способ стабилизации положения танкера при выполнении грузовых работ

Формула изобретения

1. Способ стабилизации положения танкера при выполнении грузовых работ, основанный на формировании сигнала управления исполнительным механизмам, отличающийся тем, что непрерывно определяют во времени текущие координаты следующих точек:

геометрического центра нефтяного терминала O( _O, _O);

кормовой точки танкера А( _A, _A);

носовой точки танкера F( _F, _F),

определяют точку F₁, лежащую на линии, соединяющей центр нефтяного терминала и кормовую точку А танкера, при этом точка f₁ расположена на фиксированном расстоянии d от центра нефтяного терминала, рассчитывают текущие координаты точки F₁( _F1, _F1), затем рассчитывают расстояние между текущими положениями точек F и f₁, определяют величину отрезка FF₁ и пропорционально величине отрезка FF₁ формируют сигнал управления исполнительным механизмам для приведения носовой точки танкера F в точку F₁.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние d определяется требованиями безопасности проведения грузовых операций.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что носовая точка F расположена как можно ближе к крайней носовой точке танкера, определяемой геометрическими контурами последнего, или совпадает с ней.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к водному транспорту и может быть использовано для стабилизации положения танкера, занятого погрузкой нефтепродуктов, относительно нефтяного терминала в открытом море, при условии, когда в районе погрузки местоположение танкера подвержено воздействиям ветроволновых возмущений, течения, льда.

Известен способ управления судном в режиме стабилизации положения судна, основанный на измерении продольного и поперечного смещений судна относительно заданного положения и отклонения его по курсу, сравнении измеренных величин смещений и отклонения с допустимыми значениями и формировании на их основе разности сигнала управления для осуществления воздействий на судно средствами его движительно-рулевого комплекса с учетом сигнала обратной связи, а также на измерении курсового угла и скорости кажущегося ветра [1], [2], [3].

Цель стабилизации положения танкера в процессе выполнения им грузовой операции на нефтяном терминале принципиально отличается от цели стабилизации судна, например, занятого буровыми работами, так как при стабилизации положения танкера не ставится задача удержания танкера в заданной точке (точка с заданными координатами, значения которых постоянны) с известными допустимыми отклонениями от нее.

В соответствии с требованиями безопасности выполнения грузовых операций на нефтяном терминале танкер должен постоянно находиться на прямой линии, проходящей через центр нефтяного терминала, диаметральная плоскость (ДП) танкера должна совпадать с указанной линией. При этом допускается изменение во времени направления линии, проходящей через центр нефтяного терминала, т.е. в отличие от случая стабилизации судна в заданной точке при стабилизации танкера в заданном направлении относительно нефтяного терминала допустимо изменение положения заданной точки.

Задачей изобретения является совершенствование управления танкером, занятым погрузкой нефтепродуктов в условиях открытого моря, для стабилизации его положения относительно нефтяного терминала.

Она решается в способе стабилизации положения танкера при выполнении грузовых операций, основанном на формировании сигнала управления исполнительным механизмам, тем, что непрерывно определяют во времени текущие координаты следующих точек:

- геометрического центра нефтяного терминала O( _O, _O);

- кормовой точки танкера А( _A, _A);

- носовой точки танкера F( _F, _F),

определяют точку F₁ , лежащую на линии, соединяющей центр нефтяного терминала и кормовую точку А танкера, при этом точка F₁ расположена на фиксированном расстоянии d от центра нефтяного терминала, рассчитывают текущие координаты точки F₁( _F1, _F1), затем рассчитывают расстояние между текущими положениями точек F и F₁, определяют величину отрезка FF₁ и пропорционально величине отрезка FF₁ формируют сигнал управления исполнительным механизмам для приведения носовой точки танкера F в точку F₁. При этом расстояние d определяется требованиями безопасности проведения грузовых операций, а носовая точка F расположена как можно ближе к крайней носовой точке танкера, определяемой геометрическими контурами последнего, или совпадает с ней.

Благодаря наличию указанных признаков возможно достижение поставленной задачи.

Способ управления танкером, занятым погрузкой нефтепродуктов в условиях открытого моря, для стабилизации его положения относительно нефтяного терминала заключается в следующем.

Непрерывно во времени определяют текущие координаты следующих точек (фиг.):

- геометрического центра О( _O, _O) нефтяного терминала 2;

- кормовой точки А( _A, _А) (условно кормовая точка) танкера 1;

- носовой точки F( _F, _F) (условно носовая точка) танкера 1.

Две последние точки А, F должны находиться в ДП танкера 1, кроме того, носовая точка F должна быть расположена предельно близко к крайней носовой точке (геометрическая точка контура танкера 1) или, в соответствии с техническими возможностями конструкции корпуса танкера 1, совпадать с ней. Последнее условие продиктовано необходимостью более точного соблюдения требования безопасности грузовых операций, а именно сохранению постоянным значения дистанции между центром (точка О) нефтяного терминала 2 и крайней точкой носовой оконечности танкера 1, которое мы обозначим буквой d. Координаты точек О, А, F определяются спутниковой навигационной системой (СНС) GPS или ГЛОНАСС с использованием дифференциальных поправок, повышающих точность определения координат до величины не более ±1,0 м [4].

Рассчитывают текущие координаты точки F₁( _F1, _F1) (фиг.). Положение точки F₁ на линии, соединяющей центр нефтяного терминала 2 с кормовой точкой танкера 1, определяется заданным по условиям безопасности значением расстояния между центром терминала 2, точкой О, и крайней точкой носовой оконечности танкера 1. Это расстояние фиксировано и, как сказано выше, равно d. Координаты точки F₁ рассчитывают с использованием значений текущих координат известных точек O( _O, _O) и А( _А, _A) и заданного расстояния d по формулам:

В выражениях (1), (2) текущая величина отрезка ОА является переменной величиной и определяется зависимостью:

Рассчитывают расстояние между точками F и F₁, т.е. величину отрезка FF₁ - текущее отстояние носовой точки F танкера 1 от точки F₁, расположенной на расстоянии d от центра нефтяного терминала 2 на линии, соединяющей центр нефтяного терминала 2 с кормовой точкой А танкера 1:

FF₁=[( _F- _F1)²+( _F- _F1)²]^0,5.

Пропорционально величине отрезка FF₁ формируют сигнал управления для движительно-рулевого комплекса танкера 1, работа которого приводит к приведению носовой точки F танкера 1 в точку F₁, лежащую на расстоянии d от центра (точка О) нефтяного терминала 2 на линии, соединяющей центр нефтяного терминала 2 (точка О) с кормовой точкой А танкера 1. В итоге все известные точки О, F, А будут находиться на одной линии, что соответствует требованиям безопасного выполнения грузовых операций танкера 1 на нефтяном терминале 2 в условиях открытого моря.

Литература

1. Система автоматического удержания судна над заданной точкой морского дна. А.с. № 944988, М.кл.³ В63Н 25/04, заявл. 10.03.77, з. № 2461278/27-11. Опубл. 23.07.82. Бюл. № 27. Авторы: В.И.Жилин, Д.А.Каинов, О.А.Лосев. Заявитель: Севастопольский приборостроительный институт.

2. Способ динамического позиционирования судна при возникновении шквала. Пат. № 2392182, МПК В63Н 25/00, заявка 2009110336/11, 20.03.2009, опубликовано: 20.06.2010. Авторы: Васильев К.К. и др. Патентообладатель: ФНПЦ ОАО «Научно-производственное объединение «Марс»» (RU).

3. Способ управления судном в режиме без хода. А.с. № 766958, М.кл.³ В63Н 25/04. Заявл. 17.03.78, з. № 2591281/27-11. Опубл. 30.09.80. Бюл. № 36, 02.10.80. Автор: В.К.Болховитинов.

4. Липкин И.А. Спутниковые навигационные системы. - М.: Вузовская книга, 2001. - 215 с.