Контрольная работа по "Автоматизированные комплексы судовождения"

Министерство аграрной политики Украины

Государственный комитет  рыбного хозяйства Украины

Керченский государственный  морской технологический университет

 

 

Кафедра «Судовождение»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине:

«АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ СУДОВОЖДЕНИЯ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовил:

Студент группы ЗСВ-4

Коломыцев Валерий

Номер зачетной книжки:09КзСв0062

Проверил:

Ст.преподаватель

Величко Н.И.

 

 

 

 

 

 

 

2013

8. Автоматизированная система управления движением судна.

Станция управления движением судна. Назначение и структура.

Назначение. Бортовая станция  управления движением - СУД (Maneuvering Control Station) служит для дистанционного управления судовыми силовыми средствами и для задания различных режимов управления движением судна. На ней сосредоточены органы для управления курсом, траекторией и скоростью судна.

СУД представляет собой  пульт управления. Силовые средства, используемые при маневрах судна, и  системы дистанционного управления ими характеризуются в специальных  курсах подготовки штурманского состава.

Состав. На станции управления движением судна расположены:

• Многофункциональный штурвал (или круглая поворотная рукоятка) для управления курсом; Панель органов управления курсом и траекторией (Steering Controls);
• Панель органов дистанционного управления пропульсивными устройствами (Main Engine and Thrusters Controls)
• Дисплей для вождения судна (коннинг дисплей).

Рис. 3.1. Внешний вид  станции управления движением судна.

Когда судно полностью  управляемо по всем горизонтальным степеням свободы на предельно малых скоростях хода и снабжено дистанционной автоматизированной системой управления позиционированием (маневровой системой), то на станции управления имеется дополнительно панель органов управления маневровой

 Панели органов управления.

Панель для управления курсом и траекторией. На этой панели размещены органы, с помощью которых производится ручное управление судном по курсу, выбираются режимы управления курсом и траекторией судна, задаются параметры поворотов, производится настройка авторулевого.

Внешний вид панели управления курсом и траекторией СУД интегрированной  системы ходового мостика фирмы  «Praxix automation technology» (Голландия) представлен на рис 3.2

Рис. 3.2. Панель управления курсом и траекторией.

Режимы управления курсом. Количество таких режимов зависит от типа, установленного на судне авторулевого (АР).

Ручные режимы. Может быть, два ручных режима для  управления судном по курсу: «простой»  и «следящий» или только один «следящий» режим Автоматические режимы управления курсом. Если на судне установлен неадаптивный АР, то автоматический режим один. Он обычно именуется - «Автомат» (Auto). В этом режиме, если не производится ручная настройка, коэффициенты закона регулирования остаются постоянными. Поэтому этот режим иногда называют «Auto-fixed».

Когда на судне адаптивный АР, то может быть несколько автоматических режимов управления курсом: один без  адаптации «Auto-fixed» и два или три с адаптацией, отличающиеся используемым критерием оптимальности. Это может быть критерий безопасности, направленный на обеспечение максимальной точности регулирования, и экономичный - предусматривающий минимальный расход ресурсов. Первый из этих режимов часто называют «Стесненные воды» (Confined waters), второй - «Открытое море» (Open sea).

У некоторых адаптивных АР имеется и третий режим адаптации, специально для оптимизации управления в условиях шторма -«Штормовые условия» (Rough sea).

В режиме «Auto-fixed» авторулевой выполняет регулирование курса по неизменному закону с постоянными коэффициентами, некоторые из которых можно подстроить вручную.

В режимах адаптации  при изменении внешних и внутренних условий работы авторулевой самостоятельно изменяет характер управления для обеспечения  наилучшего по выбранному критерию качества управления. Адаптивные авторулевые обычно приспосабливаются к изменению загрузки, скорости судна, глубины на мелководье, к изменению степени волнения и характера рыскания.

Режимы управления движением  по траектории. Суда, на которых устанавливаются  ИСМ, снабжаются системой автоматической вождения судна по заданной траектории - САВТ (Track Control System).

Со станции управления движением может устанавливаться  ручной или автоматический режим  проводки судна по траектории.

В автоматическом режиме САВТ сама без непосредственного  участия человека проводит судно по запланированному пути, элементы которого должны храниться в памяти ИСМ. Автоматический режим часто именуют навигационным режимом (NAV). Для него могут использоваться и названия: 'Track steering", "Track keeping", "Track auto". Некоторые САВТ дополнительно к названному имеют автоматический режим управления, обеспечивающий движение к заданной точке (Way point steering) Регулировки для режима «Auto-fixed». В различных типах авторулевых при ручной настройке на качественное управление регулируются разные параметры. Для настройки большинства находящихся в эксплуатации авторулевых используется три-четыре регулировки. Встречаемые в АР виды регулировок приведены ниже.

Регулировка общего коэффициента усиления управляющего сигнала (Ар). Такая  регулировка называется «Руль» (Rudder). С ее помощью пропорционально изменяется величина вырабатываемого АР заданного значения перекладки руля. Диапазон выбора Ку обычно составляет 0.5-5-5.0. Регулировка коэффициента усиления управляющего сигнала, пропорционального производной рыскания (Ад). Регулировка к_у определяет степень одерживания судна рулем. Чаще всего она называется «Контрруль» (Counter rudder). Диапазон изменения значений к_Д лежит в пределах от 0 до 30. Для установки регулятора обычно используется шкала с условными делениями, от нуля до единицы, либо от нуля до десяти.

Регулировки для подстройки АР к работе при плохой погоде. Для  этой цели может применяться регулировка  зоны нечувствительности, либо регулировка  скорости руля. Они предназначены  для уменьшения частоты и величины перекладок руля при рыскании судна на волнении.

С помощью первого  регулятора загрубляется работа авторулевого путем увеличения диапазона его  нечувствительности в условиях волнения. Зона нечувствительности может выбираться в пределах 0°-3°. Этот регулятор называется «Рыскание» (Yaw). В некоторых АР для него используется название «Погода» (Weather).

Регулятор «Скорость  руля» (Rudder's rate) служит для снижения реакции авторулевого на волновое рыскание путем уменьшения скорости руля. С увеличением рыскания судна от волн скорость руля уменьшают. Диапазон выбора регулируемого параметра обычно составляет 1.5^-5.0 °/с.

Регулировка «Рулевой предел» (Rudder limit) используется для ограничения максимального значения перекладок руля. Применяется она с целью избежания значительных углов крена при поворотах. Диапазон выбора ограничений обычно составляет 5 - 35 ˚. Задание автоматически выполняемых поворотов включает установку: функции поворота, ее параметра, значения нового курса.

Наиболее распространенными функциями автоматического изменения курса являются: - с заданной угловой скоростью, с заданным радиусом.

Установка значений параметра  функций поворотов может быть плавной либо дискретной.

В зависимости от времени  начала выполнения могут быть два  режима поворотов:

• с началом в момент установки нового курса (Accept HTS),
• с началом по дополнительной команде после назначения нового курса (Preset HTS).

Панель пропульсивных  установок, На этой панели располагаются  органы управления главным двигателем и подруливающими устройствами. В качестве примера на рис. 3.3 представлена панель пропульсивных установок фирмы «Praxix automation technology».

 Рис. 3.3. Панель управления  главным двигателем, носовым поперечным  и кормовым азимутальным подруливающими  устройствами

 Коннинг дисплей.

Монитор СУД служит для  отображения входных и выходных параметров систем управления судном и называется коннинг дисплеем (Conning Display). Это название происходит от английского слова con, которое означает - вести судно.

Коннинг дисплей представляет судоводителю заданные и текущие значения управляемых величин, основные элементы движения судна, параметры действующих на судно возмущений.

Для изменения и поддержания  скорости хода могут выбираться следующие  режимы управления главным двигателем:

• Нормальный маневренный,
• Замедленный экономичный для набора и снижения скорости,
• Для длительного движения одним ходом,
• Экстренный.

С панели управления пропульсивными установками на СУД может обеспечиваться выполнение следующих операций:

- пуск подготовленною к работе ГД, а в случае неудачного первого пуска -повторные попытки с подачей светозвукового сигнала;

- реверс ГД в особых  случаях экстренный реверс дизеля  с подачей контрвоздуха при  определенном снижении частоты  вращения с возможностью одновременного отключения защит, кроме защиты по разносу двигателя; изменение частоты вращения вала ГД в соответствии с нормальной, замедленной и экстренной программами управления;

- аварийная остановка  ГД при подаче соответствующей  команды с пульта управления;

- независимый от компьютерного, ручной режим управления главным двигателем с мостика.

Панель маневровой системы. Суда, которые на предельно малых скоростях способны управляться по всем горизонтальным степеням свободы, называются вполне или полностью управляемыми. Для обеспечения такой управляемости судно снабжается достаточным числом вспомогательных силовых средств: поперечными и/или азимутальными подруливающими устройствами, активными рулями или другими средствами.

На вполне управляемых  судах, имеющих несколько силовых органов, стали популярными джойстиковые системы управления, значительно упрощающие задачу маневрирования в стесненных акваториях. В этих системах выполнение маневров сводится к управлению плоскопараллельным перемещением судна с помощью джойстика и к управлению его ориентацией по курсу с помощью штурвала либо круглой поворачивающейся рукоятки - кноба. Выбор соответствующих режимов работы силовых средств по командам джойстика и кноба выполняет компьютер.

Переход от оперирования отдельными силовыми средствами (винтами, рулями, подруливающими устройствами...) к управлению только плоскопараллельным движением и ориентацией по курсу, позволяет минимизировать количество органов для ручного управления маневрами судна.

Системы для  упрощенного выполнения маневров на предельно малых скоростях хода называют электронными маневровыми системами. Их также именуют джойстиковыми дистанционными системами управления судном, либо системами дистанционного автоматического управления позиционированием (ДАУП). Эти системы устанавливаются на пассажирских лайнерах и паромах, судах, буксирах спасателях, танкерах, газовозах и на других судах, деятельность которых связана с частыми маневрами при малых скоростях движения или с необходимостью обеспечения повышенной безопасности.

Современные джойстиковые маневровые системы являются компьютеризованными. Они имеют режимы:

- ручного управления  плоскопараллельным движением с  помощью джойстика и ориентацией  по курсу с помощью кноба;

- ручного управления  плоскопараллельным движением с  автоматической стабилизацией курса.

В ИСМ на станции управления движением на панели маневровой системы  располагаются:

• включатель маневровой системы в работу;
• кноб - круглая рукоятка для управления курсом (вращением корпуса);
• переключатель трех видов поворотов судна с центром: в носу, на миделе, в корме;
• переключатель двух режимов управления курсом: ручного и автоматического;
• джойстик - рукоятка для управления плоскопараллельным движением судна.

Рис. 3.4. Панель управления маневровой системы.

В качестве примера на рис, 6.4 показана панель управления маневровой системы фирмы «Praxix automation technology».

При управлении плоскопараллельным движением сторона наклона джойстика, задает направление силы упора, которую  должны создать силовые средства. Величина наклона джойстика определяет модуль результирующей силы упора.

Кнобом в  режиме ручного управления курсом задается величина момента для поворота судна. Сторона, в которую поворачивается кноб, определяет направление изменения курса. Угол отворота кноба от нулевого положения задает величину управляющих сил, обеспечивающих поворот судна относительно выбранного центра вращения.