KR100248996B1 - Ship autopilot having crash preventing function - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충돌방지기능을 구비한 선박의 자동조타장치에 관한 것으로, 선박항해시 해상부유물, 암초 및 타선박등과 불시에 발생할 수 있는 충돌을 방지할 수 있도록 보정된 헤딩값에 따라 로더각을 조절하여 충돌위험으로부터 벗어나게 하는 자동조타장치를 제공한다. 본 발명은 운항도중 충돌위험이 있으면 선수의 진행방향을 변경하기 위해 충돌방지모드로 전환한후 로더각을 조절하며, 충돌위험이 해소되면 자동운전모드로 복귀하여 설정항로를 따라 운항할 수 있다. 따라서, 본 발명은 선박항해시 충돌위험에 직면할 경우 수동조작에 의존하지 않고 신속하게 충돌을방지할 수 있어서 안전운항 확보, 운항근무 개선에 유용한 효과가 있다.The present invention relates to an automatic steering device of a ship having an anti-collision function. The present invention relates to a loader angle according to a heading value corrected to prevent accidental collisions with offshore floats, reefs and other ships. Provides an automatic steering device that adjusts to escape the risk of collision. The present invention, if there is a risk of collision during operation to switch to the collision avoidance mode to change the direction of the athlete to adjust the loader angle, when the collision risk is eliminated can be returned to the automatic driving mode to operate along the set route. Therefore, the present invention can prevent the collision quickly without resorting to manual operation when faced with the danger of collision during ship navigation, and thus has a useful effect to secure safe operation and improve the operational duty.

Description

충돌방지기능을 구비한 선박의 자동조타장치Ship's automatic steering system with anti-collision function

본 발명은 선박의 자동조타장치(Autopilot)에 관한 것으로, 특히 충돌위험에 직면할 경우 자동운전모드에서 충돌방지모드로 전환한후 재설정된 보정헤딩값에 따라 로더각을 조절하여 충돌위험으로부터 벗어날 수 있는 충돌방지기능을 구비한 선박의 자동조타장치에 관한 것이다.The present invention relates to an autopilot of a ship, and in particular, when faced with a danger of collision, after switching from the automatic operation mode to the collision avoidance mode, the loader angle can be adjusted according to the reset correction heading value to avoid the danger of collision. The present invention relates to an automatic steering apparatus of a ship having a collision avoidance function.

일반적으로, 자동조타장치는 출발지부터 도착지 까지 설정된 항로를 따라 선박이 운항할 수 있도록 로더(rudder,타)를 자동적으로 조정하는 장치이다.In general, the automatic steering device is a device that automatically adjusts the loader (rudder) so that the ship can operate along the route set from the departure point to the arrival point.

자동조타장치는 선박운항시 자이로콤파스(gyrocompass) 또는 마그네틱컴파스(magnetic compass)로부터 선박의 헤딩값(heading value) 즉, 선수(船首)의 진행방향과 위치에 대한 정보를 입력받아 로더각을 조절하게 된다. 자동조타장치에 대한 전형적인 예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 종래기술에 따른 선박의 자동조타장치의 구성도로서, 설정된 항로에 대응하는 기준헤딩값을 입력받아 선박의 현재헤딩값과의 차이에 따라 로더각을 변경하기 위한 로더각변경신호를 발생하는 포텐셔미터(1)와 로더각변경신호에 따라 릴레이(3)를 구동하는 제어유닛부(2)와 릴레이(3)의 구동에 따라 작동하는 하이드로릭펌프(4) 및 하이드로릭펌프(4)에 연동하는 유압실린더(5)르 구비한 동력전달부(6)와, 동력을 전달받아 회동하는 로더스톡(rudder stock; 7) 및 로더스톡(7)의 회동에 따른 로더각을 검출하는 로더각검출부(8)를 구비한다.The automatic steering device receives the heading value of the ship from the gyrocompass or magnetic compass, that is, the direction and position of the bow, to adjust the loader angle. do. A typical example of an autopilot is shown in FIG. 1. 1 is a configuration diagram of an automatic steering apparatus for a ship according to the prior art, and receives a reference heading value corresponding to a set route and generates a loader angle change signal for changing the loader angle according to a difference from the current heading value of the ship. In accordance with the potentiometer 1 and the loader angle change signal to the control unit unit 2 for driving the relay 3 and the hydraulic pump 4 and the hydraulic pump 4 operated in accordance with the driving of the relay 3 A power transmission unit 6 having an interlocking hydraulic cylinder 5 and a loader angle detection unit for detecting a loader angle according to rotation of a loader stock 7 and a loader stock 7 which are rotated by receiving power. (8) is provided.

종래기술에 따른 포텐셔미러(1)는 기준헤딩값과 현재헤딩값을 비교하여 일치하면 0V의 로더각변경신호를 출력하고, 기준헤딩값과 현재헤딩값 사이에 차이가 있으면 그 차이만큼의 전위차를 갖는 로더각변경신호를 출력한다. 제어유닛부(2)는 로더각검출부(8)로부터 인가받은 로더각변경신호에 따라 릴레이(3)를 구동시킨다. 릴레이(3)의 구동에 의해 하이드로릭펌프(4)가 작동하게 되면 로더스톡(7)은 좌측 또는 우측으로 회동하여 선박의 헤딩값은 변경된다. 이후, 제어유닛부(2)는 로더각변경신호에 대응하여 로더각이 변경되었으면 로더각검출부(9)로부터 로더각검출신호를 인가받아 릴레이(3)의 구동을 멈추어 로더스톡(7)의 회동을 정지시킨다.The potentiometer 1 according to the prior art compares the reference heading value with the current heading value and outputs a loader angle change signal of 0 V, and if there is a difference between the reference heading value and the current heading value, the potential difference corresponding to the difference. Outputs the loader angle change signal with. The control unit 2 drives the relay 3 in accordance with the loader angle change signal received from the loader angle detector 8. When the hydraulic pump 4 is operated by the driving of the relay 3, the loader stock 7 rotates to the left or the right, and the heading value of the ship is changed. Subsequently, when the loader angle is changed in response to the loader angle change signal, the control unit 2 receives the loader angle detection signal from the loader angle detection unit 9 to stop driving of the relay 3 to rotate the loader stock 7. To stop.

이러한 종래의 자동조타장치를 이용하여 선박을 운항하는 도중에 진행 경로상에 다른 선박이나 부표 등의 해상부유물과 충돌이 예지될 경우에는 선장이나 항해사 등의 조정자가 수동조작으로 로더각을 변경하였다. 이를 위해, SOLAS의 규정에 의해 10,000톤 이상의 선박에 의무적으로 설치되어 있는 자동 레이다 프린팅 보조장치(Automatic Radar Plotting Aid)는 레이다에 의해 포착된 물체를 추적하여 물체의 속력, 진행방향, 자선으로부터의 거리,방위, CPA(closest point of approach),TPCA(time to closest point of approach)에 대한 데이터를 수집한다. 선박조정자는 수집된 데이터를 화면상에서 관찰하므로써 충돌을 예지할 수 있고, 충돌에 직면할 것이라고 판단되면 자동조타장치에 의하지 않고 수동으로 로더각을 조정한다. 또, 선박에 항해등과 경보음발생기 등을 구비하여 시계가 불량한 경우의 충돌을 방지하고 있다.When a ship is predicted to collide with other vessels or buoys, such as buoys, in the course of the ship by using the conventional automatic steering device, the coordinator such as the master or the navigator changed the loader angle by manual operation. To this end, the Automatic Radar Plotting Aid, which is mandatory on ships of 10,000 tonnes or more under SOLAS, tracks objects captured by the radar to track the speed, direction of travel, and distance from the vessel. Collect data on orientation, defense, close point of approach (CPA), and time to closest point of approach (TPCA). The ship coordinator can predict the collision by observing the collected data on the screen, and if it is determined that the collision will be encountered, adjust the loader angle manually without using the automatic steering system. In addition, the ship is provided with a navigation light, an alarm sound generator, and the like to prevent a collision in the case of a poor watch.

그러나, 수동조작시 선박조정자가 주관적으로 충돌여부를 판단하여 선박의 진행방향을 조정하였기 때문에 부정확하고 충돌사고를 방지하는데 크게 미흡하여 안전사고의 위험성이 높았다.However, since the ship coordinator subjectively judged whether or not the collision occurred during manual operation, and adjusted the direction of the ship, it was inaccurate and greatly failed to prevent the collision accident, so the risk of safety accident was high.

본 발명의 목적은 운항도중 충돌위험이 있으면 충돌방지모드로 자동적으로 전환한후 로더각을 조정하여 선수의 진행방향을 변경하며, 충돌위험이 해소되면 자동운전모드로 복귀하여 설정항로를 따라 운항할 수 있는 충돌방지기능을 구비한 선박의 자동조타장치를 제공함에 있다.The object of the present invention is to switch to the collision avoidance mode if there is a risk of collision during the operation, and then adjust the loader angle to change the running direction of the athlete, when the risk of collision is eliminated, return to the automatic driving mode to operate along the set route. The present invention provides an automatic steering apparatus of a ship having a collision avoidance function.

도 1은 종래기술에 따른 선박의 자동조타장치의 구성도,1 is a block diagram of an automatic steering device for a ship according to the prior art,

도 2은 본 발명에 따른 선박의 자동조타장치의 구성도.2 is a block diagram of an automatic steering device for a ship according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *

11 : 포텐셔미터(potentiometer) 12,19 : 제어유닛부11 potentiometer 12,19 control unit

13 : 절환부 14 : 릴레이13: switch 14: relay

15 : 하이드로릭펌프(hydraulic pump)15: hydraulic pump

16 : 동력전달부 17 : 로더스톡(rudder stock)16: power transmission unit 17: rudder stock (rudder stock)

18 : 로더각검출부18: loader angle detection unit

상기와 같은 목적은 설정된 항로를 따라 선박을 운행하기 위해 로더각을 조정하는 자동조타장치에 있어서, 상기 설정된 항로에 대응하는 선박의 기준헤딩값과 선박의 현재헤딩값과의 차이에 따라 다른 전위차를 갖는 로더각변경신호를 발생하는 포텐셔미터; 상기 로더각변경신호와 현재 선박의 로더각에 따라 릴레이를 구동하는 제 1제어유닛부; 충돌을 피하기 위한 보정헤딩값과 현재 선박의 로더각에 따라 릴레이를 구동하는 제 2제어유닛부; 상기 릴레이의 구동에 따라 동력을 전달받아 회동하는 로더; 로더의 회동에 따른 로더각을 검출하는 로더각검출부; 및 상기 제 1 및 제 2제어유닛부와 릴레이를 사이에 개재되여, 운전모드에 따라 제 1 및 제 2제어유닛부를 선택적으로 절환하고, 상기 로더각검출부가 검출한 로더각검출신호를 제 1 및 제 2제어유닛부에 선택적으로 인가되도록 절환하는 절환부에 의하여 달성된다.The above object is an automatic steering device for adjusting a loader angle to operate a ship along a set route, wherein the potential difference is different depending on the difference between the reference heading value of the vessel corresponding to the set route and the current heading value of the vessel. A potentiometer for generating a loader angle change signal; A first control unit unit driving a relay in accordance with the loader angle change signal and a current vessel loader angle; A second control unit for driving a relay according to a correction heading value for avoiding a collision and a loader angle of a current ship; A loader that receives power and rotates according to the driving of the relay; A loader angle detection unit detecting a loader angle according to the rotation of the loader; And interposed between the first and second control unit units and a relay, selectively switching the first and second control unit units according to the operation mode, and converting the loader angle detection signals detected by the loader angle detection unit to the first and second control unit units. By a switching section for switching to be selectively applied to the second control unit section.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 자동조타장치의 구성도이다. 본 발명은 기준헤딩값과 현재헤딩값을 비교하여 소정의 전위차를 갖는 로더각변경신호를 출력하는 포텐셔미러(11)와, 상기 로더각변경신호에 따라 릴레이(14)를 구동시키는 제 1제어유닛부(12)와, 릴레이(14)의 구동에 의해 작동하는 하이드로릭펌프(15)와, 하이드로릭펌프(15)에 의해 발생된 동력에 따라 좌측 또는 우측으로 회동하는 로더스톡(17)과 로더스톡(17)의 회동에 따른 로더각을 검출하는 로더각검출부(18)와 충돌을 피하기 위한 보정헤딩값에 따라 릴레이(14)를 구동하는 제 2제어유닛부(19) 및 상기 제 1 및 제 2제어유닛부(12,19)를 선택적으로 절환하고, 상기 로더각검출부(18)가 검출한 로더각검출신호를 제 1 및 제 2제어유닛부(12,19)에 선택적으로 인가되도록 절환하는 절환부(13)를 구비한다.2 is a block diagram of an automatic steering apparatus according to the present invention. The present invention compares a reference heading value with a current heading value and outputs a potential mirror 11 for outputting a loader angle change signal having a predetermined potential difference, and a first control for driving the relay 14 according to the loader angle change signal. The unit 12, the hydraulic pump 15 operated by the driving of the relay 14, the loader stock 17 to rotate left or right in accordance with the power generated by the hydraulic pump 15 and A second control unit unit 19 for driving the relay 14 according to a correction heading value for avoiding collision with the loader angle detection unit 18 for detecting the loader angle according to the rotation of the loader stock 17 and the first and Selectively switching the second control unit portions 12 and 19, and selectively switching the loader angle detection signal detected by the loader angle detection portion 18 to the first and second control unit portions 12 and 19. A switching unit 13 is provided.

본 발명은 정상상태로 운항시에는 자동조타장치가 자동운전모드로 동작하고, 충돌위험이 있는 경우에는 충돌방지모드로 전환하여 동작하게 된다. 이러한 자동조타장치의 운전모드의 전환동작은 절환부(13)에 의해 이루어진다. 절환부(3)는 자동운전모드에서는 제 1제어유닛부(12)와 릴레이(14)를 스위칭하고, 충돌방지모드에서는 제 2제어유닛부(19)와 릴레이(14)를 스위칭한다.In the present invention, when the vehicle operates in the normal state, the automatic steering device operates in the automatic driving mode, and when there is a danger of collision, the operation is switched to the collision avoidance mode. The switching operation of the operation mode of the automatic steering device is performed by the switching unit 13. The switching unit 3 switches the first control unit unit 12 and the relay 14 in the automatic driving mode, and switches the second control unit unit 19 and the relay 14 in the collision avoidance mode.

자동 레이다 프린팅 보조장치는 선박 주변의 충돌요소들에 데이터를 수집하고, 수집된 대이터의 분석결과 충돌이 예지되면 자동조타장치의 운점모드를 전환하기 위한 절환신호를 절환부(13)로 인가하고, 이에 따라 절환부(13)는 자동운전모드에서 충돌방지모드로 전환하게 된다. 또한, 충돌위험이 해소되어 자동 레이다 프리팅 보조장치가 출력하는 절환신호에 의해 절환부(14)는 자동운전모드로 복귀시킨다.The automatic radar printing assistance device collects data on collision elements around the ship, and if a collision is predicted as a result of analysis of the collected data, it applies a switching signal to the switching unit 13 to switch the cloud point mode of the automatic steering device. Thus, the switching unit 13 is switched from the automatic operation mode to the collision avoidance mode. In addition, the risk of collision is eliminated, and the switching unit 14 returns to the automatic driving mode by the switching signal output by the automatic radar fritting auxiliary device.

먼저, 자동운전모드로 운전할 경우는 종래와 같이 포텐셔미러(11)가 로더각변경신호를 출력하고, 이 로더각변경신호에 따라 제 1제어유닛부(12)가 절환부(13)에 연결된 릴레이(14)를 구동하여 로더스톡(17)을 회동하게 된다. 절환부(13)는 사전에 제 1제어유닛부(12)와 릴레이(14)를 스위칭연결하고 있다. 상기 제 1제어유닛부(12)는 로더각검출부(18)가 검출한 로더각검출신호를 절환부(13)를 통해 인가받아 릴레이(14)의 구동을 멈추게 된다.First, when operating in the automatic operation mode, the potentiometer 11 outputs the loader angle change signal as in the related art, and the first control unit 12 is connected to the switch 13 according to the loader angle change signal. The loader 14 is driven by driving the relay 14. The switching unit 13 has a switching connection between the first control unit unit 12 and the relay 14 in advance. The first control unit 12 receives the loader angle detection signal detected by the loader angle detection unit 18 through the switching unit 13 to stop driving of the relay 14.

이후, 운항중 충돌할 위험에 놓일 경우 절환부(13)는 절환신호에 따라 충돌방지모드로 전환한다. 이때부터, 제 2제어유닛부(19)는 보정된 헤딩값에 따라 릴레이(14)를 구동제어할 수 있게 된다. 릴레이(14)의 구동되면 하이드로릭펌프(15)가 작동하여 로더스톡(17)에 연결된 로더가 회동하게 된다. 제 2제어유닛부(19)는 충돌위험이 제거할 때 까지 릴레이(14)를 구동하며, 충돌위험범위밖에 선박이 운항하는 지를 로더각검출부(18)로부터의 로더각검출신호에 의해 결정한다.Then, if the risk of collision during operation, the switching unit 13 switches to the collision avoidance mode according to the switching signal. From this point on, the second control unit unit 19 can drive control the relay 14 according to the corrected heading value. When the relay 14 is driven, the hydropump 15 operates to rotate the loader connected to the loader stock 17. The second control unit 19 drives the relay 14 until the collision risk is eliminated, and determines whether the ship operates outside the collision risk range by the loader angle detection signal from the loader angle detection unit 18.

자동조타장치가 충돌방지모드에서 선박운항을 작동함에 의해 충돌위험이 사라지게 되면 절환부(13)가 절환신호에 따라 제1제어유닛부(12)와 릴레이(14)를 접속하여 자동운전모드로 전환한다. 자동운전모드로 복귀한 후에는 설정된 항로에 따라 포텐셔미터(11)가 로더각변경신호를 출력함에 의해 제 1제어유닛부(12)와 절환부(13)가 동작함에 따라 로더각이 변경된다.If the collision risk is eliminated by operating the vessel operation in the collision avoidance mode, the switching part 13 connects the first control unit part 12 and the relay 14 to the automatic operation mode according to the switching signal. do. After returning to the automatic operation mode, the loader angle is changed as the first control unit unit 12 and the switching unit 13 operate by the potentiometer 11 outputting the loader angle change signal according to the set route.

상술한 바와 같이, 본 발명은 선박항해시 해상부유물이나 타선박과의 충돌사고를 방지하기 위해 정상상태에서는 자동운전모드에 따라 릴레이를 구동하여 로더를 회동시키고 충돌위험이 있으면 충돌방지모드로 전환하여 로더각을 회동할 수 있다. 또한, 충돌위험이 해소되면 자동운전모드로 복귀하여 설정항로를 따라 운항하므로 수동조작에 의존하지 않고 선박을 운항할 수 있으므로 충돌사고의 위험을 미연에 방지함에 의해 안전운항을 확보할 수 있는 유용한 이점이 있다.As described above, the present invention is to operate the relay in accordance with the automatic operation mode in the normal state in order to prevent a collision accident with the sea floating objects or other vessels at the time of voyage, rotate the loader and switch to the collision avoidance mode if there is a risk of collision The loader angle can be rotated. In addition, when the risk of collision is eliminated, it returns to the automatic operation mode and operates along the set route, so that the ship can be operated without relying on manual operation. Therefore, it is useful to secure the safe operation by preventing the risk of collision accident in advance. There is this.

Claims (3)

설정된 항로를 따라 선박을 운행하기 위해 로더각을 조정하는 자동조타장치에 있어서,In the automatic steering device for adjusting the loader angle to operate the ship along the set route, 상기 설정된 항로에 대응하는 선박의 기준헤딩값과 선박의 현재헤딩값과의 차이에 따라 다른 전위차를 갖는 로더각변경신호를 발생하는 포텐셔미터;A potentiometer for generating a loader angle change signal having a different potential difference according to a difference between a reference heading value of the ship corresponding to the set route and a current heading value of the ship; 상기 로더각변경신호와 현재 선박의 로더각에 따라 릴레이를 구동하는 제 1제어유닛부;A first control unit unit driving a relay in accordance with the loader angle change signal and a current vessel loader angle; 충돌을 피하기 위한 보정헤딩값과 현재 선박의 로더각에 따라 릴레이를 구동하는 제 2제어유닛부;A second control unit for driving a relay according to a correction heading value for avoiding a collision and a loader angle of a current ship; 상기 릴레이의 구동에 따라 동력을 전달받아 회동하는 로더;A loader that receives power and rotates according to the driving of the relay; 로더의 회동에 따른 로더각을 검출하는 로더각검출부; 및A loader angle detection unit detecting a loader angle according to the rotation of the loader; And 상기 제 1 및 제 2제어유닛부와 릴레이를 사이에 개재되여, 운전모드에 따라 제 1 및 제 2제어유닛부를 선택적으로 절환하고, 상기 로더각검출부가 검출한 로더각검출신호를 제 1 및 제 2제어유닛부에 선택적으로 인가되도록 절환하는 절환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌방지기능을 구비한 선박의 자동조타장치.The first and second control unit units are interposed between the first and second control unit units and the relay, and the first and second control unit units are selectively switched according to the operation mode, and the loader angle detection signals detected by the loader angle detection unit are first and second. 2. An automatic steering apparatus of a ship having an anti-collision function, characterized in that it comprises a switching unit for switching to be selectively applied to the control unit. 제 1항에 있어서, 상기 절환부는 정상상태에서는 자동운전모드에 따라 제 1제어유닛부를 스위칭하며, 충돌에 직면한 상태에서는 충돌방지모드에 따라 제 2제어유닛부를 스위칭하는 것을 특징으로 하는 충돌방지기능을 구비한 선박의 자동조타장치.2. The collision avoidance function according to claim 1, wherein the switching unit switches the first control unit unit according to the automatic driving mode in a normal state, and switches the second control unit unit according to the collision avoidance mode in the state of collision. Automatic steering device for ships equipped with. 제 1항에 있어서, 상기 제 2제어유닛부는 상기 로더각검출부의 로더각검출신호에 로더각이 보정헤딩값에 대응하는 로더각과 일치하면 릴레이의 구동을 정지하는 것을 특징으로 하는 충돌방지기능을 구비한 선박의 자동조타장치.The collision prevention function according to claim 1, wherein the second control unit stops driving of the relay when the loader angle coincides with the loader angle corresponding to the loader head detection value of the loader angle detection unit. Automatic steering of a ship.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220107768A (en) 2021-01-26 2022-08-02 주식회사 글로벌지티아이 Auto Pilot System Integrated Track Control

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