д. 4/5Ю а аеаееююрод, ул Проектнан