Розробка система автоматичного керування рухом безекіпажного надводного судна з вітрильною установкою

Autor: Nadtochii, Victor, Nadtochiy, Anatoly, Bugrim, Leonid
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Том 5, № 2(49) (2019): Information and control systems; 45-49
Technology audit and production reserves; Том 5, № 2(49) (2019): Інформаційно-керуючі системи; 45-49
Technology audit and production reserves; Том 5, № 2(49) (2019): Информационно-управляющие системы; 45-49
ISSN: 2226-3780
2312-8372
Popis: The object of research is an unmanned surface ship with a sailing installation. One of the problems in controlling a sailing ship using automatic systems is the almost infinite number of static and dynamic states of traditional sails, which are difficult to detect and difficult to predict. In addition, the ability of traditional sails to twist and engage is known, and all operations with sails are performed through the operation of a running and standing rigging, that is, indirectly. Given the need for continuous deployment and cleaning of conventional sails, building an automatic control system for them will obviously be an extremely difficult task.The paper considers an alternative to the traditional sail – a rigid sail-wing. For unmanned surface ships, the sail-wing is proposed to be made on the basis of symmetrical aerodynamic profiles. Such a sail-wing will simplify such a procedure as cleaning the sail, that is, ensuring its inactivity, as well as simplify the procedure for the transition of a sailing ship by moving the right or left tacks.The study presents relatively simple control algorithms that are possible when using symmetrical aerodynamic profiles for rigid sails. Such sails will make it relatively easy to implement the modes of motion of unmanned ships with tacks, as well as the mode of inactivity of the sail. Also shown is the need to build a system that combines the functions of controlling the angle of attack of the wing-sail and course control. In this case, the control system of the angle of attack does not depend on the heading control system, and the heading control system must take into account the sailing mode. Overcoming the critical transition points of the ship from one tack to another is possible using an additional propulsion device. The control of the sail-wing can be carried out using one single electric drive returns it relative to the wind at a given angle of attack, which ensures its driving force.
Объектом исследования является безэкипажное надводное судно с парусной установкой. Одной из проблем при управлении парусным судном с помощью автоматических систем является почти бесконечное количество статических и динамических состояний традиционных парусов, которые трудно выявлять и которые трудно прогнозировать. Кроме того, известна способность традиционных парусов к закручиванию и зацеплению, а все операции с парусами выполняются при помощи бегущего и стоячего такелажа, то есть косвенно. Если учитывать необходимость постоянного развертывания и уборки обычных парусов, то построение системы автоматического управления ими очевидно будет крайне сложной задачей.В работе рассматривается альтернатива традиционному парусу – жесткое парус-крыло. Для безэкипажных надводных судов парус-крыло предлагается изготавливать на основе симметричных аэродинамических профилей. Такой парус-крыло позволит упростить такую процедуру, как уборка паруса, то есть обеспечить его бездействия, а также упростить процедуру перехода парусного судна движением правого или левого галса.В ходе исследования представлены относительно простые алгоритмы управления, которые возможны при использовании симметричных аэродинамических профилей для жестких парусов. Такие паруса позволят относительно легко реализовать режимы движения безэкипажных судов галсами, а также режим бездействия паруса. Также показана необходимость построения системы, объединяющей функции управления углом атаки крыла-паруса и управления курсом. При этом система управления углом атаки не зависит от системы управления курсом, а система управления курсом должна учитывать режим парусной установки. Преодоление же критических точек перехода судна с одного галса на другой возможно при использовании дополнительного движущего устройства. Управление парусом-крылом может быть осуществлено с помощью одного единственного электропривода, который возвращает его относительно ветра на заданный угол атаки, чем обеспечивает его движущую силу.
Об’єктом дослідження є безекіпажне надводне судно з вітрильною установкою. Однією з проблем при керуванні вітрильним судном за допомогою автоматичних систем є майже нескінченна кількість статичних та динамічних станів традиційних вітрил, які важко виявляти і які важко прогнозувати. Крім того, відомою є здатність традиційних вітрил до закручування та зачеплення, а всі операції з вітрилами виконуються через оперування бігучим та стоячим такелажем, тобто опосередковано. Якщо враховувати необхідність постійного розгортання та прибирання звичайних вітрил, то побудова системи автоматичного керування ними очевидно буде вкрай складним завданням.В роботі розглядається альтернатива традиційному вітрилу – жорстке вітрило-крило. Для безекіпажних надводних суден вітрило-крило пропонується виготовляти на основі симетричних аеродинамічних профілей. Таке вітрило-крило дозволить спростити таку процедуру, як прибирання вітрила, тобто забезпечення його бездії, а також спростити процедуру переходу вітрильного судна рухом правим або лівим галсами. В ході дослідження представлено відносно прості алгоритми керування, які можливі при використанні симетричних аеродинамічних профілей для жорстких вітрил. Такі вітрила дозволять відносно легко реалізувати режими руху безекіпажного судна галсами, а також режим без дії вітрила. Також показано необхідність побудови системи, яка поєднує функції керування кутом атаки крила-вітрила та керування курсом. При цьому система керування кутом атаки не залежить від системи керування курсом, а система керування курсом має враховувати режим вітрильної установки. Подолання же критичних точок переходу судна з одного галса на інший можливо при використанні додаткового рушійного пристрою. Керування вітрилом-крилом може бути здійснено за допомогою одного єдиного електроприводу, що повертає його відносно вітру на заданий кут атаки, чим забезпечує його рушійну силу.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: