Устройство для предотвращения столкновений судов-сателлитов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО,1144136 4(51) С 08 6 3/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ КР яр Й Я,ЯОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц .; . Г 3 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ордена Ленина институт киберне-.тики им. В.М, Глушкова(56) 1. Патент США Яц 3725918,кл. С 01 3 7/06, 19732, Якушенков А.А., Денисов К,Н,и др. Автоматизация судоврждения. М;,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ СУДОВ-САТЕЛЛИТОВсодержащее датчик пеленга, выходкоторого соединен с входами синусногои косинусного преобразователей, выходы которых соединены с первымивходами первого и второго блоковумножения соответственно, датчикотносительной дальности, выход которого соединен с вторыми входамипервого и второго блоков умножения,датчик скорости, .масштабный блок,делитель, интегратор, сумматоры,третий и четвертый блоки умножения,блок .сравнения и индикаторы, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в работе, внего введены два блока дифференцирования, датчик угловой скорости и задатчик, выходы которого соединеныс первыми входами первого и второгосумматоров, выход которого соединенс входом первого индикатора, выходпервого блока умножения соединен свходом первого блока дифференцирования и первым входом третьего блокаумножения, выходы которых соединеныс вторыми входами первого и второго сумматоров соответственновыходдатчика угловой скорости соединен спервыми входами блока сравнения ичетвертого блока умножения, выходкоторого соединен с третьим входомпервого сумматора, выход которогосоединен с первым входом делителя,выход которого ссединен с входамимасштабного блока и интегратора ис вторым входом блока сравнения,выход которого соединен с вторымвходом третьего блока умножения,выход второго блока умножения соединен с вторыми входами делителя ичетвертого блока умножения и с входом второго блока дифференцирования,выход которого соединен с третьимвходом второго сумматора, выходы интегратора и масштабного блока соединены с соответствующими входамитретьего сумматора, выход которогосоединен с входом второго индикатора, выход датчикаскорости соединенс четвертым входом второго сумматора1144Изобретение относится к автомати-,зированному управлению судами и может быть использовано в судовых автоматизированных системах предотвращения столкновений судов.5Известно устройство для предотвращения столкновений судов, содержащеедатчики курса, скорости, относительной дальности и пеленга, выходы которых подключены к соответствующимвходам электронной вычислительноймашины, выход которой соединен свходом индикатора И .Недостатками этого устройства .являются сложность, цизкая точностьи надежность оценки безопасностиплавания в случае маневрирования судна-сателлита, невозможность автоматизации процесса управления движением судов"сателлитов, высокий уроф Квень напряженности работы судоводителя, требование точного определениякурса судна-сателлита, что затруднительно в случае его маневрирования.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство, содержащее датчик пеленга,датчик относительной дальности, датчик скорости судна сРнусцый и косицусный преобразователи, блоки умножения, блок сравнения, блок деле 30ния, интегратор, масштабный блок,сумматоры, индикаторы, причем выходдатчика пеленга соединен соответственно через сицусцый и косинусныйпреобразователи с первыми входами 35первого и второго блоков умножения,вторые входы которых соединены с выходом датчика дальности 21,Однако это устройство оцениваетбезопасность плавания на основе вычисления времени до точки кратчайшего сближения, а так как время дократчайшего сближения судов-сателлитов (судов имеющих мало отличающиеся скорости и курсы), как правило,очень велико, то такие суда классифицируются этим устройством как неопасные, В то время, как даже незначительное маневрирование судов-сажеютеллитов может привести к их столкнов ению,Цель изобретения - повышение точности работы устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для предотвращения столкновений судов-сателлитов,содержащее датчик пеленга, выход которого соединен с входами синусно 136 3го и косицусного преобразователей,выходы которых соединены с первымивходами первого и второго блоков ум"ножеция соответственно, датчик относительной дальности, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения,датчик скорости, масштабный блок,делитель, интегратор, сумматоры,третий и четвертый блоки умножения,блок сравнения и индикаторы, введены два блока дифференцирования,датчик угловой скорости и задатчик,выходы которого соединены с первыми,входами первого и второго сумматоров,выход которого соединен с входомпервого индикатора, выход первогоблока умножения соединен с входомпервого блока дифференцирования ипервым входом третьего блока умножения,выходы которых соединены с вторымивходами первого и второго сумматоровсоответственно, выход датчика угловой скорости соединен с первымивходами блока сравнения и четвертого блока умножения, выход которогосоединен с третьим входом первогосумматора, выход которого соединенс первым входом делителя, выход которого соединен с входами масштабного блока и интегратора и с вторьмвходом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения, выход второгоблока умножения соединен с вторымивходами делителя и четвертого блокаумножения и с входом второго блокадифференцирования, выход которогосоединен с третьим входом второгосумматора, выходы интегратора и масштабного блока соединены с соответствующими входами третьего сумматора,выход которого соединен с входом, второго индикатора, выход датчикаскорости соединен с четвертым входомвторого сумматора,На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство для предотвращения столкновений судов-сателлитов содержит датчик 1 пеленга, датчик 2 относительной дальности, датчик 3 угловой скорости, датчик 4 скорости, синусный преобразователь 5, косинусный преобразователь б, блоки 7-10 умножения, блок 11 сравнения, блоки 12 ц 13 дифференцирования, делитель 14, интегратор 15, масштабный блок16, задатчик 17, сумматоры 18-20, индикаторы 21 и 22.Уравнения движения судна-сателлита в системе координат (х, у),связанной с собственным судном, ось ординат х которой направлена вдоль вектора скорости собственного судна, а ось абсцисс у - вправо, имеют вид; 10ыу+М со 5 Н;Дкн 15 х = 0 соэб,(2) У=Э эпП1где 3 - дистанция между судами;11 - пеленг на судно-сателлит.Задавая желаемые значений относи 35тельных скоростей 3) дЧ рк - : Рч (51 д ъ1где хз зде х и у - заданные значения проекций вектора дистанции между судами наоси координат,из (1) можно определить командныесигналы скорости Ц и угловой скорости Юк, которые должно выдерживать собственное судно, чтобы выполнялись соотношения (3)Ч:и у+М со 5 Н Рхнк к3Ч 51 Ь Н Ру Чф мХПодставляя из (1) значенияЧ, сов Н, Ч. зш Н, учитывая (2),окончательно получим 55 с В сое 11 )М Э 5 ВП О -ы)+Ч + -РХ;5)Вс к н сН,где х и у - проекции вектора дистанции между судами наоси координат;/ни М - скорость и угловая скорость собственного судна;- скорость судна-сателлиЦта;Н - угол между векторамискорости собственного 25судна и судна сателлита;- время.Величины х и у определяются иэ соотношений:ЗО Ш -РЧ 4 ЮЬ СОУП Г а(Э 51 п П) Зс 05 П сН 3 Величину командного -сигнала курса определяют по соотношению1к р к кгде - ОЪ - значение интеграла;1РК - коэффициент масштабный.Соотношения (5) и (6) позволяют определить командные значения скорости Чщ и курса Фк, отработка которых приводит к тому, что скорость изменения дистанции соответствует заданной, независимо от характера маневрирования судна-сателлита.Устройство для предотвращения столкновений судов-сателлитов работает следующим образом.Датчики 1-4 формируют соответственно сигналы пеленга на судно-сателлит, относительной дальности до него, угловой скорости разворота собственного судна и его скорости соот" ветственноПреобразователи 5 и 6 осуществляют соответственно синусное и косинусное преобразование сигнала пеленга на судно-сателлит, формируемого на выходе датчика 1, Блок 7.умножает сигнал синуса пеленга, формируемый на выходе преобразователя 5, на сигнал относительной дальности, формируемый на выходе датчика 2Блок 8 умножает сигнал косинуса пеленга, формируемый на выходе преобразователя 6, на сигнал относительной дальности, формируемый на выходе датчика 2, Судоводитель задает значения относительных скоростей изменения составляющих вектора дальности на задатчике 17, причем на первом и втором выходах задатчика 1 формируются соответственно заданные значения боковой и продольной скоростей относительно судна-сателлита, которые поступают на входы блоков 18 и 19 соответственно.Сигнал бокового отклонения, формируемый блоком 7 умножения, обрабатывается блоком 12 дифференцйрования и затем поступает на вход сумматора 18, где он суммируется с выходными сигналами задатчика 17 и блока 9, который умножает сигнал угловой скорости разворота собствен- . ного судна, формируемый датчиком 3, на сигнал дистанции между судами,Тираж б Подписноекомитета СССРи открытийская наб д. 4/5 Государственноголам изобретенийсква, Ж, Рауш ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 игп который формируется ца вьходе блока 8. Делитель 14 делит сигнал, Формируемый ца выходе сумматора 18, насигнал дистанции между судами, который Формируется ца выходе блока 8умножения. Комацдцыи сигнал угловойскорости разворота собственного судна, формируемый делителем 14, усиливается масштабным блоком 1 б ца величину козффиццецта усиления, а такжеинтегрируется интегратором 15. Сумматор 20 суммирует выходные сигналымасштабного блока 1 б и интегратора15, формируя командный сигнал курсана безопасное расхождение, которыйпоступает ца индикатор 21,Сигнал дистацции между судами,Формируемый ца выходе блока 8, обрабатывается блоком 13 дифференцирования и затем поступает на вход сумматора 19, где он суммируется с выходными сигналами задатчика 17, датчика 4 скорости и блока 10, которыйумножает сигнал бокового отклонения,Формируемый блоком 7 умножения, цавыходцой сигнал блока 11 сравнения. Блок 11 сравнивает сигнал угловой .скорости разворота собственного судна, формируемый па выходе датчика 3, с командным сигналом угловой скорости разворота собственного судна, сформированным на выходе делителя 14.На выходе сумматора 19 формируется командный сигнал скорости собственного судна, который поступает на 10 вход индикатора 22, Сигналы блоков,21 и 22 могут отрабатываться как судоводителем, так и автоматизированной системой управления (авторулевым); в результате чего собственное 15 судно начинает двигаться относительно судна-сателлита с относительными скоростями, соответствующими заданным судоводителем на задатчике 17.Задание желаемых значений относи тельных скоростей на задатчике 17и отработка системой управления собственного судна командных сигналов блоков 21 и 22 обеспечивает заданный характер относительного движения 2 пезависимо от маневрирования суднасателлита.