RU2509031C1 - Method of ship control in mooring to anchored partner shipboard - Google Patents

Method of ship control in mooring to anchored partner shipboard Download PDF

Info

Publication number
RU2509031C1
RU2509031C1 RU2012143196/11A RU2012143196A RU2509031C1 RU 2509031 C1 RU2509031 C1 RU 2509031C1 RU 2012143196/11 A RU2012143196/11 A RU 2012143196/11A RU 2012143196 A RU2012143196 A RU 2012143196A RU 2509031 C1 RU2509031 C1 RU 2509031C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vessel
mooring
partner
coordinates
points
Prior art date
Application number
RU2012143196/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иванович Юдин
Виталий Витальевич Иванов
Сергей Николаевич Холичев
Сергей Олегович Петров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ")
Priority to RU2012143196/11A priority Critical patent/RU2509031C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2509031C1 publication Critical patent/RU2509031C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to water transport. Proposed method consists in defining the approach path current position as a straight line. Said line crosses two preset points on the plane. Current position of preset points at whatever preset time moment is calculated using the coordinates of drifting partner ship aft and fore points, preset distance between mooring ships boards, preset position of ship mooring to another ship, and current length of braking path of mooring ship required for changing from initial sped to that equal to mooring ship linear speed lengthwise component. For safety of mooring, approach is effected in three steps. At first approach step, mooring ship gets to first conditional point. At second step, it gets to second conditional point. At third step, mooring ship approached to anchored partner-ship.
EFFECT: higher safety of mooring.
4 dwg

Description

Изобретение относится к водному транспорту и касается управления швартующимся судном при выполнении им швартовной операции к борту судна, стоящего на якоре.The invention relates to water transport and for the management of a mooring vessel when performing a mooring operation to the side of the ship, anchored.

Известен способ управления швартующимся судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера (Пат.РФ №2422326, опубл.27.06.2011), когда в пределах контуров швартующегося судна и судна-партнера в их диаметральных плоскостях выбирают по две точки, одна из которых находится в носу А (швартующееся судно), An(судно-партнер), другая - в корме В (швартующееся судно), Bn(судно-партнер) (фиг.1, 2) относительно мидель-шпангоута соответствующего судна.A known method of controlling a mooring vessel when performing a mooring operation to the side of a partner vessel (Pat.RF No. 2422326, published June 27, 2011), when two points are selected in their diametrical planes within the contours of the moored vessel and the partner vessel, one of which is located in the bow A (mooring vessel), A n (partner vessel), the other in the stern B (mooring vessel), B n (partner vessel) (Figs. 1, 2) relative to the midship frame of the corresponding vessel.

Координаты точек А, В, An, Bn в неподвижной координатной системе определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м). Используя значения координат точек швартующегося судна А(Х0А, Y0A), В(X0B, Y0B) и судна-партнера An(X0An, Y0An), Bn(X0Bn, Y0Bn) в неподвижной координатной системе, координаты тех же точек в подвижных системах координат, связанных с швартующимся судном А(XA, YA), В(ХВ, YB) и судном-партнером An(XAn YAn), Bn(XBn, YBn), координаты центров тяжести (ЦТ) швартующегося судна в связанной с ним подвижной координатной системе G(Xg, Yg) и судна-партнера в связанной с ним подвижной координатной системе Gn(X0Gn, Y0Gn), а также значения расстояния между диаметральными плоскостями (ДП) швартующихся судов h0 и расстояние между ЦТ швартующихся судов m рассчитывают:The coordinates of points A, B, A n , B n in a fixed coordinate system are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m). Using the coordinates of the points of the mooring vessel A (X 0A , Y 0A ), B (X 0B , Y 0B ) and the partner vessel A n (X 0 A n , Y 0An ), B n (X 0Bn , Y 0Bn ) in a fixed coordinate system, the coordinates of the same points in moving coordinate systems associated with the mooring vessel A (X A , Y A ), B (X B , Y B ) and the partner vessel A n (X An Y An ), B n (X Bn , Y Bn ), the coordinates of the centers of gravity (CT) of the mooring vessel in the associated mobile coordinate system G (X g , Y g ) and the partner vessel in the associated mobile coordinate system G n (X 0Gn , Y 0Gn ), as well as the distance between the diametrical planes the awnings of the moored vessels h 0 and the distance between the center of the center of the moored vessels m shall be calculated:

- координаты центра тяжести швартующегося судна G (X0G, Y0G) в неподвижной координатной системе;- coordinates of the center of gravity of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ) in a fixed coordinate system;

- координаты центра тяжести судна-партнера Gn(X0Gn, Y0Gn) в неподвижной координатной системе;- coordinates of the center of gravity of the partner ship G n (X 0Gn , Y 0Gn ) in a fixed coordinate system;

- координаты точек A'n(XA'n,YA'n) и B'n(XB'ny,YB'n), расположенных на перпендикулярах к ДП судна-партнера, восстановленных в точки An и Bn;- coordinates of points A ' n (X A ' n , Y A ' n ) and B' n (X B'n y, Y B'n ) located on the perpendiculars to the DP of the partner vessel, restored to points A n and B n ;

- координаты проекции ЦТ судна-партнера G'n(X0G'n, Y0G'n) в неподвижной координатной системе на траекторию сближения в конечной стадии швартовки, проходящую параллельно ДП судна-партнера через точки A'n и B'n;- the coordinates of the projection of the CT of the partner vessel G ' n (X 0G'n , Y 0G'n ) in the fixed coordinate system on the approach path in the final mooring stage, which runs parallel to the DP of the partner vessel through points A' n and B 'n;

- координаты второй заданной точки Р2(X0P2, Y0P2) в неподвижной координатной системе;- the coordinates of the second given point P 2 (X 0P2 , Y 0P2 ) in a fixed coordinate system;

- текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна рассчитывают с использованием уравнения его движения dυ/dS=f(υ, С1, С2, С3,…),- the current value of the braking distance of the mooring vessel is calculated using the equation of its motion dυ / dS = f (υ, С 1 , С 2 , С 3 , ...),

где υ - текущее значение скорости швартующегося судна; where υ is the current value of the speed of the mooring vessel;

S - путь;S is the way;

С1 С2, С3,… - текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна, зависящие от текущих значений параметров, характеризующих текущее состояние загрузки судна и внешней среды (водоизмещения швартующегося судна; параметров посадки корпуса; направления и скорости ветра; параметров волнения; направления и скорости течения; глубины акватории в районе выполнения швартовной операции).С 1 С 2 , С 3 , ... - current values of the parameters of the equation of motion of the mooring vessel, depending on the current values of the parameters characterizing the current state of the vessel’s loading and the environment (displacement of the mooring vessel; landing parameters of the hull; wind direction and speed; wind parameters; directions and current velocity; the depth of the water area in the area of the mooring operation).

Текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна в процессе его сближения с судном-партнером определяют интегрированием уравнения движения швартующегося судна в пределах от υ=υн до υ=υn, т.е.The current value of the braking distance of the mooring vessel in the process of approaching the partner vessel is determined by integrating the equation of motion of the mooring vessel in the range from υ = υ n to υ = υ n , i.e.

Figure 00000001
Figure 00000001

где υн - начальная скорость швартующегося судна; υn - скорость судна-партнера.where υ n - the initial speed of the moored vessel; υ n is the speed of the partner ship.

При этом текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна С1, С2, С3,… в процессе выполнения швартовной операции непрерывно идентифицируют с использованием метода, описанного в работах [2], [3];In this case, the current values of the parameters of the equation of motion of the mooring vessel C 1 , C 2 , C 3 , ... in the process of performing the mooring operation are continuously identified using the method described in [2], [3];

- координаты первой заданной точки P1(X0P1, Y0P1) в неподвижной координатной системе.- the coordinates of the first given point P 1 (X 0P1 , Y 0P1 ) in a fixed coordinate system.

Зная координаты первой заданной точки и координаты ЦТ швартующегося судна, определяют текущее положение траектории сближения, проходящей через первую заданную точку P1(X0P1, Y0P1) и ЦТ швартующегося судна G (X0G, Y0g). После этого определяют поперечные смещения точек А и В от найденной указанным способом траектории сближения.Knowing the coordinates of the first given point and the coordinates of the CT of the mooring vessel, the current position of the approach path passing through the first given point P 1 (X 0P1 , Y 0P1 ) and the center of the moored vessel G (X 0G , Y 0g ) is determined . After this, the transverse displacements of points A and B from the approach path found by this method are determined.

Непрерывно определяемые значения координат точек А и В, An и Bn позволяют непрерывно вычислять координаты ЦТ швартующегося судна G, а вместе с непрерывно определяемым текущим значением длины тормозного пути ST и первой заданной точки P1, а также поперечные смещения dA и dB точек А и В швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.The continuously determined values of the coordinates of points A and B, A n and B n allow us to continuously calculate the CT coordinates of the mooring vessel G, and together with the continuously determined current braking distance S T and the first given point P 1 , as well as the lateral displacements d A and d B points A and B of the mooring vessel from the current position of the approach path.

Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по закону:The resulting lateral displacements generate a signal for the deviation of the steering organ, for example the rudder of a mooring vessel, according to the law:

α=-kA×dA+kB×dB,α = -k A × d A + k B × d B ,

где kA, kB - коэффициенты усиления по перечным смещениям носовой и кормовой точек швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.where k A , k B are the gains on the transverse displacements of the bow and stern points of the mooring vessel from the current position of the approach path.

Таким образом, швартующееся судно движется по линии GP1 в направлении точки P1.Thus, the mooring vessel moves along the line GP 1 in the direction of point P 1 .

В момент выхода швартующегося судна в первую заданную точку, что соответствует равенству координат ЦТ швартующегося судна G (X0G, Y0G) и координат первой заданной точки P1(X0G, Y0P1) (X0G=X0P1, Y0G=Y0P1), оно переходит к сближению со второй заданной точкой Р2, при этом текущее положение траектории сближения соответствует положению линии, проходящей через точки A'n(XA'n, YA'n) и B'n(XB'n, YB'n), координаты которых рассчитывают непрерывно. Текущие координаты второй заданной точки Р2(X0P2, Y0P2), лежащей на линии A'nB'n, вычисляют также непрерывно.At the moment the mooring vessel exits to the first given point, which corresponds to the equality of the coordinates of the CT of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ) and the coordinates of the first given point P 1 (X 0G , Y 0P1 ) (X 0G = X 0P1 , Y 0G = Y 0P1 ), it proceeds to approach the second given point P 2 , while the current position of the approach path corresponds to the position of the line passing through the points A ' n (X A'n , Y A'n ) and B' n (X B'n , Y B'n ) whose coordinates are calculated continuously. The current coordinates of the second predetermined point P 2 (X 0P2 , Y 0P2 ) lying on the line A ' n B' n are also calculated continuously.

Непрерывно определяемые значения координат точек А и В, An и Bn позволяют непрерывно вычислять: координаты точек A'n и B'n, ЦТ G швартующегося судна и ЦТ Gn судна-партнера, второй заданной точки Р2 в неподвижной координатной системе, а также поперечные смещения dA и dB точек А и В швартующегося судна от текущего положения траектории сближения, которой является линия A'nB'n.The continuously determined values of the coordinates of points A and B, A n and B n allow us to continuously calculate: the coordinates of the points A ' n and B' n , CT G of a docking vessel and CT G n of a partner vessel, the second given point P 2 in a fixed coordinate system, as well as the lateral displacements d A and d B of points A and B of the mooring vessel from the current position of the approach path, which is line A ' n B' n .

Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по известному закону. Таким образом, швартующееся судно движется в точку Р2 по линии A'nB'n.The resulting lateral displacements generate a signal for the deviation of the steering organ, for example the rudder of a mooring vessel, according to a well-known law. Thus, the mooring vessel moves to point P 2 along the line A ' n B' n .

Моменту выхода швартующегося судна во вторую заданную точку Р2 соответствует равенство координат ЦТ швартующегося судна и второй заданной точки, то есть X0G=X0P2, Y0G=Y0P2.The moment of departure of the mooring vessel to the second given point P 2 corresponds to the equality of the coordinates of the CT of the moored vessel and the second given point, that is, X 0G = X 0P2 , Y 0G = Y 0P2 .

После выхода швартующегося судна в точку Р2 осуществляют дальнейшее сближение швартующихся судов до непосредственного контакта «борт к борту». С этой целью заданное текущее положение траектории сближения швартующихся судов, т.е. линия A'nB'n, постепенно смещается параллельно ДП судна-партнера в сторону судна-партнера со скоростью не больше допустимого значения скорости поперечного движения швартующегося судна в направлении судна-партнера υд. Скорость υд определяют исходя из безопасности швартовной операции, а именно из условия безопасного гашения поперечной скорости движения швартующегося судна в момент непосредственного контакта швартующихся судов средствами кранцевой защиты борта судна-партнера. Параллельное смещение линии A'nB'n в сторону судна-партнера обусловлено смещением точек A'n и B'n, текущее положение которых рассчитывают непрерывно в зависимости от значения расстояния h между бортами швартующихся судов. Постепенное уменьшение значения h в соответствии с закономAfter the mooring vessel exits to point P 2 , the mooring vessels are further brought closer to the “board to board” direct contact. To this end, the predetermined current position of the approach path of the mooring vessels, i.e. line A ' n B' n , is gradually shifted parallel to the DP of the partner vessel towards the partner vessel at a speed not exceeding the permissible transverse speed of the mooring vessel in the direction of the partner vessel υ д . The speed υ d is determined based on the safety of the mooring operation, namely, from the condition of safe damping of the transverse speed of the mooring vessel at the moment of the direct contact of the moored vessels by means of crane protection of the side of the partner vessel. The parallel shift of the line A ' n B' n towards the partner vessel is due to the displacement of points A ' n and B' n , the current position of which is calculated continuously depending on the value of the distance h between the sides of the mooring vessels. Gradual decrease in h according to law

dh/dt=f(υд, h, h0,…)dh / dt = f (υ d , h, h 0 , ...)

приводит к изменению значения задаваемого расчетным способом расстояния между ДП швартующихся судов h0=h+0,5×(Bn+В) (здесь Bn - ширина судна-партнера, В - ширина швартующегося судна), что, в свою очередь, изменяет координаты точек A'n и B'n и в конечном итоге линия A'nB'n смещается в сторону судна-партнера, оставаясь параллельной его ДП.leads to a change in the value specified by the calculation method of the distance between the DP of the moored vessels h 0 = h + 0,5 × (B n + В) (here B n is the width of the partner vessel, B is the width of the moored vessel), which, in turn, changes the coordinates of the points A ' n and B' n and ultimately the line A ' n B' n is shifted towards the partner ship, remaining parallel to its DP.

Смещение линии A'nB'n от исходного положения в сторону судна-партнера образует смещение dA, dB носовой А и кормовой В точек швартующегося судна соответственно. Формируется сигнал управления α=-kA×dA+kB×dB, и ДП швартующегося судна приводится к новому положению линии A'nB'n до их полного совпадения. Далее процесс смещения линии A'nB'n по указанному алгоритму в сторону судна-партнера будет повторяться многократно, также многократно будут образовываться смещения носовой dA и кормовой dB точек швартующегося судна относительно текущего положения линии A'nB'n. Смещения носовой А и кормовой точек В швартующегося судна относительно текущего положения линии A'nB'n будет приводить к формированию управляющего сигнала средства управления швартующимся судном. Работа средства управления вернет ДП швартующегося судна на линию, совпадающую с текущим положением линии A'nB'n.The displacement of the line A ' n B' n from the starting position towards the partner vessel forms the displacement d A , d B of bow A and stern B of the points of the mooring vessel, respectively. The control signal α = -k A × d A + k B × d B is generated, and the DP of the mooring vessel is brought to the new position of the line A ' n B' n until they completely coincide. The process line offset A 'n B' n to the specified algorithm towards partner vessel is repeated several times, as will be repeatedly generated bias the bow and stern d A d B points moored vessel with respect to the current position of the line A 'n B' n. The displacements of the bow A and the stern points B of the mooring vessel relative to the current position of the line A ' n B' n will lead to the formation of a control signal for the control of the mooring vessel. The operation of the control will return the docking vessel of the mooring vessel to the line coinciding with the current position of the line A ' n B' n .

Смещение линии A'nB'n сторону судна-партнера будет происходить до тех пор, пока расстояние h0 между ДП швартующихся судов не будет равно значению, определяемому из выражения h0=0,5×(Bn+В), т.е. в этот момент расстояние между бортами швартующихся судов будет равно нулю h=0. Указанный момент в предлагаемом способе управления судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера считается моментом окончания швартовной операции.The displacement of the line A ' n B' n to the side of the partner vessel will occur until the distance h 0 between the DP of the moored vessels is equal to the value determined from the expression h 0 = 0.5 × (B n + В), t. e. at this moment, the distance between the sides of the moored vessels will be zero h = 0. The specified time in the proposed method of controlling the vessel when performing a mooring operation to the side of the partner vessel is considered the moment of completion of the mooring operation.

Однако в этом способе управления судном, выполняющим швартовную операцию к борту судна-партнера, есть определенный недостаток, не позволяющий безопасно сблизиться швартующемуся судну с судном-партнером, если оно стоит на якоре, т.к. движение судна, стоящего на якоре, относительно воды в продольном направлении либо отсутствует вообще, либо имеет значение, близкое к нулю, поэтому в момент выхода швартующегося судна к борту судна-партнера, стоящего на якоре, и при дальнейшем их сближении скорость швартующегося судна должна быть равна скорости течения υst в районе места якорной стоянки.However, in this method of controlling a vessel performing a mooring operation to the side of a partner vessel, there is a certain drawback that does not allow the approaching vessel to safely approach the partner vessel if it is anchored, because the movement of the anchored vessel relative to the water in the longitudinal direction is either absent altogether or has a value close to zero, therefore, at the moment the mooring vessel leaves the anchored ship and, when they approach each other, the speed of the mooring vessel should be equal to the current velocity υ st in the area of the anchorage.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в соблюдении условия движения швартующегося судна в конечной стадии швартовки со скоростью, равной скорости течения υst в районе якорной стоянки судна-партнера.The technical result to which the claimed invention is directed is to comply with the conditions of movement of the mooring vessel in the final stage of mooring at a speed equal to the flow velocity υ st in the anchorage area of the partner vessel.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе управления судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера, когда в пределах контуров швартующегося судна и судна-партнера в их диаметральных плоскостях выбирают по две точки, одна из которых находится в носу А (швартующееся судно), An(судно-партнер), другая - в корме В (швартующееся судно), Bn(судно-партнер) (фиг.1-4) относительно мидель-шпангоута соответствующего судна.To achieve the specified technical result in the proposed method of controlling the vessel when performing a mooring operation to the side of the partner vessel, when two points are selected within their contours of the mooring vessel and the partner vessel in their diametrical planes, one of which is located in the bow A (mooring vessel ), A n (partner vessel), the other - in the stern B (mooring vessel), B n (partner vessel) (Figs. 1-4) relative to the midship frame of the corresponding vessel.

Координаты точек А, В, An, Bn в неподвижной координатной системе определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м). Используя значения координат точек швартующегося судна А(X0A, Y0A)>В(X0B, Y0B) и судна-партнера An(X0An, Y0An), Bn(X0Bn, Y0Bn) в неподвижной координатной системе, координаты тех же точек в подвижных системах координат, связанных с швартующимся судном А(XA YA), В(XB, YB) и судном-партнером An(XAn, YAn), Bn(XBn,YBn), координаты центров тяжести (ЦТ) швартующегося судна в связанной с ним подвижной координатной системе G(XG,YG) и судна-партнера в связанной с ним подвижной координатной системе Gn(X0Gn, Y0Gn), а также значения расстояния между диаметральными плоскостями (ДП) швартующихся судов h0 и расстояние между ЦТ швартующихся судов m рассчитывают:The coordinates of points A, B, A n , B n in a fixed coordinate system are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m). Using the coordinates of the points of the mooring vessel A (X 0A , Y 0A )> B (X 0B , Y 0B ) and the partner vessel A n (X 0 A n , Y 0An ), B n (X 0Bn , Y 0Bn ) in the fixed coordinate system, the coordinates of the same points in moving coordinate systems associated with the mooring vessel A (X A Y A ), B (X B , Y B ) and the partner vessel A n (X An , Y An ), B n (X Bn , Y Bn ), the coordinates of the centers of gravity (CT) of the mooring vessel in the associated mobile coordinate system G (X G , Y G ) and the partner vessel in the associated mobile coordinate system G n (X 0Gn , Y 0Gn ), as well as the distance between the diametrical planes E (DP) vessels moored h 0 and the distance m between ships moored DH calculated:

- координаты центра тяжести швартующегося судна G (X0G, Y0G) в неподвижной координатной системе;- coordinates of the center of gravity of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ) in a fixed coordinate system;

- координаты центра тяжести судна-партнера Gn(X0Gn, Y0Gn) в неподвижной координатной системе;- coordinates of the center of gravity of the partner ship G n (X 0Gn , Y 0Gn ) in a fixed coordinate system;

- координаты точек A'n(XA'n,YA'n) и B'n(XB'n,YB'n), расположенных на перпендикулярах к ДП судна-партнера, восстановленных в точки An и Bn;- the coordinates of the points A ' n (X A'n , Y A'n ) and B' n (X B'n , Y B'n ) located on the perpendiculars to the DP of the partner vessel, restored to points A n and B n ;

- координаты проекции ЦТ судна-партнера G'n{X0G'n, Y0G'n) в неподвижной координатной системе на траекторию сближения в конечной стадии швартовки, проходящую параллельно ДП судна-партнера через точки A'n и B'n;- coordinates of the projection of the CT of the partner vessel G ' n (X 0G'n , Y 0G'n ) in a fixed coordinate system on the approach path in the final mooring stage, parallel to the DP of the partner vessel through points A' n and B 'n;

- координаты второй заданной точки Р2(Х0Р2, Y0P2) в неподвижной координатной системе;- coordinates of the second given point P 2 (X 0P2 , Y 0P2 ) in a fixed coordinate system;

- текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна рассчитывают с использованием уравнения его движения dυ/dS=f(υ, C1, С2, С3,…),- the current value of the braking distance of the mooring vessel is calculated using the equation of its motion dυ / dS = f (υ, C 1 , C 2 , C 3 , ...),

где υ - текущее значение скорости швартующегося судна;where υ is the current value of the speed of the mooring vessel;

S - путь;S is the way;

С1, С2, С3,… - текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна, зависящие от текущих значений параметров, характеризующих текущее состояние загрузки судна и внешней среды (водоизмещения швартующегося судна; параметров посадки корпуса; направления и скорости ветра; параметров волнения; направления и скорости течения; глубины акватории в районе выполнения швартовной операции).C 1 , C 2 , C 3 , ... - the current values of the parameters of the equation of motion of the mooring vessel, depending on the current values of the parameters characterizing the current state of loading of the vessel and the environment (displacement of the mooring vessel; landing parameters of the hull; direction and speed of the wind; wave parameters; direction and speed of the current; the depth of the water area in the area of the mooring operation).

Отличительным признаком предлагаемого способа от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является следующий:A distinctive feature of the proposed method from the above known, closest to it, is the following:

дополнительно текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна в процессе его сближения с судном-партнером определяют интегрированием уравнения движения швартующегося судна в пределах от υ=υн до υ=υst, т.е.in addition, the current braking distance of the mooring vessel during its rapprochement with the partner vessel is determined by integrating the equation of motion of the mooring vessel in the range from υ = υ n to υ = υ st , i.e.

Figure 00000002
Figure 00000002

где υst - скорость течения в районе места якорной стоянки судна-партнера.where υ st is the current velocity in the area of the anchorage of the partner vessel.

При этом текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна С1 С2, С3,… в процессе выполнения швартовной операции непрерывно идентифицируют с использованием метода, описанного в работах [2], [3];In this case, the current values of the parameters of the equation of motion of the mooring vessel С 1 С 2 , С 3 , ... in the process of performing the mooring operation are continuously identified using the method described in [2], [3];

- координаты первой заданной точки P1(X0P1, Y0P1) в неподвижной координатной системе.- the coordinates of the first given point P 1 (X 0P1 , Y 0P1 ) in a fixed coordinate system.

Зная координаты первой заданной точки и координаты ЦТ швартующегося судна, определяют текущее положение траектории сближения, проходящей через первую заданную точку P1(X0P1, Y0P1) и ЦТ швартующегося судна G (X0G, Y0G). После этого определяют поперечные смещения точек А и В от найденной указанным способом траектории сближения.Knowing the coordinates of the first given point and the coordinates of the CT of the mooring vessel, determine the current position of the approach path passing through the first given point P 1 (X 0P1 , Y 0P1 ) and the CT of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ). After this, the transverse displacements of points A and B from the approach path found by this method are determined.

Непрерывно определяемые значения координат точек А и В, An и Bn позволяют непрерывно вычислять координаты ЦТ швартующегося судна G, а вместе с непрерывно определяемым текущим значением длины тормозного пути ST и первой заданной точки P1, а также поперечные смещения dA и dB точек А и В швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.The continuously determined values of the coordinates of points A and B, A n and B n allow us to continuously calculate the CT coordinates of the mooring vessel G, and together with the continuously determined current braking distance S T and the first given point P 1 , as well as the lateral displacements d A and d B points A and B of the mooring vessel from the current position of the approach path.

Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по закону:The resulting lateral displacements generate a signal for the deviation of the steering organ, for example the rudder of a mooring vessel, according to the law:

α=-kA×dA+kB×dB,α = -k A × d A + k B × d B ,

где kA, kв - коэффициенты усиления по перечным смещениям носовой и кормовой точек швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.where k A , k in are the gains along the transverse displacements of the bow and stern points of the mooring vessel from the current position of the approach path.

Таким образом, швартующееся судно движется по линии GP1 в направлении точки Р1 (фиг.2).Thus, the mooring vessel moves along the line GP 1 in the direction of point P 1 (figure 2).

В момент выхода швартующегося судна в первую заданную точку, что соответствует равенству координат ЦТ швартующегося судна G(X0G, Y0G) и координат первой заданной точки P1(X0G, Y0P1) (X0G=Х0Р1; Y0G=Y0P1), оно переходит к сближению со второй заданной точкой Р2 (фиг.2), при этом текущее положение траектории сближения соответствует положению линии, проходящей через точки A'n(XA'n,YA'n) и B'n(XB'n,YB'n), координаты которых рассчитываются непрерывно. Текущие координаты второй заданной точки Р2 (X0P2, Y0P2), лежащей на линии A'nB'n, вычисляются непрерывно.At the moment the mooring vessel exits to the first given point, which corresponds to the equality of the coordinates of the CT of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ) and the coordinates of the first given point P 1 (X 0G , Y 0P1 ) (X 0G = X 0P1 ; Y 0G = Y 0P1 ), it proceeds to approach the second given point P 2 (Fig. 2), while the current position of the approach path corresponds to the position of the line passing through the points A ' n (X A'n , Y A'n ) and B' n (X B'n , Y B'n ), the coordinates of which are calculated continuously. The current coordinates of the second given point P 2 (X 0P2 , Y 0P2 ), lying on the line A ' n B' n , are calculated continuously.

Непрерывно определяемые значения координат точек А и В, An и Bn позволяют непрерывно вычислять: координаты точек A'n и B'n, ЦТ G швартующегося судна и ЦТ Gn судна-партнера, второй заданной точки Р2 в неподвижной координатной системе, а также поперечные смещения dA и dB точек А и В швартующегося судна от текущего положения траектории сближения, которой является линия A'nB'n.The continuously determined values of the coordinates of points A and B, A n and B n allow us to continuously calculate: the coordinates of the points A ' n and B' n , CT G of a docking vessel and CT G n of a partner vessel, the second given point P 2 in a fixed coordinate system, as well as the lateral displacements d A and d B of points A and B of the mooring vessel from the current position of the approach path, which is line A ' n B' n .

Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по известному закону. Таким образом, швартующееся судно движется в точку Р2 по линии A'nB'n.The resulting lateral displacements generate a signal for the deviation of the steering organ, for example the rudder of a mooring vessel, according to a well-known law. Thus, the mooring vessel moves to point P 2 along the line A ' n B' n .

Моменту выхода швартующегося судна во вторую заданную точку Р2 соответствует равенство координат ЦТ швартующегося судна и второй заданной точки, то есть X0G=X0P2, Y0G=Y0P2.The moment of departure of the mooring vessel to the second given point P 2 corresponds to the equality of the coordinates of the CT of the moored vessel and the second given point, that is, X 0G = X 0P2 , Y 0G = Y 0P2 .

После выхода швартующегося судна в точку Р2 осуществляют дальнейшее сближение швартующихся судов до непосредственного контакта «борт к борту». С этой целью заданное текущее положение траектории сближения швартующихся судов, т.е. линия A'nB'n, постепенно смещается параллельно ДП судна-партнера в сторону судна-партнера со скоростью не больше допустимого значения скорости поперечного движения швартующегося судна в направлении судна-партнера υд. Скорость υд определяют исходя из безопасности швартовной операции, а именно из условия безопасного гашения поперечной скорости движения швартующегося судна в момент непосредственного контакта швартующихся судов средствами кранцевой защиты борта судна-партнера. Параллельное смещение линии A'nB'n в сторону судна-партнера обусловлено смещением точек A'n и B'n, текущее положение которых рассчитывают непрерывно в зависимости от значения расстояния h между бортами швартующихся судов. Постепенное уменьшение значения h в соответствии с закономAfter the mooring vessel exits to point P 2 , the mooring vessels are further brought closer to the “board to board” direct contact. To this end, the predetermined current position of the approach path of the mooring vessels, i.e. line A ' n B' n , is gradually shifted parallel to the DP of the partner vessel towards the partner vessel at a speed not exceeding the permissible transverse speed of the mooring vessel in the direction of the partner vessel υ д . The speed υ d is determined based on the safety of the mooring operation, namely, from the condition of safe damping of the transverse speed of the mooring vessel at the moment of the direct contact of the moored vessels by means of crane protection of the side of the partner vessel. The parallel shift of the line A ' n B' n towards the partner vessel is due to the displacement of points A ' n and B' n , the current position of which is calculated continuously depending on the value of the distance h between the sides of the mooring vessels. Gradual decrease in h according to law

dh/dt=f(υд, h, h0,…)dh / dt = f (υд, h, h 0 , ...)

приводит к изменению значения задаваемого расчетным способом расстояния между ДП швартующихся судов h0=h+0,5×(Bn+В) (здесь Bn - ширина судна-партнера, В - ширина швартующегося судна), что, в свою очередь, изменяет координаты точек A'n и B'n и в конечном итоге линия A'nB'n смещается в сторону судна-партнера, оставаясь параллельной его ДП.leads to a change in the value specified by the calculation method of the distance between the DP of the moored vessels h 0 = h + 0,5 × (B n + В) (here B n is the width of the partner vessel, B is the width of the moored vessel), which, in turn, changes the coordinates of the points A ' n and B' n and ultimately the line A ' n B' n is shifted towards the partner ship, remaining parallel to its DP.

Смещение линии A'nB'n от исходного положения в сторону судна-партнера образует смещение dA, dB носовой А и кормовой В точек швартующегося судна соответственно. Формируют сигнал управления α=-kA×dA+kB×dB, и ДП швартующегося судна приводится к новому положению линии A'nB'n до их полного совпадения. Далее процесс смещения линии A'nB'n по указанному алгоритму в сторону судна-партнера будет повторяться многократно, также многократно будут образовываться смещения носовой dA и кормовой dB точек швартующегося судна относительно текущего положения линии A'nB'n. Смещения носовой А и кормовой точек В швартующегося судна относительно текущего положения линии A'nB'n будет приводить к формированию управляющего сигнала средства управления швартующимся судном. Работа средства управления вернет ДП швартующегося судна на линию, совпадающую с текущим положением линии A'nB'n.The displacement of the line A ' n B' n from the starting position towards the partner vessel forms the displacement d A , d B of bow A and stern B of the points of the mooring vessel, respectively. A control signal α = −k A × d A + k B × d B is generated, and the DP of the mooring vessel is brought to a new position of the line A ' n B' n until they completely coincide. The process line offset A 'n B' n to the specified algorithm towards partner vessel is repeated several times, as will be repeatedly generated bias the bow and stern d A d B points moored vessel with respect to the current position of the line A 'n B' n. The displacements of the bow A and the stern points B of the mooring vessel relative to the current position of the line A ' n B' n will lead to the formation of a control signal for the control of the mooring vessel. The operation of the control will return the docking vessel of the mooring vessel to the line coinciding with the current position of the line A ' n B' n .

Смещение линии A'nB'n в сторону судна-партнера будет происходить до тех пор, пока расстояние h0 между ДП швартующихся судов не будет равно значению, определяемому из выражения h0=0,5×(Bn+В), т.е. в этот момент расстояние между бортами швартующихся судов будет равно нулю h=0. Указанный момент в предлагаемом способе управления судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера, стоящего на якоре, считается моментом окончания швартовной операции.The shift of the line A ' n B' n in the direction of the partner ship will occur until the distance h 0 between the DP of the moored vessels is equal to the value determined from the expression h 0 = 0.5 × (B n + В), t .e. at this moment, the distance between the sides of the moored vessels will be zero h = 0. The specified time in the proposed method of controlling the vessel when performing a mooring operation to the side of the partner vessel, anchored, is considered the moment of completion of the mooring operation.

Предлагаемый способ управления судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера, стоящего на якоре, осуществляется следующим образом.The proposed method of controlling the vessel when performing a mooring operation to the side of the partner vessel, anchored, is as follows.

В пределах контуров швартующегося судна и судна-партнера в их диаметральных плоскостях выбирают по две точки, одна из которых находится в носу А (швартующееся судно), An(судно-партнер), другая - в корме В(швартующееся судно), Bn(судно-партнер) (фиг.1-4) относительно мидель-шпангоута соответствующего судна.Within the contours of the mooring vessel and the partner vessel, two points are selected in their diametrical planes, one of which is located in the bow A (the vessel being docked), A n (the partner vessel), and the other is in the stern B (the vessel being moored), B n (partner ship) (Figs. 1-4) with respect to the mid-frame of the respective ship.

Координаты точек А, В, An, Bn в неподвижной координатной системе определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м). Используя значения координат точек швартующегося судна А(X0A, Y0A), В(X0B, Y0B) и судна-партнера An(X0An, Y0An), Bn(X0Bn, Y0Bn) в неподвижной координатной системе, координаты тех же точек в подвижных системах координат, связанных с швартующимся судном А(ХА, Ya), В(Хв, YB) и судном-партнером An(XAn, YAn), Bn(XBn,YBn), координаты центров тяжести (ЦТ) швартующегося судна в связанной с ним подвижной координатной системе G(XG,YG) и судна-партнера в связанной с ним подвижной координатной системе Gn(X0Gn, Y0Gn), а также значения расстояния между диаметральными плоскостями (ДП) швартующихся судов h0 и расстояние между ЦТ швартующихся судов m рассчитывают:The coordinates of points A, B, A n , B n in a fixed coordinate system are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m). Using the coordinates of the points of the mooring vessel A (X 0A , Y 0A ), B (X 0B , Y 0B ) and the partner vessel A n (X 0An , Y 0An ), B n (X 0Bn , Y 0Bn ) in a fixed coordinate system , the coordinates of the same points in moving coordinate systems associated with the mooring vessel A (X A , Ya), B (X c , Y B ) and the partner vessel A n (X An , Y An ), B n (X Bn , Y Bn ), the coordinates of the centers of gravity (CT) of the mooring vessel in the associated mobile coordinate system G (X G , Y G ) and the partner vessel in the associated mobile coordinate system G n (X 0Gn , Y 0Gn ), and distance between diametrical planes yours (DP) of moored vessels h 0 and the distance between the DH of the moored vessels m is calculated:

- координаты центра тяжести швартующегося судна G(X0G, Y0G) в неподвижной координатной системе;- coordinates of the center of gravity of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ) in a fixed coordinate system;

- координаты центра тяжести судна-партнера Gn(X0Gn, Y0Gn) в неподвижной координатной системе;- coordinates of the center of gravity of the partner ship G n (X 0Gn , Y 0Gn ) in a fixed coordinate system;

- координаты точек A'n(XA'n,YA'n) и B'n(XB'n,YB'n), расположенных на перпендикулярах к ДП судна-партнера, восстановленных в точки An и Bn;- the coordinates of the points A ' n (X A'n , Y A'n ) and B' n (X B'n , Y B'n ) located on the perpendiculars to the DP of the partner vessel, restored to points A n and B n ;

- координаты проекции ЦТ судна-партнера G'n(X0G'n>Y0G'n) в неподвижной координатной системе на траекторию сближения в конечной стадии швартовки, проходящую параллельно ДП судна-партнера через точки A'n и B'n;- coordinates of the projection of the CT of the partner vessel G ' n (X 0G'n > Y 0G'n ) in the fixed coordinate system on the approach path in the final mooring stage, which runs parallel to the DP of the partner vessel through points A' n and B 'n;

- координаты второй заданной точки Р2(X0P2, Y0P2) в неподвижной координатной системе;- the coordinates of the second given point P 2 (X 0P2 , Y 0P2 ) in a fixed coordinate system;

- текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна рассчитывают с использованием уравнения его движения- the current value of the braking distance of the mooring vessel is calculated using its equation of motion

dυ/dS=f(υ, C1, С2, С3,…),dυ / dS = f (υ, C 1 , C 2 , C 3 , ...),

где υ - текущее значение скорости швартующегося судна;where υ is the current value of the speed of the mooring vessel;

S - путь;S is the way;

С1, С2, С3,… - текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна, зависящие от текущих значений параметров, характеризующих текущее состояние загрузки судна и внешней среды (водоизмещения швартующегося судна; параметров посадки корпуса; направления и скорости ветра; параметров волнения; направления и скорости течения; глубины акватории в районе выполнения швартовной операции).C 1 , C 2 , C 3 , ... - the current values of the parameters of the equation of motion of the mooring vessel, depending on the current values of the parameters characterizing the current state of loading of the vessel and the environment (displacement of the mooring vessel; landing parameters of the hull; direction and speed of the wind; wave parameters; direction and speed of the current; the depth of the water area in the area of the mooring operation).

Текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна в процессе его сближения с судном-партнером определяют интегрированием уравнения движения швартующегося судна в пределах от υ=υн до υ=υst, т.е.The current value of the braking distance of the mooring vessel during its approach to the partner vessel is determined by integrating the equation of motion of the mooring vessel in the range from υ = υ n to υ = υ st , i.e.

Figure 00000003
Figure 00000003

где υst - скорость течения в районе места якорной стоянки судна-партнера.where υ st is the current velocity in the area of the anchorage of the partner vessel.

При этом текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна С1, С2, С3,… в процессе выполнения швартовной операции непрерывно идентифицируют с использованием метода, описанного в работах [2], [3];In this case, the current values of the parameters of the equation of motion of the mooring vessel C 1 , C 2 , C 3 , ... in the process of performing the mooring operation are continuously identified using the method described in [2], [3];

- координаты первой заданной точки P1(X0P1, Y0P1) в неподвижной координатной системе.- the coordinates of the first given point P 1 (X 0P1 , Y 0P1 ) in a fixed coordinate system.

Зная координаты первой заданной точки и координаты ЦТ швартующегося судна, определяют текущее положение траектории сближения, проходящей через первую заданную точку P1(X0P1, Y0P1) и ЦТ G швартующегося судна (X0G, Y0G). После этого определяют поперечные смещения точек А и В от найденной указанным способом траектории сближения.Knowing the coordinates of the first given point and the coordinates of the CT of the mooring vessel, determine the current position of the approach path passing through the first given point P 1 (X 0P1 , Y 0P1 ) and CT G of the moored vessel (X 0G , Y 0G ). After this, the transverse displacements of points A and B from the approach path found by this method are determined.

Непрерывно определяемые значения координат точек А и В, An и Bn позволяют непрерывно вычислять координаты ЦТ G швартующегося судна, а вместе с непрерывно определяемым текущим значением длины тормозного пути ST и первой заданной точки P1, а также поперечные смещения dA и dB точек А и В швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.The continuously determined values of the coordinates of points A and B, A n and B n allow us to continuously calculate the coordinates of the CT G of the mooring vessel, and together with the continuously determined current braking distance S T and the first given point P 1 , as well as the lateral displacements d A and d B points A and B of the mooring vessel from the current position of the approach path.

Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по закону:The resulting lateral displacements generate a signal for the deviation of the steering organ, for example the rudder of a mooring vessel, according to the law:

α=-kA×dA+kB×dB,α = -k A × d A + k B × d B ,

где kA, kв - коэффициенты усиления по перечным смещениям носовой и кормовой точек швартующегося судна от текущего положения траектории сближения.where k A , k in are the gains along the transverse displacements of the bow and stern points of the mooring vessel from the current position of the approach path.

Таким образом, швартующееся судно движется по линии GP1 в направлении точки P1.Thus, the mooring vessel moves along the line GP 1 in the direction of point P 1 .

В момент выхода швартующегося судна в первую заданную точку, что соответствует равенству координат ЦТ швартующегося судна G(X0G, Y0G) и координат первой заданной точки P1(X0G, Y0P1) (X0G=X0P1; Y0G=Y0P1), оно переходит к сближению со второй заданной точкой Р2, при этом текущее положение траектории сближения соответствует положению линии, проходящей через точки A'n(XA'n,YA'n) u B'n(XB'n,YB'n), координаты которых рассчитывают непрерывно. Текущие координаты второй заданной точки Р2(X0P2, Y0P2), лежащей на линии A'nB'n, вычисляют непрерывно.At the moment the mooring vessel exits to the first given point, which corresponds to the equality of the coordinates of the CT of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ) and the coordinates of the first given point P 1 (X 0G , Y 0P1 ) (X 0G = X 0P1 ; Y 0G = Y 0P1 ), it proceeds to approach the second given point P 2 , while the current position of the approach path corresponds to the position of the line passing through the points A ' n (X A'n , Y A'n ) u B' n (X B'n , Y B'n ) whose coordinates are calculated continuously. The current coordinates of the second predetermined point P 2 (X 0P2 , Y 0P2 ), lying on the line A ' n B' n , are calculated continuously.

Непрерывно определяемые значения координат точек А и В, An и Bn позволяют непрерывно вычислять: координаты точек A'n и B'n, ЦТ G швартующегося судна и ЦТ Gn судна-партнера, второй заданной точки Р2 в неподвижной координатной системе, а также поперечные смещения dA и dB точек А и В швартующегося судна от текущего положения траектории сближения, которой является линия A'nB'n.The continuously determined values of the coordinates of points A and B, A n and B n allow us to continuously calculate: the coordinates of the points A ' n and B' n , CT G of a docking vessel and CT G n of a partner vessel, the second given point P 2 in a fixed coordinate system, as well as the lateral displacements d A and d B of points A and B of the mooring vessel from the current position of the approach path, which is line A ' n B' n .

Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по известному закону. Таким образом, швартующееся судно движется в точку Р2 по линии A'nB'n.The resulting lateral displacements generate a signal for the deviation of the steering organ, for example the rudder of a mooring vessel, according to a well-known law. Thus, the mooring vessel moves to point P 2 along the line A ' n B' n .

Моменту выхода швартующегося судна во вторую заданную точку Р2 соответствует равенство координат ЦТ швартующегося судна и второй заданной точки, то есть X0G=X0P2, Y0G=Y0P2.The moment of departure of the mooring vessel to the second given point P 2 corresponds to the equality of the coordinates of the CT of the moored vessel and the second given point, that is, X 0G = X 0P2 , Y 0G = Y 0P2 .

После выхода швартующегося судна в точку Р2 осуществляют дальнейшее сближение швартующихся судов до непосредственного контакта «борт к борту». С этой целью заданное текущее положение траектории сближения швартующихся судов, т.е. линия A'nB'n, постепенно смещается параллельно ДП судна-партнера в сторону судна-партнера со скоростью не больше допустимого значения скорости поперечного движения швартующегося судна в направлении судна-партнера υд. Скорость υд определяют исходя из безопасности швартовной операции, а именно из условия безопасного гашения поперечной скорости движения швартующегося судна в момент непосредственного контакта швартующихся судов средствами кранцевой защиты борта судна-партнера. Параллельное смещение линии A'nB'n в сторону судна-партнера обусловлено смещением точек A'n и B'n, текущее положение которых рассчитывают непрерывно в зависимости от значения расстояния h между бортами швартующихся судов. Постепенное уменьшение значения h в соответствии с закономAfter the mooring vessel exits to point P 2 , the mooring vessels are further brought closer to the “board to board” direct contact. To this end, the predetermined current position of the approach path of the mooring vessels, i.e. line A ' n B' n , is gradually shifted parallel to the DP of the partner vessel towards the partner vessel at a speed not exceeding the permissible transverse speed of the mooring vessel in the direction of the partner vessel υ д . The speed υ d is determined based on the safety of the mooring operation, namely, from the condition of safe damping of the transverse speed of the mooring vessel at the moment of the direct contact of the moored vessels by means of crane protection of the side of the partner vessel. The parallel shift of the line A ' n B' n towards the partner vessel is due to the displacement of points A ' n and B' n , the current position of which is calculated continuously depending on the value of the distance h between the sides of the mooring vessels. Gradual decrease in h according to law

dh/dt=f(υд, h, h0,…)dh / dt = f (υд, h, h 0 , ...)

приводит к изменению значения задаваемого расчетным способом расстояния между ДП швартующихся судов h0=h+0,5×(Bn+В) (здесь Bn - ширина судна-партнера, В - ширина швартующегося судна), что, в свою очередь, изменяет координаты точек A'n и B'n и в конечном итоге линия A'nB'n смещается в сторону судна-партнера, оставаясь параллельной его ДП.leads to a change in the value specified by the calculation method of the distance between the DP of the moored vessels h 0 = h + 0,5 × (B n + В) (here B n is the width of the partner vessel, B is the width of the moored vessel), which, in turn, changes the coordinates of the points A ' n and B' n and ultimately the line A ' n B' n is shifted towards the partner ship, remaining parallel to its DP.

Смещение линии A'nB'n от исходного положения в сторону судна-партнера образует смещение dA, dB носовой А и кормовой В точек швартующегося судна соответственно. Формируется сигнал управления α=-kA×dA+kB×dB, и ДП швартующегося судна приводится к новому положению линии A'nB'n до их полного совпадения. Далее процесс смещения линии A'nB'n по указанному алгоритму в сторону судна-партнера будет повторяться многократно, также многократно будут образовываться смещения носовой dA и кормовой dB точек швартующегося судна относительно текущего положения линии A'nB'n. Смещения носовой А и кормовой точек В швартующегося судна относительно текущего положения линии A'nB'n будут приводить к формированию управляющего сигнала средства управления швартующимся судном. Работа средства управления вернет ДП швартующегося судна на линию, совпадающую с текущим положением линии A'nB'n.The displacement of the line A ' n B' n from the starting position towards the partner vessel forms the displacement d A , d B of bow A and stern B of the points of the mooring vessel, respectively. The control signal α = -k A × d A + k B × d B is generated, and the DP of the mooring vessel is brought to the new position of the line A ' n B' n until they completely coincide. The process line offset A 'n B' n to the specified algorithm towards partner vessel is repeated several times, as will be repeatedly generated bias the bow and stern d A d B points moored vessel with respect to the current position of the line A 'n B' n. The displacements of the bow A and the stern points B of the mooring vessel relative to the current position of the line A ' n B' n will lead to the formation of a control signal for the control of the mooring vessel. The operation of the control will return the docking vessel of the mooring vessel to the line coinciding with the current position of the line A ' n B' n .

Смещение линии A'nB'n в сторону судна-партнера будет происходить до тех пор, пока расстояние h0 между ДП швартующихся судов не будет равно значению, определяемому из выражения h0=0,5×(Bn+В), т.е. в этот момент расстояние между бортами швартующихся судов будет равно нулю h=0. Указанный момент в предлагаемом способе управления судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера считается моментом окончания швартовной операции.The shift of the line A ' n B' n in the direction of the partner ship will occur until the distance h 0 between the DP of the moored vessels is equal to the value determined from the expression h 0 = 0.5 × (B n + В), t .e. at this moment, the distance between the sides of the moored vessels will be zero h = 0. The specified time in the proposed method of controlling the vessel when performing a mooring operation to the side of the partner vessel is considered the moment of completion of the mooring operation.

В результате применения данного изобретения достигается возможность получения технического результата - соблюдение безопасности выполнения швартовной операции к борту судна-партнера, стоящего на якоре, таким образом, предлагаемый способ управления судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».As a result of the application of this invention, it is possible to obtain a technical result - compliance with the safety of performing a mooring operation to the side of the partner ship, anchored, thus, the proposed method of controlling the ship when performing the mooring operation to the side of the partner ship meets the patentability criterion of "industrial applicability" .

Список литературыBibliography

1. Пат. №2422326 Российская Федерация, опубл. 27.06.2011.1. Pat. No. 2422326 Russian Federation, publ. 06/27/2011.

2. Юдин Ю.И. Синтез моделей механизма предвидения для экспертных систем, обеспечивающих безопасную эксплуатацию судна: монография/Ю.И.Юдин. - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2007. -198 с: ил.2. Yudin, Yu.I. Synthesis of models of the mechanism of foresight for expert systems that ensure the safe operation of the vessel: monograph / Yu.I. Yudin. - Murmansk: Publishing House of MSTU, 2007. -198 p.: Ill.

3. Юдин Ю. И. Теоретические основы безопасных способов маневрирования при выполнении точечной швартовки: монография / Ю.И.Юдин, С.В.Пашенцев, Г.И.Мартюк, А.Ю.Юдин. -Мурманск: Изд-во МГТУ, 2009. - 152 с.: ил.3. Yudin Yu. I. Theoretical foundations of safe maneuvering when performing point mooring: monograph / Yu.I. Yudin, S. V. Pashentsev, G. I. Martyuk, A. Yu. Yudin. -Murmansk: MSTU Publishing House, 2009 .-- 152 pp., Ill.

Claims (1)

1. Способ управления швартующимся судном при выполнении им швартовной операции к борту судна-партнера, стоящего на якоре, когда в пределах контуров швартующегося судна и судна-партнера в их диаметральных плоскостях выбирают по две точки, одна из которых находится в носу швартующегося судна А и судна-партнера An, другая - в корме швартующегося судна В и судна-партнера Bn относительно мидель-шпангоута соответствующего судна, координаты точек А, В, An, Bn в неподвижной координатной системе определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м), используя значения координат точек швартующегося судна А(X0A, Y0A), В(X0B, Y0B) и судна-партнера An(X0An, Y0An), Bn(X0Bn, Y0Bn) в неподвижной координатной системе, координаты тех же точек в подвижных системах координат, связанных с швартующимся судном А(ХА, YA), В(ХВ, YB) и судном-партнером An(XAn, YAn), Bn(XBn, YBn), координаты центров тяжести (ЦТ) швартующегося судна в связанной с ним подвижной координатной системе G (XG, YG) и судна-партнера в связанной с ним подвижной координатной системе Gn(X0Gn, Y0Gn), а также значения расстояния между диаметральными плоскостями (ДП) швартующихся судов h0 и расстояние между центром тяжести швартующихся судов m рассчитывают:
- координаты центра тяжести швартующегося судна G (X0G, Y0G) в неподвижной координатной системе;
- координаты центра тяжести судна-партнера Gn(X0Gn, Y0Gn) в неподвижной координатной системе;
- координаты точек A′n(XA'n, YA'n) и B′n(XB'n, YB'n), расположенных на перпендикулярах к диаметральной плоскости судна-партнера, восстановленных в точки An и Bn;
- координаты проекции центра тяжести судна-партнера G′n(X0G'n, Y0G'n) в неподвижной координатной системе на траекторию сближения в конечной стадии швартовки, проходящую параллельно диаметральной плоскости судна-партнера через точки A'n и B'n;
- координаты второй заданной точки Р2 (X0P2, Y0P2) в неподвижной координатной системе;
- текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна рассчитывают с использованием уравнения его движения
dυ/dS=f(υ, C1, С2, С3,…),
где υ - текущее значение скорости швартующегося судна;
S - путь;
С1, С2, С3,… - текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна, зависящие от текущих значений параметров, характеризующих текущее состояние загрузки судна и внешней среды (водоизмещения швартующегося судна; параметров посадки корпуса; направления и скорости ветра; параметров волнения; направления и скорости течения; глубины акватории в районе выполнения швартовной операции), отличающийся тем, что текущее значение длины тормозного пути швартующегося судна в процессе его сближения с судном-партнером определяют интегрированием уравнения движения швартующегося судна в пределах от υ=υн до υ=υst
Figure 00000002

где υst - скорость течения в районе места якорной стоянки судна-партнера, при этом текущие значения параметров уравнения движения швартующегося судна С1, С2, С3,… в процессе выполнения швартовной операции непрерывно идентифицируют;
- координаты первой заданной точки P1(X0P1, Y0P1) в неподвижной координатной системе;
зная координаты первой заданной точки и координаты центра тяжести швартующегося судна, определяют текущее положение траектории сближения, проходящей через первую заданную точку P1(X0P1, Y0P1) и центр тяжести швартующегося судна G (X0G, Y0G), затем определяют поперечные смещения точек А и В от найденной указанным способом траектории сближения;
непрерывно определяемые значения координат точек А и В, An и Bn позволяют непрерывно вычислять координаты центра тяжести швартующегося судна G, а вместе с непрерывно определяемым текущим значением длины тормозного пути Sт и первой заданной точки P1, а также поперечные смещения dA и dB точек А и В швартующегося судна от текущего положения траектории сближения; возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например руля швартующегося судна, по закону:
α=-kA×dA+kB×dB,
где kA, kB - коэффициенты усиления по перечным смещениям носовой и кормовой точек швартующегося судна от текущего положения траектории сближения, швартующееся судно движется по линии GP1 в направлении точки P1; моменту выхода швартующегося судна в первую заданную точку соответствует равенство координат центра тяжести швартующегося судна G(X0G, Y0G) и координат первой заданной точки P1(X0G, Y0P1) (X0G=X0P1, Y0G=Y0P1), оно переходит к сближению со второй заданной точкой Р2, при этом текущее положение траектории сближения соответствует положению линии, проходящей через точки A'n(XA'n,YA'n) и B′n(XB'n,YB'n), координаты которых рассчитывают непрерывно; текущие координаты второй заданной точки Р2 (X0P2, Y0P2), лежащей на линии A′n B′n, вычисляют непрерывно; определяемые непрерывно значения координат точек А и В, An и Bn позволяют непрерывно вычислять: координаты точек A′n и B′n, центра тяжести G швартующегося судна и центра тяжести Gn судна-партнера, второй заданной точки Р2 в неподвижной координатной системе, а также поперечные смещения dA и dB точек А и В швартующегося судна от текущего положения траектории сближения, которой является линия A′n B′n, возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа и швартующееся судно движется в точку Р2 по линии A′nB′n;
моменту выхода швартующегося судна во вторую заданную точку Р2 соответствует равенство координат центра тяжести швартующегося судна и второй заданной точки, то есть X0G=Х0Р2, Y0G=Y0P2;
после выхода швартующегося судна в точку Р2 осуществляют дальнейшее сближение швартующихся судов до непосредственного контакта «борт к борту», для этого заданное текущее положение траектории сближения швартующихся судов, т.е. линию A′nB′n, постепенно смещают параллельно диаметральной плоскости судна-партнера в сторону судна-партнера со скоростью не больше допустимого значения скорости поперечного движения швартующегося судна в направлении судна-партнера υд, скорость υд определяют исходя из безопасности швартовной операции, а именно из условия безопасного гашения поперечной скорости движения швартующегося судна в момент непосредственного контакта швартующихся судов средствами кранцевой защиты борта судна-партнера; параллельное смещение линии A′nB′n в сторону судна-партнера обусловлено смещением точек A′n и B′n, текущее положение которых рассчитывают непрерывно в зависимости от значения расстояния h между бортами швартующихся судов, постепенное уменьшение значения h в соответствии с законом
dh/dt=f(υд, h, h0,…)
приводит к изменению значения задаваемого расчетным способом расстояния между диаметральными плоскостями швартующихся судов h0=h+0,5×(Bn+В), где Bn - ширина судна-партнера, В - ширина швартующегося судна, что, в свою очередь, изменяет координаты точек A′n и B′n и в конечном итоге линия A′nB′n смещается в сторону судна-партнера, оставаясь параллельной его диаметральной плоскости; смещение линии A′nB′n от исходного положения в сторону судна-партнера образует смещение dA, dB носовой А и кормовой В точек швартующегося судна соответственно, формируют сигнал управления α=-kA×dA+kB×dB, и диаметральную плоскость швартующегося судна приводят к новому положению линии A′nB′n до их полного совпадения; далее процесс смещения линии A′nB′n по указанному алгоритму в сторону судна-партнера повторяют многократно, при этом происходят многократные смещения носовой dA и кормовой dB точек швартующегося судна относительно текущего положения линии A′nB′n, смещения носовой А и кормовой точек В швартующегося судна относительно текущего положения линии A′nB′n приводят к формированию управляющего сигнала средства управления швартующимся судном, в результате диаметральная плоскость швартующегося судна выходит на линию, совпадающую с текущим положением линии A′nB′n; смещение линии A′nB′n в сторону судна-партнера осуществляют до тех пор, пока расстояние h0 между диаметральными плоскостями швартующихся судов не будет равно значению, определяемому из выражения h0=0,5×(Bn+В), в этот момент расстояние между бортами швартующихся судов равно нулю h=0, что соответствует окончанию швартовной операции. 1. A method for controlling a mooring vessel when performing a mooring operation to the side of a partner vessel, anchored, when two points are chosen within their contours of the mooring vessel and the partner vessel, one of which is in the bow of the mooring vessel A and partner vessel A n , the other in the stern of the mooring vessel B and partner vessel B n relative to the midship frame of the corresponding vessel, the coordinates of points A, B, A n , B n in a fixed coordinate system are determined continuously with high accuracy (± 1, 0 m) lizing the values of coordinate points are moored vessel A (X 0A, Y 0A), In (X 0B, Y 0B) and the partner vessel A n (X 0An, Y 0An ), B n (X 0Bn, Y 0Bn) in the fixed coordinate system, , the coordinates of the same points in moving coordinate systems associated with the mooring vessel A (X A , Y A ), B (X B , Y B ) and the partner vessel A n (X An , Y An ), B n (X Bn , Y Bn ), the coordinates of the centers of gravity (CT) of the mooring vessel in the associated mobile coordinate system G (X G , Y G ) and the partner vessel in the associated mobile coordinate system G n (X 0Gn , Y 0Gn ), and also the distance between the diametrical planes and (DP) of moored vessels h 0 and the distance between the center of gravity of moored vessels m is calculated:
- coordinates of the center of gravity of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ) in a fixed coordinate system;
- coordinates of the center of gravity of the partner ship G n (X 0Gn , Y 0Gn ) in a fixed coordinate system;
- coordinates of points A ′ n (X A'n , Y A'n ) and B ′ n (X B'n , Y B'n ) located on perpendiculars to the diametrical plane of the partner vessel, restored to points A n and B n ;
- coordinates of the projection of the center of gravity of the partner vessel G ′ n (X 0G'n , Y 0G'n ) in the fixed coordinate system on the approach path in the final mooring stage, which runs parallel to the diametrical plane of the partner vessel through points A ' n and B'n;
- the coordinates of the second given point P 2 (X 0P2 , Y 0P2 ) in a fixed coordinate system;
- the current value of the braking distance of the mooring vessel is calculated using its equation of motion
dυ / dS = f (υ, C 1 , C 2 , C 3 , ...),
where υ is the current value of the speed of the mooring vessel;
S is the way;
C 1 , C 2 , C 3 , ... - the current values of the parameters of the equation of motion of the mooring vessel, depending on the current values of the parameters characterizing the current state of loading of the vessel and the environment (displacement of the mooring vessel; landing parameters of the hull; direction and speed of the wind; wave parameters; the direction and speed of the current; the depth of the water area in the area of the mooring operation), characterized in that the current value of the braking distance of the mooring vessel in the process of approaching the partner vessel is determined by the integ the equation of motion of the mooring vessel in the range from υ = υ n to υ = υ st
Figure 00000002

where υ st is the current velocity in the area of the anchorage of the partner vessel, while the current values of the parameters of the equation of motion of the mooring vessel C 1 , C 2 , C 3 , ... are continuously identified during the mooring operation;
- the coordinates of the first given point P 1 (X 0P1 , Y 0P1 ) in a fixed coordinate system;
knowing the coordinates of the first given point and the coordinates of the center of gravity of the mooring vessel, determine the current position of the approach path passing through the first given point P 1 (X 0P1 , Y 0P1 ) and the center of gravity of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ), then determine the lateral displacements points A and B from the approach path found by the indicated method;
continuously determined values of the coordinates of points A and B, A n and B n allow us to continuously calculate the coordinates of the center of gravity of the mooring vessel G, and together with the continuously determined current braking distance S t and the first given point P 1 , as well as transverse displacements d A and d B points A and B of the mooring vessel from the current position of the approach path; the resulting lateral displacements generate a signal for the deviation of the steering body, for example the rudder of a mooring vessel, according to the law:
α = -k A × d A + k B × d B ,
where k A , k B are the gain along the transverse displacements of the bow and stern points of the mooring vessel from the current position of the approach path, the mooring vessel moves along the line GP 1 in the direction of point P 1 ; the moment the mooring vessel exits to the first given point corresponds to the equality of the coordinates of the center of gravity of the moored vessel G (X 0G , Y 0G ) and the coordinates of the first given point P 1 (X 0G , Y 0P1 ) (X 0G = X 0P1 , Y 0G = Y 0P1 ) determination, it proceeds to converge with a second predetermined point P 2, the current position corresponds to the position of the trajectory approximation line passing through points a 'n (X A'n, Y A'n) and B' n (X B'n, Y B'n ) whose coordinates are calculated continuously; the current coordinates of the second predetermined point P 2 (X 0P2 , Y 0P2 ) lying on the line A ′ n B ′ n , are calculated continuously; continuously determined values of the coordinates of points A and B, A n and B n allow you to continuously calculate: the coordinates of points A ′ n and B ′ n , the center of gravity G of the mooring vessel and the center of gravity G n of the partner vessel, the second given point P 2 in a fixed coordinate the system, as well as the lateral displacements d A and d B of the points A and B of the mooring vessel from the current position of the approach path, which is the line A ′ n B ′ n , the resulting transverse displacements generate a signal for the steering body deviation and the mooring vessel moves to point P 2 along the line A ′ n B ′ n ;
the moment the mooring vessel exits to the second predetermined point P 2 corresponds to the equality of the coordinates of the center of gravity of the moored vessel and the second preset point, that is, X 0G = X 0P2 , Y 0G = Y 0P2 ;
after the mooring vessel exits to point P 2 , the mooring vessels are brought nearer closer to the “board to board” direct contact, for this purpose the current position of the approach path of the moored vessels, i.e. the line A ′ n B ′ n , is gradually shifted parallel to the diametrical plane of the partner vessel towards the partner vessel at a speed not exceeding the permissible transverse speed of the mooring vessel in the direction of the partner vessel υ d , the speed υ d is determined based on the safety of the mooring operation, namely, from the condition of safe damping of the transverse speed of the mooring vessel at the moment of the direct contact of the mooring vessels by means of crane protection of the side of the partner vessel; the parallel shift of the line A ′ n B ′ n towards the partner vessel is due to the displacement of the points A ′ n and B ′ n , the current position of which is calculated continuously depending on the distance h between the sides of the mooring vessels, a gradual decrease in the value of h in accordance with the law
dh / dt = f (υ d , h, h 0 , ...)
leads to a change in the value specified by the calculation method of the distance between the diametrical planes of the mooring vessels h 0 = h + 0.5 × (B n + B), where B n is the width of the partner vessel, B is the width of the mooring vessel, which, in turn, changes the coordinates of the points A ′ n and B ′ n and ultimately the line A ′ n B ′ n moves towards the partner vessel, remaining parallel to its diametrical plane; the displacement of the line A ′ n B ′ n from the starting position towards the partner vessel forms the displacement d A , d B of the bow A and stern B of the points of the mooring vessel, respectively, form the control signal α = -k A × d A + k B × d B , and the diametrical plane of the mooring vessel leads to a new position of the line A ′ n B ′ n until they completely coincide; further, the process of shifting the line A ′ n B ′ n according to the specified algorithm towards the partner ship is repeated many times, with multiple displacements of the bow d A and stern d B of the mooring vessel relative to the current position of the line A ′ n B ′ n , the displacement of the bow A and feed points in the vessel is moored to the current position of the line a 'n B' n lead to the formation control means is moored vessel control signal as a result of diametrical plane moored vessel enters the line coinciding with the current n false line A 'n B'n; the displacement of the line A ′ n B ′ n towards the partner vessel is carried out until the distance h 0 between the diametrical planes of the mooring vessels is equal to the value determined from the expression h 0 = 0.5 × (B n + В), in this moment, the distance between the sides of the moored vessels is zero h = 0, which corresponds to the end of the mooring operation.
RU2012143196/11A 2012-10-09 2012-10-09 Method of ship control in mooring to anchored partner shipboard RU2509031C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012143196/11A RU2509031C1 (en) 2012-10-09 2012-10-09 Method of ship control in mooring to anchored partner shipboard

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012143196/11A RU2509031C1 (en) 2012-10-09 2012-10-09 Method of ship control in mooring to anchored partner shipboard

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2509031C1 true RU2509031C1 (en) 2014-03-10

Family

ID=50192087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012143196/11A RU2509031C1 (en) 2012-10-09 2012-10-09 Method of ship control in mooring to anchored partner shipboard

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2509031C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2424967A (en) * 2003-12-16 2006-10-11 Furuno Electric Co Automatic steering gear and automatic operation device
RU2356784C2 (en) * 2006-04-05 2009-05-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный технический университет Method of controlling vessel movement of object when it approaches another moving vessel
RU2375249C1 (en) * 2008-06-27 2009-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" Method of mooring to partner ship
RU2422326C1 (en) * 2010-04-26 2011-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") Method of ship control when she is mooring to board of partner ship

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2424967A (en) * 2003-12-16 2006-10-11 Furuno Electric Co Automatic steering gear and automatic operation device
RU2356784C2 (en) * 2006-04-05 2009-05-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный технический университет Method of controlling vessel movement of object when it approaches another moving vessel
RU2375249C1 (en) * 2008-06-27 2009-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" Method of mooring to partner ship
RU2422326C1 (en) * 2010-04-26 2011-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") Method of ship control when she is mooring to board of partner ship

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109828570B (en) Control and guide method for self-adaptive boundary layer water surface unmanned ship
CN107168335B (en) Water surface unmanned ship path tracking guidance method considering hybrid multi-target obstacle avoidance
US10000270B2 (en) Moving body control device, moving body control method, and moving body control program
Sanada et al. Trajectories for ONR Tumblehome maneuvering in calm water and waves
EP3549852B1 (en) Ship maneuvering system, ship, and ship maneuvering method
US20230192262A1 (en) Automatic guiding method of vessel, automatic guiding program of vessel, automatic guiding system of vessel, and vessel
Wang et al. Ship domain model for multi-ship collision avoidance decision-making with COLREGs based on artificial potential field
Sanada et al. ONR Tumblehome course keeping and maneuvering in calm water and waves
RU2356784C2 (en) Method of controlling vessel movement of object when it approaches another moving vessel
US20220028278A1 (en) Route Generation Device
RU2501708C1 (en) Automatic piloting
RU2475410C1 (en) Method of ship control in mooring to partner shipboard
RU2375249C1 (en) Method of mooring to partner ship
RU2422326C1 (en) Method of ship control when she is mooring to board of partner ship
RU2509031C1 (en) Method of ship control in mooring to anchored partner shipboard
US11194042B2 (en) Tug approach control
JP6658220B2 (en) Navigation control method and device
RU2509030C1 (en) Method of control over ship afloat
RU2223197C1 (en) Ship motion automatic control equipment
WO2018073731A1 (en) Method for automatically controlling the mooring maneuvers of a boat with respect to an object and related system
Skejic et al. Modeling and control of underway replenishment operations in calm water
RU2714994C1 (en) Method of controlling a ship when performing mooring operation to a shipboard of a partner ship
RU2509029C1 (en) Method of ship control in mooring to drifting partner shipboard
RU2713434C1 (en) Ship control method when performing movement along a given trajectory
Choi et al. A study on automatic berthing control of an unmanned surface vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141010