Устройство для предотвращения столкновений судов-сателлитов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ СУДОВ-САТЕЛЛИТОВ содержащее датчик пеленга, выход которого соединен с входами синусного и косинусного преобразователей, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго блоков умножения соответственно, датчик относительной дальности, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, датчик скорости, .масштабньй блок, делитель, интегратор, сумматоры, третий и четвертый блоки умножения, блок .сравнения и индикаторы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности в работе, в него введены два блока дифференцирования ., датчик угловой скорости и задатчик, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, выход которого соединен с входом первого индикатора, выход первого блока умножения соединен с входом первого блока дифференцирования и первым входом третьего блока умножения, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго сумматоров соответственно,выход датчика угловой скорости соединен с первыми входами блока сравнения и четвертого блока умножения, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого соединен с первым входом делителя, выход которого соединен с входами W масштабного блока и интегратора и с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения, выход второго блока умножения соединен с вторыми входами делителя и четвертого блока умножения и с вхо4;; дом второго блока дифференцирования, 4 выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, выходы инсо тегратора и масштабного блока сое05 динены с соответствующими входами третьего сумматора, выход которого соединен с входом второго индикатора , выход датчика скорости соединен с четвертым входом второго сумматора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,:„1144136

4у11 G 08 G 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ

Й49 Я,я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц -;-: . Г3

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3564190/24-24 (22) 15.03.83 (46) 07.03,85. Бюл. Ф 9 (72) В.Б. Павлов, l0 ° П. Богачук, А.Б. Голомидов и И.А. Положенцев

{71) Ордена Ленина институт киберне-. тики им. В.M. Глушкова (53) 656.057(088.8) (56) 1. Патент США У 3725918, кл. G 01 S 7/06, 1973 °

2, Якушенков А.А., Денисов К.Н. и др. Автоматизация судоврждения. М;, "Транспорт", 1967, с. 330-333 (прототип).

{54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ СУДОВ-САТЕЛЛИТОВ содержащее датчик пеленга, выход которого соединен с входами синусного и косинусного преобразователей, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго блоков умножения соответственно, датчик относительной дальности, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, датчик скорости, .масштабный блок, делитель, интегратор, сумматоры, третий и четвертый блоки умножения, блок .сравнения и индикаторы, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в работе, в него введены два блока дифференцирования, датчик угловой скорости и задатчик, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, выход которого соединен с входом первого индикатора, выход первого блока умножения соединен с входом первого блока дифференцирования и первым входом третьего блока умножения, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго сумматоров соответственно выход датчика угловой скорости соединен с первыми входами блока сравнения и четвертого блока умножения, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого соединен с первым входом делителя, выход которого ссединен с входами масштабного блока и интегратора и с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения, выход второго блока умножения соединен с вторыми входами делителя и четвертого блока умножения и с входом второго блока дифференцирования, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, выходы интегратора и масштабного блока соединены с соответствующими входами третьего сумматора, выход которого соединен с входом второго индикатора, выход датчика скорости соединен с четвертым входом второго сумматора.

S 1144

Изобретение относится к автомати-, зированному управлению судами и может быть использовано в судовых автоматизированных системах предотвращения столкновений судов.

Известно устройство для предотвращения столкновений судов, содержащее датчики курса, скорости, относительной дальности и пеленга, выходы которых подключены к соответствующим входам электронной вычислительной машины, выход которой соединен с входом индикатора Pj .

Недостатками этого устройства . являются сложность, низкая точность и надежность оценки безопасности плавания в случае маневрирования судна-сателлита, невозможность автоматизации процесса управления движением судов-сателлитов, высокий уроm вень напряженности работы судоводи" теля, требование точного определения курса судна-сателлита, что затруднительно в случае его маневрирования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее датчик пеленга, датчик относительной дальности, датчик скорости судна синусный и ко синусный преобразователи, блоки умножения, блок сравнения, блок деле30 ния, интегратор, масштабный блок, сумматоры, индикаторы, причем выход датчика пеленга соединен соответственно через синусный и косинусный преобразователи с первыми входами З5 первого и второго блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходом датчика дальности |2).

Однако это устройство оценивает безопасность плавания на основе вы- 40 числения времени до точки кратчайшего сближения, а так как время до кратчайшего сближения судов-сателлитов (судов имеющих мало отличающиеся скорости и курсы), как правило, очень велико, то такие суда классифицируются этим устройством как неопасные. В то время, как даже незначительное маневрирование судов-са агв теллитов может привести к их столкновению.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для предотвра- 5 щения столкновений судов-сателлитов, содержащее датчик пеленга, выход которого соединен с входами синусно136 3 го и косинусного преобразователей, выходы которых соединены с первыми ! входами первого и второго блоков умножения соответственно, датчик относительной дальности, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, датчик скорости, масштабный блок, делитель, интегратор, сумматоры, третий и четвертый блоки умножения, блок сравнения и индикаторы, введены два блока дифференцирования, датчик угловой скорости и задатчик, выходы которого соединены с первыми ,входами первого и второго сумматоров, выход которого соединен с входом первого индикатора, выход первого блока умножения соединен с входом первого блока дифференцирования и первым входом третьего блока умножения, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго сумматоров соответственно, выход датчика угловой скорости соединен с первыми входами блока сравнения и четвертого блока умножения, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого соединен с первым входом делителя, выход которого соединен с входами масштабного блока и интегратора и с вторьм входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения, выход второго блока умножения соединен с вторыми входами делителя и четвертого блока умножения и с входом второго блока дифференцирования, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, выходы интегратора и масштабного блока соединены с соответствующими входами третьего сумматора, выход которого соединен с входом, второго индикатора, выход датчика скорости соединен с четвертым входом второго сумматора.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство для предотвращения столкновений судов-сателлитов содержит датчик 1 пеленга, датчик 2 относительной дальности, датчик 3 угловой скорости, датчик 4 скорости, синусный преобразователь 5, косинусный преобразователь б, блоки 7-10 умножения, блок 11 сравнения, блоки

12 и 13 дифференцирования, делитель

14, интегратор 15, масштабный блок

1144136

16, задатчик 17, сумматоры 18-20, индикаторы 21 и 22.

Уравнения движения судна-сателлита в системе координат (х, у),связанной с собственным судном, ось ординат х которой направлена вдоль вектора скорости собственного судна, а ось абсцисс у — вправо, имеют вид:

10 — + ы +Ч cos Н;

Д» н — -=-ь> х+Ч, Ып Н, е1ч где х и у — проекции вектора дистанции между судами на оси координат;

Qни L0 — скорость и угловая скорость собственного судна;

V — скорость судна-сателлиЦ та;

Н вЂ” угол между векторами скорости собственного судна и судна сателлита; — время.

Величины х и у определяются иэ соотношений:

30 х = D соэ11,(2) y=D sin,0

1 где 3 — дистанция между судами;

11 - пеленг на судно-сателлит.

Задавая желаемые значений относи35 тельных скоростей

Зу. сИ вЂ” (з

dt > dt

d(D sos 11) м 3shnll (u) -ы)+М + -Рх ) 15)

Ис к н К где х де х и у — заданные значения про- 40 екций вектора дистанции между судами на оси координат, из (1) можно определить командные сигналы скорости Цх, и угловой ско- 45 рости Юн, которые должно выдерживать собственное судно, чтобы выполнялись соотношения (3)

=4> 3+ U coS H- Р»

, э1нИ-Р j4)

8 к х

Подставляя из (1) значения

V cos Н, V< sin Н, учитывая (2), окончательно получим 55

ы„= Рз +ю)) соэП

Г а(вэ пп)

3СОэ 0 С

Величину командного -сигнала курса определяют по соотношению

1 к р к к где — — значение интеграла;

P

К вЂ” коэффициент масштабный.

Соотношения (5) и (6) позволяют определить командные значения скорости Чнх и курса К, отработка которых приводит к тому, что скорость изменения дистанции соответствует заданной, независимо от характера маневрирования судна-сателлита.

Устройство для предотвращения столкновений судов-сателлитов работает следующим образом.

Датчики 1-4 формируют соответственно сигналы пеленга на судно-сателлит, относительной дальности до него, угловой скорости разворота собственного судна и его скорости соответственно ° Преобразователи S и 6 осуществляют соответственно синусное и косинусное преобразование сигнала пеленга на судно-сателлит, формируемого на выходе датчика 1. Блок

7.умножает сигнал синуса пеленга, формируемый на выходе преобразователя 5, на сигнал относительной дальности, формируемый на выходе датчика 2 ° Блок 8 умножает сигнал косинуса пеленга, формируемый на выходе преобразователя 6, на сигнал относительной дальности, формируемый на выходе датчика 2. Судоводитель задает значения относительных скоростей изменения составляющих вектора дальности на задатчике 17, причем на первом и втором выходах задатчика

1? формируются соответственно заданные значения боковой и продольной скоростей относительно судна-сателлита, которые поступают на входы блоков 18 и 19 соответственно.

Сигнал бокового отклонения, формируемый блоком 7 умножения, обрабатывается блоком 12 дифференцйрования и затем поступает на вход сумматора 18, где он суммируется с выходными сигналами задатчика 17 и блока 9, который умножает сигнал угловой скорости разворота собствен- . ного судна, формируемый датчиком 3, на сигнал дистанции между судами, 1144136

Составитель K.Îëåíèí

Редактор С. Патрушева Техред H(.Êàñ.телевич Корректор В. Сиоохман

Заказ 935/41

Тираж 6 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 который формируется на вь|ходе блока 8. Делитель 14 делит сигнал, формируемый на выходе сумматора 18, на сигнал дистанции между судами, который формируется па выходе блока 8 умножения. Командный сигнал угловой скорости разворота собственного судна, формируемый делителем 14, усиливается масштабным блоком 16 на величину козффицнента усиления, а также интегрируется интегратором 15. Сумматор 20 суммирует выходные сигналы масштабного блока 16 и интегратора

15, формируя командный сигнал курса на безопасное расхождение, который поступает на индикатор 21.

Сигнал дистанции между судами, формируемый на выходе блока 8 обрабатывается блоком 13 дифференциро-вания и затем поступает на вход сумматора 19, где он суммируется с выходныю сигналами задатчика 17, датчика 4 скорости и блока 10, который умножает сигнал бокового отклонения, формируемый блоком 7 умножения, па выходной сигнал блока 11 сравнения.

Блок 11 сравнивает сигнал угловой .скорости разворота собственного судна, формируемый па выходе датчика 3, с командным сигналом угловой скорости разворота собственного судна, сформированным на выходе делителя 14.

На выходе сумматора 19 формируется кома сигнал скорости собственного судна, который поступает на

10 вход индикатора 22, Сигналы блоков

;21 и ?2 могут отрабатываться как судоводителем, так и автоматизированной системой управления (авторулевым); в результате чего собственное

15 судно начинает двигаться относительно судна-сателлита с относительными скоростями, соответствфощими заданным судоводителем на задатчике 17.

Задание желаемых значений относи20 тельных скоростей на задатчике 17 и отработка системой управления собственного судна командных сигналов блоков 21 и 22 обеспечивает заданный характер относительного движения

2 пезависимо от маневрирования суднасателлита.