RU2501708C1 - Automatic piloting - Google Patents
Automatic piloting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501708C1 RU2501708C1 RU2012128439/11A RU2012128439A RU2501708C1 RU 2501708 C1 RU2501708 C1 RU 2501708C1 RU 2012128439/11 A RU2012128439/11 A RU 2012128439/11A RU 2012128439 A RU2012128439 A RU 2012128439A RU 2501708 C1 RU2501708 C1 RU 2501708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- speed
- ship
- navigation
- wind
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области судовождения и может быть использовано для повышения безопасности плавания и точности автоматического управления судами, в частности, в стесненных навигационных условиях плавания, а также для обеспечения безопасности мореплавания и предупреждения столкновения судов в море. Известны способы автоматической проводки судов (патент JP №62-45119 [1], патент US №3946690 A [2], патент RU №2150409 [3], патент JP №62-3459 [4]), в которых управляющие сигналы, подаваемые на рулевой привод, формируются в зависимости от рассогласования текущих параметров движения и программных. Для получения программных параметров, определяющих положение судна, на традиционной или электронной навигационной карте прокладывается маршрут, определяются координаты поворотных точек маршрута. Текущие координаты судна определяются по спутниковым или радионавигационным системам или посредством навигационных радиолокационных систем (Пирогов Н.Н., Чернявец В.В. Навигационный комплекс для катеров на подводных крыльях. Зарубежное военное обозрение, №4, 1986, с.58-59 [5]).The invention relates to the field of navigation and can be used to improve the safety of navigation and the accuracy of automatic control of ships, in particular, in cramped navigational conditions of navigation, as well as to ensure the safety of navigation and the prevention of collisions at sea. Known methods for automatic pilotage of ships (JP patent No. 62-45119 [1], US patent No. 3946690 A [2], patent RU No. 2150409 [3], JP patent No. 62-3459 [4]), in which control signals supplied on the steering drive, are formed depending on the mismatch of the current motion parameters and software. To obtain program parameters that determine the position of the vessel, a route is laid on a traditional or electronic navigation map, the coordinates of the turning points of the route are determined. The current coordinates of the vessel are determined by satellite or radio navigation systems or by means of navigation radar systems (Pirogov N.N., Chernyavets V.V. Navigation complex for hydrofoil boats. Foreign Military Review, No. 4, 1986, p. 58-59 [5 ]).
Недостатками известных способов являются:The disadvantages of the known methods are:
- сложность прокладки маршрута, подбор карт необходимого масштаба при формировании программных параметров [1];- the complexity of the route, the selection of maps of the required scale in the formation of program parameters [1];
- отсутствие на участках разворотов заданной траектории, относительно которой определяется боковой снос судна [3];- the absence in sections of turns of a given trajectory, relative to which the side drift of the vessel is determined [3];
- определение текущих и программных координат судна производится в разных системах координат [2, 4];- determination of the current and program coordinates of the vessel is carried out in different coordinate systems [2, 4];
- возможность наличия мертвых зон при использовании навигационной РЛС, невысокая точность аппроксимированной электронной карты [5].- the possibility of the presence of dead zones when using a navigation radar, low accuracy of the approximated electronic map [5].
Выявленных недостатков аналогов лишен способ автоматической проводки судна (патент RU №2207296 C2 [6]), заключающийся в том, что измеряют текущие параметры движения судна, используя сигналы от датчиков углов курса, руля, угловой скорости и навигационного прибора, при этом сравнивают эти данные с программными значениями и по результатам сравнения формируют управляющий сигнал на рулевой привод. Программные параметры движения, определяющие положение судна, получают путем обработки сигналов о положении судна от навигационного прибора при эталонном проходе судна по заданному маршруту. Технический результат в данном способе, заключающийся в повышении точности управления судном преимущественно на речных фарватерах и безопасности движения, достигается за счет формирования программы, задающей положение судна, и определение текущих координат судна производится в одной и той же системе координат, так как для формирования программы используется запись текущих координат, определяемых приемником сигналов спутниковой навигационной системы, расположенным на судне, при эталонном проходе судна по заданному маршруту, при этом при обработке записанной информации в результате аппроксимации выделяют прямолинейные участки маршрута и формируют программную ось судового хода, на стыке прямолинейных участков определяют поворотные точки маршрута, относительно которых производится программный разворот (криволинейный участок), при этом криволинейный участок маршрута аппроксимируется дугой определенного радиуса с примыкающими для плавности перехода переходными участками.Identified deficiencies of analogues lack the method of automatic piloting of the vessel (patent RU No. 2207296 C2 [6]), namely, that the current parameters of the vessel’s movement are measured using signals from heading angle sensors, rudder, angular velocity and a navigation device, and this data is compared with program values and according to the comparison results, a control signal is generated to the steering gear. Programmed motion parameters that determine the position of the vessel are obtained by processing signals about the position of the vessel from the navigation device with the reference passage of the vessel along a given route. The technical result in this method, which consists in increasing the accuracy of control of the vessel mainly on river channels and traffic safety, is achieved by forming a program that sets the position of the vessel, and determining the current coordinates of the vessel is carried out in the same coordinate system, since it is used to form the program recording the current coordinates determined by the signal receiver of the satellite navigation system located on the vessel, with the reference passage of the vessel along a given route, while when processing the recorded information as a result of approximation, straight sections of the route are selected and the program axis of the ship passage is formed, turning points of the route are determined at the junction of straight sections, relative to which a program turn is made (curved section), while the curved section of the route is approximated by an arc of a certain radius with adjacent ones for smoothness transition transition areas.
Недостатками известного способа [6] являются:The disadvantages of this method [6] are:
- определение текущих координат и скорости судна посредством приемника сигналов спутниковой навигационной станции, что не всегда может быть обеспечено как по техническим причинам, так и по финансовым соображениям, и, кроме того, в соответствии со стандартом точности судовождения (резолюция ИМО А. 529) точность определения места при плавании в узкости должна составлять 5…10 м, что может быть обеспечено только при использовании приемоиндикатора GPS в дифференциальном режиме при нахождении судна в зоне действия дифференциальной станции, в противном случае предельная погрешность определения координат места для приемоиндикаторов СНС GPS типа "Trimble Navigation", которыми в основном оснащены суда типа река-море, составит 100 м (Р=0,95);- determination of the current coordinates and speed of the vessel through the signal receiver of the satellite navigation station, which can not always be ensured both for technical reasons and financial reasons, and, in addition, in accordance with the standard for accuracy of navigation (IMO resolution A. 529) accuracy determining the location when sailing in narrow areas should be 5 ... 10 m, which can be achieved only when using the GPS receiver-indicator in differential mode when the vessel is in the coverage area of the differential station, in Otherwise, the marginal error in determining the coordinates of the location for GPS GPS receiver indicators of the Trimble Navigation type, with which river-sea vessels are mainly equipped, will be 100 m (P = 0.95);
- выделение прямолинейных участков маршрута путем аппроксимации записанной информации для формирования программной оси судового хода, что снижает достоверность получения итоговых данных;- allocation of straight sections of the route by approximating the recorded information to form the program axis of the ship's course, which reduces the reliability of obtaining the final data;
- использование упрощенной модели движения судна в функции радиуса разворота, текущей скорости и времени без учета влияния параметров ветра, глубины под килем, угла дрейфа, а также текущих значений углов тяги, эксцентриситета и оборотов движителей, оборотов подруливающих устройств, траектории движения центра тяжести, носовой и кормовой оконечности, особенно при проходе участков в стесненных навигационных условиях и при неблагоприятных погодных условиях, может привести к негативным последствиям в результате выполнения маневрирования.- the use of a simplified model of the ship’s movement as a function of the turning radius, current speed and time without taking into account the influence of wind parameters, depth under the keel, drift angle, as well as current values of thrust angles, eccentricity and speed of propulsors, speed of thrusters, trajectory of the center of gravity, bow and feed end, especially when passing sections in tight navigational conditions and in adverse weather conditions, can lead to negative consequences as a result of maneuvering.
Известно также техническое решение, в котором техническим результатом является повышение точности управления судном в стесненных навигационных условиях, в том числе и на речных фарватерах путем определения и обработки избыточной и достоверной исходной информации (патент RU №2277495 [7]).There is also a technical solution in which the technical result is to increase the accuracy of control of a ship in tight navigational conditions, including on river channels by identifying and processing redundant and reliable source information (patent RU No. 2277495 [7]).
Для достижения технического результата в известном способе автоматической проводки судна, включающем измерение параметров движения датчиками угла курса и угловой скорости, датчиком положения руля и навигационным прибором, определяющим текущее положение судна, их последующее сравнение с программными значениями данных параметров движения и формирование управляющего сигнала на рулевой привод в функции данных рассогласований и скорости судна, определяемой навигационным прибором, получение программных параметров движения, определяющих положение судна путем обработки сигналов о положении судна от навигационного прибора, определение программных значений угла курса, угловой скорости, положения руля в соответствии с моделью движения в функции радиуса разворота, текущей скорости и времени, при измерении параметров движения судна датчиками дополнительно измеряют параметры ветра и волнения, углы тяги, эксцентриситет и обороты движителей, обороты подруливающего устройства, глубину под килем, определяют траектории движения центра тяжести, носовой и кормовой оконечностей, а программные значения угла курса, угловой скорости, положения руля определяют в соответствии с моделью движения судна в дополнительной функции скорости и направления ветра, высоты и курсового угла волн, углов тяги, эксцентриситета и оборотов движителей, оборотов подруливающего устройства, глубины под килем, траектории движения центра тяжести, носовой и кормовой оконечностей и углов дрейфа и сноса.To achieve a technical result in the known method of automatically navigating a vessel, including measuring the motion parameters with heading and angular velocity sensors, a rudder position sensor and a navigation device that determines the current position of the vessel, their subsequent comparison with the programmed values of these motion parameters and generating a steering signal to the steering gear in the function of the data of the mismatches and the speed of the vessel, determined by the navigation device, obtaining programmed motion parameters, determining x the position of the vessel by processing signals about the position of the vessel from the navigation device, determining program values of the course angle, angular velocity, rudder position in accordance with the movement model as a function of the turning radius, current speed and time, while measuring the parameters of the vessel’s movement, the wind parameters are additionally measured by sensors and excitement, traction angles, eccentricity and speed of propulsors, speed of the thruster, depth under the keel, determine the trajectories of the center of gravity, fore and aft extremities and the programmed values of the heading angle, angular speed, rudder position are determined in accordance with the model of the ship’s movement in an additional function of wind speed and direction, wave height and course angle, thrust angles, eccentricity and speed of propulsors, thruster revolutions, depth under keel, trajectory movements of the center of gravity, bow and stern extremities and drift and drift angles.
В отличие от известных способов автоматической проводки судна [1-6], в известном способе [7] при измерении параметров движения дополнительно измеряют параметры ветра и волнения, углы тяги, эксцентриситет и обороты движителей, обороты подруливающего устройства, глубину под килем, определяют траектории движения центра тяжести, носовой и кормовой оконечностей, а программные значения угла курса, угловой скорости, положения руля определяют в соответствии с моделью движения судна в дополнительной функции скорости и направления ветра, высоты и курсового угла волн, углов тяги, эксцентриситета и оборотов движителей, оборотов подруливающего устройства, глубины под килем, траектории движения центра тяжести, носовой и кормовой оконечностей и углов дрейфа и сноса.In contrast to the known methods of automatically navigating a ship [1-6], in the known method [7], when measuring motion parameters, wind and wave parameters, thrust angles, eccentricity and speed of propulsors, speed of the thruster, depth under the keel are additionally measured, the motion paths are determined center of gravity, fore and aft extremities, and program values of course angle, angular velocity, rudder position are determined in accordance with the model of the vessel’s movement as an additional function of wind speed and direction, altitude and course angle of waves, traction angles, eccentricity and revolutions of propulsors, thrusters revolutions, depth under keel, trajectory of the center of gravity, bow and stern extremities, and drift and drift angles.
Так как при плавании судна на него практически всегда воздействуют внешние факторы, такие как ветер, волнение, течение и мелководье, эти факторы оказывают неблагоприятное влияние на судно. Так, степень и характер воздействия ветра зависит от таких параметров, как площадь парусности судна, расположение центра тяжести, отношение высоты борта к осадке судна, сила ветра и его направление относительно диаметральной плоскости, курс судна относительно направления ветра и скорость судна. При этом возможны такие последствия, как увеличение крена, дрейфа и осадки, изменение скорости, потеря управляемости. При влиянии течения возможно изменение скорости и траектории движения. При волнении изменяются скорость, траектория движения, осадка. При влиянии мелководья ухудшается остойчивость, увеличивается рыскливость и осадка, наблюдается потеря скорости. Кроме того, при проходе узкостей необходимо определение ширины безопасной полосы движения, которая, исходя из практики судовождения по осевой линии канала или фарватера Вб.д., принимается как: Вб.д.=Вм+В, где Вм - маневровая полоса движения судна, В - ширина судна.Since when a ship is sailing, it is almost always influenced by external factors such as wind, waves, current and shallow water, these factors have an adverse effect on the ship. Thus, the degree and nature of the effect of the wind depends on such parameters as the area of the sailing vessel, the location of the center of gravity, the ratio of the height to the draft of the vessel, the strength of the wind and its direction relative to the diametrical plane, the course of the vessel relative to the direction of the wind and the speed of the vessel. In this case, such consequences as an increase in roll, drift and draft, a change in speed, loss of controllability are possible. Under the influence of the current, a change in the speed and trajectory of movement is possible. When the excitement changes speed, trajectory, sediment. Under the influence of shallow water, stability worsens, yaw rate and draft increase, speed loss is observed. In addition, during the passage of narrownesses, it is necessary to determine the width of the safe lane, which, based on the practice of navigation along the center line of the channel or fairway, is in b.d. , accepted as: In b.d. = V m + B, where V m - shunting lane of the vessel, B - breadth of the vessel.
Ширина маневренной полосы при воздействии течения, ветра и волнения определяется в соответствии с зависимостью: Вм=LSin(β1+β2+β3)+ВCos(α1+α2+α3)+Vct+SinΨ+ΔB, где L - длина судна по ватерлинии, В - ширина судна по мидель-шпангоуту, α1 - угол сноса от течения, α2 - угол ветрового дрейфа, α3 - угол ветрового сноса, Vc - скорость судна, t - период рыскания, β - угол рыскания, ΔВ - запас ширины, учитывающий эффект присасывания к стенкам канала, принимаемый равным ширине судна В. Однако эта поправка не всегда является достоверной. В случаях, когда фарватер естественных глубин не является каналом полного профиля и, большей частью, не имеет резко выраженной бровки, например каналы в устье рек, перегороженные баром, то величина уменьшения этой поправки, а следовательно, и ширина полосы безопасного движения могут достигать трети ширины судна. И если значения угла сноса могут быть определены в зависимости от соотношения скоростей судна и курсового угла течения с вводом корректирующих коэффициентов, а забровочная глубина меньше осадки судна, то скорость течения корректируется еще одним коэффициентом, учитывающим экранирующее влияние стенок прореди, а также значения угла ветрового дрейфа, которые определяются в зависимости от соотношения площадей парусности надводного и подводного бортов, курсового угла ветра и соотношения скорости ветра к скорости судна, при этом величина угла дрейфа также корректируется еще одним коэффициентом, который зависит от запаса воды под корпусом судна, волновой угол сноса движущегося судна, зависящий от соотношения скоростей волнового сноса судна и скорости судна (определяемой по навигационному прибору или лагу), требует определения скорости волнового сноса, которая связана с определением и учетом величины составляющей волновой нагрузки, курсового угла волны к диаметральной плоскости судна, сопротивления воды движению судна, времени сноса судна, длины и высоты волны. При этом необходимо учитывать различные коэффициенты, большинство из которых определяется по аналитическим зависимостям с множеством допущений, что существенно усложняет процесс получения конечных результатов с приемлемой степенью точности.The width of the maneuverable strip under the influence of currents, wind and waves is determined in accordance with the dependence: V m = LSin (β 1 + β 2 + β 3 ) + Cos (α 1 + α 2 + α 3 ) + V ct + SinΨ + ΔB, where L is the length of the vessel along the waterline, B is the width of the vessel along the midship frame, α 1 is the drift angle from the current, α 2 is the angle of wind drift, α 3 is the angle of wind drift, V c is the speed of the vessel, t is the yaw period, β is the yaw angle, ΔВ is the width margin, taking into account the suction effect to the channel walls, taken equal to the width of the vessel B. However, this correction is not always reliable. In cases where the fairway of natural depths is not a full-profile channel and, for the most part, does not have a pronounced edge, for example, channels at the mouth of a river blocked by a bar, then the reduction in this correction, and therefore the width of the safe traffic lane, can reach one third of the width vessel. And if the values of the drift angle can be determined depending on the ratio of the ship’s speeds and the course angle of the current with the input of correcting coefficients, and the drilling depth is less than the draft of the vessel, then the speed of the stream is adjusted by another coefficient that takes into account the screening effect of the walls of the wake, as well as the values of the angle of wind drift , which are determined depending on the ratio of the area of windage of the freeboard and underwater sides, the heading angle of the wind and the ratio of the wind speed to the speed of the vessel, while the value of the drift angle is also adjusted by another coefficient, which depends on the water supply under the ship’s hull, the drift wave angle of the moving ship, depending on the ratio of the drift wave velocity of the ship and the ship speed (determined by the navigation instrument or lag), requires the determination of the wave drift velocity, which is related with the determination and taking into account the magnitude of the component of the wave load, the course angle of the wave to the diametrical plane of the vessel, the resistance of the water to the movement of the vessel, the drift time of the vessel, the wavelength and height. In this case, it is necessary to take into account various coefficients, most of which are determined by analytical dependencies with many assumptions, which significantly complicates the process of obtaining final results with an acceptable degree of accuracy.
В конечном итоге, безопасность плавания в узкостях во многом зависит от обеспечения надежной оценки конкретной ситуации и выработки основных решений при автоматической проводке судна с учетом реальной структуры ветроволновых возмущений трансформации ветрового поля около судна за счет процессов дифракции и интерференции судовых и набегающих волн, особенностей динамики взаимодействия судна с внешней средой в реальных условиях плавания, что позволит осуществить выбор оптимального курсового угла и скорости судна исходя из обеспечения требований к остойчивости, качке, ходкости и прочности на волнении, оценку и прогноз потери скорости судна при обрастании корпуса, оценку влияния мелководья, особенно при плавании вне зоны действия дифференциальной станции СНС. Кроме того, установление эталонных параметров для последующего определения программных значений требует существенного периода времени и сложного внешнего обеспечения для исключения случайных погрешностей и определения систематических погрешностей, а с учетом того, что реальные условия плавания могут существенно отличаться от условий, при которых получены эталонные значения, то достоверность определения программных значений может оказаться невысокой, что подтверждают результаты выполненных исследований для судов типа река-море при плавании как на открытой воде, так и при заходе в устье реки по фарватерам, проходящим по каналам как полного профиля, так и по каналам, не являющимися каналами полного профиля. Натурные наблюдения показали, что реальная ширина полосы безопасного движения может меняться в широких пределах. Так, если при проходе узкостей судно находится в зоне действия дифференциальной станции спутниковой навигационной системы, то точность координирования по системам НАВСТАР/ГЛОНАСС составляет менее 5 м, и ширина полосы безопасного движения судна, с учетом правильно определенных его маневренных характеристик дня данных условий плавания, может быть определена с достаточной степенью достоверности. В противном случае, вне зоны действия дифференциальной станции, точность координирования может быть получена с предельной погрешностью определения координат места порядка 100 метров (приемоиндикатор типа "Trimble Navigation" спутниковой навигационной системы GPS, которым оснащены суда смешанного плавания типа "Омский"), что явно недостаточно для координирования и не соответствует требованиям стандарта точности судовождения (Резолюция ИМО А.529) при плавании в узкости (точность определения места судна 5…10 м, дискретность определения места судна - непрерывно) и при подходах к портам и узкостям (точность определения места судна 50…100 м, дискретность определения места - непрерывно).Ultimately, the safety of navigation in narrowness largely depends on ensuring a reliable assessment of the specific situation and the development of basic solutions for the automatic piloting of the vessel, taking into account the real structure of the wave-wave disturbances in the transformation of the wind field near the vessel due to the diffraction and interference of ship and incident waves, and the characteristics of the interaction dynamics the vessel with the external environment in real navigation conditions, which will allow the selection of the optimal heading angle and speed of the vessel based on the provision requirements for stability, pitching, propulsion and wave strength, assessment and forecast of the loss of speed of the vessel during fouling, assessment of the effect of shallow water, especially when sailing outside the coverage area of the differential station SNA. In addition, the establishment of reference parameters for the subsequent determination of program values requires a significant period of time and complex external support to exclude random errors and determine systematic errors, and taking into account the fact that the actual swimming conditions can differ significantly from the conditions under which the reference values were obtained, then the reliability of determining program values may be low, which is confirmed by the results of studies for ships of the river-sea type and swimming both in open water and when entering the mouth of the river along fairways passing through both full-profile channels and channels that are not full-profile channels. Field observations have shown that the actual width of the safe traffic lane can vary widely. So, if the vessel is in the coverage area of the differential station of the satellite navigation system when narrowing, the coordination accuracy for the NAVSTAR / GLONASS systems is less than 5 m, and the bandwidth of the safe movement of the vessel, taking into account the correctly determined maneuvering characteristics of the day, these navigation conditions, can be determined with a reasonable degree of certainty. Otherwise, outside the range of the differential station, coordination accuracy can be obtained with a marginal error in determining the coordinates of a place of the order of 100 meters (receiver-type “Trimble Navigation” satellite navigation system GPS, which are equipped with mixed navigation vessels of the type “Omsky”), which is clearly not enough for coordination and does not meet the requirements of the standard for accuracy of navigation (IMO Resolution A.529) when sailing in narrow places (accuracy of determining the position of the vessel 5 ... 10 m, discreteness of determining the position of the vessel is not reryvno) and access to ports, and sharpness (the accuracy of determination of the vessel 50 ... 100 m, determining the discrete locations - continuously).
Однако известные и используемые в судовождении большинство современных автоматизированных систем управления судном представляют собой интегрированные мостиковые системы, включающие в себя и подсистему навигации с задачами обеспечения навигационной безопасности плавания.However, the majority of modern automated ship control systems known and used in navigation are integrated bridge systems, including a navigation subsystem with the tasks of ensuring navigational safety of navigation.
Основная масса этих подсистем строится на принципах совмещения данных об окружающей обстановке, получаемых с помощью систем наблюдения и позиционирования с электронной навигационной картой. Предупреждение столкновения на самом деле сводится к расчету геометрического сценария маневра сближения вплотную с установленной областью с выдачей некоторых рекомендаций судоводителю. Тем не менее, статистика аварийности из-за человеческого фактора не снижается, не смотря на продолжающиеся внедрения новых более совершенных технических средств судовождения. Это может быть объяснено в том числе и сокращением численности экипажей из-за увеличения доли автоматизации управления судном. Однако по данным IMO доля аварий из-за человеческого фактора продолжает оставаться на уровне 80%. В решении задач предупреждения столкновения судов важная роль продолжает отводиться техническим средствам. Например, проблемы опознавания и привязки судов были сняты с внедрением аппаратуры универсальной автоматической идентификационной системы (АИС), передающей динамическую информацию о судне. Однако в силу многих причин судоводители все же нередко имеют искаженное представление о складывающейся обстановке либо приукрашая, либо излишне драматизируя ее. Управление судном происходит по установленным правилам и процедурам, что часто приводит к определенной шаблонности действий судоводителя, и не всегда учитываются условия некоторой информационной недостаточности. Выработанная практикой шаблонность действий не всегда помогает в правильности принятия решения в условиях часто неожиданного возникновения сложных ситуаций, что приводит к резкому увеличению вероятности ошибочных действий, связанных с резким переходом от недогрузки судоводителя в обычных условиях (монотонные действия, сенсорный голод, гиподинамия) к перегрузке в аварийных ситуациях. В результате, как показывает практика, происходит столкновение судов из-за бездействия или запоздалого маневра.The bulk of these subsystems is based on the principles of combining environmental data obtained using surveillance and positioning systems with an electronic navigation map. Collision avoidance actually comes down to calculating the geometric scenario of the approach maneuver close to the established area with some recommendations to the skipper. Nevertheless, accident statistics due to the human factor are not reduced, despite the ongoing introduction of new, more advanced technical means of navigation. This can be explained, among other things, by a decrease in the number of crews due to an increase in the share of automation of ship control. However, according to IMO, the share of accidents due to the human factor continues to remain at 80%. In solving the problems of preventing collisions, an important role continues to be played by technical means. For example, the problems of vessel identification and anchoring were eliminated with the introduction of universal automatic identification system (AIS) equipment that transmits dynamic information about the vessel. However, for many reasons, boatmasters still often have a distorted view of the current situation, either embellishing or overly dramatizing it. The vessel is controlled according to established rules and procedures, which often leads to a certain stereotyped actions of the skipper, and the conditions of some informational deficiency are not always taken into account. The stereotyped actions developed by practice do not always help in the correctness of decision-making under the conditions of often unexpected occurrence of complex situations, which leads to a sharp increase in the probability of erroneous actions associated with a sharp transition from underload of the skipper in normal conditions (monotonous actions, sensory hunger, inactivity) to overload in emergency situations. As a result, as practice shows, a collision of vessels occurs due to inaction or delayed maneuver.
При всем разнообразии современных систем автоматизированного управления судном, систем маневра последнего момента аналогичных международной системе предупреждения столкновения в воздухе и все более распространяемых в автомобилях систем предупреждения столкновений не существует.With all the variety of modern automated ship control systems, last-moment maneuver systems similar to the international system for preventing collisions in the air and more and more common collision avoidance systems in automobiles do not exist.
Задачей заявляемого технического предложения является расширение функциональных возможностей способа автоматической проводки судна.The objective of the proposed technical proposal is to expand the functionality of the method of automatic wiring of the vessel.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе автоматической проводки судна, включающем измерение параметров движения датчиками угла курса и угловой скорости, датчиком положения руля и навигационным прибором, определяющим текущее положение судна, их последующее сравнение с программными значениями данных параметров движения и формирование управляющего сигнала на рулевой привод в функции данных рассогласований и скорости судна, определяемой навигационным прибором, получение программных параметров движения, определяющих положение судна путем обработки сигналов о положении судна от навигационного прибора, определение программных значений угла курса, угловой скорости, положения руля в соответствии с моделью движения в функции радиуса разворота, текущей скорости и времени, дополнительное измерение параметров ветра, углов тяги, эксцентриситета и оборотов движителей, оборотов подруливающего устройства, глубины под килем, определение траектории движения центра тяжести, носовой и кормовой оконечностей, определение программных значений угла курса, угловой скорости и положения руля в соответствии с моделью движения судна в дополнительной функции скорости и направления ветра, углов тяги, эксцентриситета и оборотов движителей, оборотов подруливающего устройства, глубины под килем, траекторий движения центра тяжести, носовой и кормовой оконечностей и углов дрейфа и сноса судна, в отличие от прототипа [7], через аппаратные средства программного обеспечения на авторулевой с периодичностью, рассчитанной вычислителем в зависимости от скорости движения судна и диаграммы разгона и торможения, автоматически подают сигналы с четырех секторных приемников системы приема внешних звуковых сигналов, при этом команды на авторулевой сопровождаются подачей сигналов маневроуказания. На чертеже приведена блок-схема устройства, посредством которого реализуется заявляемый способ.The problem is solved due to the fact that in the method of automatic piloting of the vessel, including measuring the motion parameters with heading and angular velocity sensors, a rudder position sensor and a navigation device that determines the current position of the vessel, their subsequent comparison with the programmed values of these motion parameters and generating a control signal to the steering gear as a function of the data of the mismatches and the speed of the vessel, determined by the navigation instrument, obtaining programmed motion parameters defining positioning of the vessel by processing signals about the position of the vessel from the navigation device, determining programmed values of the course angle, angular velocity, rudder position in accordance with the motion model as a function of the turning radius, current speed and time, additional measurement of wind parameters, traction angles, eccentricity and engine speeds , thruster revolutions, depth under keel, determination of the trajectory of the center of gravity, bow and stern extremities, determination of program values of the course angle, angular velocity propulsion and rudder positions in accordance with the model of the ship’s movement as an additional function of wind speed and direction, thrust angles, eccentricity and engine revolutions, thruster revolutions, keel depth, trajectories of the center of gravity, bow and stern extremities and drift and drift angles of the vessel, unlike the prototype [7], through the autopilot software hardware, the frequency calculated by the calculator depending on the speed of the vessel and the acceleration and deceleration diagrams, cally fed signals from four sector receiver system receiving external sound signals, the commands to the autopilot maneuvering accompanied feed signals. The drawing shows a block diagram of a device by which the inventive method is implemented.
Блок-схема включает приемоиндикатор 1 сигналов спутниковой навигационной системы, гирокомпас 2, навигационную РЛС 3, лаг 4, эхолот 5, центральный процессор 6, контроллер 7, дисплей 8, электронную картографическую навигационную систему 9, измеритель параметров ветра 10, измеритель параметров волнения 11, блок управления 12, рулевой датчик 13, рулевое устройство 14, рулевой механизм 15, руль 16, аппаратные средства 17 программного обеспечения авторулевого, подруливающее устройство 18, блок датчиков динамических параметров 19, антенну 20 приемоиндикатора 1 сигналов спутниковой системы, судовую сеть 21 с интерфейсом, круговой излучатель 22, секторные приемники 23, 24, 25, 26, звуковую систему сигналов 27.The block diagram includes a signal receiver 1 of the signals of the satellite navigation system, gyrocompass 2, navigation radar 3, lag 4, echo sounder 5, central processor 6, controller 7, display 8, electronic map navigation system 9, wind parameter meter 10, wave parameter meter 11, control unit 12, steering sensor 13, steering device 14, steering gear 15, steering wheel 16, auto steering software hardware 17, thruster 18, dynamic sensor unit 19, antenna 20 of receiver 1 ignalov satellite system, the ship's network interface 21, a circular radiator 22, sector receivers 23, 24, 25, 26, the sound system 27 signals.
Как и в прототипе [7], для учета ветровых возмущений посредством судовых измерителей ветра типа КИВ-2 или ИПВ-92 измеряют скорость и направление ветра. Для получения наиболее полной информации о параметрах воздушного потока выполняют измерение невозмущенного потока в носовой или кормовой оконечностях судна в зависимости от направления ветра, а также на уровне возможной максимально высокой точки над ходовой рубкой. Затем определяют сдвиг ветра между уровнями палубы и максимально высокой точкой над ходовой рубкой. Так как судовые измерители ветра измеряют среднюю скорость ветра на разной высоте, то в навигационном приборе средние значения ветра моделируются логарифмическим профилем, что позволяет определить сдвиги ветра по критериям интенсивности и их влияние на управление судном и в конечном итоге исключить влияние сдвига ветра на движение судна, заключающегося в том, что при резком изменении движения потока вдоль траектории движения путевая скорость вследствие инерции некоторое время сохранится, в то время как приборная скорость резко изменится, что незамедлительно приведет к соответствующему изменению подъемной силы, поскольку она прямо пропорциональна квадрату воздушной скорости. Боковые сдвиги ветра, направленные поперек траектории движения и вызванные чаще всего резкими изменениями направлений ветра, вызывают боковое смещение судна, что весьма нежелательно при прохождении узкостей, так как это может привести к увеличению ширины безопасной полосы движения.As in the prototype [7], to account for wind disturbances by means of ship wind meters such as KIV-2 or IPV-92, wind speed and direction are measured. To obtain the most complete information about the parameters of the air flow, an unperturbed flow is measured at the fore or aft ends of the vessel, depending on the direction of the wind, and also at the level of the highest possible point above the wheelhouse. Then determine the wind shear between the levels of the deck and the highest point above the wheelhouse. Since ship’s wind meters measure the average wind speed at different heights, in the navigation instrument the average wind values are modeled by a logarithmic profile, which allows you to determine the wind shear according to the intensity criteria and their influence on the control of the vessel and ultimately eliminate the effect of wind shear on the movement of the vessel, consisting in the fact that with a sharp change in the flow along the trajectory, the ground speed will remain for some time due to inertia, while the instrument speed will change dramatically which will immediately lead to a corresponding change in lift, since it is directly proportional to the square of airspeed. Lateral wind shifts directed across the trajectory and caused most often by sharp changes in wind directions cause lateral displacement of the vessel, which is very undesirable when passing narrownesses, as this can lead to an increase in the width of the safe lane.
В известных способах автоматической проводки судна, если и учитывается влияние ветра на движение судна, то для преобразования частоты переменных составляющих скорости ветра, как правило, используют гипотезу Тейлора о "замороженном" поле скоростей, которая применима при скоростях движения судна выше средней скорости ветра, или используют результаты продувки модели судна в аэродинамической трубе. Однако при движении судна со средней скоростью и курсовым углом по направлению к бегу волн и генеральному направлению ветра спектральные характеристики воздействий от переменных составляющих скорости ветра будут иными, чем спектры возмущений, действующих на неподвижный объект.In known methods of automatic pilotage of a ship, if the influence of wind on the motion of the ship is taken into account, as a rule, the Taylor hypothesis of a “frozen” velocity field, which is applicable when the speed of the ship is higher than the average wind speed, is used to convert the frequency of the variable components of the wind speed, or use the results of purging the model of the ship in the wind tunnel. However, when the ship moves at an average speed and heading angle in the direction of the wave run and the general direction of the wind, the spectral characteristics of the effects of the variable components of the wind speed will be different than the spectra of disturbances acting on a stationary object.
Так как морское волнение является наиболее существенным возмущающим фактором для судов как объектов управления, ухудшающим функциональную эффективность и безопасность, то посредством когерентной навигационной радиолокационной станции или специальных устройств измеряются параметры волнения (см., например: 1. Загородников А.А. Радиолокационная съемка морского волнения с летательных аппаратов. Л.: Гидрометеоиздат, 1978, с.148-150. 2. Ванаев А.П., Чернявец В.В. Определение параметров волнения совмещенной системой измерения скорости судна и высоты волны //Л.: Судостроение, 1993, №8-9. 3. Патент RU №2137153). При этом на основе текущих измерений профиля волн определяются такие их интегральные характеристики, как среднее значение высоты и периода, курсовой угол основного направления движения волн, скорость и длина волн, что позволяет сформировать сигнал волнового возмущения для использования в авторулевом, определить параметры волнения дня решения задачи оптимизации курса и скорости судна на волнении, определит параметры качки, крен и дифферент судна, его осадку на ходу. Определение параметров ветра и волнения позволяет автоматизировать процесс определения волнового запаса на погружение оконечности судна при волнении в зависимости от длины судна, числа Фруда, высоты волны 3% обеспеченности в системе волн наиболее опасного направления в районе судового хода при действии ветра, а также скоростного запаса на изменение осадки судна на ходу и запаса на крен судна, возникающий от воздействия ветра и гидродинамических сил на повороте, зависящих от ширины судна, крена от ветра и крена судна на повороте, а в конечном итоге определить суммарный навигационный запас глубины при проходе мелководных участков с учетом минимального навигационного запаса, необходимого для обеспечения управляемости судна в соответствии с известными зависимостями (см., например: РД 31.31.47-88 "Нормы проектирования морских каналов", М., 1988). Ввиду того, что обозначенная глубина на навигационных картах, являющихся основой для установления программных значений, может отличаться от реальных глубин, особенно в устье рек с небольшой интенсивностью судоходства и постоянно или периодически переграждаемых барами, а промеры и последующие дноуглубительные работы в нынешних условиях выполняются нерегулярно, то для контроля реальных глубин с устройства, представляющего собой эхолот или эхолокатор бокового обзора, измеренные значения глубин под килем, а также сигналы, характеризующие профиль рельефа дна с эхолокатора, транслируются на навигационный прибор, в котором после соответствующей обработки транслируются на электронную картографическую навигационную систему (ЭКНИС), на которую также транслируются значения координат от приемоиндикатора спутниковой навигационной системы или координаты, полученные по счислению (приборная скорость, курсовой угол), данные от навигационной РЛС при прибрежном плавании, и которая содержит банк данных навигационных карт в электронном виде в форматах, соответствующих стандартам ИМО и Главного управления навигации и океанографии РФ, с возможностью их корректуры по измеренным текущим значениям навигационных параметров, что позволяет устанавливать программные параметры с повышенной степенью достоверности.Since sea waves are the most significant disturbing factor for ships as control objects, worsening functional efficiency and safety, the parameters of waves are measured using a coherent navigation radar station or special devices (see, for example: 1. Zagorodnikov A.A. Radar survey of sea waves from aircraft, L .: Gidrometeoizdat, 1978, p.148-150 2. Vanaev AP, Chernyavets VV Determination of wave parameters by a combined system for measuring ship speed and height waves // L .: Shipbuilding, 1993, No. 8-9. 3. Patent RU No. 2137153). Moreover, on the basis of current measurements of the wave profile, their integral characteristics are determined such as the average value of the height and period, the heading angle of the main direction of wave motion, the speed and wavelength, which allows you to generate a wave disturbance signal for use in the autopilot, determine the parameters of the wave of the day the problem is solved optimizing the course and speed of the vessel during rough seas, it will determine the rolling parameters, the roll and trim of the vessel, and its draft on the move. Determination of wind and wave parameters allows you to automate the process of determining the wave reserve for the immersion of the tip of the vessel during waves depending on the length of the vessel, the Froude number, the wave height of 3% of the security in the wave system of the most dangerous direction in the area of the sea passage under the influence of wind, as well as a change in the draft of the vessel on the move and the reserve on the roll of the vessel, arising from the influence of wind and hydrodynamic forces at the turn, depending on the width of the vessel, roll from the wind and the roll of the vessel at the turn, and in the end to determine the total navigational reserve of depth during the passage of shallow areas, taking into account the minimum navigational margin necessary to ensure the controllability of the vessel in accordance with the known dependencies (see, for example: RD 31.31.47-88 "Norms for designing sea channels", M., 1988 ) Due to the fact that the indicated depth on the navigation charts, which are the basis for setting the programmed values, may differ from the actual depths, especially at the mouth of the rivers with low shipping intensity and constantly or periodically blocked by bars, and measurements and subsequent dredging operations are performed irregularly under current conditions, then to control the real depths from the device, which is an echo sounder or sonar side view, the measured depths under the keel, as well as signals characterizing the e bottom profile from the sonar is transmitted to the navigation device, which, after appropriate processing, is transmitted to the electronic cartographic navigation system (ECDIS), which also broadcasts the coordinates from the receiver indicator of the satellite navigation system or the coordinates obtained by calculation (instrument speed, heading angle ), data from a navigational radar during coastal navigation, and which contains a database of navigational charts in electronic form in formats that comply with standards MoD and the Main Department of Navigation and Oceanography of the Russian Federation, with their proofs from the measured current values of navigation parameters, allowing you to set program parameters with a high degree of certainty.
Одновременный вывод на ЭКНИС программных и текущих навигационных параметров, радиолокационных сигналов, картографической информации и изменений динамических параметров судна в реальный момент плавания позволяет получить избыточность информации для формирования сигналов управления движением судна с учетом конкретных условий плавания.Simultaneous output to the ECDIS of program and current navigation parameters, radar signals, cartographic information and changes in the dynamic parameters of the vessel at the actual time of navigation allows to obtain redundancy of information for the formation of signals for controlling the movement of the vessel, taking into account specific navigation conditions.
При этом математическая модель судна включает уравнения, позволяющие выполнить условия устойчивости или неустойчивости по Ляпунову, соответствующие реальной физической системе, и описывает движение судна в горизонтальной плоскости (курс, угловая скорость, продольная и поперечная составляющие скорости) и вертикальной плоскости (линейные скорости и ускорения) с учетом ветро-волновых возмущений, навигационных датчиков и рулевого привода.In this case, the mathematical model of the vessel includes equations that satisfy the Lyapunov stability or instability conditions corresponding to the real physical system and describes the movement of the vessel in the horizontal plane (course, angular velocity, longitudinal and transverse components of speed) and vertical plane (linear speeds and accelerations) taking into account wind-wave disturbances, navigation sensors and steering gear.
Система уравнений движения судна содержит динамические уравнения, описывающие движение его характерной точки (полюса), динамические уравнения, описывающие движение судна относительно полюса, кинематические уравнения связи угловых и линейных скоростей с угловыми и линейными координатами, вспомогательные уравнения связи между различными системами координат выражения для проекций сил и моментов. В состав математических алгоритмов авторулевого входят алгоритмы управления рулевым приводом; алгоритмы управления угловой скоростью; алгоритмы управления курсом в режимах точной стабилизации и экономического хода, в грузе и балласте; алгоритмы маневрирования курсом; алгоритмы управления движением по маршруту; алгоритмы восстановления фильтрации параметров движения; алгоритмы адаптации, которые обеспечивают стабилизацию судна на заданном курсе, маневрирование курсом, восстановление и фильтрацию угловой скорости судна, адаптацию параметров регуляторов авторулевого. При этом стабилизация (удержание) курса судна осуществляется при движении в открытом море и при движении в узкостях и при наличии навигационных опасностей, маневрирование курсом осуществляется в режимах стабилизации заданной угловой скорости, перевода на новый курс с заданной угловой скоростью или радиусом поворота, движении по маршруту, задаваемому последовательностью точек поворота, алгоритмы восстановления фильтрации угловой скорости обеспечивают минимизацию кладок руля при интенсивных волновых возмущениях, адаптация регуляторов авторулевого производится по скорости хода судна, глубине под килем, гидрометеорологическим условиям, загрузке судна, алгоритмы авторулевого обеспечивают управление при заданных предельно допустимых угле перекладки руля и угловой скорости судна и сигнализацию при потере заданной точности стабилизации курса. Программное обеспечение авторулевого функционирует на аппаратных средствах, представляющих собой микро-ЭВМ, объединенных системой обмена информацией с подключенной к ним группой адаптеров для стыковки с навигационными датчиками, датчиками измерения динамических параметров и рулевым приводом.The ship’s system of equations of motion contains dynamic equations describing the motion of its characteristic point (pole), dynamic equations describing the motion of the ship relative to the pole, kinematic equations for the relationship of angular and linear velocities with angular and linear coordinates, auxiliary equations of coupling between different coordinate systems of expression for projections of forces and moments. The mathematical algorithms of the autopilot include steering control algorithms; angular velocity control algorithms; course control algorithms in the modes of precise stabilization and economic progress, in load and ballast; course maneuvering algorithms; route control algorithms; motion filtering recovery algorithms; adaptation algorithms that provide stabilization of the vessel at a given course, maneuvering with the course, restoration and filtering of the angular velocity of the vessel, adaptation of the parameters of the steering control. In this case, stabilization (retention) of the ship's course is carried out when moving on the high seas and when moving in narrow places and in the presence of navigational hazards, course maneuvering is carried out in stabilization modes of a given angular velocity, transfer to a new course with a given angular velocity or turning radius, and movement along a route defined by a sequence of turning points, algorithms for restoring angular velocity filtration ensure minimization of steering masonry under intense wave disturbances, adaptation of the regulator a vessel made by the autopilot stroke speed, depth beneath the keel hydro-meteorological conditions, loading vessel autopilot control algorithms provide for given maximum permissible rudder angle and the angular speed of the vessel and signaling the loss given accuracy rate stabilization. The autopilot software operates on hardware, which is a microcomputer, integrated by an information exchange system with a group of adapters connected to them for docking with navigation sensors, dynamic measurement sensors and steering gear.
Получение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей известного способа автоматической проводки судна, обусловлено тем, что при выполнении маневрирования по ряду различных причин вблизи судна может оказаться другое судно на таком малом расстоянии, что столкновение уже нельзя предотвратить только действиями уступающего дорогу. Тогда судно в соответствии с Правилом 17 (b) Международных правил предупреждения столкновений судов (МППСС-72) должно немедленно выполнить маневр последнего момента.The technical result, which consists in expanding the functionality of the known method of automatically navigating a ship, is due to the fact that when performing maneuvering for a number of different reasons, another ship can be near the ship at such a short distance that the collision can no longer be prevented only by giving way. Then, in accordance with Rule 17 (b) of the International Collision Avoidance Rules (MPPSS-72), a ship must immediately execute the last-moment maneuver.
Одной из проблем является то, что конкретная дистанция начала маневра последнего момента официальными документами не регламентирована, так как она зависит от многих факторов. Например (см. А.Яковлев. Маневр последнего момента. Морской сборник. 1976, №4. С.48), с дистанции 10 кбт любой маневр крупнотоннажных судов, сближающихся полными ходами с курсовых углов 15-45°, уже не предотвратит столкновения. В то же время для маломерных судов дистанция 10 кбт достаточна для выполнения безопасного маневра. Натурные испытания (см. А.Яскевич, Ю.Зурабов. Новые международные правила предупреждения столкновения судов. М., Транспорт. 1979, с.76-81), проведенные с танкером дедвейтом 213 тыс. т, показали, что для изменения им курса на требуемые МППСС 30-60° необходимо 2-5 минут. За это время судно, имеющее скорость 15 уз, пройдет 5-12 кбт. Еще большего времени требует изменение скорости судов. Например, у судна дедвейтом более 200 тыс. т в случае перевода машинного телеграфа на «Стоп» скорость уменьшится вдвое только через 10-20 минут, а полностью оно остановится лишь через час. Даже при даче полного хода назад такое судно может быть остановлено только через 10-20 минут, за которые оно успеет пройти около 20-25 кбт.One of the problems is that the specific distance at the beginning of the maneuver of the last moment is not regulated by official documents, since it depends on many factors. For example (see A. Yakovlev. Maneuver of the last moment. Marine collection. 1976, No. 4. P.48), from a distance of 10 kb any maneuver of large-tonnage vessels approaching full speed from 15-45 ° course angles will no longer prevent a collision. At the same time, for small vessels, a distance of 10 kb is sufficient to perform a safe maneuver. Full-scale tests (see A. Yaskevich, Yu. Zurabov. New international rules for preventing collisions of ships. M., Transport. 1979, p. 76-81), conducted with a tanker with a deadweight of 213 thousand tons, showed that to change its course 30-60 ° required for MPPSS 2-5 minutes. During this time, a ship with a speed of 15 knots will go through 5-12 kbt. Changing the speed of ships requires even more time. For example, with a ship with a deadweight of more than 200 thousand tons, if the machine telegraph is switched to “Stop”, the speed will decrease by half only after 10-20 minutes, and it will stop completely only after an hour. Even when giving full speed back, such a ship can be stopped only after 10-20 minutes, during which it will have time to go about 20-25 kbt.
Для каждого судна в соответствии с резолюцией IMCO A.209 (VII) от 28.10.71 рекомендуется включать в состав информации о маневренных качествах судна диаграммы разгона и торможения. Анализ этой информации показывает, что на современном уровне развития судостроения максимальное расстояние свободного торможения судна должно приниматься более 16 кбт.For each vessel, in accordance with resolution IMCO A.209 (VII) of 10.28.71 it is recommended to include acceleration and braking diagrams in the information on the maneuverability of the vessel. An analysis of this information shows that at the current level of development of shipbuilding, the maximum free braking distance of a ship should be taken more than 16 kbt.
При выборе дистанции последнего маневра необходимо также учитывать то, что она не должна быть и слишком велика, чтобы не нарушить основной принцип согласованности действий при расхождении: «привилегированное» (согласно МППСС-72) судно сохраняет курс и скорость, а судно, находящее в положении «уступающего дорогу», уступает.When choosing the distance of the last maneuver, it is also necessary to take into account that it should not be too large so as not to violate the basic principle of coordination of actions in case of discrepancy: the “privileged” (according to MPPSS-72) vessel maintains heading and speed, and the vessel in position "Giving way", giving way.
Анализ ситуации сближения судов показывает, что маневры курсом оказываются наиболее эффективными при расхождении с целью, идущей встречным курсом или обгоняющей судно.An analysis of the situation of rapprochement of vessels shows that maneuvers of the course turn out to be the most effective in case of divergence with a target going in the opposite direction or overtaking the vessel.
В большинстве случаев предпочтение отдается изменению курса вправо, далее - уменьшению скорости хода вплоть до полной остановки, затем - изменению курса вправо с одновременным уменьшением скорости и, наконец, - изменению курса влево. Изменение курса в сторону увеличения пеленга, обычно вправо, является достаточно безопасным маневром, если он выполняется заблаговременно и решительно, чтобы показать ракурс другому судну. При этом уменьшится относительная скорость сближения, будет больше времени на оценку развивающейся ситуации.In most cases, preference is given to changing the course to the right, then to decreasing the speed to a complete stop, then changing the course to the right while reducing the speed and, finally, changing the course to the left. Changing the direction in the direction of increasing the bearing, usually to the right, is a fairly safe maneuver if it is carried out in advance and decisively to show the angle to another vessel. In this case, the relative convergence rate will decrease, there will be more time to assess the developing situation.
При опасном сближении с целью, находящейся на траверзе, более рациональным в ряде случаев является маневр изменения скорости. Скорость рекомендуется уменьшать одноразово и не менее чем вдвое, для чего обычно необходимо стопорить машины и давать задний ход. Тем самым судоводитель будет иметь больше времени для оценки ситуации сближения судов, что вполне соответствует правилу 8 (е) МППСС-72: «Если необходимо предотвратить столкновение или иметь больше времени для оценки ситуации, судно должно уменьшить ход или остановиться, застопорив свои движители или дав задний ход».In case of a dangerous approach with a target located on the beam, in some cases, a maneuver of speed change is more rational. It is recommended to reduce the speed once and not less than twice, for which it is usually necessary to stop the machine and back up. Thus, the skipper will have more time to assess the situation of the rapprochement of vessels, which is fully consistent with rule 8 (e) of MPPSS-72: “If it is necessary to prevent a collision or have more time to assess the situation, the vessel should reduce its course or stop, stopping its movers or giving reverse".
На комбинированный маневр (курсом и одновременно скоростью) распространяются требования, изложенные в правиле 8 (а, b, с) МППСС-72. Выполнение одновременно двух действий уменьшает необходимое для маневра водное пространство по носу судна и увеличивает промежуток времени для надлежащей оценки ситуации. Учитывая то, что при сближении на противоположных или почти противоположных курсах нет судна привилегированного или обязанного уступить дорогу, здесь действует каждое самостоятельно, применяя дополнительно сигналы маневроуказания. Относительная скорость сближения судов в этих условиях весьма высока и может составлять 40-50 уз. При таких скоростях относительного сближения при обнаружении топовых огней на пределе их дальности видимости сближение может произойти уже через 8-12 мин.The combined maneuver (course and speed at the same time) is subject to the requirements set forth in Rule 8 (a, b, c) of MPPSS-72. Performing two actions simultaneously reduces the maneuver of the water space along the bow of the vessel and increases the period of time for a proper assessment of the situation. Considering that when approaching at opposite or almost opposite courses, there is no vessel privileged or obliged to give way, each one operates independently, using additional maneuvering signals. The relative speed of approach of ships in these conditions is very high and can be 40-50 knots. At such speeds of relative rendezvous, when top lights are detected at the limit of their visibility range, rendezvous can occur within 8-12 minutes.
Также учитывается, что порядок действий для предотвращения столкновения точно не определен и зависит от обстоятельств и условий сближения основываясь на правиле 5 МППСС-72, которое предписывает каждому судну вести постоянное наблюдение всегда, т.е. независимо от состояния видимости и района плавания, используя при этом все имеющиеся для этого возможности, включая визуальное и слуховое наблюдение, а также наблюдение с использованием технических средств.It is also taken into account that the procedure for preventing collisions is not precisely defined and depends on the circumstances and conditions of rapprochement based on Rule 5 of the MPPSS-72, which requires each vessel to constantly monitor, i.e. regardless of the state of visibility and area of navigation, using all the possibilities available for this, including visual and auditory observation, as well as observation using technical means.
Круговой излучатель 22 сигнала дальностью действия 16 кбт и четыре секторных приемника 23, 24, 25 и 26 сигналов образуют систему «маневра последнего момента».The circular emitter 22 of the signal with a range of 16 kb and four sector receivers 23, 24, 25 and 26 of the signals form a system of "maneuver of the last moment".
Круговой излучатель 22 с периодичностью, рассчитанной центральным процессором 6 в зависимости от скорости движения судна и диаграммы разгона и торможения, выдает сигнал, который, отражаясь от находящихся целей (судов), принимается секторными приемниками 23, 24, 25 и 26.A circular emitter 22 with a frequency calculated by the central processor 6, depending on the speed of the vessel and the acceleration and braking diagrams, gives a signal that, being reflected from the targets (vessels), is received by sector receivers 23, 24, 25 and 26.
Сектор приема секторного приемника 23 составляет 60° л.б.-60° п.б.The sector of reception of the sector receiver 23 is 60 ° b.p.-60 ° b.p.
Сектор приема секторного приемника 24 составляет 60°° п.б.-120° п.б.The sector of reception of the sector receiver 24 is 60 °° bp-120 ° bp
Сектор приема секторного приемника 25 составляет 120° п.б.-150° л.б.The receiving sector of the sector receiver 25 is 120 ° bp-150 ° lb
Сектор приема секторного приемника 26 составляет 60° л.б.-150° л.б., где п.б. - правый борт, л.б. - левый борт.The sector of reception of the sector receiver 26 is 60 ° Lb-150 ° Lb, where - starboard side, lb - left side.
При получении сигнала с секторного приемника 23 центральный процессор 6 дает команду на авторулевой через аппаратные средства 17 программного обеспечения авторулевого для отворота судна ВПРАВО на 60° до вмешательства судоводителя.Upon receipt of the signal from the sector receiver 23, the central processor 6 gives an autopilot command through hardware 17 of the autopilot software to turn the vessel RIGHT 60 ° to the boatmaster's intervention.
При получении сигнала с секторного приемника 24 подается команда на авторулевой для отворота ВЛЕВО на 60° и СТОП до вмешательства судоводителя.Upon receipt of the signal from the sector receiver 24, a command is sent to the steering wheel to turn LEFT by 60 ° and STOP before the skipper's intervention.
При получении сигнала с секторного приемника 25 подается команда на авторулевой для отворота ВЛЕВО на 60° до вмешательства судоводителя.Upon receipt of the signal from the sector receiver 25, a command is issued to the steering wheel to turn left 60 ° to the intervention of the skipper.
При получении сигнала с секторного приемника 26 подается команда на авторулевой для отворота ВПРАВО на 60° и СТОП до вмешательства судоводителя.Upon receipt of the signal from the sector receiver 26, a command is issued to the steering wheel to turn right 60 ° and STOP before the skipper's intervention.
Все команды на авторулевой сопровождаются подачей сигналов маневроуказания согласно МППСС-72.All commands on the autopilot are accompanied by the supply of maneuvering signals according to MPPSS-72.
Предлагаемое техническое средство выгодно отличается от имеющихся средств автоматизации судовождения простотой.The proposed technical tool compares favorably with the available navigation automation simplicity.
Предлагаемое техническое средство позволит предотвратить столкновение судов при чрезмерном сближении, предоставляя дополнительное время судоводителю для оценки ситуации и принятия решения.The proposed technical tool will prevent collision of vessels in case of excessive rapprochement, providing additional time to the skipper to assess the situation and make a decision.
Предлагаемая в системе процедура обработки данных об окружающей обстановке обеспечит своевременное выявление развивающейся аварийной ситуации и с помощью определенных управляющих воздействий своевременно исключит или минимизирует последствия столкновения судов.The procedure for processing environmental data proposed in the system will ensure timely detection of a developing emergency and, with the help of certain control actions, will promptly eliminate or minimize the consequences of a ship collision.
Способ реализуется как на штатных, так и принятых на снабжение судовых технических средствах навигации и управления движением. Программное обеспечение позволяет реализовать способ практически для любого класса судов.The method is implemented both on staff and adopted on the supply of ship technical means of navigation and traffic control. The software allows you to implement the method for almost any class of ships.
Источники информацииInformation sources
1. Патент J №62-45119.1. Patent J No. 62-45119.
2. Патент US №3946690 A.2. US patent No. 3946690 A.
3. Патент RU №2150409.3. Patent RU No. 2150409.
4. Патент JP №62-3459.4. JP patent No. 62-3459.
5. Пирогов Н.Н., Чернявец В.В. Навигационный комплекс для катеров на подводных крыльях. Зарубежное военное обозрение, №4, 1986, с.58-59.5. Pirogov NN, Chernyavets VV Hydrofoil navigation system. Foreign Military Review, No. 4, 1986, p. 58-59.
6. Патент RU №2207296 C2.6. Patent RU No. 2207296 C2.
7. Патент RU №2277495 C1, 10.06.2006.7. Patent RU No. 2277495 C1, 06/10/2006.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128439/11A RU2501708C1 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Automatic piloting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128439/11A RU2501708C1 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Automatic piloting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2501708C1 true RU2501708C1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49785117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012128439/11A RU2501708C1 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Automatic piloting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2501708C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550236C1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" | Method of setting ship motion bearing and conditions |
| RU2570707C1 (en) * | 2014-07-04 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Method to detect most economic optimal vessel course |
| RU2596202C1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" | Method of controlling programmed ship movements along trajectory |
| CN108287510A (en) * | 2018-02-27 | 2018-07-17 | 上海瑞华(集团)有限公司 | System and device is debated in a kind of rudder for ship system accuracy knowledge of unmanned pure electric vehicle ship |
| RU2752725C1 (en) * | 2020-11-12 | 2021-07-30 | Акционерное общество "Ситроникс КТ" | System for predicting safe divergence of ships |
| RU2782617C1 (en) * | 2021-12-09 | 2022-10-31 | Владимир Васильевич Чернявец | Method for generating preliminary laying of the ship's path and a device for its implementation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1511137A (en) * | 1974-03-11 | 1978-05-17 | Shell Bv | Process and apparatus for stabilizing the course angle of a ship |
| SU1150155A1 (en) * | 1983-09-28 | 1985-04-15 | Ордена Ленина Институт Проблем Управления | Device for controlling ship movement |
| RU2277495C1 (en) * | 2005-01-17 | 2006-06-10 | Антон Владимирович Чернявец | Method of automatic pilotage of ships |
-
2012
- 2012-07-06 RU RU2012128439/11A patent/RU2501708C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1511137A (en) * | 1974-03-11 | 1978-05-17 | Shell Bv | Process and apparatus for stabilizing the course angle of a ship |
| SU1150155A1 (en) * | 1983-09-28 | 1985-04-15 | Ордена Ленина Институт Проблем Управления | Device for controlling ship movement |
| RU2277495C1 (en) * | 2005-01-17 | 2006-06-10 | Антон Владимирович Чернявец | Method of automatic pilotage of ships |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550236C1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" | Method of setting ship motion bearing and conditions |
| RU2570707C1 (en) * | 2014-07-04 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Method to detect most economic optimal vessel course |
| RU2596202C1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" | Method of controlling programmed ship movements along trajectory |
| CN108287510A (en) * | 2018-02-27 | 2018-07-17 | 上海瑞华(集团)有限公司 | System and device is debated in a kind of rudder for ship system accuracy knowledge of unmanned pure electric vehicle ship |
| RU2752725C1 (en) * | 2020-11-12 | 2021-07-30 | Акционерное общество "Ситроникс КТ" | System for predicting safe divergence of ships |
| RU2782617C1 (en) * | 2021-12-09 | 2022-10-31 | Владимир Васильевич Чернявец | Method for generating preliminary laying of the ship's path and a device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109298708B (en) | Unmanned ship autonomous obstacle avoidance method integrating radar and photoelectric information | |
| EP2504719B1 (en) | A method and system of navigational decision support in the process of safe vessel navigation | |
| WO2021230356A1 (en) | Method for autonomously guiding vessel, program for autonomously guiding vessel, system for autonomously guiding vessel, and vessel | |
| RU2501708C1 (en) | Automatic piloting | |
| RU2277495C1 (en) | Method of automatic pilotage of ships | |
| JP3949932B2 (en) | Autonomous underwater vehicle navigation control system | |
| KR101719142B1 (en) | Ship navigation apparatus and method for providing route information for ship | |
| KR20170023737A (en) | Ship navigation apparatus and method for providing route information for ship | |
| CA3094572A1 (en) | Method for controlling a towing train | |
| CN114492086B (en) | Intelligent detection method for single-mooring anchor position of ship | |
| Vujičić et al. | Methodology for controlling the ship’s path during the turn in confined waterways | |
| RU2467914C1 (en) | Method of ship navigability control and device to this end | |
| CN111679674B (en) | Flexible meeting evasion method for unmanned ship | |
| Verwilligen et al. | Full-scale measurements of vertical motions on ultra large container vessels in Scheldt estuary | |
| CN116540730A (en) | Multi-tug cooperation berthing intelligent auxiliary system and method | |
| EP3389021B1 (en) | Indicator method and system for a vessel | |
| Richter et al. | Analysis of full ship types in high-blockage lock configurations | |
| WO2023064384A1 (en) | Context-dependent generation of navigational chart comprising hazards | |
| Sokolenko | The system of precision planning marine ship’s voyage | |
| JP7127145B2 (en) | Systems and programs to help prevent collisions with ships mooring facilities | |
| CN113436467A (en) | Collision avoidance decision method for unmanned surface vehicle in river course navigation | |
| RU2465170C1 (en) | Ship gyropilot | |
| KR102594522B1 (en) | Evaluation and visualization method of navigation risk using positional domain to prevent marine accidents due to delay in the auto-remote of maritime autonomous surface ships | |
| TWI838007B (en) | A watercrafts environment risk real-time control and navigation system and its operation method | |
| RU2207296C2 (en) | Method of automatic pilotage of ship |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20161108 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170707 |