NO169987B - Automatisk anker-overvaaknings- og styresystem for skip - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et automatisk overvåknings- og styresystem for anker for å hindre at ankeret til et skip for anker blir trukket løs fra bunnen.

Fra US 3.810.081 er det kjent å forhindre at en ankerkjetting overbelastes. Dette kan ikke benyttes til å overvåke selve ankeret, idet man forutsetter at ankerkjettingen ryker før ankeret trekkes løs.

Anker-overvåkning eller bevaring av ankerpeilingen til et skip for anker er en viktig oppgave. Når ankeret griper godt i sjøbunnen, bestemmes skipets posisjon av ankerkjettingens lengde og de ytre krefter.

Under slike forhold kan kollisjon mellom skipet og et annet skip eller hindringer unngås ved valg av et riktig forank-ringspunkt med henblikk på skipets beliggenhet i forhold til andre skip og hindringer.

Hvis en ytre kraft som påvirker skipet, overstiger den holdekraft som er bestemt av ankeret, ankerkjettingen og sjøbunnens beskaffenhet, vil avdrift eller bevegelse av ankeret i sjøbunnen finne sted. Når slik avdrift opptrer, vil den fortsette, med mindre den ytre kraft raskt blir redusert, og dette kan føre til et uhell, f.eks. en kollisjon.

Vanlig praksis er at endringer av baugens retning i forhold til et fast punkt på land blir observert og hvis skipet beveger seg uten å forandre retning, antas det at skipet sleper sitt anker. Videre bestemmes posisjonen med en lokaliseringsmetode for registrering om skipet trekker ankeret eller ikke. Hvis skipet trekker ankeret, kan det tas visse forholdsregler for å sikre at ankeret holder. Disse forholdsregler kan omfatte forlengelse av ankerkjettingen for oppnåelse av økt holdekraft, drift av hovedmaskinen for generering av skyvkraft, og samtidig bruk av roret (check helm") og drift av baugpropell.

Ved ovennevnte, konvensjonelle anker-overvåkningsmetode er bedømmelsen om skipet trekker sitt anker, beregningen av ankerets, ankerkjettingens og sjøbunnens holdekraft og av størrelsen av de ytre krefter som utøves mot skipet helt overlatt til besetningens erfaring, istedenfor å bygge på nøyaktige (numeriske) beregninger, og overvåkingsopera-sjonen blir utført ved hjelp av ankervinsjer, hovedmotor osv. som kontrolleres av besetningen. Effektiviteten av anker-overvåkningen avhenger således av besetningens aktivitet, og det foreligger et mulig problem med utilstrek-kelig anker-overvåkning som følge av manglende evner eller oppfatningsevne hos besetningen.

Foreliggende oppfinnelse er utviklet med henblikk på ovennevnte situasjon. Hovedhensikten med foreliggende oppfinnelse er oppnåelse av et anker-overvåkningssystem som automatisk, ved hjelp av passende detektorer, registrerer omgivelsesforholdene for et skip for anker, inklusive forhold i sjøen, været og tilstanden av sjøbunnen, og som automatisk driver hovedmotoren e.l. på en egnet måte i forhold til skipets betingelser, slik at skipet forblir korrekt forankret.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et automatisk anker-overvåkings- og styresystem for skip o.l., som omfatter organer for beregning av ankerets maksimale holdekraft i sjøbunnen, organer for beregning av de ytre krefter som påvirker skipet, organer som reagerer på de beregnede verdier for maksimal holdekraft og ytre, påvirkende krefter for beregning av de eventuelle krefter som må påføres skipet for at den faktiske ankerkjetting-stramning skal holdes under den maksimale holdekraft, og organer for avgivning av styresignaler som svarer til de nevnte krefter for påtrykning på skipets fremdriftsmaskin og/eller skipets tørnemaskin.

Ved en foretrukket form omfatter systemet videre organer for registrering av trekkingen av skipets anker og organer for å generere styresignaler som skal sendes til skipets fremdriftsmaskineri og/eller skipets tørnemaskin for at trekkingen skal stanses. For dette formål kan det foreligge organer for beregning av skipets avstand fra ankeret, organer for

beregning av skipets nåværende avstand fra posisjonen da ankeret først ble kastet og organer for sammenligning av disse to beregnede verdier.

Organene for beregning av skipets avstand fra ankeret omfatter fortrinnsvis detektorer for registrering av den ankerkjettinglengde som er sluppet ut, vanndybden og ankerkjettingens stramning og organer for behandling av de signaler som mottas fra de nevnte detektorer i overensstemmelse med teoretiske kjedelinjeformler for ankerkjettingen.

Organene for beregning av nåværende avstand mellom skipet og den posisjon ankeret hadde da det først ble kastet, kan omfatte organer for integrering av skipets hastighet eller akselerasjon fra det tidspunkt da ankeret ble kastet til nå med hensyn til tid.

Ved den foretrukne form omfatter organene for beregning av ankerets og ankerkjettingens maksimale holdekraft også detektorer for registrering av sjøbunnens art, ankerkjettingens stramning, den ankerkjettinglengde som er sluppet ut og vanndybden, organer for beregning av den ankerkjettinglengde som ligger på havbunnen og organer for summering av holdekraften som følge av selve ankeret i den registrerte håv-bunntype og holdekraften som følge av nevnte ankerkjettinglengde som ligger på havbunnen.

Organene for beregning av de ytre krefter som påvirker skipet kan omfatte detektorer for vindretning og -hastighet og tidevannsstrøm.

Når stramningen av ankerkjettingen blir holdt ved eller under den maksimale holdekraft, vil skipets anker følgelig ved det foreliggende system kontinuerlig bli holdt i en korrekt til-stand for at ankertrekking skal unngås.

Det skal bemerkes at skipets tørnemaskin i denne forbindelse skal oppfattes som tørnemaskin og/eller baugpropell.

Et foretrukket utførelseseksempel av foreliggende oppfinnelse skal i det følgende beskrives under henvisning til medfølgen-de tegning, hvor

fig. 1 viser en generell anordning av et automatisk anker-overvåkningssystem ifølge foreliggende oppfinnelse og forskjellige enheter om bord på skipet som styres av dette system ;

fig. 2 er et blokk-skjerna som viser anordningen av det automatiske anker-overvåkningssystem og dets hjelpeanordninger;

fig. 3 viser forholdet mellom de krefter som påvirker skroget av et skip som er utstyrt med anker-overvåknings- og kontrollsystemet;

fig. 4 gir en skjematisk forklaring på ankerkjettingens kjedelinje;

fig. 5 og 6 er flyt-skjemaer som illustrerer de beregninger som blir utført og de styresignaler som gis i anker-overvåk-ningssystemet;

fig. 7 og 8 er diagrammer som viser tilstanden uten trekking og med trekking.

Som vist i fig. 1 og 2, omfatter foreliggende anker-overvåkningssystem et mangfold av detektorer og styreenheter, og forskjellige komponenter, som hovedmaskinen, blir styrt av systemet.

Som vist i fig. 1, er en styreenhet 2, et gyrokompass 3 og en styrepult 4 (heretter kalt styrepanel) installert i kontroll-rommet 1 på broen, beliggende i skipets overbygning akterut. Et par ankerspill 5, anordnet på babord og styrbord side og fjernstyrt fra styrepanelet 4, er anordnet i baugen på øvre dekk, og en ankerkjetting 6 som skal slippes ut fra hvert ankerspill 5 passerer gjennom hver sin klysspipe 7 for å tre ut på respektive side av skipet. Et anker 8 er forbundet med en-den av hver ankerkjetting 6.

En ankerkjetting-stramningsdetektor 9, som registrerer stramningen i ankerkjettingen ved hjelp av en belastningscelle e. 1., er anbrakt i misnt en ankerkjetting 6 som slippes ut fra et ankerspill 5. Ankerspillet er også forsynt med en detektor 10, som registrerer den ankerkjettinglengde som slippes ut av ankerspillet ved telling av antall omdreininger av spillet. Ankerspillet 5 er videre forsynt med en signalsender 31 (fig. 2) som registrerer igangsetting av ankerkasting. Registreringssignalene fra disse detektorer 9, 10 og 31 blir sendt til styreenheten 2. En ankerkjetting-vinkeldetektor 11 (f. eks. en anordning som benytter en bildeføler, et TV-kamera e. 1.) for registrering av vinkelen 0 (se fig. 3) av ankerkjettingen 6 i forhold til skrogets senterlinje i horisontalpla-net, er anordnet ovenfor og tvers over klysspipen 7, og registreringssignalene fra denne detektor blir også sendt til styreenheten 2.

Videre er en detektor 12 for registrering av bunnforholdene anordnet i skrogets bunn. Detektoren 12 omfatter en ultralyd-generator 12a for å sende en bestemt ultralydbølgeform mot havbunnen og en ultralyd-mottager 12b for å motta den reflek-terte bølgeform. Detektorens 12 registreringssignal blir sendt til styreenheten 2. Havbunn-detektoren 12 virker også

som vanndybde-detektor 13.

En tidevannsstrøm-detektor 14 for registrering, av retningen og hastigheten av tidevannsstrømmen, som benyttes ved beregning av de ytre krefter på skroget, er anordnet i skrogets bunn ved baugen, og registreringssignalet blir sendt til styreenheten 2. En saltkonsentrasjons-detektor 15 for registrering av vannets saltkonsentrasjon, og en vanntemperaturdetek-tor 16 for registrering av vannets temperatur, er anordnet i skrogets bunn mot akterenden. Også registreringssignalene fra disse detektorer blir sendt til styreenheten 2 for å korrigere registreringsdata fra ultralyd-detektorene 12, 13, 14 med endringer i vannets saltkonsentrasjon og temperatur.

På begge sider av skroget,både i baug og akter er det instal-ler fire sett av trekkmålere 17 for elektrisk registrering av trekkingen, og deres signaler blir også sendt til styreenheten 2.

En vindretnings- og -hastighetsdetektor 18 for registrering av vindens retning og hastighet, som utnyttes ved beregning av de ytre krefter på skroget, er anordnet over broen, og registreringssignalene fra den går til styreenheten 2. En Doppler-sonar-hastighetsmåler (fig. 2) for måling av skipets absolutte hastighet i forhold til bunnen i et grunt ankrings-område, er anbrakt i skipets bunn, og dens registreringssignal går til styreenheten 2.

En vannballastpumpe 19, skipets hovedmaskin 20, skipets tør-nemaskin 21 og en baugpropell 22 er forsynt med styreanord-ninger 19a, 20a, 21a hhv 22a, som er i stand til å motta styresignaler fra styreenheten 2. Styreorganet 19a utgjør skipets trekningsstyreanordning som også styrer lenseventi-len for ballastvann.

Som vist i fig. 2, omfatter styreenheten 2 en registreringssignal-mottagerenhet 23, en sentral behandlingsenhet 24, et koplingsur 25, et leselager (ROM) 26, et direktelager (RAM) 27, en datasetter 28 og en styresignalutgang 29.

Mottagerenheten 23 for de registrerte signaler mottar registreringssignalene fra detektorene 3, 9-18, 23, 24, 30 og 31, påtrykker eventuelt nødvendig analog/digital-omforming, forsterkning eller bølgeforming samt sender dem til den sentrale behandlingsenhet 24. Enheten 23 mottar også signaler fra den sentrale behandlingsenhet 24, som er generert ved behandling av de nevnte registreringssignaler. Signalene som behandles av mottagerenheten 23 for registreringssignaler blir lagret i direktelagret RAM 27 via den sentrale behandlingsenhet 24. Leselagret ROM 26 lagrer et mangfold av operasjonsprogrammer som skal utføres i den sentrale behandlingsenhet 24, som nærmere omtalt nedenfor (se flyt-skjemaene i fig. 5 og 6).

Koplingsuret 25 avgir et utløsningssignal i en bestemt tidssyklus til den sentrale behandlingsenhet 24, og databehand-lingen utføres ifølge dette utløsningssignal i den bestemte tidssyklus.

Datasetteren 28 har den funksjon å inføre i den sentrale behandlingsenhet 24 slike data, i tillegg til de data som er oppnådd fra de forskjellige registreringssignaler, som måtte være nødvendige for et mangfold av beregninger, som de som gjelder ankerkjettingens kjedelinje, den maksimale holdekraft of de ytre krefter på skroget. Disse data kan omfatte skrogets hoveddimensjoner, dvs. lengde, bredde og dybde (L, B og D), overbygningens dimensjoner, ankerkjettingens romvekt (Wc) kjettingtype og dimensjoner, klysspipens friksjonskraft og den vertikale avstand (d) fra vannlinjen til klysspipen. Enkelte data, som dypgående og vanndybde, kan alternativt registreres av uavhengige detektorer og innføres manuelt i datasetteren 28.

Styresignal-utenheten 29 mottar styresignaler fra den sentrale behandlingsenhet 24, påtrykker eventuelt nødvendig digital/ analog-omforming eller forsterkning og avgir signaler til ankerspill-styreenheten 5a, hovedmaskin-styreenheten 20a, baugpropell-styreenheten 22a, tørnemaskin-styreenheten 21a og dypgående-styreanordningen 19a.

Styreenheten 2 er således, som vist i blokk-skjemaet i fig. 2, koplet til de forskjellige detektorene 3, 9-18, 23, 24, 30 og 31 på den ene side og til de forskjellige styreorganer, inklu-' sive hovedmaskin-styreanordningen, på den annen side, og den bruker registreringssignalene fra de forskjellige detektorer 3, 9-18, 30 og 31 og de data som er innført i forveien, for å bestemme om skipet trekker sitt anker eller ikke. Når skipet ikke trekker ankeret, beregner styreenheten 2 den maksimale holdekraft som kan utøves av ankeret 8 og ankerkjettingen 6

og de ytre krefter (vindkraft og tidevannsstrømning) på skroget. For at ankerkjettingens stramning TQ skal holdes ved eller under den maksimale holdekraft, kan styreenheten avgi et styresignal til ankerspill-styreanordningen 5a for å stikke ut mer ankerkjetting 6, og/eller den kan avgi et styresignal til dypgående-styreanordningen 19a for påfylling eller lensing av ballastvann fra skroget, slik at vindkraften eller tidevannskraften svekkes, og/eller den kan avgi et styresignal til hovedmaskin-styreanordningen 20a, slik at propellens fremdriftskraft brukes til ankerovervåkning og styring, og/ eller den kan samtidig som propellen brukes, avgi et styresignal til tørnemaskin-styreanordningen 21a for styring av rorvinkelen, og/eller den kan avgi et styresignal til baugpropellens styreanordning 22a for styring av baugpropellens svingedrivkraft.

Når skipet trekker ankeret, vil styreenheten på den annen

side ved hjelp av beregninger bestemme trekkeretningen og -strekningen og avgi styresignaler for korrigering av trekke-tilstanden til styreanordningen 20a for hovedmaskinen, styreanordningen 22a for baugpropellen osv.

Nå skal beregningsprosessen i den sentrale behandlingsenhet 24 til styreenheten under ankerovervåkning forklares under henvisning til flyt-skjemaene i fig. 5 og 6.

Under henvisning til fig. 5, skal under-flytskjemaet for be-stemmelse av trekkingen først forklares. Blokk Sl til S12 angir operasjoner i prosessen. Prosessen starter ved Sl. Den sentrale behandlingsenhet blir igangsatt ved S2. Tellingen "n" av trekkingen blir satt til n = 1 ved S3. Ved S4 mottas et ankerkaste-signal fra ankerkastesignalsenderen 31, og an-kerkastingens starttid t blir satt til t=0. Ved S5 blir det ifølge koplingsurets 29 klokkesignaler (se fig. 2) avgitt et beregnings-ordresignal, f.eks. hvert femte minutt etter kas-ting av ankeret. Når beregnings-ordresignalet foreligger, blir det gjort en test for å bestemme om den løpende periode er en beregningsperiode eller ikke, og når den er en beregningsperiode, skifter den sentrale behandlingsenhet til S6. Når den ikke er en beregningsperiode, skifter enheten tilbake til S5 og gjentar beregningsperiode-sjekken, til en beregningsperiode er nådd.

Ved S6 blir registreringsdata som er oppnådd fra forskjellige detektorer og lagret i direktelagret 27 og de fastlagte data som ble satt på forhånd av datasetteren, innført og prosessen skifter fra S6 til S7.

Ved S7 blir en test gjort for å bestemme om utstikkingen av ankerkjettingen 6 er fullført eller ikke, ved at det under-søkes om signalet fra detektoren 10 som registrerer utstukket ankerkjettinglengde er stabilt eller ikke. Når utstikkingen er fullført, skifter prosessen til S8.

Ved S8 blir den ankerkjettinglengde C som er stukket ut beregnet ut fra registreringssignalet fra detektoren 10 og ifølge ankerkjetting-kjedelinjeteorien som illustrert i fig. 4, blir ankerkjettingens kjedelinjelengde S, den horisontale avstand Y av ankerkjettingens kjedelinje og lengden av det rette parti Z av ankerkjettingen på havbunnen beregnet. Videre blir den horisontale avstand X fra skipet til ankeret 8 beregnet .

Ved S9 blir den horisontale avstand R fra den opprinnelige an-kerkasteposisjon til skipets nåværende posisjon (fig. 7 og 8) beregnet. Beregningen ved S9 kan utføres som et avbrudd.

Ved S10 beregnes trekkeavstanden AR = (R - X), og ved Sil gjøres en test som skal vise om trekkeavstanden A R overstiger en forholdsvis lav forhåndsinnstilt verdi A (f.eks. A = 20 m). Denne forhåndsinnstilte verdi A skal absorbere feil, som re-gistreringsfeil av detektorene 9, 10, 17, 30 etc, og den avstand som ankeret krever for å grave seg ned i havbunnen. Når trekkeavstandenA R ikke er større enn den forhåndsinnstilte verdi, antas at skipet ikke trekker ankeret og prosessen skifter tilbake til S5 for en gjentagelse av trinnene som begynner med S5 .

Hvis trekkeavstanden A R på den annen side overstiger den forhåndsinnstilte verdi A, har skipet trukket ankeret. Prosessen skifter til S12 og i dette trinn erstattes AR med ARn. Ved neste trinn S13 blir ARn sammenlignet med verdien av AR for foregående syklus (nemlig ARn_i:R0 = °). Hvis ARfi er større enn verdien av foregående syklus, trekker skipet sitt anker og prosessen skifter til S14, hvor verdiene av AR, R , R , R,

x y

X (se fig. 8), og om nødvendig en alarm, blir vist på styre-panelets indikator 32 (se fig. 2). Prosessen skifter til S15 og verdien av tellingen "n" av trekkingen blir inkrementert. Hvis verdien ved S13 på den annen side ikke overstiger den foregående verdi, antas at skipet ikke trekker sitt anker, og prosessen skifter tilbake til S5 for gjentagelse av trinnene som begynner ved S5.

Funksjonene i ovennevnte under-flytskjerna blir gjennomført

i den bestemte tidssyklus som er uavhengig av hoved-flytskje-

maet som vil bli omtalt senere. Resultatene blir brukt ved avbruddet ("by interrupt") som beregningsdata for hovedflyt-skjemaet (informasjon om skipet trekker eller ikke) (se fig.

6) og korrigeringsdata for beregningsresultatet.

Nå skal beregningsoperasjonene for ankerovervåkning og styring som skal utføres i den sentrale behandlingsenhet 24 bli nærmere omtalt under henvisning til hovedflyt-skjemaet som vist i fig. 6. Blokk S1-S9 angir operasjoner i prosessen.

Prosessen begynner ved Sl. Den sentrale behandlingsenhet blir igangsatt ved S2. Ved S3 vil prosessen skifte til S4 når ut-løsningssignalet fra koplingsuret 25 blir innført, og et mangfold av data lagret i direktelagret 27 blir innført. Ved S5 blir informasjonen om trekking eller ikke trekking,innhen-tet ifølge underflyt-skjemaet, brukt til å teste om skipet trekker sitt anker eller ikke. Når skipet trekker sitt anker, skifter prosessen til S8 og trekningsdata (avstand og retning) blir innført. Deretter skifter prosessen til S9 og de for- ; skjellige innførte data blir brukt til beregning av den ytre kraft F på skroget. Ved S10 beregnes de nødvendige ortogonale komponenter av ankerovervåknings-styrekraften F p og Fg (se fig. 3). Under denne beregning blir det korrigert for trekk-avstanden^R og trekk-retningen. I motsetning til hva som er tilfelle når trekking ikke er registrert, blir det med andre ord foretatt en korrigering av styreutgangene (f.eks. styreutgangene til hovedmaskinen og baugpropellen) som svarer til trekningstilstanden. Ved Sli blir det avgitt styresignaler som svarer til korrigert F^ og Fg. Deretter:skifter prosessen tilbake til S4 for gjentagelse av de trinn som er omtalt ovenfor under en ny overvåkning.

Når skipet er i holdeposisjon (ikke -trekningstilstand) ved S5, vil prosessen på den annen side skifte til S6, hvor den maksimale holdekra<ft><T>Qmax blir beregnet. Ved følgende trinn S7 gjøres en test om ankerkjettingens stramning Tq (strengt tatt den registrerte ankerkjetting-stramning pluss klysspipens friksjonskraft) er svakere enn den maksimale holdekraft (TQmax). Når ankerkjettingens stramning er svakere (eller hvis det ikke er fare for trekning), skifter prosessen til S12 og avsluttes. Når ankerkjettingens stramning er lik eller større (eller om det er fare for trekning), skifter prosessen til S9. Ved S9 blir den ytre kraft F på skroget beregnet og ved S10 beregnes de nødvendige ankerovervåknings-komponentkrefter F og F . Ved Sil avgis styresignaler son

P s

svarer til F og F , deretter skifter prosessen fra Sil tif-P s

bake til S4 for gjentagelse av de ovennevnte trinn.

Det foreliggende automatiske anker-overvåkningssystem er utformet for utførelse av oppgaver i sin sentrale behandlingsenhet 24 ifølge flyt-skjemaene som er omtalt ovenfor. Registrering av trekning, beregning av ankerkjettingens kjedelinje, beregning av den maksimale holdekraft som kan oppnås med ankeret 8 og ankerkjettingen 6, beregninger av ytre krefter som påvirker skroget, beregning av styredrivkrefter ved ankerovervåkningen osv. blir gjennomført i nevnte sentrale behandlingsenhet 24 som forklart nedenfor. (I). Registreringen av trekning skjer ved hjelp av hastighetsmåleren 29 og gyrokompasset 3. Med andre ord testes treknings-tilstanden ved at det fastslås om den horisontale avstand X fra skipet til ankeret, bestemt av ankerkjetting-kjedelinjeteorien, er lik den horisontale avstand R fra an-kerkasteposisjonen til skipets nåværende posisjon, bestemt av hastighetsmåleren 29 og gyrokompasset 3. (Hvis skipet ikke trekker sitt anker, er X lik R; se fig. 7).

Den horisontale avstand R blir bestemt ved at det først opp-rettes et system av koordinater og at det utføres tidsinte-grering av skipets hastighetskomponenter, oppnådd ved hjelp av hastighetsmåleren og gyrokompasset, fra ankerkasting til nåtid. Ettersom det ved bruk av en Doppler sonar-hastighetsmåler er mulig å registrere den absolutte jord-hastighet av skipet på grunt vann hvor ankring kan finne sted, er nåværende ( i tidspunkt t = t) posisjon av skipet R x , R y) som følger: posisjonen ved ankerkasting blir satt til opprinnel-sen (<0,0>, t = 0), som vist i fig. 7.

hvor

V (t): Skipets hastighet i retningen av X aksen i det bestemte system av koordinater som oppnås ut fra den målte hastighet i tid t og data fra gyrokompasset;

V (t): Skipets hastighet i retning av Y aksen i det bestemte system av koordinater som er oppnådd ut fra den målte hastighet i tid t og data fra gyrokompasset .

Den horisontale avstand R fra den posisjon da ankeret ble kastet til nåværende posisjon av skipet blir dermed oppnådd med stor nøyaktighet.

Når skipet ikke trekker sitt anker, er den horisontale avstand X fra skipet til ankeret 4 grovt sett lik den horisontale avstand R fra det punkt hvor ankeret ble kastet til nåværende posisjon av skipet (se fig. 7).

Hvis skipet trekker sitt anker, er den horisontale avstand R fra det punkt hvor ankeret ble kastet til nåværende skipspo-sisjon derimot større enn den horisontale avstand X fra skipet til ankeret 4 og (R - X) er trekningsstrekningen (se fig. 8). Da verdien av (R - X) er en vektor som kan deles i en X-akse-komponent og en Y-akse-komponent, kan både trekningsstrekningen og dens retning bestemmes.

R kan også oppnås ved bruk av akselerasjoner (ax(t), a (t), som registreres av akselerasjonsmålere i stedet for ut fra skipets hastigheter (V x (t), V y (t), som registreres ved hjelp av hastighetsmåleren 8 som nevnt ovenfor. (II). Den maksimale holdekraft og den horisontale avstand X blir bestemt ved oppnåelse av ankerkjettingens kjedelinje på basis av de teoretiske formler for ankerkjetting-kjedelinje.

Ankerkjettingens kjedelinje beregnes på følgende måte ved bruk av hovedparametre, som den utstukne ankerkjettingens lengde C, ankerkjettingens stramning Tq og vanndybden H, som alle oppnås som registreringsdata (se fig. 4).

hvor

S: kjedelengden av ankerkjettingen;

T: den horisontale komponent av ankerkjettingens stramning ;

H: vanndybden;

d: den vertikale avstand mellom vannflaten og klysspipen;

Wc: ankerkjettingens romvekt.

hvor

<j>: vertikalvinkelen i øvre ende av ankerkjettingen og

hvor

Y: den horisontale lengde av ankerkjettingens kjedelinje.

hvor

Z: lengden av det rette parti av ankerkjettingen på havbunnen.

hvor

X: den horisontale avstand fra skipet til ankeret.

For Tq brukes den registrerte stramning av ankerkjettingen pluss klysspipens friksjonskraft. Funksjonene f , og f3 uttrykker de funksjonelle relasjoner som er oppnådd fra ankerkjettingens kjedelinjeteori. Ettersom disse teoretiske formler er velkjente, vil en detaljert forklaring være over-flødig. (III). På basis av lengden av det rette parti Z av ankerkjettingen på havbunnen, som oppnås på ovenfor omtalte måte, havbunnjorden p, som er oppnådd som registreringsdata, og de data som er innført som forhåndsstilte data, oppnås den maksimale holdekraft T omax som kan utøves av ankeret 8 og ~ 3 k-j jet-tingen 6 med følgende ligning:

T(p) er selve ankerets holdekraft, bestemt av havbunnen p

og ankerets type og dimensjoner som er kjent. T(Z) er holdekraften av ankerkjettingen 6, bestemt av lengden Z av det rette parti av ankerkjettingen som hviler på havbunnen og ankerkjettingens romvekt Wc.

(IV). Den ytre kraft F som påvirker skroget og dens vinkel

(se fig. 3) bestemmes ut fra retning og hastighet av tide-vannsstrømningen og vinden samt dyptgående, som alle oppnås som registreringsdata, og dimensjonene av skroget (L x B x D) og overbygningen, som er innført som forhåndsstilte data.

L: skrogets lengde

B: skrogets bredde

D: skrogets dybde.

Ankerkjetting-vinkelen 9 oppnås som registreringsdata og vinkelen cj> oppnås ved beregning av ankerkjettingens kjedelinje.

(V). Som vist i fig. 3, blir betingelsene for å opprettholde skrogets posisjon uten bevegelse eller betingelsene for ankerovervåkning bestemt av balansen mellom kreftene i lengde-og tverretning som følger:

hvor

F: ytre kraft som følge av vind og tidevannsstrømning;

T: horisontal komponent av ankerkjettingens stramning;

F^: ankerovervåkningens styredrivkraft i lengderetning av skroget, som oppnås ved at propellen drives av hovedmaskinen; og

F : ankerovervåkningens styredrivkraft i horisontal retning,

perpendikulært på skrogets midtlinje, oppnådd ved drift av baugpropellen og/eller ved sjekking av roret.

Følgelig vil det fra ligningene (10) til (13) og de teoretiske formler for ankerkjettingens kjedelinjeteori oppnås ver-

dier av F^ og F som tilfredsstiller formlene £10) til (13).

p s

Når et skip trekker sitt anker, blir verdiene Fp og Fg korrigert i avhengighet av trekningsbetingelsene (trekningens strekning og retning).

I tillegg til utbalansering av kreftene i lengde- og tverr-retning som beskrevet ovenfor, kan det komme på tale å utbalansere bevegelsene rundt en vertikal akse. I dette tilfelle kan det være mulig å utbalansere bevegelsene ved å bruke den tverrgående drivkraft til baugpropellen 22. Ved et skip uten baugpropell 22, kan det være mulig å utbalansere bevegelsene ved at det slippes ut mer ankerkjetting, slik at den maksimale holdekra<ft> T om 3 xøkes og bruke tørnemaskinen for å korrigere roret og generere en tverrgående fremdriftskraft.

For å redusere de ytre krefter, kan det videre være mulig, når vinden er sterk, å øke dyptgående for å redusere det sideområde av skipet som befinner seg over vannlinjen, eller hvis tidevannsstrømningen er sterk, å redusere dyptgående, slik at det sideområde av skipet som befinner seg under vannflaten blir redusert.

Når den ytre kraft F som påvirker skroget er bestemt, er det ønskelig å bruke data, som bølgehøyde, -retning og -periode og dønnings-høyde, -retning og -periode,begge for registrering ved dyptgåendemålere, skjønt disse data ikke er spe-sielt påaktet i det ovenfor omtalte utførelseseksempel.

Ankerovervåknings-styredrivkreftene F^ og Fg blir dermed bestemt og styresignaler for generering av den langsgående drivkraft F^ og den tverrgående drivkraft Fg blir avgitt av den sentrale behandlingsenhet 24 via styresignal-utenheten 29 til hovedmaskin-styreenheten 20a, baugpropell-styreenheten 22a og/eller tørnemaskin-styreenheten 21a.

Styresignaler kan påtrykkes alle ovennevnte organer 20a, 21a og 22a eller til bare to eller ett av disse organer av gan-gen .

For at det skal slippes ut mer ankerkjetting 6 for økning av den maksimale holdekraft T , vil det i enkelte tilfelle

omax

også avgis et styresignal til ankerspill-styreanordningen 5a. Et styresignal for fylling eller lensing av ballast kan også avgis til dyptgående-styreanordningen 19a for at virkningen av tidevannsstrømning eller vindkraft skal reduseres.

Da det automatiske overvåknings- og styresystem for ankere ifølge foreliggende oppfinnelse,som nevnt ovenfor, er utviklet for at man skal unngå at ankerovervåkningen er avhengig av menneskelig årvåkenhet, og for ved hjelp av beregninger å bestemme ankerets maksimale holdekraft, de ytre krefter som påvirker skipet og ankerkjettingens stramning på grunnlag av ct mangfold av data, registrert av forskjellige detektorer, og for automatisk utløsning av ankerovervåknings-styreorganer, slik at ankerkjettingens stramning konstant blir holdt under den maksimale holdekraft, er systemet i stand til å hindre trekning av ankeret.

Da det automatiske ankerovervåknings- og styresystem ifølge foreliggende oppfinnelse bruker tilbakemelding som raskt kan registrere en begynnende trekning, f.eks. som følge av en brå forandring av havbunnens beskaffenhet, og kan modifisere styreutgangene i overensstemmelse med trekningsforholdene, muliggjør systemet en automatisk styring av ankerovervåkningen med meget stor pålitelighet.

Følgelig er skipets mannskap frigjort fra ankerovervåknings-operasjonen som krever mange års erfaring og er komplisert å utføre, og ankerovervåkningen kan utføres uavhengig av mannskapskapasiteten.

Ettersom treknings-registreringsenheten som utgjør en del av det automatiske ankerovervåkningssystem ifølge foreliggende utførelsesform, benytter en treknings-registreringsmetode hvor den horisontale avstand mellom skip og anker, bestemt på grunnlag av ankerkjettingens kjedelinje og den utstukne ankerkjettingens lengde, blir sammenlignet med den horisontale avstand fra ankerkastepunktet, som oppnås ved tidsinte-grering av skipets hastighet eller akselerasjon fra ankeret ble kastet til nåværende posisjon av skipet, kreves det ingen faste hjelpemidler på bunnen eller i land og registreringen kan gjennomføres utelukkende med utstyr som er montert på skipet. Da hovedfeilkilden, bortsett fra detektorenes ytelse, bare er den strekning som ankeret trenger for å grave seg ned i havbunnen, kan systemet registrere trekning på et svært tid-lig tidspunkt.

Claims (10)

1. Automatisk anker-overvåkings- og styresystem for skip o.l., karakterisert ved at det omfatter organer (12,9,10,11) for beregning av ankerets (8) maksimale holdekraft i sjøbunnen, organer (18,14,17) for beregning av de ytre krefter som påvirker skipet, organer som reagerer på de beregnede verdier for maksimal holdekraft og ytre, påvirkende krefter for beregning av de eventuelle krefter som må påføres skipet for at den faktiske ankerkjetting-stramning skal holdes under den maksimale holdekraft, og organer (2-4) for avgivning av styresignaler som svarer til de nevnte krefter for påtrykning på skipets fremdriftsmaskin (20) og/eller skipets tørnemaskin (21,22).

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter organer for å registrere trekning av skipets anker (8) og organer for generering av styresignaler som skal avgis til skipets fremdriftsmaskineri (20) og/eller skipets tørnemaskin (21,22) for at trekningen skal stanses.

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at organene for å registrere trekning omfatter organer for beregning av avstanden mellom skip og anker (8), organer for beregning av nåværende avstand mellom skipet og ankerets posisjon da ankeret først ble kastet, og organer for å sammenligne disse to beregnede verdier.

4. System ifølge krav 3, karakterisert ved at organene for beregning av avstanden mellom skip og anker (8) omfatter detektorer (10,13,9) for registrering av lengden av den ankerkjetting (6) som er stukket ut, vanndybden og ankerkjettingens (6) stramning, og organer for å utføre beregninger på grunnlag av de signaler som er mottatt fra nevnte detektorer (10,13,9) i overensstemmelse med teoretiske ankerkjetting-kjedelinjeformler.

5. System ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at organene for beregning av nåværende avstand mellom skipet og ankerets (8) posisjon da ankeret først ble kastet, omfatter organer for tidsmessig integrering av skipets hastighet eller akselerasjon fra det tidspunkt da ankeret ble kastet til nåtid.

6. System ifølge krav 3 eller 4 eller 5, karakterisert ved at styresignalene blir korrigert med hensyn til retning og strekning av trekningen.

7. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at organene for beregning av den maksimale holdekraft til ankeret i sjøbunnen omfatter detektorer (12,9,10,13) for registrering av havbunntypen, ankerkjettingens (6) stramning, den kjettinglengde som er stukket ut og vanndybden, organer for beregning av den lengde av ankerkjettingen (6) som ligger på havbunnen og organer for oppsummering av holdekraften som følge av selve ankeret (8) i den registrerte havbunntype og holdekraften som følge av nevnte ankerkjettinglengde som ligger på havbunnen.

8. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at organene for beregning av de ytre krefter som påvirker skipet omfatter detektorer (18,14) for vindretning og -hastighet og tidevannsstrømning.

9. System ifølge krav 8, karakterisert ved at organene for beregning av de krefter som påtrykkes skipet er utformet slik at de beregner ortogonale kraftkomponenter (Fp,Fs) parallelt med og perpendikulært på skipets lengde-midtlinje.

10. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det videre omfatter organer for avgivning av styresignaler til skipets dyptgående-styreorganer (19a) for variasjon av skipets dyptgående og dermed de ytre krefter på skipet, og/eller til ankerspill-styreorganer (5a) for variasjon av den ankerkjettinglengde som stikkes ut, og organer for registrering av den horisontale vinkelretning (0) av ankerkjettingen (6) i forhold til skipet.