RU2809129C1 - Method of guiding, mooring and unmooring sea cargo vessel in autonomous mode and method of operating digital instrumental platform for motion control of group of autonomous towing vessels in port water area - Google Patents
Method of guiding, mooring and unmooring sea cargo vessel in autonomous mode and method of operating digital instrumental platform for motion control of group of autonomous towing vessels in port water area Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809129C1 RU2809129C1 RU2023102499A RU2023102499A RU2809129C1 RU 2809129 C1 RU2809129 C1 RU 2809129C1 RU 2023102499 A RU2023102499 A RU 2023102499A RU 2023102499 A RU2023102499 A RU 2023102499A RU 2809129 C1 RU2809129 C1 RU 2809129C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- autonomous
- vessel
- cargo
- tugboats
- escorted
- Prior art date
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000012502 risk assessment Methods 0.000 claims description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 3
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 244000144992 flock Species 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 240000002921 Armeria maritima Species 0.000 description 1
- 108091092878 Microsatellite Proteins 0.000 description 1
- DBJOUOZKGVPNLE-HQNOGBBKSA-N [(3s,8r,9s,10r,13s,14s,17r)-17-acetyl-3-[(2r,3r,4r,5s)-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxy-10,13-dimethyl-1,2,3,8,9,11,12,14,15,16-decahydrocyclopenta[a]phenanthren-17-yl] acetate Chemical compound O([C@@H]1C=C2C=C[C@H]3[C@@H]4CC[C@]([C@]4(CC[C@@H]3[C@@]2(C)CC1)C)(OC(=O)C)C(C)=O)[C@@H]1O[C@@H](CO)[C@H](O)[C@H]1O DBJOUOZKGVPNLE-HQNOGBBKSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.TECHNICAL FIELD.
Группа изобретений относится к средствам для управления движением группы беспилотных морских подвижных объектов, предназначенных для проводки (эскортирование, раскантовка) швартовки грузового судна к перегрузочному терминалу и отшвартовки от него, в пределах заданной водной акватории.The group of inventions relates to means for controlling the movement of a group of unmanned marine mobile objects intended for guiding (escorting, berthing) the mooring of a cargo ship to a transshipment terminal and unmooring from it, within a given water area.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.BACKGROUND OF THE ART.
С быстрым развитием робототехники, коммуникационных, компьютерных и навигационных технологий беспилотные морские подвижные объекты начинают постепенно использоваться в мониторинге морской среды, поиске и спасании при морских авариях, организации морского движения в узком бассейне, оказании помощи в эскортировании морских подвижных объектов, ближней и дальней идентификации целей и т.д. В настоящее время беспилотные суда разрабатываются более чем в 10 странах, включая Россию, США, Великобританию, Норвегию, Канаду, Израиль и Японию.With the rapid development of robotics, communication, computer and navigation technologies, unmanned marine mobile objects are gradually beginning to be used in monitoring the marine environment, search and rescue in maritime accidents, organizing maritime traffic in a narrow basin, assisting in escorting marine mobile objects, short-range and long-range target identification etc. Currently, unmanned ships are being developed in more than 10 countries, including Russia, the USA, the UK, Norway, Canada, Israel and Japan.
Исследования беспилотного управления движением судов включают в себя:Unmanned vessel traffic control research includes:
1. Исследования по планированию траектории движения судна основанные, главным образом, на гидрометеорологической информации о состоянии морской среды в реальном масштабе времени (обычно на основе электронных карт). Решение - численное моделирование онлайновых полей ветра, течения и волны в заданной морской акватории с использованием результатов дистанционного зондирования Земли, а также результатов локальных измерений гидрометеорологических параметров. Крупномасштабное автономное планирование пути судна основывается на информации о навигационных опасностях - опасные цели, изобаты, мели, банки и т.д.1. Research on vessel trajectory planning based mainly on hydrometeorological information on the state of the marine environment in real time (usually based on electronic maps). The solution is numerical modeling of online wind, current and wave fields in a given sea area using the results of remote sensing of the Earth, as well as the results of local measurements of hydrometeorological parameters. Large-scale autonomous planning of a vessel's path is based on information about navigational hazards - dangerous targets, contours, shoals, banks, etc.
2. Исследования методов интеллектуальной и/или онлайновой поддержки для предотвращения столкновений основаны на маломасштабном онлайн-динамическом планировании траектории на основе автономной навигационной системы, состоящей из оптической системы анализа ближней зоны (примерно 12 миль от корпуса судна), радарной системы и автоматической идентификационной системы АИС.2. Research into intelligent and/or online support methods for collision avoidance is based on small-scale online dynamic trajectory planning based on an autonomous navigation system consisting of an optical near-field analysis system (approximately 12 miles from the ship's hull), a radar system and an AIS automatic identification system. .
3. Создание канала передачи данных и исследование методов управления движением.3. Creation of a data transmission channel and research of motion control methods.
Развитие автономного судовождения и концепции «умного порта» требуют соответствующих цифровых технологий проводки судна и швартовки. Уровень техники представлен отечественными и зарубежными патентами.The development of autonomous navigation and the concept of “smart port” require appropriate digital technologies for ship navigation and mooring. The level of technology is represented by domestic and foreign patents.
Известен по патенту РФ на изобретение №2501708 «Способ автоматической проводки судна», МПК В63Н 25/00, опубл. 20.12.13 г.Known by RF patent for invention No. 2501708 “Method for automatic piloting of a vessel”, IPC V63N 25/00, publ. 12/20/13
Способ включает измерение параметров движения и угловой скорости, их последующее сравнение с программными значениями данных параметров движения и формирование управляющего сигнала на рулевой привод в функции данных рассогласований и скорости судна.The method includes measuring motion parameters and angular velocity, their subsequent comparison with the program values of these motion parameters and generating a control signal to the steering drive as a function of these mismatches and the speed of the vessel.
Известен по патенту РФ на изобретение №2410282 «Авторулевой судна», МПК В63В 49/00, опубл. 27.01.2011 г.Known by RF patent for invention No. 2410282 “Author-pilot of a vessel”, IPC V63V 49/00, publ. 01/27/2011
Устройство содержит приемоиндикатор спутниковых навигационных систем, электронную картографическую навигационно-информационную систему, авторулевой, гирокомпас, рулевую машину. В состав устройства дополнительно введен адаптивный вычислитель бокового отклонения судна от заданной траектории движения. Достигается автоматизированное определение и учет допустимого бокового отклонения судна от заданной траектории.The device contains a receiver indicator for satellite navigation systems, an electronic cartographic navigation and information system, an autopilot, a gyrocompass, and a steering gear. The device additionally includes an adaptive calculator for the lateral deviation of the vessel from the given trajectory. An automated determination and accounting of the permissible lateral deviation of the vessel from the given trajectory is achieved.
Известен по патенту РФ на изобретение №2535777 «Система идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна», В63Н 25/04, G06G 7/70, опубл. 20.12.2014Known by RF patent for invention No. 2535777 “System for identifying hydrodynamic coefficients of a mathematical model of ship motion”, V63N 25/04,
Изобретение относится к области автоматического управления движением судов. Система идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна содержит рулевой привод, датчики: угловой скорости, курса судна, угла перекладки руля, боковой скорости, скорости хода судна, углового ускорения и бокового ускорения, блок задания маневра идентификации, два блока суммирования, блок памяти, блок сравнения, десять сумматоров и десять множителей.The invention relates to the field of automatic control of vessel traffic. The identification system for hydrodynamic coefficients of a mathematical model of vessel motion contains a steering drive, sensors: angular velocity, vessel heading, rudder angle, lateral speed, vessel speed, angular acceleration and lateral acceleration, a unit for specifying an identification maneuver, two summation units, a memory unit, a unit comparisons, ten adders and ten multipliers.
Известны патенты, описывающие способы автоматической швартовки судна.There are known patents describing methods for automatically mooring a vessel.
Патент РФ №2757696 «Способ швартовки судна и автоматизированное швартовое устройство», МПК В63В 22/02, В63В 21/00. Опубл. 20.10.2021. Патент РФ №2743239 «Способ транспортировки крупного айсберга» МПК В63В 21/56, В63В 21/00. Опубл. 16.02. 2021 Патент РФ №2613465 «Способ швартовки судна с помощью лазерной системы» МПК В63В 21/00, G01S 17/87, G08G 3/00. Опубл. 16.03.2017RF Patent No. 2757696 “Method of mooring a vessel and automated mooring device”, IPC V63V 22/02, V63V 21/00. Publ. 20.10.2021. RF Patent No. 2743239 “Method of transporting a large iceberg” MPK V63V 21/56, V63V 21/00. Publ. 16.02. 2021 RF Patent No. 2613465 “Method of mooring a vessel using a laser system” MPK V63V 21/00,
Недостатком этих аналогов является то, что в них не решается задача проводки судна в условиях «узкого бассейна», а швартовка осуществляется с помощью швартовочных тросов или канатов, что усложняет процесс швартовки.The disadvantage of these analogues is that they do not solve the problem of navigating the vessel in a “narrow basin”, and mooring is carried out using mooring cables or ropes, which complicates the mooring process.
Известны патенты, описывающие управление проводкой судна с помощью «стаи» беспилотных аппаратов.There are known patents that describe the control of a vessel's navigation using a “flock” of unmanned vehicles.
Известен «Способ мониторинга окружающей среды и беспилотный аппарат для использования в данном способе» по патенту РФ №2645249, опубл. 19.02.2018, МПК G01W 1/08.The known “Method for monitoring the environment and an unmanned vehicle for use in this method” according to RF patent No. 2645249, publ. 02/19/2018, IPC
Предлагаемая группа изобретений относится к средствам мониторинга, а именно к мультиагентным (роевым) системам наблюдения и контроля за окружающей средой. Узлы децентрализованной сети взаимодействуют между собой на основе алгоритма роевой самоорганизации, что позволяет сформировать наThe proposed group of inventions relates to monitoring tools, namely to multi-agent (swarm) systems for monitoring and monitoring the environment. The nodes of the decentralized network interact with each other based on the swarm self-organization algorithm, which makes it possible to form
практике стая беспилотных подвижных аппаратов (роботов),practice of a flock of unmanned mobile vehicles (robots),
используемых для наблюдения окружающей среды с помощью любого типа транспортных средств.used to monitor the environment using any type of vehicle.
Известна «Программно-управляемая гидроакустическая ЦАФАР на базе "стаи" морских микродронов» по патенту РФ №2684664, опубл. 11.04.2019, МПК G01S 15/02.Known for the “Software-controlled hydroacoustic TsAFAR based on a “flock” of marine microdrones” according to RF patent No. 2684664, publ. 04/11/2019, IPC G01S 02/15.
Программно-управляемая гидроакустическая ЦАФАР на базе "стаи" морских микродронов реализована в форме распределенных компонентов единой системы и каждый микродрон, управляемый бортовым микроконтроллером, в строго определенные моменты времени выдает или принимает импульсные сигналы при помощи магнитогидродинамического излучателя гидроакустических колебаний. Причем моменты передачи или приема для каждого микродрона в зависимости от его подводных координат индивидуально подбираются управляющим командным микродроном таким образом, что только в определенной точке сканируемого пространства сигналы будут синхронизированы для пеленгации объекта, причем уровень облучающих сигналов будет меньше уровня природных акустических помех и не позволит провести обнаружение как самого факта пеленгации, так и обнаружить местоположение микродронов. Технический результат заключается в возможности скрытной пеленгации надводных и подводных объектов по результатам обработки информации от ЦАФАР «стаи» морских микродронов.A software-controlled hydroacoustic CAHAR based on a “flock” of marine microdrones is implemented in the form of distributed components of a single system and each microdrone, controlled by an onboard microcontroller, at strictly defined moments in time issues or receives pulse signals using a magnetohydrodynamic emitter of hydroacoustic oscillations. Moreover, the moments of transmission or reception for each microdrone, depending on its underwater coordinates, are individually selected by the control command microdrone in such a way that only at a certain point in the scanned space the signals will be synchronized for direction finding of the object, and the level of the irradiating signals will be less than the level of natural acoustic interference and will not allow detection of both the fact of direction finding itself and the location of microdrones. The technical result consists in the possibility of covert direction finding of surface and underwater objects based on the results of processing information from the CAAF of a “flock” of marine microdrones.
Известна разработка группы мобильных аппаратов по патенту РФ №2706748 «Трехсредный мобильный аппарат "Этажерка", опубл. 20.11.2019, МПК B60F 5/02.The development of a group of mobile devices is known according to RF patent No. 2706748 “Three-medium mobile device “Etazherka”, publ. 11/20/2019, IPC B60F 5/02.
Изобретение относится к трехсредным мобильным аппаратам, преимущественно роботам (дронам) с автоматическим, полуавтоматическим и ручным дистанционным управлением по радиоканалу с возможным локальным дублированием по гидроакустическому каналу) научно-исследовательского, военного, специального или гражданского назначений.The invention relates to three-medium mobile devices, mainly robots (drones) with automatic, semi-automatic and manual remote control via a radio channel with possible local duplication via a hydroacoustic channel) for research, military, special or civil purposes.
Особенность такой мультиагентной системы - «стая» роботов - аппарат как совокупность удаляемых на расстояние или обратимо отделяемых полностью модулей при минимальном для множественности их количестве «три».The peculiarity of such a multi-agent system is a “flock” of robots - an apparatus as a set of modules that can be removed at a distance or reversibly separated completely, with a minimum number of “three” for multiplicity.
Известен патент КНР CN 108415418 А «Способ формирования однородного кластера беспилотных лодок на основе неориентированной связной сети».There is a known patent of the People's Republic of China CN 108415418 A “Method of forming a homogeneous cluster of unmanned boats based on an undirected communication network.”
Изобретение относится к технической области морской техники беспилотных катеров, в частности к способу формирования однородного кластера беспилотных катеров на основе неориентированной связанной сети.The invention relates to the technical field of marine technology for unmanned boats, in particular to a method for forming a homogeneous cluster of unmanned boats based on an undirected connected network.
Поведение стаи - это коллективное поведение организмов. Наиболее типичный пример - группы рыб, собирающиеся кругами или плавающие в определенном направлении. Вдохновленные биологическими кластерами, исследователи начали изучать технологию кластеров беспилотных лодок.Flock behavior is the collective behavior of organisms. The most common example is groups of fish gathering in circles or swimming in a certain direction. Inspired by biological clusters, researchers have begun to explore unmanned boat cluster technology.
Целью этого изобретения является обеспечение однородного способа формирования кластеров беспилотных лодок на основе неориентированной связанной сети с целью преодоления вышеупомянутых дефектов уровня техники.The purpose of this invention is to provide a uniform method for forming clusters of unmanned boats based on an undirected connected network in order to overcome the above-mentioned defects of the prior art.
Известен патент КНР CN 110390431 А «Поисково-спасательная сеть на базе беспилотного оборудования алгоритм разведки стаей и метод его диспетчеризации». Изобретение относится к способу поиска и спасения на море, а более конкретно - к поисково-спасательной сети, основанной на алгоритме разведки Роем беспилотного оборудования и способе его планирования.There is a known patent of the People's Republic of China CN 110390431 A “Search and rescue network based on unmanned equipment, a flock reconnaissance algorithm and a method for its dispatching.” The invention relates to a method for search and rescue at sea, and more specifically to a search and rescue network based on a Swarm reconnaissance algorithm for unmanned equipment and a method for planning it.
Целью этого изобретения является создание поисково-спасательной сети на основе беспилотного оборудования «swarm intelligence algorithm)) и метода его планирования. Создавая иерархическую систему управления сетью, состоящую из нескольких агентов, в полной мере используя интеллект, независимые вычислительные и принимающие решения возможности алгоритмов и агентов создают новое быстрое поисково-спасательное решение.The purpose of this invention is to create a search and rescue network based on unmanned equipment (swarm intelligence algorithm)) and a method for its planning. By creating a hierarchical network management system consisting of multiple agents, taking full advantage of the intelligence, independent computing and decision-making capabilities of algorithms and agents create a new fast search and rescue solution.
Известен патент Кореи KR 20140079746 А «Высокоскоростное водное судно и водолазное транспортное средство (высокоскоростное надводное судно и погружное транспортное средство))).Known Korean patent KR 20140079746 A “High-speed water vessel and diving vehicle (high-speed surface vessel and submersible vehicle))).
Данное изобретение относится в основном к морскому судну и, в частности, к быстроходному штурмовому и разведывательному судну.This invention relates generally to a naval vessel and, in particular, to a high-speed attack and reconnaissance vessel.
На данный момент тактике "Стаи малых лодок", описанной выше, лучше всего противостоят быстрые, такого же размера, очень маневренные и хорошо вооруженные наступательные корабли, которые могут быть достигнуты по периметру линии обороны на безопасном расстоянии от боевых сил флота. Считается, что так оно и есть. С этой целью уже развернут должным образом оборудованный корабль типа "Зодиак".At this point, the "Small Boat Swarm" tactics described above are best countered by fast, similarly sized, highly maneuverable, and well-armed offensive ships that can be reached along the perimeter of the defense line at a safe distance from the fleet's combat forces. It is believed that this is so. For this purpose, a properly equipped Zodiac class ship has already been deployed.
Известен блок патентов США, касающихся устройства управления группой воздушных судов (вертолетов и самолетов с вертикальным взлетом и посадкой) и способа вычисления путевых точек при транспортировке ими общего груза на внешней подвеске, распространяющийся и на морские безэкипажные суда: патенты США №8370003, №8761968 и №9043052.There is a known block of US patents relating to a device for controlling a group of aircraft (helicopters and aircraft with vertical take-off and landing) and a method for calculating waypoints when they transport a common cargo on an external sling, which also applies to seagoing unmanned vessels: US patents No. 8370003, No. 8761968 and No. 9043052.
Способ управления включает в себя использование пилотной станции, для прокладки маршрута полезной нагрузки к заданному месту назначения. При этом текущая путевая точка полезной нагрузки соединяется линией с заданным местом назначения полезной нагрузки и на этой линии, путем расчета с использованием сплайнов, находится следующая путевая точка полезной нагрузки, исходя из значения которой, задаются новые путевые точки для каждого безэкипажного воздушного судна стаи, перемещение в которые воздушных судов должно привести к перемещению полезной нагрузки в расчетную путевую точку. Затем цикл повторяется для новой расчетной путевой точки полезной нагрузки вплоть до достижения намеченного места назначения.The control method involves using a pilot station to route the payload to a given destination. In this case, the current payload waypoint is connected by a line to the given payload destination and on this line, by calculation using splines, the next payload waypoint is found, based on the value of which, new waypoints are set for each unmanned aircraft of the flock, movement into which the aircraft must cause the payload to move to the calculated waypoint. The cycle is then repeated for the new calculated payload waypoint until the intended destination is reached.
Дополнительный к данному патенту патент США №8761968 (заявка 13/750,384 от 25.01.2013) с тем же названием «Система и способ для нескольких воздушных судов, поднимающих общую полезную нагрузку» защищает уже не «систему и способ управления несколькими безэкипажными воздушными судами», а «вычисляющую систему для управления стаей безэкипажных воздушных судов, перемещающих общую полезную нагрузку», однако содержание патента повторяет первый, добавляя несколько новых зависимых пунктов.Additional to this patent, US Patent No. 8761968 (
Патент США №9043052 «Система и способ для нескольких транспортных средств, перемещающих общую полезную нагрузку» (заявка №14/287,405 от 27.05. 2014) является дополнительным к предыдущему, использует ту же схемотехнику структурных блоков и способ управления стаей, но распространяет его действие не только на безэкипажные воздушные суда с вертикальным взлетом и посадкой, в том числе вертолеты, дирижабли и дроны, но и на наземный транспорт всех видов, космические корабли и аппараты, включая спутники, микроспутники, наноспутники, пилотируемые космические аппараты, беспилотные космические аппараты, космические самолеты, космические челноки, космические капсулы и космические станции. Также действие патента широко распространяется на морской транспорт, включая суда всех типов: корабли, суда на морской подушке, подводные лодки, перемещаемые подводные объекты и другие.US Patent No. 9043052 “System and method for several vehicles moving a common payload” (application No. 14/287,405 dated May 27, 2014) is additional to the previous one, uses the same circuitry of structural blocks and method of controlling a flock, but does not extend its effect only for unmanned aircraft with vertical take-off and landing, including helicopters, airships and drones, but also for ground transport of all types, spaceships and devices, including satellites, microsatellites, nanosatellites, manned spacecraft, unmanned spacecraft, spaceplanes , space shuttles, space capsules and space stations. The patent also widely applies to maritime transport, including vessels of all types: ships, sea-cushion vessels, submarines, transportable underwater objects and others.
Отдельно указаны буксиры, полезной нагрузкой которых могут быть нефтяная вышка, другое судно, баржа, сеть для управления подводной лодкой, подводная лодка. В этом варианте используются буксиры заводского изготовления, которые имеют контроллер и приводы, например, руль, винты, водоструйные двигатели, паруса, имеются датчики скорости, радар, GPS, датчики ветра, гироскопы, акселерометры и др.Tugboats are listed separately, the payload of which can be an oil rig, another vessel, a barge, a submarine control network, or a submarine. This option uses factory-made tugs that have a controller and drives, for example, a rudder, propellers, water jet engines, sails, speed sensors, radar, GPS, wind sensors, gyroscopes, accelerometers, etc.
При этом ранее сделана оговорка, что данная система и способ пригодны только для перемещения объекта на протяженное расстояние. То есть, этот способ непригоден для швартовных работ в порту и раскантовки сопровождаемых судов, но имеются и другие ограничения его применимости в морских условиях. Возможности применения данного способа для стаи морских буксиров могут быть реализованы только как дополнительные при буксировке в открытом море.At the same time, a reservation was previously made that this system and method are only suitable for moving an object over an extended distance. That is, this method is unsuitable for mooring work in the port and berthing of escorted vessels, but there are other restrictions on its applicability in marine conditions. The possibility of using this method for a flock of sea tugs can only be realized as an additional method when towing on the high seas.
Известна патентная публикация США US 20160223336 А1, от 4 августа 2016 года (заявка РСТ от 3 сентября 2014 года) «Интерактивная система дистанционного наведения для морских судов», касающаяся точного позиционирования морских судов относительно морского дна.There is a known US patent publication US 20160223336 A1, dated August 4, 2016 (PCT application dated September 3, 2014) “Interactive remote guidance system for sea vessels”, concerning the precise positioning of sea vessels relative to the seabed.
Система состоит из нескольких компьютерных устройств, в которую может быть занесена геодезическая карта рельефа морского дна нужного географического района и позволяет пользователям получать инструкции для точного позиционирования при постановке на якорь и швартовных операциях, относительно фиксированных объектов на дне.The system consists of several computer devices into which a geodetic map of the seabed relief of the desired geographical area can be entered and allows users to receive instructions for precise positioning during anchoring and mooring operations, relative to fixed objects on the bottom.
Известен патент КНР CN 106094606 А «Навигационная управляющая платформа с дистанционным управлением для безэкипажного судна» (заявка от 19.05.2016)Known PRC patent CN 106094606 A “Navigation control platform with remote control for an unmanned vessel” (application dated 05/19/2016)
Изобретение относится к технической области управления беспилотным катером, в частности к надводной беспилотной лодочной навигационно-управляющей телеоперационной платформе.The invention relates to the technical field of unmanned boat control, in particular to a surface unmanned boat navigation and control teleoperation platform.
Целью этого изобретения является создание навигационно управляющей телеоперационной платформы для надводного беспилотного катера для решения задач, поставленных в фоновом уровне техники.The purpose of this invention is to create a navigation control teleoperation platform for a surface unmanned boat to solve problems posed in the background technology.
В этом изобретении предусмотрены следующие технические решения: надводная беспилотная катерная навигационно-управляющая телеоперационная платформа, включающая навигационную радиолокационную станцию, автоматическую систему идентификации, курсовую и позиционную систему отсчета, датчик скорости и угла поворота руля, модуль управления рулем направления движения транспортного средства, бортовой компьютер технического управления катером и береговой компьютер базы управления катером, береговой компьютер управления катером и бортовой компьютер технического управления двунаправленно соединены по протоколу TCP/IP или UDP, а навигационный радар и автоматическая идентификационная система соединены с береговым модулем через соединение RS422/485 управляющего компьютера катера, автоматическая идентификационная система, система отсчета курса и ориентации, датчик скорости и угла поворота руля соответственно соединены с бортовым промышленным управляющим компьютером, а бортовой промышленный управляющий компьютер соединен с датчиком скорости и угла поворота руля через модуль управления рулем, береговой управляющий компьютер также соединен с основанными на сопротивлении скольжению судовыми часами и датчиком порядка поворота руля, а также с модулем отображения скорости и угла поворота руля.This invention provides the following technical solutions: a surface unmanned boat navigation and control teleoperational platform, including a navigation radar station, an automatic identification system, a course and position reference system, a speed and steering angle sensor, a vehicle rudder control module, an on-board technical boat control and shore computer of the boat control base, shore computer of the boat control and on-board technical control computer are bi-directionally connected via TCP/IP or UDP, and the navigation radar and automatic identification system are connected to the shore module via RS422/485 connection of the boat control computer, automatic identification system, heading and attitude reference system, speed and steering angle sensor are respectively connected to the onboard industrial control computer, and the onboard industrial control computer is connected to the speed and steering angle sensor through the steering control module, the shore control computer is also connected to the skid resistance based a ship's clock and a rudder rotation order sensor, as well as a module for displaying the speed and angle of the rudder.
Предпочтительно, чтобы управляющий компьютер берегового базирования/материнского судна включал в себя модуль проектирования маршрута электронной карты, модуль слияния траектории цели радиолокационной и автоматической идентификационной системы, модуль оценки риска столкновения, план опытной эксплуатации и модуль оценки пределов границ, алгоритм управления и модуль инструкции манипулирования, а также модуль сбора и отображения параметров нагрузки катера, причем модуль проектирования маршрута электронной карты соединен, в свою очередь, с модулем слияния траектории цели радиолокационной и автоматической идентификационной системы, модулем оценки риска столкновения, модуль инструкции алгоритма управления и манипуляции, модуль инструкции алгоритма и управления двунаправленно соединен с бортовым модулем приема и дисплея параметра.Preferably, the shore-based/mother ship control computer includes an electronic chart route design module, a radar and automatic identification system target trajectory fusion module, a collision risk assessment module, a trial operation plan and a boundary limit assessment module, a control algorithm and a manipulation instruction module, as well as a module for collecting and displaying boat load parameters, wherein the electronic map route design module is connected, in turn, to the radar and automatic identification system target trajectory merging module, the collision risk assessment module, the control and manipulation algorithm instruction module, the algorithm and control instruction module Bidirectionally connected to the on-board parameter receiving and display module.
Недостатком этого изобретения является то, что оно не обеспечивает возможность буксировки, раскантовки и швартовки сопровождаемого грузового судна, например, танкера к перегрузочному терминалу.The disadvantage of this invention is that it does not provide the ability to tow, berth and moor an escorted cargo vessel, for example a tanker, to a transshipment terminal.
Приведенные выше принципы управления несколькими аппаратами для воздействия с объектами или взаимодействия для выполнения определенных задач применяются в рамках различных типов транспортных средств. Однако, перечисленные технические решения, реализующие эти принципы, не отвечают тем задачам, которые поставили авторы предлагаемого изобретения.The above principles of controlling multiple vehicles to interact with objects or interact to perform certain tasks are applied within different types of vehicles. However, the listed technical solutions that implement these principles do not meet the tasks set by the authors of the proposed invention.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА.TECHNICAL PROBLEM.
Технической задачей предлагаемой группы изобретений является разработка комплекса специальных технических средств, обеспечивающих заход/выход грузового судна, оснащенного стандартным комплектом навигационных средств, в морской порт в автономном режиме, при этом необходимым и достаточным является доставка лоцманом специального носимого оборудования на борт грузового судна, когда оно находится в зоне точки высадки лоцмана.The technical objective of the proposed group of inventions is to develop a set of special technical means that ensure the entry/exit of a cargo ship equipped with a standard set of navigation aids into a seaport in an autonomous mode, while it is necessary and sufficient for the pilot to deliver special wearable equipment on board the cargo ship when it located in the area of the pilot disembarkation point.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ.TECHNICAL RESULT.
Технический результат группы изобретений выражен в повышении быстродействия изменения (коррекции) курса грузового эскортируемого судна автономными судами-буксирами, высокоточном позиционировании грузового эскортируемого судна в пространстве водной портовой акватории и относительно грузового терминала, предотвращении наваливания грузового судна на терминал, снижении радиуса раскантовки судна буксирами в условиях интенсивного движения судов в портовой акватории в сложных стесненных навигационных условиях.The technical result of the group of inventions is expressed in increasing the speed of change (correction) of the course of a cargo escorted vessel by autonomous tugboats, high-precision positioning of a cargo escorted vessel in the space of the port water area and relative to the cargo terminal, preventing the cargo vessel from piling on the terminal, reducing the radius of the vessel being rolled out by tugs in conditions intensive ship traffic in port waters in difficult, cramped navigation conditions.
Предложенные способы проводки, швартовки и отшвартовки морского грузового эскортируемого судна в автономном режиме обеспечивают возможность высокоточного позиционирования, как при работе с грузовыми судами стационарно оснащенными автономным навигационным оборудованием, так и с судами, использующими навигационные переносные лоцманские комплекты, и осуществляется под действием цифровой инструментальной платформы управления движением группы автономных судов в портовой акватории.The proposed methods for piloting, mooring and unmooring a sea cargo escorted vessel in autonomous mode provide the possibility of high-precision positioning, both when working with cargo ships permanently equipped with autonomous navigation equipment, and with ships using navigation portable pilot sets, and is carried out under the influence of a digital instrumental control platform movement of a group of autonomous ships in port waters.
Одновременно решаются также задачи по существенному снижению себестоимости провозки грузов, снижению времени провозки грузов, уменьшению рисков провозки за счет оптимизации процессов проводки и швартовки грузового судна к грузовому терминалу.At the same time, the tasks of significantly reducing the cost of cargo transportation, reducing the time of cargo transportation, reducing transportation risks by optimizing the processes of guiding and mooring a cargo ship to the cargo terminal are also being solved.
Решение поставленной задачи в виде внедрения режима автономного судовождения в портовой акватории и достигается совокупностью всех признаков, указанных в двух независимых пунктах формулы изобретения.The solution to the problem in the form of introducing an autonomous navigation mode in the port waters is achieved by a combination of all the features specified in two independent claims of the invention.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.ESSENCE OF THE INVENTION.
Сущность изобретения заключается в использовании группы азимутальных буксиров-автоматов, которые частично в автономном и частично в дистанционном режимах управления, выполняют весь комплекс морских операций по организации захода/выхода обычного грузового судна в порт: эскорт, раскантовка, швартовка, отшвартовка, при этом полностью контролируя весь процесс движения грузового судна в портовой акватории.The essence of the invention lies in the use of a group of azimuth automatic tugs, which, partly in autonomous and partly in remote control modes, perform the entire complex of marine operations for organizing the entry/exit of a conventional cargo ship into the port: escort, berthing, mooring, unmooring, while fully controlling the entire process of movement of a cargo ship in the port waters.
Заявляемые признаки обеспечивают следующее.The claimed features provide the following.
Группа автономных судов-буксиров во взаимодействии с грузовым эскортируемым судном образует жесткие связи, создает единый комплекс - грузовое эскортируемое судно - автономные суда-буксиры, находящийся под управлением внешнего - берегового капитана. Внешний капитан на берегу ведет всю группу в дистанционном режиме и подводит весь единый комплекс к причалу. Автономные суда-буксиры выполняют роль подруливающих устройств, так как имеют возможность стыковаться с использованием магнитов к корпусу судна, при этом значительно увеличивается маневренность грузового судна в стесненных условиях, особенно при малых скоростях. Обеспечивается точная проводка, а затем швартовка грузового судна и отшвартовка от причала, отпадает необходимость использования гибких швартовных канатов, уменьшается радиус раскантовки судна. При этом обеспечивается возможность работы группы буксиров-автоматов в автономном режиме, т.е. без участия человека.A group of autonomous tugboats, in interaction with a cargo escorted vessel, forms rigid connections, creating a single complex - a cargo escorted vessel - autonomous tugboats, under the control of an external - coastal captain. An external captain on shore leads the entire group remotely and brings the entire complex to the pier. Autonomous tugboats act as thrusters, as they have the ability to dock using magnets to the ship's hull, which significantly increases the maneuverability of a cargo ship in cramped conditions, especially at low speeds. Precise navigation and then mooring of the cargo ship and unmooring from the berth are ensured, the need to use flexible mooring ropes is eliminated, and the radius of the vessel's berthing is reduced. At the same time, it is possible to operate a group of automatic tugs in an autonomous mode, i.e. without human intervention.
Совокупность признаков, характеризующих устройство цифровой инструментальной платформы управления движением группы автономных судов-буксиров, обеспечивает следующее.The set of features characterizing the design of a digital instrumental platform for controlling the movement of a group of autonomous tugboats ensures the following.
Использование цифровой навигационно-управляющей инструментальной платформы позволит снизить влияние человеческого фактора на возникновение аварийных ситуаций в портовой акватории, что приведет к упорядочиванию судозахода в порт, уменьшит уровень неопределенности (риска) захода судна в прибрежную (портовую) зону и, соответственно, приведет к росту грузооборота порта.The use of a digital navigation and control instrumental platform will reduce the influence of the human factor on the occurrence of emergency situations in the port waters, which will lead to the streamlining of ship calls at the port, reduce the level of uncertainty (risk) of a ship entering the coastal (port) zone and, accordingly, will lead to an increase in cargo turnover port.
Использование дополнительной системы вспомогательных модулей, выполняющих информационные и вычислительные функции, позволяет уменьшить время перерасчета и передачи координат путевых точек, задаваемых платформой, каждому автономному судну-буксиру с учетом оптических и радиолокационных сигналов от навигационного оборудования в гавани и особенностей фарватера. Тем самым обеспечивается повышение маневренности грузового эскортируемого судна в узком водном бассейне, что очень важно для большинства современных морских портов.The use of an additional system of auxiliary modules that perform information and computing functions makes it possible to reduce the time of recalculation and transmission of waypoint coordinates specified by the platform to each autonomous tugboat, taking into account optical and radar signals from navigation equipment in the harbor and the characteristics of the fairway. This ensures increased maneuverability of a cargo escorted vessel in a narrow water basin, which is very important for most modern seaports.
Средства высокоточного позиционирования с учетом данных спутниковых систем навигации позволяют следить за позиционированием судна относительно причала и тем самым избежать навала судна на причал.High-precision positioning tools, taking into account data from satellite navigation systems, make it possible to monitor the positioning of the vessel relative to the berth and thereby avoid the vessel from collapsing onto the pier.
Система вспомогательных модулей вместе с системой высокоточного позиционирования позволяют рассчитать положения автономных судов-буксиров для обеспечения минимального радиуса раскантовки грузового эскортируемого судна.A system of auxiliary modules together with a high-precision positioning system makes it possible to calculate the positions of autonomous tugboats to ensure the minimum berthing radius of the escorted cargo vessel.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых даны:The essence of the invention is illustrated by graphic materials showing:
Фиг. 1 - Схема взаимодействия группы автономных судов-буксиров при сопровождении грузового эскортируемого суднаFig. 1 - Scheme of interaction of a group of autonomous tugboats when escorting a cargo escorted vessel
Фиг. 2 - Взаимодействие автономных судов-буксиров при отшвартовке грузового суднаFig. 2 - Interaction of autonomous tugboats when unmooring a cargo ship
Фиг. 3 - Движение грузового судна к кругу разворотаFig. 3 - Movement of a cargo ship to the turning circle
Фиг. 4 - Раскантовка грузового судна на круге разворотаFig. 4 - Unrolling a cargo ship on the turning circle
Фиг. 5 - Схема цифровой инструментальной платформы управления движением группы автономных судов-буксиров в портовой акватории.Fig. 5 - Diagram of a digital instrumental platform for controlling the movement of a group of autonomous tugboats in the port waters.
На которых показаны:Which show:
1 - Береговой пост дистанционного управления автономными судами-буксирами1 - Coastal post for remote control of autonomous tugboats
2 - Грузовое морское судно2 - Cargo sea vessel
3 - Автономное судно-буксир3 - Autonomous tugboat
4 - Приемо-передатчик для связи с судами-буксирами, грузовым судном и постом дистанционного управления движением4 - Transceiver for communication with tugboats, cargo ships and remote traffic control posts
5 - Средства высокоточного позиционирования эскортируемого судна5 - Means for high-precision positioning of the escorted vessel
6 - Модуль приема оптических и радиолокационных сигналов от навигационного оборудования в портовой акватории6 - Module for receiving optical and radar signals from navigation equipment in port waters
7 - Судовая радиолокационная станция7 - Ship radar station
8 - Модуль сбора и отображения параметров состояния каждого автономного судна8 - Module for collecting and displaying state parameters of each autonomous vessel
9 - Модуль оценки риска столкновения9 - Collision risk assessment module
10 - Модуль слияния РЛС и АИС цели на электронной карте10 - Module for merging radar and AIS targets on an electronic map
11 - Судовая автоматическая идентификационная система11 - Ship automatic identification system
12 - Винторулевые колонки судов-буксиров12 - Steering columns of tugboats
13 - Модуль дистанционного управления винторулевыми колонками каждого автономного судна-буксира13 - Remote control module for the rudder propellers of each autonomous tugboat
14 - Модуль прокладки курса по электронной карте14 - Module for plotting a course using an electronic map
15 - Пользовательский интерфейс оператора берегового центра управления15 - Shore control center operator user interface
16 - Курсовая и позиционные системы отсчета16 - Course and positional reference systems
17 - Модуль гидрометеорологического мониторинга заданной морской акватории17 - Module of hydrometeorological monitoring of a given sea area
В качестве автономных судов-буксиров используются инновационные азимутальные буксиры-автоматы с расположением винторулевых колонок на корме и баке в диаметральной плоскости судна, плоским килем и идентичными кормовыми и баковыми частями. Суда-буксиры оборудованы стандартным, для автономных судов, комплектом навигационного и оптического оборудования.Innovative azimuth automatic tugs with steering columns located on the stern and forecastle in the center plane of the vessel, a flat keel and identical stern and forecastle parts are used as autonomous tugboats. Tugboats are equipped with a standard set of navigation and optical equipment for autonomous ships.
РАБОТА СПОСОБОВ по п.п. 1, 2, 3 формулы изобретенияOPERATION OF METHODS according to paragraphs. 1, 2, 3 claims
СПОСОБ ПО ПУНКТУ 1 «Способ проводки морского грузового судна в автономном режиме» включает следующие этапы:METHOD ACCORDING TO
- этап движения автономных судов-буксиров к месту рандеву с грузовым судном, выполняемый в автономном режиме, при котором грузовое судно следует к разворотному кругу с помощью собственных средств управления (Фиг. 1, позиция 1). Производится расчет координат управления движителями судов-буксиров автономными навигационными системами, расположенными на каждом автономном судне-буксире группы и в береговом центре управления. Осуществляют анализ состояния ближней зоны с помощью оптических систем, установленных на каждом автономном судне-буксире, с экранным воспроизведением, рассчитывают команды для каждого буксира. Пакет команд дистанционно передают из берегового центра управления, соответствующие команды поступают на каждое автономное судно-буксир группы в зависимости от его конкретного назначения и текущего положения. По достижении контура вокруг судна, буксиры распределяются по точкам стыковки к судну (позиция 2)- the stage of movement of autonomous tugboats to the rendezvous point with a cargo ship, performed in autonomous mode, in which the cargo ship follows to the turning circle using its own controls (Fig. 1, position 1). The coordinates for controlling the propulsion of tugboats by autonomous navigation systems located on each autonomous tugboat of the group and in the onshore control center are calculated. The state of the near zone is analyzed using optical systems installed on each autonomous tugboat, with on-screen display, and commands are calculated for each tug. A package of commands is remotely transmitted from the onshore control center; the corresponding commands are sent to each autonomous tugboat of the group, depending on its specific purpose and current position. Upon reaching the contour around the vessel, the tugs are distributed among the docking points to the vessel (position 2)
СПОСОБ ПО ПУНКТУ 2 «Способ швартовки морского грузового судна в автономном режиме» включает следующие этапы:METHOD ACCORDING TO
- этап стыковки судов-буксиров с судном в автономном режиме (позиция 3), при этом судно движется к разворотному кругу раскантовки с помощью своих средств движения и управления, буксиры-автоматы при этом обеспечивают функцию подруливающих устройств;- the stage of docking tugboats with the ship in autonomous mode (position 3), while the ship moves to the turning circle using its own means of propulsion and control, while automatic tugboats provide the function of thrusters;
- этап раскантовки, (позиция 4) при котором судно полностью гасит продольную скорость в пределах разворотного круга с помощью главного двигателя за счет команд берегового капитана, которые передаются на борт грузового судна с помощью специального оборудования, суда-буксиры, под управлением берегового капитана, компенсируют дрейф грузового судна и осуществляют раскантовку судна в пределах разворотного круга ориентируя диаметральную плоскость судна в направлении к причалу,- stage of edging, (position 4) in which the ship completely suppresses the longitudinal speed within the turning circle with the help of the main engine due to the commands of the shore captain, which are transmitted on board the cargo ship using special equipment; tugboats, under the control of the shore captain, compensate drift of the cargo ship and carry out the tilting of the ship within the turning circle, orienting the center plane of the ship in the direction of the berth,
- этап сближения с причалом (позиция 5), под руководством берегового капитана, при котором судно движется с помощью главного двигателя по линии параллельной причалу, суда-буксиры компенсируют дрейф судна, его угловую скорость, удерживают курс судна,- the stage of approaching the berth (position 5), under the guidance of the shore captain, during which the ship moves with the help of the main engine along a line parallel to the berth, tugboats compensate for the drift of the ship, its angular speed, and maintain the course of the ship,
- этап прижима грузового судна к причалу (позиция 6), при котором грузовое судно полностью гасит продольную скорость при помощи главного двигателя, суда-буксиры, под управлением берегового капитана, удерживают судно параллельно причалу, а два судна-буксира с швартуемого борта переходят на противоположный и стыкуются с ним, осуществляют прижим судна к причалу, после выполнения швартовки суда-буксиры в автономном режиме возвращаются к месту стоянки,- the stage of pressing the cargo ship to the berth (position 6), in which the cargo ship completely extinguishes the longitudinal speed with the help of the main engine, tugboats, under the control of the shore captain, keep the ship parallel to the berth, and two tugboats move from the moored side to the opposite side and dock with it, press the vessel to the berth, after mooring, the tugboats autonomously return to the mooring site,
- этап возвращения судов-буксиров к месту стоянки.- the stage of returning tugboats to their mooring sites.
СПОСОБ ПО ПУНКТУ 3 «Способ отшвартовки морского грузового судна в автономном режиме»METHOD FOR
После выполнения погрузо-разгрузочных работ, осуществляют отшвартовку грузового судна от причала. При отшвартовке от причала грузового судна, по команде берегового капитана, автономные суда-буксиры направляются к борту грузового судна, противоположному швартовочному, при этом автономные суда-буксиры разворачиваются перпендикулярно носом к борту грузового судна и жесткое сцепление производят только одним поворотным швартовочным устройством с механизмом жесткого сцепления, причем, автономные суда-буксиры осуществляют как отвод грузового эскортируемого судна от причала, так и его прижим (Фиг. 2), автономные суда-буксиры, осуществляющие отвод грузового судна, располагают у крайних точек вдоль бортовой линии грузового эскортируемого судна, а осуществляющие прижим автономные суда-буксиры, располагают в середине бортовой линии, и производят прижим грузового судна в противоположном отводу направлении для придания ему оптимального положения при совершении маневра с учетом действия ветра и течения, при этом, выполняют отвод грузового судна с силой, превышающей силу, с которой выполняют прижим.After loading and unloading operations are completed, the cargo ship is unmoored from the pier. When unmooring a cargo ship from the berth, at the command of the shore captain, the autonomous tugboats are directed to the side of the cargo ship opposite the mooring one, while the autonomous tugboats turn perpendicular with their bow to the side of the cargo ship and rigid coupling is performed only by one rotary mooring device with a rigid mechanism coupling, moreover, autonomous tugboats carry out both the removal of the cargo escorted vessel from the berth and its clamping (Fig. 2), the autonomous tugboats that carry out the removal of the cargo ship are located at the extreme points along the side line of the cargo escorted vessel, and those that carry out pressure autonomous tugboats are located in the middle of the side line, and press the cargo ship in the direction opposite to the pullout to give it an optimal position when performing a maneuver, taking into account the action of wind and current, and at the same time, they pull the cargo ship with a force exceeding the force with which the pressure is applied.
На следующем этапе суда-буксиры производят сцепление с грузовым судном по обоим бортам, грузовое судно начинает движение вперед при помощи главного двигателя (Фиг. 3), по линии параллельной причалу, суда-буксиры компенсируют дрейф судна, его угловую скорость, удерживают курс судна, под руководством берегового капитана, вплоть до достижения разворотного круга (Фиг. 4), где судно полностью гасит продольную скорость в пределах разворотного круга с помощью главного двигателя, суда-буксиры, под управлением берегового капитана, компенсируют дрейф грузового судна и осуществляют раскантовку судна в пределах разворотного круга ориентируя диаметральную плоскость судна в направлении к выходу из порта.At the next stage, the tugboats engage with the cargo ship on both sides, the cargo ship begins to move forward with the help of the main engine (Fig. 3), along a line parallel to the berth, the tugboats compensate for the drift of the ship, its angular speed, maintain the course of the ship, under the leadership of the coastal captain, up to reaching the turning circle (Fig. 4), where the ship completely damps the longitudinal speed within the turning circle with the help of the main engine, tugboats, under the control of the coastal captain, compensate for the drift of the cargo ship and carry out the tilting of the vessel within turning circle orienting the center plane of the vessel towards the exit from the port.
Автономные суда-буксиры сопровождают грузовое судна после выхода из порта в автономном режиме до границы района обязательной лоцманской проводки после чего производят отстыковку с судном и возвращаются к месту стоянки.Autonomous tugboats accompany a cargo ship after leaving the port in an autonomous mode to the border of the compulsory pilotage area, after which they undocking with the ship and return to the mooring area.
РАБОТА УСТРОЙСТВА ПО ПУНКТУ 4 «Цифровая инструментальная платформа управления движением группы автономных судов в портовой акватории».OPERATION OF THE DEVICE ACCORDING TO
При получении команды на начало захода грузового судна в порт, береговой капитан (Фиг. 2, позиция 15) из пользовательского интерфейса берегового центра управления автономными судами-буксирами задает место назначения, к которому должно быть доставлено эскортируемое судно и причал, к которому оно должно быть пришвартовано, а также время выполнения операции. Эти данные поступают на модуль прокладки курса по электронной карте 14. Данный модуль прокладывает курс для грузового эскортируемого судна и задает путевые точки с учетом информации о гидрометеорологической обстановке, поступающей от модуля автоматической системы гидрометеорологического мониторинга заданной морской акватории 17, информации о расположении и направлениях движения других судов в районе акватории и оценки риска столкновения с ними, поступающей от модуля слияния 10 автоматической идентификационной системы 9 и радиолокационной станции 7, связанного с модулем курсовой и позиционной системы отсчета 16. Информация о проложенном курсе эскортируемого судна поступает на модуль дистанционного управления ВРК 13 каждого автономного судна.When receiving a command to start the entry of a cargo ship into the port, the coastal captain (Fig. 2, position 15) from the user interface of the coastal control center for autonomous tugboats sets the destination to which the escorted vessel should be delivered and the berth to which it should be moored, as well as the time of operation. These data are supplied to the module for plotting a course using an
Одновременно, приемопередатчик 4, получает информацию от бортовых контроллеров каждого автономного судна-буксира о его состоянии (направлении движения, скорости, ускорении) и месте нахождения, которая также поступает на пульт оператора берегового центра 15 через модуль сбора и отражения параметров каждого автономного судна-буксира 8. В модуле прокладки курса по электронной карте 14 для каждого из автономных судов-буксиров определяется новая путевая точка, задается скорость и курсовой угол. Эти данные поступают на модуль дистанционного управления винторулевыми колонками каждого автономного судна-буксира 13 и далее поступают на автономные суда-буксиры 3. На каждом судне-буксире эта информация поступает на модуль сбора и отражения параметров состояния автономного судна-буксира, который также выполняет функции контроля за положением автономного судна-буксира, отмечая в заданное время расхождение между заданными координатами путевых точек и реальным положением автономного судна-буксира.At the same time, the
При движении автономного судна-буксира и грузового судна и достижении времени контроля фиксируется конкретное положение автономного судна-буксира, на основе этих данных высчитывается позиция грузового эскортируемого судна, которая сверяется с данными, полученными от портовой Системы Управления Движением Судов.When an autonomous tugboat and a cargo ship move and the control time is reached, the specific position of the autonomous tugboat is recorded, based on these data, the position of the escorted cargo ship is calculated, which is compared with the data received from the port Vessel Traffic Management System.
Запускается новый цикл расчетов. Снова прокладывается курс грузового эскортируемого судна в модуле прокладки курса по электронной карте и через вышеуказанные промежуточные модули информация поступает на модуль прокладки курса по электронной карте. Для расчета новой путевой точки грузового эскортируемого судна измеряется разница между текущей путевой точкой и той, которая планировалась и на линии нового курса отмечается новое значение путевой точки с корректурой на основе интерполяции значений текущей и планируемой раньше путевой точкой. Исходя из значения новой путевой точки грузового эскортируемого судна рассчитываются новые путевые точки автономных судов-буксиров.A new calculation cycle starts. The course of the escorted cargo ship is again plotted in the course plotting module using an electronic chart, and through the above intermediate modules the information is supplied to the course plotting module using an electronic chart. To calculate a new waypoint for a cargo escorted vessel, the difference between the current waypoint and the one that was planned is measured and the new waypoint value is marked on the new course line with an adjustment based on interpolation of the values of the current and previously planned waypoint. Based on the value of the new waypoint of the escorted cargo ship, new waypoints of the autonomous tugboats are calculated.
Claims (29)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809129C1 true RU2809129C1 (en) | 2023-12-07 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463205C2 (en) * | 2011-01-13 | 2012-10-10 | Григорий Константинович Орлов | System of ship automatic control |
| CN111290416A (en) * | 2020-01-20 | 2020-06-16 | 郑州宇通重工有限公司 | Ship attitude control method, system, computer storage medium and ship |
| RU198953U1 (en) * | 2020-05-10 | 2020-08-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | DEVICE FOR DETERMINING VESSEL MOVEMENT PARAMETERS |
| RU2741669C1 (en) * | 2020-08-18 | 2021-01-28 | Акционерное общество "Кронштадт Технологии" | System for coordinated control of ship movement in modes of automatic and remote control |
| RU202050U1 (en) * | 2020-10-14 | 2021-01-28 | Акционерное общество "Кронштадт Технологии" | BASIC PLATFORM FOR IMPLEMENTATION ON SHIPS OF AUTOMATIC AND REMOTE CONTROL MODES |
| RU2752725C1 (en) * | 2020-11-12 | 2021-07-30 | Акционерное общество "Ситроникс КТ" | System for predicting safe divergence of ships |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463205C2 (en) * | 2011-01-13 | 2012-10-10 | Григорий Константинович Орлов | System of ship automatic control |
| CN111290416A (en) * | 2020-01-20 | 2020-06-16 | 郑州宇通重工有限公司 | Ship attitude control method, system, computer storage medium and ship |
| RU198953U1 (en) * | 2020-05-10 | 2020-08-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | DEVICE FOR DETERMINING VESSEL MOVEMENT PARAMETERS |
| RU2741669C1 (en) * | 2020-08-18 | 2021-01-28 | Акционерное общество "Кронштадт Технологии" | System for coordinated control of ship movement in modes of automatic and remote control |
| RU202050U1 (en) * | 2020-10-14 | 2021-01-28 | Акционерное общество "Кронштадт Технологии" | BASIC PLATFORM FOR IMPLEMENTATION ON SHIPS OF AUTOMATIC AND REMOTE CONTROL MODES |
| RU2752725C1 (en) * | 2020-11-12 | 2021-07-30 | Акционерное общество "Ситроникс КТ" | System for predicting safe divergence of ships |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2017242671B2 (en) | A method and system for operating one or more tugboats | |
| Bibuli et al. | Guidance of unmanned surface vehicles: Experiments in vehicle following | |
| AU2017242669B2 (en) | A method and system for operating one or more tugboats | |
| RU2460043C1 (en) | Navigation system for autonomous unmanned underwater vehicle | |
| WO2017167905A1 (en) | A boat or ship with a collision prevention system | |
| CN111966106B (en) | Intelligent ship formation berthing method based on ship-ship cooperation | |
| DK179591B1 (en) | A tugboat with a capsizing and sinking prevention system | |
| TW201620785A (en) | Marine craft for performing surface operations | |
| WO2018030897A1 (en) | Motion compensating crane system | |
| WO2017167892A1 (en) | A tugboat with a crane for handling a towing line | |
| DK201670190A1 (en) | Boat with connection to shore | |
| EP3696078A1 (en) | A method and system for piloting an unmanned marine surface vessel | |
| Hover et al. | A vehicle system for autonomous relative survey of in-water ships | |
| Conry et al. | BIOSwimmer: Enabling technology for port security | |
| DK201670187A1 (en) | A tugboat | |
| CN111801634B (en) | interface unit | |
| RU2809129C1 (en) | Method of guiding, mooring and unmooring sea cargo vessel in autonomous mode and method of operating digital instrumental platform for motion control of group of autonomous towing vessels in port water area | |
| Yamagata et al. | Development of AUV MONACA-Hover-Capable Platform for Detailed Observation Under Ice– | |
| US20210300508A1 (en) | Dredge stabilization and movement system | |
| Hinostroza et al. | Manoeuvring test for a self-running ship model in various water depth conditions | |
| Zheng et al. | An automated launch and recovery system for USVs based on the pneumatic ejection mechanism | |
| JP3999976B2 (en) | Maneuvering method and apparatus | |
| Nasahashi et al. | Underwater volcano observation by autonomous underwater vehicle" r2D4" | |
| WO2017167894A1 (en) | Tugboat with crane or robot arm | |
| RU2465170C1 (en) | Ship gyropilot |