DD245736A1

DD245736A1 - DEVICE FOR THE AUTOMATIC CONTROL OF PRESENTED SHIP BEDS

Info

Publication number: DD245736A1
Application number: DD28590786A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Scharnow; Klaus Schneider
Original assignee: Seefahrt Inghochschule
Priority date: 1986-01-03
Filing date: 1986-01-03
Publication date: 1987-05-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Ansteuerung vorgegebener Schiffsliegeplaetze durch Anwendung eines auf elektro-optischem Prinzip automatisch arbeitendem Entfernungs- und Winkelmessgeraetes und seiner Kopplung mit einem Manoeverdisplay. Dabei werden die ermittelten Abstaende definierter Punkte des Schiffes von gegebenen Punkten im Hafen sowie die Annaeherungsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen direkt ueber das Manoeverdisplay als analoge Steuerbefehle den Steuerelementen an Ruder- und/oder Maschinenanlage bzw. Querstrahleinrichtungen zugeleitet. Abweichungen von vorgegebenen Annaeherungsgeschwindigkeiten und Abstaenden durch aeussere Einfluesse werden sofort festgestellt und in neue Steuerbefehle umgewandelt. Mit dieser Vorrichtung werden Zeitverzoegerungen sowie Havarien beim Anlegen, die bei der manuellen Leitung des Anlegeprozesses immer wieder auftreten, vermieden und die Notwendigkeit des Schleppereinsatzes reduziert.The invention relates to a device for the automatic control of predefined ship berths by applying a distance and Winkelmessgeraetes automatically working on electro-optical principle and its coupling with a Manoeverdisplay. The determined distances of defined points of the ship from given points in the harbor as well as the approach speeds and accelerations are directly fed via the maneuver display as analogue control commands to the control elements at the rudder and / or machine installation or cross-beam facilities. Deviations from predefined approach speeds and distances due to external influences are detected immediately and converted into new control commands. With this device Zeitverzoerungen and accidents during docking, which occur in the manual management of the application process repeatedly avoided and reduces the need for Schleppereinsatzes.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Ansteuerung vorgegebener Schiffsliegeplätze. Die Erfindung kann vorzugsweise im Hafen die zur Durchführung sicherer Anlegemanöver erforderlichen Abstände definierter Punkte des Schiffes zu festgelegten Punkten im Hafen sowie die dazugehörigen Annäherungsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen ermitteln und daraus auf der Grundlage der Manövrierkennwerte des Schiffes und der Umweltbedingungen die zur Einnahme des vorgegebenen Schiffsliegeplatzes notwendigen Ruder-, Maschinen- und Querschubanlagenmanöver ermitteln und einleiten sowie bei Gefahr Warnungen auslösen.The invention relates to a device for automatic control of predetermined ship berths. The invention may preferably determine in the port the distances of defined points of the ship to defined points in the port required for carrying out safe landing maneuvers, as well as the associated approach speeds and accelerations and therefrom, based on the maneuvering characteristics of the ship and the environmental conditions, the rudder necessary for taking the given ship berth. , Determine and initiate machine and lateral thrust system maneuvers and trigger warnings in the event of danger.

Characteristic of the known technical solutions

Gegenwärtig ist es so, daß Kapitäne und Lotsen diesen komplizierten Prozeß des Anlegens von Schiffen unter Nutzung von Abstandsmessungen mitDoppler-Sonar-Anlagen durchführen können. Es haben aber nur wenige große Schiffe ein solches Zwei-Komponenten-Doppler-Docking-System an Bord, welches Auskunft über die genaue Position (x-y- oder geographische Koordinaten) und die einzelnen Geschwindigkeitskomponenten (Bug-, Heck-, Voraus-, Quergeschwindigkeit) geben kann. Auf der anderen Seite gibt es auch Beispiele, wo solche Doppler-Sonar-Technik zum Anlegen im Hafen eingesetzt wird, so daß an. der Kaimauer auf einer großen Anzeigetafel die ungefähre Annäherungsgeschwindigkeit des Schiffes abgelesen werden kann. Zur exakten Bestimmung der Lage des Schiffes in einem bestimmten Koordinatensystem sind auch das Decca-Hi-Fix-Verfahren, die Seevermessungssysteme Trisponder-Autocarta-Il sowie Polarfix mit Genauigkeiten von ca.±0,5 bis ± 1 m und das eigene Verfahren zur Vermessung von Schiffsbahnen und Bestimmung von Manövrierkennwerten, Patent-Nr.WP G 01 S/ 280682/4, mit noch höherer Genauigkeit bekannt.At present, captains and pilots can perform this complicated process of docking ships using distance measurements with Doppler sonar equipment. However, only a few large ships have such a two-component Doppler docking system on board, which provides information about the exact position (xy or geographical coordinates) and the individual speed components (nose, tail, forward, lateral speed). can give. On the other hand, there are also examples where such Doppler sonar technique is used for docking, so that. the quay wall on a large scoreboard can read the approximate approach speed of the ship. For the exact determination of the position of the ship in a certain coordinate system are also the Decca Hi-Fix method, the sea surveying Trisponder Autocarta II and Polarfix with accuracies of about ± 0.5 to ± 1 m and the own method of measurement of shipways and determination of maneuverability parameters, Patent No. WP G 01 S / 280682/4, with even higher accuracy.

Zur Ermittlung von Abstand und Lage des Schiffes zum Liegeplatz werden auch Radarinformationen genutzt, welche aber gerade für den Anlegevorgang keine ausreichend genauen Angaben liefern können.Radar information is also used to determine the distance and position of the ship to the berth, but these can not provide sufficiently accurate information for the docking procedure.

Alle bekannten Verfahren und Anordnungen sind technisch wesentlich aufwendiger und genauer, in der Regel nur an einem Liegeplatz anzuwenden oder an Bord eingebaut. Durch ihre Ungenauigkeit reagieren sie auf kleine Beschleunigungen mit großer Verzögerung und sind für genaue Positionsbestimmungen, Bestimmung der Beschleunigung oder aber einer elektronischen Weiterverarbeitung nicht geeignet.All known methods and arrangements are technically much more complex and accurate, usually only apply to a berth or installed on board. Due to their inaccuracy, they react to small accelerations with great delay and are not suitable for exact position determination, determination of the acceleration or an electronic further processing.

Verfahren und Anordnungen, die exakte Abstände zu definierten Punkten im Hafen mit der dazugehörigen Annäherungsgeschwindigkeit einzelner Punkte des Schiffes mit einer solchen Genauigkeit liefern, daß Steuerbefehle für Ruder- und Maschinenkommandos geliefert und direkt auf die Steuerelemente übertragen werden können, sind nicht bekanntMethods and arrangements that provide exact distances to defined points in the port with the associated approach speed of individual points of the vessel with such accuracy that control commands can be provided for rudder and machine commands and transmitted directly to the controls are not known

Object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, die Ansteuerungsmanöver zum Schiffsliegeplatz und die Anlegemanöver auch unter komplizierten Schiffs-und Umweltbedingungen automatisch, schnell und sicher durchzuführen, so da"ß Kosten für Schlepper und den eigenen Schiffsbetrieb eingespart und Zeit für den schnellen Beginn der Löscharbeiten gewonnen werden kann.The aim of the invention is to automatically, quickly and safely carry out the maneuvering maneuvers to the mooring and the mooring maneuvers even under complicated ship and environmental conditions, so that costs for tractors and their own ship operation can be saved and time can be gained for the rapid start of the unloading operations ,

Die Erfindung soll weiterhin dazu beitragen, die aus subjektiven Fehleinschätzungen und mangelnder Erfahrung resultierenden häufigen Kollisionen der Schiffe mit Hafenanlagen und Schiffen bzw. die aus zu vorsichtigem Manövrieren oder mehreren Versuchen resultierenden Zeitverluste zu vermeiden.The invention is also intended to help avoid the frequent collisions of ships with port facilities and ships resulting from subjective misjudgments and lack of experience or the time losses resulting from careful maneuvering or multiple attempts.

Mit der Erfindung sollen auch alle für die Prozeßbearbeitung erforderlichen Informationen sowie die vorgegebenen Manöver ständig auf dem Manöverdisplay und wenn möglich auch auf einer Anzeigetafel sichtbar gemacht werden, durch die sich die Arbeitsbelastung des Brückenpersonals verringern wird und eine Reduzierung des dazu notwendigen Personalumfanges möglich wird.With the invention, all the necessary information for the process processing and the specified maneuvers are constantly made visible on the maneuver display and if possible on a scoreboard, which will reduce the workload of the bridge personnel and a reduction of the necessary scope of personnel is possible.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die zur Ansteuerung von Schiffsliegeplätzen notwendigen Informationen über Abstände, Winkel und Bewegungsparameter des Schiffes zu einem vorgegebenen Ansteuerungspunkt an die Schiffsführung zu übermitteln und selbsttätig so zu verarbeiten, daß direkt analoge Steuerbefehle den Steuerelementen von Ruder-, Maschinen- und Querstrahlanlagen zugeleitet werden.The object of the invention is to transmit necessary for the control of ship berths information about distances, angles and motion parameters of the ship to a predetermined control point to the ship's command and process automatically so that directly analog control commands the controls of rudder, machine and transverse jet systems be forwarded.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vorzugsweise an Bord eines Schiffes ein automatisch arbeitendes Entfernungs- und Winkelmeßgerät in Verbindung mit einem Manöverdisplay, das mit der Kreiselkompaßanlage und einem UKW-Sende- und Empfangsgerät sowie mit den Steuerelementen von Ruder-, Maschinen- und Querstrahlanlagen gekoppelt ist, angeordnet wird und an Land sich die dazugehörigen Reflektoren und eine programmierbare Zentrale zur Systemsteuerung, Überwachung und Koordinierung in Verbindung mit einer Anzeigetafel und einem zweiten UKW-Sende- und Empfangsgerät befinden. Dabei stehen das Manöverdisplay und die Zentrale über die UKW-Geräte in Verbindung und übermitteln sich gegenseitig die notwendigen Informationen, so daß auch an Land eine Anzeige der ermittelten Werte erfolgen kann. Auf der anderen Seite werden die im Manöverdisplay verarbeiteten Informationen direkt als analoge Steuerbefehle für die Steuerelemente an Ruder-, Maschinen- und Querstrahlanlagen weitergeleitet (Fig. 1). Das Meßgerät kann auch an Land aufgestellt und die Reflektorgruppe an Bord angebracht werden. Durch eine direkte telemetrische Übertragung der Meßergebnisse zum Manöverdisplay an Bord können die gleichen Aufgaben gelöst werden (Fig. 2).According to the invention the object is achieved in that preferably on board a ship, an automatically operating range and angle measuring device in conjunction with a maneuver display, with the Kreiselkompaßanlage and a VHF transceiver and with the controls of rudder, machine and transverse jet systems is coupled and located on land the associated reflectors and a programmable control panel for control, monitoring and coordination in conjunction with a display panel and a second VHF transceiver. The maneuver display and the control panel are connected via the VHF devices and transmit the necessary information to each other, so that the displayed values can also be displayed on land. On the other hand, the information processed in the maneuver display is forwarded directly as analogue control commands for the controls at rudder, machine and transverse jet systems (FIG. 1). The meter can also be installed on land and the reflector group mounted on board. By a direct telemetric transmission of the measurement results to the maneuver display on board the same tasks can be solved (Fig. 2).

embodiment

Für die Vorrichtung wird ein automatisch arbeitendes, elektro-optisches Entfernungs- und Winkelmeßgerät mit den dazugehörigen Reflektoren verwendet. Das Meßgerät wird dabei auf dem Schiff an einer definierten Stelle angeordnet und die Reflektoren werden an Land, an einem ebenfalls definierten Ort aufgestellt. Die digitale Schnittstelle des Meßgerätes wird mit einem Manöverdisplay-elektronisch gekoppelt, in das der Kreiselkompaßkurs des Schiffes sowie die Meßwerte der Umwelt, wie Wind und Strom, eingehen. Das Manöverdisplay hat einen analogen Zugriff zu den Steuerelementen von Ruder-, Maschinen- und Querstrahlanlagen (Fig. 1). Die Entfernungs-und Richtungsmessungen ermöglichen es, unter Einbeziehung des Schiffskurses, alle Abstände festgelegter Punkte des Schiffes von den nächstgelegenen Punkten der Kai und über ein vorgegebenes Zeitregime durch das Manöverdisplay auch Annäherungsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen mit bekannten Algorithmen zu ermitteln. Auf der Grundlage dieser Größen werden im Manöverdisplay, auf der Basis der Manövrierkennwerte des Schiffes bzw. der durch Ruder und/oder Schiffsschrauben sowie vorhandenen Querschubanlagen erzeugten Kräfte, die erforderlichen analogen Steuergroßen ermittelt und auf die Steuerelemente übertragen. Durch die hohe Meßgenauigkeit des Meßgerätes und die schnelle Meß- und Auswertfolge der gesamten Vorrichtung werden die Auswirkungen der eingeleiteten Manöver durch Bestimmung der eingetretenen Beschleunigungen sofort erfaßt und bei Abweichungen von den erwarteten Werten, z. B. durch Flachwassereinflüsse oder unebenen Bodenverhältnissen, die eingeleiteten Manöver korrigiert. Die Vorrichtung ist damit in der Lage sich selbst zu überwachen und sofort an die neue Situation anzupassen. Die ermittelten Abstände, Annäherungsgeschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie vorgeschlagenen Steuerbefehlewerden zur Kontrolle auf dem Bildschirm des Manöverdisplays dargestellt. Beim Überschreiten der vorgegebenen Annäherungsgeschwindigkeit werden in Abhängigkeit von der Entfernung Warnstufen ausgelöst. Die Vorrichtung ist besonders in Figur 1 dargestellt.For the device, an automatically operating, electro-optical distance and angle measuring device is used with the associated reflectors. The meter is placed on the ship at a defined location and the reflectors are placed on land at a likewise defined location. The digital interface of the meter is electronically coupled to a maneuver display, into which the gyroscope course of the ship as well as the measurements of the environment, such as wind and electricity, are received. The maneuver display has analog access to the control elements of rudder, machine and transverse jet systems (FIG. 1). The distance and direction measurements make it possible, with the inclusion of the ship's course, to ascertain all distances of fixed points of the ship from the nearest points of the quay and, over a given time regime, through the maneuver display, also approach speeds and accelerations with known algorithms. On the basis of these variables, the maneuver display, based on the maneuverability characteristics of the ship or the forces generated by rudders and / or propellers and existing shear thrusters, the required analog control variables are determined and transmitted to the controls. Due to the high accuracy of the measuring device and the rapid measurement and Auswertfolge the entire device, the effects of the initiated maneuvers by determining the occurred accelerations are detected immediately and in case of deviations from the expected values, eg. B. by shallow water influences or uneven ground conditions, the introduced maneuvers corrected. The device is thus able to monitor itself and adapt immediately to the new situation. The detected distances, approach speeds and accelerations as well as proposed control commands are displayed on the screen of the maneuver display for control. When the predetermined approach speed is exceeded warning levels are triggered depending on the distance. The device is shown particularly in FIG.

Claims

Invention claim:

1. A device for automatically controlling predetermined ship berths by using a arranged on board a ship, known, on electro-optical principle automatically and very accurately working Entfemungs- and Winkelmeßgerätes with established on land at defined locations reflectors in conjunction with the maneuver display of the ship, the the measurements adds a time axis and is coupled to the Kreiselkompaßanlage, characterized in that from the, in rapid succession digitally determined distances and angles between the meter and reflector, the distances, approach speeds and accelerations defined points of the ship are determined, from which the maneuver display, starting determined from the maneuverability of the ship, analog control commands for rudder and / or machinery or cross-beam devices and the respective controls zuleitet.

2. Device according to item 1, characterized in that the accurate and rapid measurement sequence caused by the maneuver change in the approach or rotational movement is detected and, after comparison with the expected change, a self-regulating system is formed.

3. A device for automatic control according to item 1, characterized in that the digitally determined distances and angles defined points of the ship from the given berth and the approach speeds and accelerations are transmitted from the programmable control panel via the VHF transmission device on board and there from FM receiver are passed to the maneuver display, which implements this information immediately in analog control commands for rudder and / or machinery or cross-beam devices and directs the respective controls.