Автоматизация судовождения

Бортовая аппаратура СНС “Транзит”, составляющая основу разбираемой АСНП, производится в различных видах и различными фирмами. Производимая американской фирмой “Мэгнавокс” аппаратура МХ-1102 весит 38 кг, потребляет мощность 100 Вт. Она выполнена в виде двух отдельных приборов: антенного устройства и приемоиндикатора. Антенное устройство состоит из антенны, пассивных фильтров и антенных усилителей. Это устройство служит для приема навигационных сигналов спутников на частоте 400 МГц и их предварительного усиления.

Приемоиндикатор выполняет функции выделения полезного сигнала, измерения доплеровского сдвига частоты, обработки и отображения информации.

Устройство управления и индикации МХ-1102 включает клавиатуру и дисплей. Обычно в процессе работы на экране дисплея непрерывно представляется стандартная навигационная информация: время счисления после последнего определения по спутникам, текущие счислимые широта и долгота, гринвичское время, скорость и курс, вводимые либо автоматически, либо вручную. Клавиатура приемоиндикатора используется для ввода исходных данных по запросу вычислителя сразу после включения аппаратуры, а также для ввода по запросу величин при решении дополнительных задач.

Интегрированные АСНП. На отечественных судах и судах мирового флота уже эксплуатируется ряд интегрированных АСНП как отечественных, так и изготовленных фирмами США, Японии и других стран. В качестве примера такой АСНП рассмотрим систему “Навгайд-РС-1000”. Эта система включает в себя гирокомпас, индукционный и доплеровский лаги, РЛС, приемоиндикаторы РНС “Лоран-С”, СНС “Транзит” и основной прибор. Основной прибор объединяет вычислитель, дисплей и пульт управления.

“Навгайд-РС-1000” позволяет вести счисление пути судна, производить обсервации по РНС “Лоран-С”, СНС “Транзит” и РЛС, корректировать счисление при отдельном и совместном использовании средств обсерваций. В системе предусмотрена возможность выполнения расчетов, связанных с планированием переходов и выбором пути.

По сравнению с другими АСНП “Навгайд-РС-1000” имеет более широкие возможности воспроизведения и использования электронных карт. Информация навигационной карты вместе с ее наименованием и номером записывается на специальную кассету. В процессе эксплуатации системы, на судне данные электронной карты, кроме береговой черты, могут, дополнятся и изменятся с пульта с целью осуществления подготовки карты к работе с учетом намечаемого пути и времени перехода, т. е. Может быть проведен подъем карты. В процессе этой работы на карту может быть нанесен маршрут судна, включающий 30 поворотных точек, отмечены опасные зоны, изобаты, нанесены буи, знаки, дополнительно цифрами обозначены глубины и т. Д.

Карта воспроизводится на цветном дисплее с телевизионной разверткой. Береговая черта отмечается голубой линией, маяки выделяются красным цветом, буи - желтым. Характерными знаками обозначаются изобаты, границы фарватеров, зон разделения движения и т. Д.

Таким образом, интегрированная АСНП “Навгайд-РС-1000” не только осуществляет автоматический контроль за координатами положения судна и параметрами его движения, но и отображает навигационную ситуацию в районе плавания в наглядном виде на электронной карте, предоставляя судоводителю довольно обширную информацию, позволяющую повысить безопасность плавания.

Система “Навгайд-РС-1000” может работать в автоматическом режиме управления совместно с авторулевым.

Глава 3. Автоматизированная подсистема управления движением судна по курсу.

3.0 Назначение и решаемые задачи.

Автоматизированная подсистема управления движением судна по курсу служит для выработки управляющих сигналов, обеспечивающих выполнения программы плавания. Эта программа помещается в памяти подсистемы. Маршрут перехода задается координатами точек поворота и величиной, определяющей точность плавания по нему, например ширину полосы движения. Указываются также вид плавания (в открытом море или в стесненных водах), ориентиры и средства для обсерваций, по информации которых будет производиться контроль за движением судна.

В подсистему управления движением входит судно как объект управления и устройство управления, которым может быть АСНП, работающая в режиме управления, либо АСНП в комплексе с аналоговым или цифровым авторулевым. Авторулевые представляют собой регуляторы, осуществляющие стабилизацию курса и выполняющие поворот на задаваемый угол. Иногда (например, в НАК “Бирюза”) устройство управления включает АСНП и оба вида авторулевых - аналоговый и цифровой.

Характеризуя задачу управления движением судна по курсу, следует отметить, что при создании автоматических устройств управления выделяют два крайних: обобщенный и индивидуальный. При обобщенном подходе алгоритм управления и его параметры выбирают в известном смысле пригодными для всего множества условий работы системы управления. В результате отпадает необходимость подстраиваться к изменяющимся условиям эксплуатации. При индивидуальном подходе стремятся для каждой локальной ситуации выбрать наилучшую структуру и наилучшее значение параметров регулятора.

Высокая производительность микропроцессорной техники в сочетании с малыми габаритами и стоимостью позволяет придать системе управления движением судна такие качества, как адаптивность, повышенная точность и надежность, экономичность в расходе энергии.

3.1 Типовые аналоговые авторулевые.

±°°°°° К основным техническим требованиям, предъявляемым к авторулевым, относятся следующие: они должны удерживать судно на с точностью 1 при скорости более 6 уз независимо от условий плавания и загрузки судна. Средняя амплитуда рыскания по курсу в заданном интервале скоростей для состояния моря до 3 баллов должна быть в пределах 1, до 6 баллов -2-3, свыше 6 баллов -4-5. Основной рулевой привод должен обеспечивать перекладку руля с одного борта на другой за время, не превышающие 28 с.

Авторулевые имеют обычно несколько режимов работы: ручной, следящий, автоматический.

Электромеханические авторулевые разрабатывались как автономные устройства управления, вследствие чего при решении задач автоматического плавания по маршруту они не в полной мере отвечают требованиям взаимодействия с автоматизированными судовыми навигационными подсистемами. Кроме того, они имеют и свои собственные недостатки, вот некоторые из них. Во-первых, это выработка частых неэффективных перекладок руля на волнении. Обычные авторулевые отвечают на любые отклонения от курса, что приводит на волнении к появлению частых перекладок руля, на которые судно не успевает нужным образом реагировать из-за своей большой инерционности. В результате происходит трата энергии на неэффективную работу рулевого привода и ускоряет его износ. Во-вторых, из-за ограничения настройки авторулевые на судах в большинстве случаев работают в неоптимальном режиме, что вызывает рост (по сравнению с качественным регулированием) сопротивления движению судна вследствие больших углов дрейфа, перекладок руля, торможения судна инерционного происхождения.

3.2 Адаптивные рулевые

Адаптивными называют авторулевые, которые самостоятельно меняют характер управляющих воздействий, приспосабливаясь к изменению внешних и внутренних условий работы системы для обеспечения высокого качества регулирования. Адаптивные системы разделяются на самонастраивающиеся, самоорганизующиеся и самообучающиеся.

Самонастраивающиеся системы - системы с параметрической адаптацией. Оптимальный режим работы в них обеспечивается за счет изменения коэффициентов закона регулирования, сам алгоритм регулирования остается неизменным.

В самоорганизующихся системах адаптация производится за счет изменения как вида закона управления (структурной схемы регулятора), так и коэффициентов этих законов. Самоорганизующиеся системы называются еще системами со структурной адаптацией.

Самообучающиеся системы при обеспечении наилучшего качества управления совершенствуют свою структуру на основе опыта функционирования. Это наиболее сложные, но в тоже время гибкие автоматические системы. Самонастраивающиеся и самоорганизующиеся системы можно рассматривать как частный случай самообучающиеся систем.

Глава 4. Судовые автоматизированные комплексы и системы навигации и управления движением.

4.0 Навигационная система “ Дата Бридж ”

Норвежская фирма “Норконтрол” выпускает автоматизированный комплекс управления судном, который состоит из двух независимых систем:

“ Дата Бридж ” (для автоматизации процессов судовождения и проведения грузовых операций);

“ Дата Чиф ” (для автоматизации энергомеханических систем и рефрижераторных установок)

Система “ Дата Бридж ” образуется из следующих подсистем:

4.1 Комплексная автоматизация “ судов будущего ”.

Бурное развитие средств и технологии микроинформатики создали необходимые условия для строительства автоматизированных судов второго поколения. Архитектура информационно- управляющей системы “ судна будущего ” представляет структуру взаимосвязей технических средств и программного обеспечения, соединенных в цепи между собой вычислительных машин.

Архитектурное построение системы базируется на следующих факторах:

1. Обеспечение надежности информационной системы. Оценка риска и возможностей повреждения системы приводит к необходимости выполнения ряда мероприятий и принципов:

· Функциональная автономия средств информации

· Независимость и модульный принцип построения оборудования

· Избыточность информации и дублирование некоторых видов оборудования

· Обнаружение погрешностей в передаче информации

· Постоянный контроль состояния цепей и контуров системы

· Установление надежного и безопасного порядка работы системы на случай возможных отказов.

2. Локализация систем автоматизированной обработки информации. Системы располагаются в специальных защищенных помещениях.

3. Выбор определенного носителя для передачи информации на расстояние. Одними из этих носителей могут быть волоконно-оптические кабели, сохраняющие свои высокие характеристики в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Разработка и оформление новых автоматизированных систем ведутся с учетом особенностей человека. Правильная организация труда судоводителей, продуманное взаимодействие их с системой автоматизации будет противодействовать вызывающему большие опасения притуплению внимания судоводителей в результате монотонности их трудовой деятельности в условиях высокоавтоматизированных систем.

Список использованной литературы:

1. Л. Л. Вагущенко, А. М. Стафеев; “ Судовые автоматизированные системы навигации ” Москва “, Транспорт ” 1989

2. А. И. Радионов, А. Е. Сазонов; “ Автоматизация судовождения ” Москва “, Транспорт ” 1992

3. В. А. Орлов “ Автоматизация промыслового судовождения ” Москва, ВО “Агропромиздат” 1989