RU221649U1 - Швартовное устройство камеры шлюза - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области эксплуатации водного транспорта, а именно к техническим средствам для автоматического захвата безэкипажных или автономных надводных судов с целью их удержания в заданной точке. Устройство предназначено для швартовки судов при их шлюзовании в камере шлюза. Для решения проблемы швартовное устройство камеры шлюза, выполненное так же, как и прототип, в виде плавучего рыма, располагаемого в стенке камеры шлюза с возможностью перемещения по вертикальной оси при опорожнении и наполнении камеры, и содержащее устройство захвата швартуемого судна в виде вакуум-присоса с шарнирно-рычажным механизмом, закрепленным на рыме, и связанный с вакуум-присосом через гибкие связи и воздуховоды вакуум-насос с пневмоприводом, в отличие от прототипа, дополнительно содержит блок управления, расположенный на горизонтальной поверхности плавучего рыма и включающий связанные между собой АИС-транспондер (автоматическую идентификационную систему), RTK-базовую станцию (Real Time Kinematic) на основе приемника спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, радиомодем УКВ, предназначенный для беспроводной передачи данных от RTK-базовой станции, и ЭВМ, выход которой подсоединен к управляемому реле, подключенному к пневмоприводу вакуум-насоса. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области эксплуатации водного транспорта, а именно к техническим средствам для автоматического захвата судов, в том числе надводных безэкипажных или беспилотных, с целью их удержания в заданной точке. Устройство предназначено для швартовки судов при их шлюзовании.

Известно швартовное устройство для судов, связанных с добычей и транспортировкой углеводородов, по патенту RU №2547327, МПК В63В 21/50, опубл. 10.04.2015. Устройство содержит расположенную в судне буровую шахту, турель, установленную в буровой шахте с возможностью вращения посредством верхнего основного подшипника и нижнего дополнительного подшипника, и швартовы, прикрепленной к нижней области турели. Турель в своей нижней области содержит несколько расположенных по окружности на расстоянии друг от друга коробчатых торсионных элементов, каждый из которых проходит по существу вертикально между верхним концом, прикрепленным к турели, и нижним свободным концом.

Известно также швартовное устройство по патенту SU (11) 371118 (13) А1, МПК В63В 21/04, опубл. 22.02.1973, выполненное с возможностью стыковки с пневматическим гофрированным рукавом, установленным на швартующемся судне. По боковым сторонам гофр расположены люверсы, сквозь которые пропущены гибкие связи управления, при этом швартовный трос закреплен на конце гофрированного рукава к барабану швартовной лебедки, которая расположена выше точки закрепления пневматического гофрированного рукава. Это повышает надежность швартовки за счет дистанционной подачи швартовного троса за борт и управления положением наконечника.

Недостатком данных аналогов является невозможность автоматической швартовки безэкипажных судов.

Известно швартовое причальное устройство по патенту RU 2734644 С1, МПК В63В 21/04, опубл. 21.10.2020, которое решает проблему автоматизированной швартовки безэкипажных судов и их подключения к электрической сети во время стоянки судов и содержит: блок управления, расположенный на верхней горизонтальной плоскости причала, и включающий, соединенный между собой АИС-транспондер, РТК-базовую станцию, радиомодем УКВ, предназначенный для беспроводной передачи данных от РТК-базовой станции, и ЭВМ, выход которого подсоединен к управляемому реле. Дополнительно содержит на задней вертикальной плоскости устройства направляющую ось, скользящую в зависимости от уровня воды на ее источнике, объединяющую поплавок и электрическое контактное устройство.

Недостатком устройства является невозможность обеспечения швартовки судов в камере судоходного шлюза.

Известно швартовное устройство камеры шлюза А.С. SU 1402639 А1, МПК Е02В 3/26, опубл. 15.06.1986, которое по назначению и технической сущности является наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели. Устройство содержит плавучий рым с опорной консолью, шарнирно-рычажный механизм, связанный с вакуум-присосом, вакуум-насос, гибкие связи и воздуховоды в виде спиральных гибких шлангов, при этом шарнирно- рычажный механизм выполнен в виде пустотелой штанги с пневмотолкателем, один конец которого шарнирно присоединен к штанге в средней ее части, а другой шарнирно закреплен на рыме, при этом полость штанги сообщается с вакуум-присосом, а штанга верхним концом закреплена двухосевым шарниром на рыме, а с вакуум-присосом связана нижним концом с помощью шарового шарнира, в котором выполнено сквозное отверстие пневмопривода вакуум-насоса, причем вакуум-присос через опорную консоль соединен с рымом.

Недостатком устройства является невозможность автоматической швартовки в камере шлюза безэкипажных судов.

Предлагаемое устройство решает проблему автоматической швартовки безэкипажных судов при их шлюзовании в камере шлюза.

Для решения проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: швартовое причальное устройство камеры шлюза, (выполненное так же, как и прототип, в виде плавучего рыма, размещаемого в стенке камеры шлюза с возможностью перемещения по вертикальной оси при опорожнении и наполнении камеры, и содержащее устройство захвата швартуемого судна в виде вакуум-присоса с шарнирно-рычажным механизмом, закрепленного на рыме, и связанный с вакуум-присосом через гибкие связи и воздуховоды вакуум-насос с пневмоприводом, в отличие от прототипа, дополнительно содержит блок управления, расположенный на горизонтальной поверхности плавучего рыма и включающий связанные между собой АИС-транспондер (автоматическую идентификационную систему), RTK-базовую станцию (Real Time Kinematic) на основе приемника спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС), радиомодем УКВ, предназначенный для беспроводной передачи данных от RTK-базовой станции, и ЭВМ, выход которой подсоединен к управляемому реле, подсоединенному к пневмоприводу вакуум-насоса.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в обеспечении возможности автоматической швартовки надводного судна, в том числе безэкипажного или беспилотного типа в камере шлюза в условиях опорожнения и наполнения камеры во время шлюзовании судна. Указанный результат достигается за счет обеспечения радиосвязи между безэкипажным судном и швартовым устройством камеры шлюза с определением точных координат устройства через спутниковую навигационную систему, осуществляемую приемно-передающими устройствами объектов, при включенном устройстве захвата судна, закрепленном на плавучем рыме швартового устройства.

Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача - автоматическая швартовка судов, в том числе безэкипажных или беспилотных в камере шлюза решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».

Сущность заявляемого технического решения поясняется графическими материалами, где:

на фиг. 1 дано схематическое изображение устройства, вид спереди и сбоку;

на фиг. 2 дана схема управляющего устройства.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит: вакуум-присос 1 для швартовки судна на кронштейне 2, закрепленный на плавучем рыме 3 с колесами 4, скользящими по каналу, выполненном в стенке камеры шлюза (не указана), что позволяет плавучему рыму 3 свободно перемещаться в соответствии с текущим (наполнением и опорожнением камеры) уровнем воды. Вакуум-присос 1 подключен с помощью системы шлангов 7 к вакуум-насосу 8 и блоку управления 9, который подключен к внешнему источнику электроснабжения (или с использованием аккумуляторных батарей). Блок управления (фиг.2) содержит ЭВМ 10, АИС-транспондер 11, RTK-базовую станцию 12, УКВ-радиомодем 13, камеру видеозахвата 14 и дальномер 15. ЭВМ 10 осуществляет управление вакуум-насосом 8. Предлагаемое устройство устанавливается на вертикальной стенке камеры судоходного шлюза 15. Вакуум-присос 1 выполнен с возможностью стыковки с корпусом швартуемого судна. При швартовке безэкипажных и беспилотных судов ориентация на местности осуществляется посредством как систем ГНСС (ГЛОНАСС /GPS/др.), так и с помощью камер видеозахвата с дальномерами. Операции по захвату и освобождению судна выполняются по командам, передаваемым через УКВ-радиомодем. Для швартовки в радиокомандном или в автономном режимах беспилотные и безэкипажные суда (на рисунках судно не показано) оснащаются средствами управления, навигации и приема-передачи радиосигналов, в том числе: бортовой ЭВМ, АИС транспондером, предназначенным для приема и передачи данных о текущем местоположении судов и сооружений, и радиомодемом УКВ, предназначенным для приема и передачи уточненных данных геопозиционирования и навигации при использования RTK-базовой станции 12, установленной на плавучем рыме. Кроме того, связь может быть установлена с помощью приемо-передатчиков Wi-Fi.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Плавучий рым 3 с установленным на него оборудованием автоматической швартовки находится во включенном состоянии в рабочем режиме, т.е. режиме готовности начать швартовку. Такой режим обеспечивается настройкой программного обеспечения при определенных положениях плавучего рыма в камере шлюза: в наивысшей точке (наполненном шлюзе) и низшей (когда шлюз опорожнен). Видеокамера и дальномер фиксируют сближение площадки вакуумных присосок и корпуса судна и с помощью пневмоцилиндра осуществляется вынос контактной площадки в сторону корпуса судна. Одновременно с этим насос 8 начинает откачку воздуха через сопла, установленные на контактной площадке. Поскольку корпуса судов обладают различными геометрическими формами, контактная площадка предусматривает две вертикальные площадки и одну горизонтальную для наилучшего примыкания к поверхности и крепкой сцепки с корпусом судна. Кроме того, на каждой площадке расположено 8 независимых сопел для откачки воздуха с резиновым ограничителем. Таким образом контактная площадка состоит из 24 независимых контактных точек. Их независимость заключается в том, что на каждое из них установлен датчик массового расхода воздуха и автоматический клапан, перекрывающий отсос воздуха. В процессе откачки воздуха во время швартовки судна, при достижении заданных параметров разности между соседними соплами ЭВМ перекрывает откачку воздуха из данного сопла. Например, во время швартовки геометрия корпуса судна позволила обеспечить только 6 из 8 точек примыкания на одной пластине, датчики расхода воздуха фиксируют существенный расход воздуха только из 2 сопел, а в остальных 6 расход существенно снизился, ЭВМ делает вывод, что дальнейшая откачка воздуха не целесообразна и закрывает клапаны двух сопел, тем самым нагнетая необходимый уровень вакуума. Кроме того, по мере накопления статистических данных, содержащих названия судов (название судна опознается программным обеспечением при помощи камеры) и количество точек примыкания, ЭВМ может сразу регулировать подачу воздуха только на то число сопел, которое было использовано в предыдущий раз (или несколько раз). После остановки откачки воздуха и фиксации судна к плавучему рыму камера шлюза начинает опорожняться или наполняться водой до заданного состояния (если рым находился внизу, то до окончания поднятия, если наверху-то до окончания спуска). После установления необходимого уровня воды, через заданное время (время, необходимое на открытие ворот шлюзовой камеры) ЭВМ открывает подачу воздуха в сторону контактной площадки, вакуумное пространство заполняется воздухом и корпус судна освобождается от зацепления. Поскольку швартовное устройство обладает возможностью связи с внешними устройствами, допускается управление с помощью программного обеспечения, установленного на смартфоны.

Описанная выше ситуация характерна для классических судов с возможностью непосредственного участия в швартовке оператора (человека).

При швартовке беспилотного (безэкипажного) судна, бортовые средства управления, навигации и приема-передачи радиосигналов определяют координаты плавучего рыма от АИС-транспондера, с помощью бортовых камер видеозахвата, по заранее известным координатам или иным способом без участия человека. По полученным данным судно самостоятельно следует в направлении расположения швартовного рыма. При приближении судно запрашивает уточненные данные о расположении швартового рыма (при необходимости). Для этого, с помощью ЭВМ 10 данные от RTK-базовая станция 12 и через УКВ-радиомодем (13) безэкипажного судна получает точную навигационную информацию, необходимую для следования в направлении расположении швартового устройства, что позволяет с сантиметровой точностью подойти к месту стыковки. В непосредственной близости судна от швартовного устройства ЭВМ 10 включает вакуум-насос и выполняет операции, описанные в предыдущем абзаце.

Полезная модель была создана специалистами Научного центра ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательской работы по теме «Выполнение исследований для определения оптимального технического решения по автоматизации швартовых операций классических и беспилотных судов на судоходных шлюзах» (Приказ от 28.08.2023 №908) и была успешно апробирована на цифровых моделях с использованием навигационного тренажера. Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «промышленная применимость».

Claims (1)

1. Швартовое устройство камеры шлюза, выполненное в виде плавучего рыма, размещаемого в стенке камеры шлюза с возможностью перемещения по вертикальной оси при опорожнении и наполнении камеры, и содержащее устройство захвата швартуемого судна в виде вакуум-присоса с шарнирно-рычажным механизмом, закрепленным на рыме, и связанный с вакуум-присосом через гибкие связи и воздуховоды вакуум-насос с пневмоприводом, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок управления, расположенный на горизонтальной поверхности плавучего рыма и включающий связанные между собой АИС-транспондер (автоматическую идентификационную систему), RTK-базовую станцию (Real Time Kinematic) на основе приемника спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, радиомодем УКВ, предназначенный для беспроводной передачи данных от RTK-базовой станции, и ЭВМ, выход которой подсоединен к управляемому реле, подключенному к пневмоприводу вакуум-насоса.