NO802504L

NO802504L - NAVIGASJONSOPPLAERINGS-AIDS.

Info

Publication number: NO802504L
Application number: NO802504A
Authority: NO
Inventors: Frank Jones; Peter Tomlinson
Original assignee: Jones & Healy Marine Ltd
Priority date: 1980-08-22
Filing date: 1980-08-22
Publication date: 1982-02-23

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en treningssimulatorThe present invention relates to a training simulator

for skipsnavigasjon og håndtering av: skip, og spesielt treningssimulator for navigasjon av den type som forsyner en navi-gatør som gjennomgår trening, med en grafisk fremvisning eller et bilde som viser et fugleperspektiv som simulerer data for hans eget skip og omgivelsene. Oppfinnelsen er spesielt men ikke utelukkende anvendelig for en simulator som i første rekke er nyttig for opplæring av en pilot når det gjelder dokksetting og anlegg til kai for store tankskip og malmskip. for ship navigation and handling: ships, and in particular a training simulator for navigation of the kind which provides a navigator undergoing training with a graphic display or a picture showing a bird's eye view simulating data for his own ship and its surroundings. The invention is particularly, but not exclusively, applicable to a simulator which is primarily useful for training a pilot when it comes to docking and berthing facilities for large tankers and ore ships.

Med anvendelsen av meget store lasteskip, f.eks. supertankere, er det blitt meget vanskelig for skipets fører å bedømme hastigheten ved innseilingen, vinkelen og av- With the use of very large cargo ships, e.g. supertankers, it has become very difficult for the ship's captain to judge the speed at the approach, the angle and

standen for hans skip i forhold til molo eller kai under dokk-settingsoperasjohen. Med broen akterut på et skip og med en betydelig høyde over vannlinjen vil.skipsførerens syn på molo eller kai overfor baugen og dens forhold til akterskipets posisjon, komplisert av andre uvedkommende innvirkninger på dokksetting eller kaianlegg gjøre det vanskelig å bedømme en trygg hastighet for innseiling og avstand. Ethvert feilgrep når det gjelder hastighet ved støt mot molo eller kai kan føre til kostbar skade på skipet og/eller kaien, vanligvis begge. the position of his ship in relation to the breakwater or quay during the docking operation. With the bridge aft of a ship and with a significant height above the waterline, the master's view of the breakwater or quay opposite the bow and its relationship to the position of the stern ship, complicated by other extraneous influences on docking or quay facilities, will make it difficult to judge a safe speed for entering and distance. Any mishandling of speed when striking a breakwater or quay can result in costly damage to the ship and/or quay, usually both.

Gjennom de senere år har det vært en betydelig utvik-ling på området for hjelpemidler ved dokksetting og kaianlegg, medregnet sonar og anordningen av molo- og kaifremvisning av parametere, såsom avstands- og innløpshastigheter. Imidlertid har fremskritt på området for opplæringshjelpemidler ikke holdt følge og der er et behov for tilfredsstillende opplær-' ingshjelpemidler som kan benyttes til å simulere dokksetting og kaianlegg for et stort lasteskip. Hovedformålet med oppfinnelsen er følgelig å skaffe en slik simulator som er til-gjengelig for en overkommelig pris, lett å installere, som har betydelig allsidig anvendelse og som spesielt vil gjøre det mulig for en rorgjenger eller skipsfører å få "føling" med problemene ved dokksetting og kaianlegg under ikke operative betingelser. Over recent years, there has been significant development in the area of aids for docking and quay facilities, including sonar and the device for jetty and quay display of parameters, such as distance and inlet speeds. However, progress in the area of training aids has not kept pace and there is a need for satisfactory training aids which can be used to simulate docking and quay facilities for a large cargo ship. The main purpose of the invention is therefore to provide such a simulator which is available for an affordable price, easy to install, which has considerable versatile application and which will especially enable a coxswain or master to get a "feel" for the problems of docking and quay facilities under non-operational conditions.

Ifølge oppfinnelsen er en simulator av den ovennevnte art kjennetegnet ved en konsoll med en skjerm til å gi en etterlignet fremstilling av skipet og opplysninger om omgivelsene, to grupper styreinnretninger for innstilling (eller programmering) av henholdsvis informasjoner om omgivelsene og fremstillingen som kan anvendes for enøvelse med navigasjon eller håndtering som skal utføres og informasjon som representerer styringsavgjørelser ved en elev for skip eller . slepebåt, og "computerorganer" programmert for å styre fremstillingen på en tidsskala i samsvar med informasjon innstilt på begge de nevnte grupper av styringer og forandringer av disse i løpet av øvelsen. According to the invention, a simulator of the above-mentioned kind is characterized by a console with a screen to provide a simulated representation of the ship and information about the surroundings, two groups of control devices for setting (or programming) respectively information about the surroundings and the representation that can be used for an exercise with navigation or handling to be performed and information representing steering decisions by a learner for ship or . tug, and "computer organs" programmed to control the production on a time scale in accordance with information set on both said groups of controls and changes thereof during the exercise.

Simulatoren kan anvendes i et selvlæreprogram eller omgivelsesbetingelsene og fremviseren være innstilt eller programmert til å begynne med av en instruktør når den separate gruppering av skips/taubåtstyringene og styringene for omgivelser og fremvisning gjør det mulig å adskille instruktør-ens og studentens funksjoner og sistnevnte skal håndtere et minimalt antall styringer under en dokksettingsøvelse f.eks. Det foretrekkes imidlertid at en separat konsoll er anordnet for anvendelse av studenten og som i det virkelige liv styres en dokksettingsoperasjon av losen over muntlige instruksjoner (til taubåter, dokk, kai osv.) er der fortrinnsvis ikke til-gjengelig for studenten noen manuelt innstilte styringer, idet de to konsoller er innbyrdes forbundet ved hjelp av en tale-forbindelse. Med denne anordning, hvor de to konsoller kan ha identiske fremvisninger, vil instruktøren ikke bare først innstille styringene for omgivelser og fremvisning, men også i det etterfølgende justere styringene for skip og/eller taubåt i samsvar med de muntlige instruksjoner mottatt fra studenten. Dette er en fundamental ny tenkemåte på området for opplær-ingshjelp ved dokksetting eller kaianløp. The simulator can be used in a self-learning program or the environmental conditions and the viewer can be set or programmed initially by an instructor when the separate grouping of the ship/towboat controls and the controls for the environment and display makes it possible to separate the instructor's and the student's functions and the latter must handle a minimal number of controls during a docking exercise, e.g. However, it is preferred that a separate console is arranged for use by the student and as in real life a docking operation is controlled by the pilot via verbal instructions (to tugboats, dock, quay etc.) there are preferably no manually set controls available to the student , as the two consoles are interconnected by means of a voice connection. With this device, where the two consoles can have identical displays, the instructor will not only first set the controls for the surroundings and display, but also subsequently adjust the controls for the ship and/or tugboat in accordance with the verbal instructions received from the student. This is a fundamentally new way of thinking in the area of training assistance for docking or docking.

Taubåtstyringene er fortrinnsvis- anordnet på adskill-bare moduler, hensiktsmessig i et antall av fem, slik at andre studenter kan anta rollene som taubåtsjefer som hver er i muntlig forbindelse med studentkonsollen. Treveiskommunikasjons-innretninger for bruk av studenten vil fortrinnsvis respektive simulere en intern telefon (til hovedstyireposis joner) , en VHF-telefon (til taubåt- og kaisjefer) og et toveis syststem (til broen). I en foretrukket utførelse er bare anordnet en kommunikasjonsinnretning for instruktøren, idet utstyret detekterer og indikerer hvilken innretning er i bruk av studenten og automatisk forbinder denne med instruktørens kommunikasjons- The tugboat controls are preferably arranged on separable modules, preferably in a number of five, so that other students can assume the roles of tugboat commanders who are each in verbal communication with the student console. Three-way communication devices for use by the student will preferably respectively simulate an internal telephone (for main steering positions), a VHF telephone (for tugboat and quay commanders) and a two-way system voice (for the bridge). In a preferred embodiment, only one communication device is provided for the instructor, as the equipment detects and indicates which device is in use by the student and automatically connects this with the instructor's communication

innretning.device.

Det er ønskelig å anordne styringer for å velge målestokken ved hvilkenøvelsen presenteres på fremviseren og en skyverinnretning kan være innstillbar i forhold fremvisnings-skjermen for innstilling av fremvisningen på denne. På et passende tidspunkt under dokksettingsdefinisjonen kan computeren styre posisjonen av skipets senter på skjermen slik at det faller sammen med skyveren, og således la en eventuell innledende skipspbsisjon oppnås i forhold resten av fremvisningen. For å forlenge levetiden for katodestrålerørene, på hvilke fremvisningene presenteres, kan det anvendes en tek-nikk som betegnes "origo -pseudo-vilkårlighet", hver gang utstyret kobles inn eller fremvisningsskalaen forandres, idet en opprinnelse velges automatisk, hvilken kan vilkårlig vari-ere i posisjon innenfor et på forhånd fastlagt område på skjermen, f.eks. et område på en kvadratcentimeter. It is desirable to arrange controls to select the scale at which the exercise is presented on the display and a sliding device can be adjustable in relation to the display screen for setting the display on this. At an appropriate time during the docking definition, the computer can control the position of the ship's center on the screen so that it coincides with the pusher, thus allowing any initial ship position to be achieved in relation to the rest of the display. In order to extend the lifetime of the cathode ray tubes on which the displays are presented, a technique termed "origin pseudo-arbitrariness" can be used, each time the equipment is switched on or the display scale is changed, an origin being automatically selected, which can vary arbitrarily in position within a predetermined area on the screen, e.g. an area of one square centimeter.

Det er ønskelig at en mulighet for nedtegning av stemmekommunikasjonene mellom student og instruktør er anordnet og en linjeskriver, kurvetegneanordning eller lignende kan gi en varig nedtegning. Fortrinnsvis vil nedtegningsorga-' ner gjøre det mulig å spille opp igjen en øvelse senere og nevnte tidsskala er fortrinnsvis variabelt i forhold til både en øvelse og dennes gjentagelse. En øvelse kan hensiktsmessig utføres ved hastigheter fra virkelig tid til et multiplum av virkelig tid og derved komprimere øvelsen til en brøkdel av den virkelige tid for dokksettingsoperasjon eller kaianløp som simuleres. It is desirable that an opportunity to record the voice communications between student and instructor is arranged and a line printer, curve plotting device or similar can provide a permanent record. Preferably, recording devices will make it possible to replay an exercise later and said time scale is preferably variable in relation to both an exercise and its repetition. An exercise can conveniently be conducted at speeds from real time to a multiple of real time, thereby compressing the exercise into a fraction of the real time for the docking operation or quay run being simulated.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen konstruertA preferred embodiment of the invention constructed

i første rekke for simulering av dokksetting eller kaianløp skal i det følgende beskrives som et rent eksempel med henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er en perspektivisk fremstilling av utstyret som omfatter separate konsoller for in-struktør og student, fig. 2 er et prinsipielt blokkskjema for systemet, fig. 3 er et fullstendig blokkskjema for systemet, fig. 4 viser en typisk konsollfremvisning under en øvelse med kaianlegg, fig. 5 viser kontrollpaneler for instruktørkonsol-len, fig. 6 illustrerer vokale kommunikasjonsorganer på konsollene, fig. 7 illustrerer en typisk varig kopi av en registrering av en dokksettingsøvelse og fig. 8 viser en bilde- primarily for the simulation of docking or quay approaches shall be described in the following as a pure example with reference to the drawings, where fig. 1 is a perspective representation of the equipment which includes separate consoles for instructor and student, fig. 2 is a principle block diagram of the system, fig. 3 is a complete block diagram of the system, FIG. 4 shows a typical console presentation during an exercise with quay facilities, fig. 5 shows control panels for the instructor console, fig. 6 illustrates vocal communication means on the consoles, fig. 7 illustrates a typical permanent copy of a record of a docking exercise and FIG. 8 shows an image-

projeksjonsinnretning.projection device.

Utstyret omfatter en instruktørkonsoll 1 og en separat studentkonso^ll 2 som hver har en. visuell fremvisningsenhet (VDU) 3 eller 4 som på skjermen av et katodestrålerør 5 eller 6 presenterer en etterlignet fremvisning som skal simulere en navigasjonsøvelse valgt av instruktøren. Begge skjermer viser identiske bilder, men noen instrumentavlesnin-ger og computerfrembragte meldinger kan etter valg være be-grenset til instruktørens stemme. En typisk dokksettings-eller kaianløpsøvelse er vist og illustrert mer detaljert på fig. 4. Med henvisning til denne figur viser bildet et fugleperspektiv som inkluderer omrissene av skipet S, moloen J, fendere F1, F2, F3, F4 og taubåter T1 , T2, T3, T4. Det frem-viste område kan kobles inn trinnvis, f.eks. fra 3 km (inn-løpsfasen) til to skipslengder (dokksettingsfasen). The equipment includes an instructor console 1 and a separate student console 2, each of which has one. visual display unit (VDU) 3 or 4 which presents on the screen of a cathode ray tube 5 or 6 a simulated display which will simulate a navigation exercise selected by the instructor. Both screens show identical images, but some instrument readings and computer-generated messages can, by choice, be limited to the instructor's voice. A typical docking or quay approach exercise is shown and illustrated in more detail in fig. 4. With reference to this figure, the image shows a bird's eye view which includes the outlines of the ship S, the breakwater J, fenders F1, F2, F3, F4 and tugboats T1 , T2, T3, T4. The displayed area can be switched on step by step, e.g. from 3 km (the run-in phase) to two ship lengths (the docking phase).

Egnet informasjon i forbindelse med dokksettingen eller anløpet som øvelse blir kontinuerlig fremvist. Således blir maskinkommando/maskinens omdreiningstall vist ved ,7, rorkom-mando/rorvinkel vises ved 8, kompasskursen ved 9 og vindens retning og hastighet ved 10. Tilleggsinformasjon som kan velges individuelt for å komme tilsyne bare på instruktørens skjerm, på begge skjermer eller ikke på noen av disse, omfatter vendehastighetsindikator, baug-sidepropellerens o/min og hastighetslogg ved 11, lederull-/pullert-identifikasjon ved 12 - 15 og beskrivelse avøvelsen (type av skip og kai, antall taubåter osv.) ved 16. Hvis påkrevet kan en fremvisning for hjelp ved dokksetting eller kaianlegg presenteres ved 17, Suitable information in connection with the docking or docking as an exercise is continuously displayed. Thus engine command/engine rpm is shown at .7, rudder command/rudder angle is shown at 8, compass heading at 9 and wind direction and speed at 10. Additional information that can be selected individually to appear only on the instructor's screen, on both screens or not on some of these, includes rate of turn indicator, bow thruster rpm and speed log at 11, leader roll/bollard identification at 12 - 15 and description of the exercise (type of ship and quay, number of tugs, etc.) at 16. If required can a display for help with docking or wharf facilities is presented at 17,

idet tegningene illustrerer den velkjente IDASAT fremvisning, mens alternative fremvisninger såsom de som anvendes ved Dopler radar eller Dopler sonar (ombord på skip) også kan velges. For å forlenge levetiden for katodestrålerør anvendes en pseudo-vilkårlighetsteknikk. Hver gang systemet kobles inn eller fremvisningsskalaen forandres velges automatisk et origo anbragt vilkårlig hvor som helst innenfor et område på 1 cm 2 av skjermen. Dette sikrer at de statiske.fremvisnings-komponenter, f.eks. instrumentdata, ikke alltid trekkes inn i samme posisjon på skjermene 5 og 6. as the drawings illustrate the well-known IDASAT display, while alternative displays such as those used by Doppler radar or Doppler sonar (on board ships) can also be selected. To extend the lifetime of cathode ray tubes, a pseudo-randomness technique is used. Every time the system is switched on or the display scale is changed, an origin placed arbitrarily anywhere within an area of 1 cm 2 of the screen is automatically selected. This ensures that the static display components, e.g. instrument data, is not always drawn into the same position on screens 5 and 6.

Instruktørkonsollen 1 har to grupper styreinnretninger 18 og 19 for innstilling av opplysninger resp. angående omgivelsene og fremvisningen og informasjoner som representerer skip/taubåt-styringsavgjørelser ved studentnavigatøren. Disse styreinnretninger er gruppert på separate styrepaneler montert ved siden av hverandre som vist på fig. 1 og de er vist detaljert i større målestokk på fig. 5. Arten og funk-sjonen av styreinnretningene skal nå beskrives særlig med henvisning til fig. 5 og med utgangspunkt i omgivelsesstyringene 18. Styreinnretninger for definisjon av dokksettingen eller kaianløpet som benyttes bare ved start av en øvelse, omfatter en flerstillingsbryter (MPS) 20 som velger typen på angjeldende fartøy, f.eks. en lastet 250.000 tonn dødvekt tanker, en 250.00 tonn dødvekt tanker i ballast eller et containerskip med dobbeltpropeller på 60.000 tonn dødvekt. En MPS 21 velger typen av dokk eller kai, f.eks. en kai i åpen sjø med fire fendere som på den illustrerte fremvisning, en knapp 22 styrer skipets S kurs og en MPS 23 angir kjølklaringen i meter. Knappen 22 benyttes i forbindelse med en spak-styring 24 for helt ut å definere den innledende skipsposisjon. Når den er koblet inn med en bryter 25 beveger styreinnretningen 24 en skyver i form av symbolet På et bestemt tidspunkt under kaianløpet blir definisjonen av senter for skipet S automatisk styrt til å falle sammen med skyveren for å muliggjøre oppnåelse av en hvilken som helst innledende skipsposisjon. The instructor console 1 has two groups of control devices 18 and 19 for setting information or regarding the surroundings and display and information representing ship/towboat steering decisions by the student navigator. These control devices are grouped on separate control panels mounted next to each other as shown in fig. 1 and they are shown in detail on a larger scale in fig. 5. The nature and function of the control devices shall now be described in particular with reference to fig. 5 and based on the environmental controls 18. Control devices for defining the docking or quay run, which are used only at the start of an exercise, comprise a multi-position switch (MPS) 20 which selects the type of vessel in question, e.g. a loaded 250,000 tonne deadweight tanker, a 250,000 tonne deadweight tanker in ballast or a container ship with twin propellers of 60,000 tonne deadweight. An MPS 21 selects the type of dock or quay, e.g. a quay in open sea with four fenders as in the illustrated presentation, a button 22 controls the ship's S course and an MPS 23 indicates the keel clearance in metres. The button 22 is used in conjunction with a lever control 24 to fully define the initial ship position. When engaged with a switch 25, the control device 24 moves a pusher in the form of the symbol At a certain point during the quay run, the definition of the center of the ship S is automatically controlled to coincide with the pusher to enable any initial ship position to be achieved .

To styreinnretninger 26 og 27 innstiller respektive vindretning og hastighet og styringer 28 og 29 innstiller respektive tidevannsretning og hastighet. Vind- og tide-vannsstyringer kan forandres på et hvilket som helst tidspunkt under en øvelse med unntagelse av at hvis det velges en massiv kai ved hjelp av styringen 21, blir tidevanns-retningsstyrin-gen 28 automatisk gjort uviksom og tidevannet antas å være parallelt med kaien. Two control devices 26 and 27 set the respective wind direction and speed and controls 28 and 29 set the respective tide direction and speed. Wind and tide controls can be changed at any time during an exercise with the exception that if a massive quay is selected using control 21, the tidal direction control 28 is automatically set to unwieldy and the tide is assumed to be parallel to the dock.

Bildestyringene i gruppen 18 er i et antall av fem og de velger målestokken for fremvisningen og de valgfrie instru-ment/identifiseringsinnretninger som skai fremvises. En frem-visnings-ekspansjonsstyring anordnet ved hjelp av en MPS 30 velger det påkrevede arbeidsområde og en MPS 31 velger hvilken dokksettings- eller, kaianløpshjelp som skal fremvises ved 17, men uansett posisjonen av denne bryter vil' en valgt hjelp bare bli fremvist hvis maksimal ekspansjons-(dokksettings-eller kaianløpsfase) er valgt med bryteren 30. En trestillingsbryter 32. velger hvorvidt de valgfrie instrumentavles-ninger (vendehastighetsindikator, o/min for baugskyvekraften, hastighetslogg osv.) skal fremvises ved 11 bare på instruk-tørens skjerm, både instruktørens og studentens skjermer, eller ikke vises frem. En annen trestillingsbryter 33 velger hvorvidt antallet slepebåter skal vises frem på instruktørens skjerm, begge skjermer eller ingen skjerm, og en ytterligere trestillingsbryter 3 4 velger hvorvidt antallet av skipsvei-visere og molopullertenes anbringelse skal vises frem på in-struktørens skjerm, begge skjermer eller ingen skjerm. The image controls in group 18 are five in number and they select the scale for the display and the optional instruments/identification devices to be displayed. A display-expansion control arranged by means of an MPS 30 selects the required work area and an MPS 31 selects which docking or docking aid is to be displayed at 17, but regardless of the position of this switch, a selected aid will only be displayed if the maximum expansion (docking or docking phase) is selected with switch 30. A three-position switch 32 selects whether or not the optional instrument readings (rate of turn indicator, bow thrust rpm, speed log, etc.) are to be displayed at 11 only on the instructor's screen, both the instructor's and the student's screens, or not displayed. Another three-position switch 33 selects whether the number of tugs is to be displayed on the instructor's screen, both screens or no screen, and a further three-position switch 3 4 selects whether the number of ship direction indicators and the placement of the breakwater bollards is to be displayed on the instructor's screen, both screens or none screen.

Tids- og nedtegningsstyringene benyttes til å velge hvilke tidstelling og nedtegningsinnretninger skal vises frem og de er tre i antall. En MPS 35 velger den hastighet, ved hvilken øvelsen skal utføres (1, 2, 3 n x virkelig tid), en bryter 36 benyttes til innstilling av en innretning 37 for en varig kopiering (fig. 1) på eller av og en bryter 38 be-stemmer om en øvelse skal nedtegnes for etterfølgende gjenspilling. En hovedstyreseksjon av gruppen 18 styrer utstyrets arbeidsmåte og inkluderer en på/av-bryter 39 og seks belyste trykknappbrytere 40 - 45. En inngangsbryter 40 trykkes ned for å signalisere at operatøren har fullført en spesiell inn-stillingsoppgave, en bryter 41 varsler at en øvelse skal begynne, en stoppbryter 42 benyttes til å indikere at en øvelse skal utsettes, en fortsettelsesbryter 43 at en utsatt øvelse skal gjenopptas, en gjenspillingsbryter 44 varsler at en nedtegnet øvelse skal gjenspilles, og en testbryter 45 setter igang et automatisk selvtestsystem,(dvs. kontroll av svikt på apparatene). The time and write-down controls are used to select which time counting and write-down devices are to be displayed and there are three of them. An MPS 35 selects the speed at which the exercise is to be performed (1, 2, 3 n x real time), a switch 36 is used to set a device 37 for a permanent copying (fig. 1) on or off and a switch 38 be - votes on whether an exercise should be recorded for subsequent replay. A main control section of the group 18 controls the operation of the equipment and includes an on/off switch 39 and six illuminated push button switches 40 - 45. An input switch 40 is depressed to signal that the operator has completed a particular setting task, a switch 41 notifies that an exercise is to begin, a stop switch 42 is used to indicate that an exercise is to be postponed, a continuation switch 43 that a postponed exercise is to be resumed, a replay switch 44 warns that a recorded exercise is to be replayed, and a test switch 45 initiates an automatic self-test system, (i.e. control of failure of the devices).

Styregruppen 19 for skipet/taubåten har sine. styreinnretninger anordnet i tre seksjoner som angår respektive skipsstyringen, taubåtstyringen og fortøyningstauets posisjon. Den første seksjon omfatter en styreinnretning 40 for rorvin-kelen, en gliderstyring 41 for styrbords maskin, idet denne styreinnretning er uvirksom hvis instruktøren har valgt et skip med bare en propeller forøvelsen, en tilsvarende gliderstyre-innretning 42 for babord maskin, eller hovedmaskinstyring for et skip med enkelt-propeller, og en styreinnretning 43 for baugskyvekraften, også her i form av en glider. For å gi et mer realistisk svar innføres kunstige tidsforsinkelser når en eventuell forandring foretas med skipsstyreinnretningene. Steering group 19 for the ship/towboat has its own. steering devices arranged in three sections which respectively relate to ship steering, towboat steering and the position of the mooring rope. The first section includes a control device 40 for the rudder angle, a glide control device 41 for the starboard engine, this control device being inactive if the instructor has chosen a ship with only one propeller for the exercise, a corresponding glide control device 42 for the port engine, or main engine control for a ship with a single propeller, and a control device 43 for the bow thrust force, also here in the form of a glider. To give a more realistic answer, artificial time delays are introduced when a possible change is made with the ship's steering devices.

Styreseksjonen for taubåtene omfatter fem identiske moduler såsom 4 4 som hver kan simulere styringen av en taubåt og således gjøre det mulig for opptil fem taubåter å bli anvendt i en øvelse. Hver modul 44 kan tas ut av konsollen 1 for å til-late medstudenter å anta rollene som taubåtsjefer og den omfatter fem styreinnretninger. Den første styreinnretning er en manuell/automatisk bryter 79 som benyttes til å velge arbeids-\måten for styreinnretningene 45, 46, 47 og 49, slik at når det velges "manuell" har operatøren fullstendig kontroll over taubåtene, mens i stillingen "automatisk" blir en del av ansvaret med styring av taubåten (f.eks. manøvrering fra trekk i en stil-ling til skyving i en annen) fjernet fra operatøren og utført automatisk av computeren. En bryter 45 (bare virksom ved automatisk fremgangsmåte) er innstilt i samsvar med om taubåten The steering section for the tugboats comprises five identical modules such as 4 4 each of which can simulate the steering of a tugboat and thus enable up to five tugboats to be used in an exercise. Each module 44 can be removed from the console 1 to allow fellow students to assume the roles of tugboat commanders and it comprises five steering devices. The first control device is a manual/automatic switch 79 which is used to select the mode of operation of the control devices 45, 46, 47 and 49, so that when "manual" is selected the operator has complete control over the tugboats, while in the "automatic" position part of the responsibility for steering the towboat (e.g. maneuvering from pulling in one position to pushing in another) is removed from the operator and carried out automatically by the computer. A switch 45 (only effective in automatic mode) is set in accordance with the towboat

skal skyve eller trekke skipet og hvis det er "trekk" som er valgt, blir et tau automatisk forbundet på fremvisningen. En bryter 46 for "tau på/tau av" benyttes til.forbindelse eller fri-givning av et slepetau ved manuell fremgangsmåte eller simulerer en svikt i slepetauet ved automatisk fremgangsmåte og MPS 47 benyttes til å velge hvilke av enogtyve tilgjengelige forbind-elsespunkter med skipet S skal anvendes, idet bryterstillingen "00" velges når angjeldende taubåt ikke benyttes. Styreinnretningen 48 benyttes til å innstille taubåtmotorens hastighet trinnvis i trinn på 50 o/min fra 0 opp til 500 o/min, og den femte taubåtstyring 49 innstiller den relative kurs ved automatisk fremgangsmåte (dvs. retningen av taubåten i forhold til skipet S) eller den absolutte kurs ved den manuelle fremgangsmåte. For å gi et mere realistisk svar innføres automatisk tidsforsinkelser med hensyn til forandringene av taubåt-styreinnretningene, i tillegg til styreinnretningen for "tau på/tau av" som simulerer svikt i tauet. will push or pull the ship and if "pull" is selected, a rope is automatically connected on the display. A switch 46 for "rope on/rope off" is used to connect or release a tow rope by manual method or simulates a failure of the tow rope by automatic method and MPS 47 is used to select which of twenty one available connection points with the ship S must be used, as the switch position "00" is selected when the towboat in question is not used. The control device 48 is used to set the speed of the tugboat motor step by step in steps of 50 rpm from 0 up to 500 rpm, and the fifth tugboat control 49 sets the relative course by automatic method (i.e. the direction of the tugboat in relation to the ship S) or the absolute course by the manual procedure. To give a more realistic answer, time delays are automatically introduced with respect to the changes of the tugboat steering devices, in addition to the "rope on/tow off" control device which simulates failure of the rope.

Den avsluttende seksjon i gruppen 19 av styreinnretninger omfatter veiviser MPS 50 som gjør det mulig å velge et av de disponible tilkoblingspunkter på skipet, en pullert MPS 51 som tillater valg av et hvilket som helst forbindel-sespunkt med moloen J, og en kraft-MPS 52 som innstilles på The final section in the group 19 of control devices comprises the guide MPS 50 which enables the selection of one of the available connection points on the ship, a bollard MPS 51 which allows the selection of any connection point with the jetty J, and a power MPS 52 which is set to

den nødvendige innhalingskraft. Denne seksjon av styreinnretningene blir fullstendig ved hjelp av en tilkoblingsknapp 53 og en frigjøringsknapp 54. For å simulere forbindelsen av et fortøyningstau innstilles MPS 50, 51 og 52 og knappen 53 trykkes ned; for å simulere utkobling blir MPS 50 og 51 innstilt og knappen 52 trykkes ned. the required catch-up force. This section of the controls is completed by means of a connection button 53 and a release button 54. To simulate the connection of a mooring rope, MPS 50, 51 and 52 are set and button 53 is pressed; to simulate disconnection, MPS 50 and 51 are set and button 52 is pressed.

Det prinsipielle simulatorsystem vist på fig. 2 omfatter operatørstyringer 55, såsom de vist ved 18, 19 som er beskrevet, hovedcompUteren 56, styreinnretningen 57 for registrering og en enkelt visuell fremvisningsenhet såsom enheten 3. Forskjellige valgfrie varianter av dette prinsipielle system er mulig helt opp til det komplette system som anven- The principle simulator system shown in fig. 2 comprises operator controls 55, such as those shown at 18, 19 which have been described, the main computer 56, the control device 57 for registration and a single visual display unit such as the unit 3. Different optional variants of this principle system are possible right up to the complete system which uses

des i utførelsen vist på fig. 1 og blokkskjemaet for samme vist på fig. 3. Dette viser i tillegg til elementene 55 - 58 des in the embodiment shown in fig. 1 and the block diagram for the same shown in fig. 3. This shows in addition to items 55 - 58

i det prinsipielle system tilleggsskjermen 4 for studenten, bulklagringsinnretningen 59 (f.eks. hard skive, slakk skive, magnetbånd,halviedeihukommelse, kjernehukommelse, boblehukom-meise, hulltape, hullkort osv.), linjetrykkeinnretningen 37 in the principle system the additional screen 4 for the student, the bulk storage device 59 (e.g. hard disk, floppy disk, magnetic tape, semi-dough memory, core memory, bubble memory, punched tape, punched card, etc.), the line printing device 37

for varig kopi, hvilken alternativt kan være en kurveskriver, eller diagramregistrering osv., idet et vokalt kommunikasjonsledd omfatter en studentkommunikator 60, en instruktørkommuni-kator 61 og kommunikasjonsstyreinnretninger 62, en båndoppta-ger 63 og en innretning for projisering av et bilde omfattende en projektor 64 som hører sammen med en fremvisningsenhet 4 og en stor skjerm 65. for permanent copy, which can alternatively be a graph recorder, or chart recording, etc., with a vocal communication link comprising a student communicator 60, an instructor communicator 61 and communication control devices 62, a tape recorder 63 and a device for projecting an image comprising a projector 64 which belongs together with a display unit 4 and a large screen 65.

Hovedcomputeren 56 avleser og tyder .alle operatørens styreinnretninger 18, 19 og er programmert i samsvar med på forhånd fastlagte matematiske modeller, hvis ligninger kan anvendes på det område av øvelser som kan velges. Disse ligninger tar hensyn til i det minste følgende inngangsparametére: The main computer 56 reads and interprets all the operator's control devices 18, 19 and is programmed in accordance with predetermined mathematical models, whose equations can be applied to the area of exercises that can be selected. These equations take into account at least the following input parameters:

1) Kjølklaring1) Keel clearance

2) Åpen/lukket kaiform2) Open/closed berth form

3) Skipsmaskinhastighet3) Ship engine speed

4) Skipsrorvinkel4) Rudder angle

5). Vindretning og hastighet5). Wind direction and speed

6) Retning og hastighet for havstrømmer6) Direction and speed of ocean currents

7) Hastighet og retning for skyvekraftpropeller i baugen 7) Speed and direction of thrust propellers in the bow

8) Belastninger og posisjoner for fortøyningsliner8) Loads and positions for mooring lines

9) Orientering og krefter for taubåt9) Orientation and forces for towboat

10) Fender-dynamikk10) Fender dynamics

Etter avlesning og tyding av styringene vil således computeren vurdere og ajourføre løsninger til ligningene som benyttes for å definere innstillingen av skipet og taubåten(e), og den vil fortsatt ajourføre opplysningen som skal presenteres for fremvisningsskjermene. Den kan også skrive til og avlese fra bulklagringsinnretningen 59 som benyttes for opptak og tilbakespilling av en øvelse og den sender ut informasjon til linjetrykkeinnretningen 37. Registrerings-styreinnretningen 57 omdanner digitale innganger fra computeren 56 til analoge utganger som kan drive katodestrålerørfremvisninger med stor oppløsning i fremvisningsenhetene 3 og 4. After reading and deciphering the controls, the computer will thus assess and update solutions to the equations used to define the setting of the ship and the tug(s), and it will continue to update the information to be presented to the display screens. It can also write to and read from the bulk storage device 59 which is used for recording and playback of an exercise and it outputs information to the line printing device 37. The recording controller 57 converts digital inputs from the computer 56 to analog outputs which can drive high resolution cathode ray tube displays in the display units 3 and 4.

Digital informasjon fra computeren 56 lagres i en hukommelse som deretter benyttes til å generere kontinuerlig vektorer og tegn som skal fremvises. Et spesielt trekk ved styreinnretningen 57 er at den genererer kontinuerlig former, dvs. at heltrukne linjer trekkes i motsetning til en rekke punkter, hvilket gjør betraktning på nært hold meget mer god-tagbart.. Imidlertid kan som et alternativ anvendes mindre avanserte styreinnretninger som gir mindre effektive fremvisninger hvis studentens behov er å dekke øvelser med multi-funksjoner ved små omkostninger. Under inn]edningsfasen og måiestokkveksling belaster computeren 56 styreinnretningen 57 med vektorinformasjon som er representativ for de statiske komponenter, såsom moloen J og instrumentskalaene. Et "arbeidsområde" av skjermen defineres, omkring på hvilket de dynamiske komponenter- (skipet S og taubåtene T) kan beveges og tilnærmet hver tiendedel av et sekund bevirker computeren at styreinnretningen 57 blender ut det dynamiske arbeidsområde og deretter tegner over med ajourført informasjon og gir et inntrykk av bevegelse. Digital information from the computer 56 is stored in a memory which is then used to continuously generate vectors and characters to be displayed. A special feature of the control device 57 is that it generates continuous shapes, i.e. that solid lines are drawn as opposed to a series of points, which makes close-up viewing much more acceptable. However, as an alternative, less advanced control devices can be used which provide less effective demonstrations if the student's need is to cover exercises with multi-functions at low cost. During the start-up phase and gauge exchange, the computer 56 loads the control device 57 with vector information that is representative of the static components, such as the breakwater J and the instrument scales. A "working area" of the screen is defined, around which the dynamic components (the ship S and the tugboats T) can be moved and approximately every tenth of a second the computer causes the control device 57 to fade out the dynamic working area and then draw over it with up-to-date information and give an impression of movement.

Kommunikasjonsleddet mellom student og instruktør inkluderer studentkommunikatoren 60, instruktørens kommunikator 61 og tilhørende styreinnretning 62, idet kommunikatorene er vist detaljert på fig. 6. Over dette ledd er studenten istand til å gi. vokale instruksjoner d samsvar med hvilke instruktøren kan justere styringene for skipet/taubåten(é), The communication link between student and instructor includes the student communicator 60, the instructor's communicator 61 and associated control device 62, the communicators being shown in detail in fig. 6. Above this section, the student is able to give. vocal instructions d compliance with which the instructor can adjust the controls for the ship/towboat(é),

og kommunikatoren 60 omfatter manuelle sett 66 og 67, en mikrofon 68 og en høytaler 69. De manuelle sett simulerer respektive en intern telefon og en VHF telefon og mikrofonen og høytaleren simulerer regisystemet som er den annen kommunika-sjonskanal normalt disponibel for en skipsfører på broen av et skip som beskrevet. and the communicator 60 comprises manual sets 66 and 67, a microphone 68 and a loudspeaker 69. The manual sets respectively simulate an internal telephone and a VHF telephone and the microphone and loudspeaker simulate the management system which is the second communication channel normally available to a master on the bridge of a ship as described.

Bare en kommunikasjonsinnretning er påkrevet for in-struktøren og da de manuelle sett ikke er reprodusert i kommunikatoren 61 blir kommunikasjonen helt og holdent ved hjelp av en mikrofon 70 og høyttaler 71. Indikatorlamper 72 og 73 indikerer respektive hvorvidt studentens manuelle sett er i bruk. Styreinnretningen 62 detekterer hvilken kommunikasjonsinnretning benyttes av studenten og forbinder denne automatisk med kommunikatoren 61 og når det passer slik, tennes en av lampene 72, 73 for å informere instruktøren hvilken simu-lert type kommunikasjon er i bruk. Det er også anordnet anvendelse av hodetelefoner (dvs. hodetelefon og mikrofon kombinert) av studenten og/eller instruktøren. Når et slikt sett med hodetelefon og mikrofon er tilkoblet studentens pluggekontakt 77 eller instruktørens pluggkontakt 78 er audioinnretningene på det angjeldende kommunikasjonspanel forbikoblet. Only one communication device is required for the instructor and as the manual sets are not reproduced in the communicator 61, communication is entirely by means of a microphone 70 and speaker 71. Indicator lights 72 and 73 respectively indicate whether the student's manual set is in use. The control device 62 detects which communication device is used by the student and automatically connects this to the communicator 61 and, when appropriate, one of the lamps 72, 73 is lit to inform the instructor which simulated type of communication is in use. The use of headphones (i.e. headphones and microphone combined) by the student and/or the instructor is also arranged. When such a set of headphones and microphone is connected to the student's plug connector 77 or the instructor's plug connector 78, the audio devices on the relevant communication panel are bypassed.

Bulklagringsinnretningen 59 gjør det mulig å regi-strere en hvilken som helst øvelse som skal utføres og behol-des, og tillater således gjenspilling av øvelsen og full ana-lyse av denne på et senere tidspunkt. Instruktøren kan også på forhånd nedtegne eksempler på øvelser for senere student-instruksjon og en nedtegnet øvelse kan spilles opp igjen med en hastighet som avviker fra den hvorved den ble nedtegnet. Det er også mulig å gjenspille opp til et valgt punkt og deretter fortsette under manuell styring. Data for en øvelse registreres med jevne mellomrom ved å lagre strøminnstil-lingene for alle de uavhengige variable, f.eks. skipets posisjon og taubåtvektorer, i bulklagringsinnretningen. Regi-streringsinnretningen 63 muliggjør samtidig registrering av kommunikasjonsdialogen og denne kan spilles tilbake synkront med fremvisningen. The bulk storage device 59 makes it possible to register any exercise that is to be performed and retained, and thus allows replay of the exercise and full analysis thereof at a later time. The instructor can also record examples of exercises in advance for later student instruction and a recorded exercise can be played back at a speed that deviates from the speed at which it was recorded. It is also possible to replay up to a selected point and then continue under manual control. Data for an exercise is recorded at regular intervals by saving the current settings for all the independent variables, e.g. the ship's position and tug vectors, in the bulk storage facility. The recording device 63 enables simultaneous recording of the communication dialogue and this can be played back synchronously with the presentation.

Linjetrykkeinnretningen 37 er særlig verdifull for frembringelse av synlige registreringer, av dokksettings- The line printing device 37 is particularly valuable for producing visible registrations, of docking

eller kaianløpsøvelser, idet en typisk innledningsseksjon av en slik nedtegning er vist på fig. 7. I dette eksempel som er nedtegnet på en strimmel 74, er linjen 75 en kurve for baugens avstand over tiden og linjen 76 er en tilsvarende kurve or quay approach exercises, a typical introductory section of such a drawing being shown in fig. 7. In this example which is recorded on a strip 74, the line 75 is a curve for the distance of the bow over time and the line 76 is a corresponding curve

for akterendens avstand, idet diagrammets akser er i målestokk hhv. minutter og meter. Et linjenummer er fremvist, slik at ved gjenspillingen av en nedtegnet øvelse kan den visuelle nedtegning referere til kurvefremvisningen. Kopien skaffer også en nedtegning av studentens utførte arbeide for etterfølg-ende vurdering og arkivering. for the stern distance, as the diagram's axes are to scale or minutes and meters. A line number is displayed, so that when replaying a recorded exercise, the visual recording can refer to the curve display. The copy also provides a record of the student's completed work for subsequent assessment and archiving.

Bildefremvisningsinnretningen nevnt kort med henvisning til fig. 3 er også et ytterst verdifullt ønskelig trekk og det er vist mer detaljert på fig. 8. Projektoren 64 kan monteres enten på VDU 3 eller 4 og projisere fremvisningen på den store frittstående skjerm 65. Dette skaffer en mulighet for gruppebetraktning og instruksjon og projektoren arbeider etter ep.idiaskop-prinsippet. Den kan som et alternativ projisere på en hvilken som helst egnet hvit flate og den er dessuten konstruert slik at den hurtig kan festes til eller tas av fra fremvisningsskjermene. The image display device mentioned briefly with reference to fig. 3 is also an extremely valuable desirable feature and it is shown in more detail in fig. 8. The projector 64 can be mounted either on VDU 3 or 4 and project the presentation on the large independent screen 65. This provides an opportunity for group viewing and instruction and the projector works according to the epidiascope principle. It can alternatively project onto any suitable white surface and it is also designed so that it can be quickly attached to or removed from the display screens.

Den beskrevne utførelse har tre hovedarbeidsmåter og utstyret er i første rekke konstruert for anvendelse av to personer i en "student/instruktør-måte". Konstruksjonen er slik at studenten krever en minimal mengde instruksjon før en øvelse, f.eks. en typisk dokking eller kaianløp, kan begynne og bruken av et vokalt kommunikasjonsledd uten styringer tilgjengelige for studenten simulerer nøyaktig den virkelige situasjon, hvori en dokksetting eller et kaianløp foretas av en skipsfører eller los. Vanligvis vil instruktøren instille betingelsene for omgivelsene og fremvisningen førøvelsen be-gynner og deretter bare justere styringene for skipet/taubåten slik dette dikteres av studenten. Hvis påkrevet kan omgivelses-og fremvisningsparametrene imidlertid forandres under løpet av en øvelse. The described embodiment has three main working modes and the equipment is primarily designed for use by two people in a "student/instructor mode". The construction is such that the student requires a minimal amount of instruction before an exercise, e.g. a typical docking or quay run, may begin and the use of a vocal communication link with no controls available to the student accurately simulates the real-world situation, in which a docking or quay run is undertaken by a master or pilot. Usually the instructor will set the conditions for the surroundings and the display before the exercise begins and then only adjust the controls for the ship/towboat as dictated by the student. If required, however, the environment and display parameters can be changed during the course of an exercise.

Instruktørens plan på konsoll .1 med styreinnretnin-. gene adskilt i to grupper 18 og 19 letter anvendelsen av utstyret på en selvlærende måte, hvor studenten benytter konsoll 1. Når konsoll 1 anvendes for selvundervisning kan om-givelses- og fremvisningsbetingelsene innstilles til å begynne med, slik at studenten bare behøver manipulere et minimum av styreinnretninger anordnet ved gruppen 19 under en kaianløps-eller dokksettingsøvelse. The instructor's plan on console .1 with control device-. genes separated into two groups 18 and 19 facilitate the use of the equipment in a self-learning way, where the student uses console 1. When console 1 is used for self-teaching, the surrounding and display conditions can be set to begin with, so that the student only needs to manipulate a minimum of steering devices arranged at group 19 during a quayside or docking exercise.

I en "klasseinstruksjonsmåte med utspørring" er systemet utformet for klasseinstruksjon under anvendelse av bildeprojeksjonssystemet vist på fig. 8 for derved å lette gruppebetraktning. Denne store fremvisningsskjerm kan benyttes for utspørring når en students forsøk på en øvelse kan gjenspilles og diskuteres av klassen, eller for instruksjon når den gjør det mulig for instruktøren å undervise et stort antall studenter samtidig. In an "inquiry class instruction mode", the system is designed for class instruction using the image projection system shown in FIG. 8 to thereby facilitate group consideration. This large display screen can be used for questioning when a student's attempt at an exercise can be replayed and discussed by the class, or for instruction when it enables the instructor to teach a large number of students simultaneously.

Systemet er konstruert slik at i tillegg til instilling av en på forhånd bestemt øvelse under anvendelse av de matematiske modeller hvorved computeren 56 er programmert, kan instruktøren gå utenom disse modeller og benytte systemet for å vise vanlige skipsmanøvre av hans egen tenkning og under hans egen styring. Arbeidsområdet kan også utvides til å in-kludere håndteringsmanvøre i åpen sjø og konstruksjonen gir anledning til å tillegge dynamikken for vanntrekkraften og muligheten for definerte konturer av molo/fender/fast land innført, idet sistnevnte gjør det mulig å få fastslått og kon-trollert det dynamiske svar på forskjellige konstruksjoner av molo og fendere. The system is constructed so that in addition to setting a predetermined exercise using the mathematical models by which the computer 56 is programmed, the instructor can bypass these models and use the system to show normal ship maneuvers of his own thinking and under his own control . The work area can also be expanded to include handling maneuvers in the open sea and the construction gives the opportunity to add the dynamics of water traction and the possibility of defined contours of breakwater/fender/solid land introduced, the latter making it possible to establish and control the dynamic response to different breakwater and fender constructions.

Systemet er videre konstruert slik at det kan godta brukerdefinerte programmer. Brukerprogrammer som foreligger i bulklagringsinnretningen, kan føres inn på computerens hukommelse og deretter kjøres på normal måte. Et tangentbord kan også monteres for å gjøre det mulig for brukeren å innføre programkode eller parametere i computeren. The system is also designed so that it can accept user-defined programs. User programs that exist in the bulk storage device can be entered into the computer's memory and then run in the normal way. A keyboard can also be fitted to enable the user to enter program code or parameters into the computer.

Claims

1. Training simulator for ship navigation and ship handling, characterized by a console with a screen to provide a simulated representation of the ship and information about the surroundings, two groups of control devices for setting (or programming) respectively information about the surroundings and the representation that can be used for an exercise of navigation or handling to be performed and information representing steering decisions by a learner for ship or tug, and "computer means" programmed to control the performance on a time scale in accordance with information set on both said groups of controls and changes thereof during the exercise.

2. Simulator according to claim 1, characterized in that said console is one of two consoles which are respectively equipped for use by the student (hereinafter referred to as the student) and by an instructor, the instructor's console being together with at least the aforementioned group of control devices for setting information regarding surroundings and display.

3. Simulator according to one of the preceding claims, characterized in that both groups of control devices belong to the instructor's console so that no manually operated control devices are available to the student, and both consoles are interconnected by means of a voice link, so that the instructor initially can set the controls for surroundings and display and afterwards adjust the group of controls for ship/towboat steering in accordance with the vocal instructions from the student.

4. Simulator according to claim 3, characterized in that three vocal communication devices are arranged for selective use by the student and respectively simulate an internal telephone (for main steering positions), a VHF telephone (for tugboat and quay foreman) and a two-way system (for the bridge).

5. Simulator according to claim 4, characterized in that only one communication device is arranged on the instructor's console for use by the instructor for communication with the student at the student's console, as the equipment detects and indicates which communication device is in use by the student and automatically connects it to the instructor's communication device.

6. Simulator according to one of the preceding claims, characterized in that the tugboat controls for the correspondingly mentioned group of controls are arranged on separate modules, so that other students can remove the modules and individually assume the roles of tugboat commanders who are each in vocal communication with the student's console.

7. Simulator according to one of the preceding claims, characterized in that registration bodies make it possible to record an exercise for later replay and the time scale is selectively variable with regard to both an exercise and its replay.

8. Simulator according to claim 7, characterized in that an exercise can be performed and/or replayed at speeds from real time to a multiple of real time.

9. Simulator according to one of the preceding claims, characterized in that the work area for the display can be connected step by step.

10. Simulator according to one of the preceding claims, characterized in that the group of steering devices relating to ship/towboat steering has its steering devices arranged in three sections which respectively relate to ship steering, towboat steering and the placement of mooring ropes.

11. Simulator according to one of the preceding claims, characterized in that artificial time delays are introduced to give a more realistic answer as to whether any changes are made with the ship's controls and with respect to changes in the tugboat controls other than a rope on/tow off control that simulates rope failure.