УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОГО ТОРМОЖЕНИЯ СУДНА С ПОМОЩЬЮ РУЛЯ И ЦИРКУЛЯЦИИ
EMERGENCY BRAKING DEVICE WITH RUDDER AND CIRCULATION

Изобретение относится к системам управления судами и, в частности, к системам управления курсом и режимами работы главного двигателя судна.
Известные судовые системы автоматического управления движением, (см., например, патенты RU 2463205 С2, 10.10.2012 и RU 2292289 С1, 27.01.2007) состоят из приемника спутниковой навигационной системы, датчика угловой скорости, блока заданного значения курсового угла и сумматора, в котором по сигналам текущего значения курсового угла, заданного значения курсового угла и угловой скорости судна, формируется сигнал управления рулевым приводом судна.
Приведенные аналоги обеспечивают автоматическое управление только во время движения судна по курсу. При аварийном торможении судна с помощью руля требуется переход на следящее управление, как рулем судна, так и режимами работы главного двигателя, что предполагает достаточно высокую квалификацию персонала.
Известная система управления судовым двигателем, (патент RU 2081786, 20.06.1997) содержит датчик частоты вращения, датчик скорости, задатчик режима, формирователь допусков области оптимальных режимов работы, блок контроля, блок формирования управляющих сигналов, регулятор частоты вращения, топливную рейку дизеля. Недостатком данной системы управления является то, что при повороте судна на 180 градусов необходимо вручную установить режим работы главного двигателя на задний ход при выходе его на обратный курс, а затем остановить, когда скорость судна будет равна нулю, что, как и для упомянутых выше аналогов, требует высокой квалификации вахтенного штурмана.
Основным элементом системы управления судна является авторулевой - подсистема, предназначенная для автоматического управления рулевым приводом и для удержания судна на заданном курсе. Подобные авторулевые (патенты: RU 2224279 С1, 20.02.2004, RU 2207585 С2, 27.06.2003, RU 2260191 С1, 10.09.2005) в своем составе содержат следующие блоки и узлы: блок управления с панелями управления, датчик обратной связи, переключатель режимов управления, при этом к входу блока управления подключены выходы электронной картографической навигационно-информационной системы, приемоиндикатора спутниковой навигационной системы GPS, лага, рулевого колеса и гидравлического устройства управления рулем, а выход блока управления соединен с входом рулевой машины, выход которой через датчик обратной связи соединен с входом блока управления. Недостатком подобных устройств является то, что для торможения судна с помощью циркуляции необходимо повернуть задатчик курса судна на 180 градусов при движении судна в автоматическом режиме по курсу, либо отключить автоматический режим, перейти на следящее управление и затем переложить вертикальный руль с помощью штурвала на левый или правый борт. Подобные манипуляции требуют достаточного времени, которого в условиях экстренного торможения может и не быть.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является «Устройство аварийного торможения судна с помощью руля», патент RU 2707480, 26.11.2019.
Указанное устройство аварийного торможения судна с помощью руля (УАТСР), состоит из блока управления курсом (БУК) (4), блока навигации (БН) (6), первый вход (6.1) которого подключен к третьему входу (4.3) БУК (4), блока аварийного управления рулем (БАУР) (1), блока аварийного управления главным двигателем (БАУГД) (2), блока изменения курса и скорости (БИКС) (3) и блока управления режимами работы главного двигателя (БУГД) (5) судна, при этом первый (3.1), второй (3.2), третий (3.3), четвертый (3.4), пятый (3.5) и шестой (3.6) выходы БИКС (3) соединены соответственно с первым (2.1), вторым (2.2), третьим (2.3), четвертым (2.4), пятым (2.5) и шестым (2.6) входами БАУГД (2), а первый (3.1), второй (3.2) и третий (3.3) выходы БИКС (3) соединены соответственно со вторым (1.2), третьим (1.3) и вторым (1.2) входами БАУР (1), а первый (1.1) и четвертый (1.4) входы БАУР (1), седьмой (3.7), восьмой (3.8), девятый (3.9), десятый (3.10) и одиннадцатый (3.11) входы БИКС (3) соединены соответственно с девятым (2.9) выходом БАУГД (2) и двенадцатым (3.12) выходом БИКС (3), с седьмым (2.7) выходом БАУГД (2), вторым (6.2) и первым (6.1) выходами БН (6), с шестым (1.6) и пятым (1.5) выходами БАУР (1), а восьмой (2.8) выход БАУГД (2), седьмой (1.7), восьмой (1.8) и девятый (1.9) выходы БАУР (1) соединены соответственно со вторым (5.2) входом БУГД (5), первым (4.1) и вторым (4.2) входами БУК (4) и первым (5.1) входом БУГД (5), а первый выход (6.1) БН (6), кроме того, соединен с девятым (3.9) входом БИКС (3).
Недостатком ближайшего аналога является большой «выбег» судна при аварийном торможении с помощью руля.
Техническим результатом от применения заявленного устройства является снижение «выбега» судна и повышение эффективности аварийного торможения судна за счет дополнительного использования циркуляции, т.е. автоматического изменения курса судна на 180 градусов.
Для достижения указанного технического результата в заявленное устройство аварийного торможения судна с помощью руля и циркуляции (УАТПРЦ), фиг. 1, содержащее блок управления курсом (БУК) (4), блок навигации (БН) (6), первый вход (6.1) которого подключен к третьему входу (4.3) БУК (4), блок аварийного управления рулем (БАУР) (1), блок аварийного управления главным двигателем (БАУГД) (2), блок изменения курса и скорости (БИКС) (3) и блок управления режимами работы главного двигателя (БУГД) (5) судна, при этом первый (3.1), второй (3.2), третий (3.3), четвертый (3.4), пятый (3.5) и шестой (3.6) выходы БИКС (3) соединены соответственно с первым (2.1), вторым (2.2), третьим (2.3), четвертым (2.4), пятым (2.5) и шестым (2.6) входами БАУГД (2), а первый (3.1), второй (3.2) и третий (3.3) выходы БИКС (3) соединены соответственно со вторым (1.2), третьим (1.3) и вторым (1.2) входами БАУР (1), а первый (1.1) и четвертый (1.4) входы БАУР (1), седьмой (3.7), восьмой (3.8), девятый (3.9), десятый (3.10) и одиннадцатый (3.11) входы БИКС (3) соединены соответственно с девятым (2.9) выходом БАУГД (2) и двенадцатым (3.12) выходом БИКС (3), с седьмым (2.7) выходом БАУГД (2), вторым (6.2) и первым (6.1) выходами БН (6), с шестым (1.6) и пятым (1.5) выходами БАУР (1), а восьмой (2.8) выход БАУГД (2), седьмой (1.7), восьмой (1.8) и девятый (1.9) выходы БАУР (1) соединены соответственно со вторым (5.2) входом БУГД (5), первым (4.1) и вторым (4.2) входами БУК (4) и первым (5.1) входом БУГД (5), а первый выход (6.1) БН (6), кроме того, соединен с девятым (3.9) входом БИКС (3), дополнительно введены следующие связи: блок БИКС(3) оснащен четырнадцатым (3.14) входом, на который подается сигнал от датчика остановки главного двигателя Дстоп БАУГД (2) и тринадцатым (3.13) выходом, который передает сигнал, сформированный на выходе третьего триггера БИКС (3), блок БАУГД(2) оснащен десятым (2.10) входом, на который поступает сигнал от третьего триггера БИКС (3) и одиннадцатым (2.11) входом, на который поступает сигнал с выхода датчика скорости судна, равной нулю DV=0 БИКС (3), а блок БУГД (5) оснащен дополнительно третьим (5.3) входом, на который поступает сигнал от третьего триггера БИКС (3), причем тринадцатый (3.13) выход БИКС (3) соединен с десятым (2.10) входом БАУГД (2) и с третьим (5.3) входом БУГД (5), четвертый (3.4) выход БИКС (3) соединен с одиннадцатым (2.11) входом БАУГД (2), а четырнадцатый (3.14) вход БИКС (3) соединен с девятым (2.9) выходом БАУГД (2).
стоп
БАУР (1), фиг. 2, состоит из кнопки «Стоп» (К) (1.11), кнопки аварийного торможения с помощью руля (КАТР) (1.12), первого (1.13), второго (1.14), третьего (1.15) элементов «ИЛИ», первого (1.16), второго (1.17), третьего (1.18) триггеров, первого (1.21) и второго (1.22) элементов «И», задатчика левого борта руля (ЗЛБ) (1.23) и задатчика правого борта руля (ЗПБ) (1.24), а также кнопок: циркуляции левого борта (КЦЛБ) (1.32) и циркуляции правого борта (КЦПБ) (1.30), четвертого (1.25), пятого (1.26), шестого (1.27), седьмого (1.28) и восьмого (1.33) элементов «ИЛИ», четвертого (1.31) и пятого (1.29) триггеров, первого (1.19) и второго (1.20) инверторов «НЕ».
стоп
Кнопка (К) (1.11) соединена с первым входом первого (1.13) элемента «ИЛИ» и со вторым входом восьмого (1.33) элемента «ИЛИ».
Второй вход первого (1.13) элемента «ИЛИ» является первым входом (1.1) БАУР (1), который соединен с первым входом восьмого (1.33) элемента «ИЛИ».
Выход первого (1.13) элемента «ИЛИ» является пятым (1.5) выходом БАУР (1) и соединен с входом R первого триггера (1.16), вход S которого соединен с выходом КАТР (1.12).
Выход первого триггера (1.16) является девятым (1.9) выходом БАУР (1), а также первыми входами шестого (1.27) элемента «ИЛИ» и седьмого (1.28) элемента «ИЛИ», выходы которых является, соответственно, выходами (1.7) и (1.6) БАУР(1).
Четвертый вход (1.4) БАУР (1) соединен с первым входом первого элемента «И» (1.21), второй вход которого подключен к выходу первого инвертора «НЕ» (1.19), вход которого является вторым входом (1.2) БАУР (1).
Выход первого элемента «И» (1.21) соединен с входом S второго триггера (1.17), вход R которого соединен с выходом третьего триггера (1.18).
Вход S третьего триггера (1.18) подключен к выходу третьего элемента «ИЛИ» (1.15).
Второй вход (1.2) БАУР (1) подключен к первому входу третьего элемента «ИЛИ» (1.15), а третий вход (1.3) БАУР (1) подключен ко второму входу третьего элемента «ИЛИ» (1.15).
Вход R третьего триггера (1.18) соединен с выходом второго элемента «И» (1.22).
Второй вход второго элемента «И» (1.22) подключен к выходу второго инвертора «НЕ» (1.20), вход которого является вторым входом (1.2) БАУР (1).
Первый вход второго элемента «И» (1.22) является четвертым входом (1.4) БАУР(1).
Выход второго триггера (1.17) через первый вход четвертого элемента «ИЛИ» (1.25) соединен с входом ЗЛБ (1.23), а второй вход четвертого элемента «ИЛИ» (1.25) соединен с выходом четвертого триггера (1.31) и со вторыми входами шестого (1.27) и седьмого (1.26) элементов «ИЛИ».
Вход S четвертого триггера (1.31) соединен с кнопкой КЦЛБ (1.32), а вход R четвертого триггера (1.31) соединен с выходом восьмого элемента «ИЛИ» (1.33) и с входом R пятого триггера (1.29), вход S которого соединен с КЦПБ (1.30).
Выход пятого триггера (1.29) соединен через второй вход пятого элемента «ИЛИ» (1.26) с входом ЗПБ (1.24) и с третьими входами шестого (1.27) и седьмого (1.28) элементов «ИЛИ».
Первый вход пятого элемента «ИЛИ» (1.26) соединен с выходом третьего триггера (1.18).
Выходы ЗЛБ (1.23) и ЗПБ (1.24), соответственно, присоединены к первому и второму входам второго элемента «ИЛИ» (1.14), выход которого является восьмым выходом (1.8) БАУР (1).
стоп
БАУГД (2), фиг. 3, состоит из датчика остановки главного двигателя (Д) (2.11), первого (2.12), второго (2.13), третьего (2.14), четвертого (2.15) триггеров, первого элемента «ИЛИ» (2.20), задатчиков: среднего хода (ЗСХ) (2.16), малого хода (ЗМХ) (2.17), самого малого хода (ЗСМХ) (2.18), полного хода назад (ЗГГХН) (2.19), задатчика «СТОП» двигателя (Зстоп) (2.21), второго (2.23) и третьего (2.24) элементов «ИЛИ», пятого (2.22) триггера, элемента «И» (2.25), инвертора «НЕ» (2.26) и входов десятого (2.10) и одиннадцатого (2.11) БАУГД (2).
стоп
Выход Д (2.11) является девятым (2.9) и седьмым (2.7) выходами БАУГД (2), и, кроме того, соединен с входом R пятого триггера (2.22), вход S которого соединен с выходом задатчика (Зстоп) (2.21), входом которого является одиннадцатый вход (2.11) БАУГД (2).
Выход пятого триггера (2.22) соединен через инвертор «НЕ» (2.26) со вторым входом элемента «И» (2.25), первых вход которого является входом (2.10) БАУГД (2), а выход элемента «И» (2.25) соединен через второй вход третьего элемента «ИЛИ» (2.24) с входом ЗПХН (2.19).
Выход ЗПХН (2.19) соединен через четвертый вход первого элемента «ИЛИ» (2.20) с выходом (2.8) БАУГД (2).
Кроме того выход пятого триггера (2.22) соединен с первым входом второго элемента «ИЛИ» (2.23), второй вход которого является пятым входом (2.5) БАУГД (2), а выход второго элемента «ИЛИ» (2.23) соединен с пятым входом первого элемента «ИЛИ» (2.20).
Шестой вход (2.6) БАУГД (2) соединен с входом S первого триггера (2.12), а третий вход (2.3) БАУГД (2) соединен с входом R первого триггера (2.12) и с входом S второго триггера (2.13).
Второй вход (2.2) БАУГД (2) соединен с входом R второго триггера (2.13) и с входом S третьего триггера (2.14).
Первый вход (2.1) БАУГД (2) соединен с входом R третьего триггера (2.14) и входом S четвертого триггера (2.15), вход R которого является четвертым входом (2.4) БАУГД (2).
Выходы первого (2.12), второго (2.13) и третьего (2.14) триггеров соединены с входами, соответственно, ЗСХ (2.16), ЗМХ (2.17), ЗСМХ (2.18), выходы которых соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим входами первого элемента «ИЛИ» (2.20).
Выход четвертого триггера (2.15) соединен с первым входом третьего элемента «ИЛИ» (2.24).
БИКС (3), фиг. (4), состоит из датчика скорости судна, равной нулю, (DV=0) (3.11), датчика первоначального курса (ДПК) (3.13), датчика отклонения судна от первоначального курса на левый борт на 20 градусов (ДОЛБ20) (3.14), датчика отклонения судна от первоначального курса на левый борт на 40 градусов (ДОЛБ40) (3.15), первого (3.12) и второго (3.17) триггеров, элемента «ИЛИ» (3.16), счетчика пересечения первоначального курса (Сч) (3.18) и элемента «И» (3.19), а также датчика изменения курса на 180 градусов по сравнению с первоначальным курсом (D180) (3.21), третьего триггера (3.20), входа (3.14) и выхода (3.13) БИКС (3).
Вход DV=0 (3.11) является восьмым входом (3.8) БИКС (3), а выход DV=0 (3.11) является четвертым выходом (3.4) БИКС (3) и соединен с входом S первого триггера (3.12), вход R которого является седьмым (3.7) входом БИКС (3).
Выход первого триггера (3.12) является пятым (3.5) выходом БИКС (3).
Девятый вход (3.9) БИКС (3) соединен с первым входом ДПК (3.13) и с входами ДОЛБ20 (3.14), ДОЛБ40 (3.15) и вторым входом D180 (3.21)
Выходы ДОЛБ20 (3.14) и ДОЛБ40 (3.15) являются, соответственно, шестым (3.6) и третьим (3.3) выходами БИКС (3).
Второй вход ДПК (3.13) является десятым (3.10) входом БИКС (3), соединенным также и с первым входом элемента «ИЛИ» (3.16), второй вход которого (элемента «ИЛИ» (3.16)) подключен к выходу элемента «И» (3.19), а выход элемента «ИЛИ» (3.16) является двенадцатым (3.12) выходом БИКС (3).
Выход ДПК (3.13) соединен с входом S второго триггера (3.17) и первым входом D180 (3.21).
Выход датчика (D180) (3.21) соединен с входом S третьего триггера (3.20), вход R которого соединен с четырнадцатым входом (3.14) БИКС (3), а выход третьего триггера соединен с тринадцатым выходом (3.13) БИКС (3).
Вход R второго триггера (3.17) является одиннадцатым (3.11) входом БИКС (3).
Выход второго триггера (3.17) соединен с входом Сч (3.18) и первым входом элемента «И» (3.19). Второй вход элемента «И» (3.19) соединен с первым выходом Сч (3.18), который также является вторым выходом (3.2) БИКС (3), а второй выход Сч (3.18) является первым выходом (3.1) БИКС (3).
БУГД (5), фиг. 6, состоит из задатчика режимов работы главного двигателя (ЗГД) (5.13), элемента сравнения (ЭС) (5.14), инвертора «НЕ» (5.11), логического элемента «И» (5.12), усилителя (У) (5.16), исполнительного механизма (ИМ) (5.17), сектора газа (СГ) (5.18), датчика обратной связи (ДОС) (5.15), элемента «ИЛИ» (5.19) и третьего входа (5.3) БУГД (5).
Первый вход (5.1) БУГД (5) соединен с первым входом элемента «ИЛИ» (5.19), второй вход элемента «ИЛИ» (5.19) является третьим входом (5.3) БУГД (5), а выход элемента «ИЛИ» (5.19) соединен, через инвертор «НЕ» (5.11), с первым входом логического элемента «И» (5.12).
Второй вход логического элемента «И» (5.12) соединен с ЗГД (5.13), а выход логического элемента «И» (5.12) соединен с первым входом элемента сравнения (ЭС) (5.14), второй и третий входы которого являются, соответственно, вторым входом (5.2) БУГД (5) и выходом ДОС (5.15).
Выход ЭС (5.14) соединен через усилитель (У) (5.16) с исполнительным механизмом (ИМ) (5.17), механически связанным с сектором газа (СГ) (5.18) и датчиком обратной связи (ДОС) (5.15).
Благодаря новой совокупности существенных признаков обеспечивается дополнительное торможение за счет автоматической циркуляции судна и повышения эффективности торможения при одновременном снижении «выбега» судна.
Заявленное устройство поясняется чертежами:
фиг. 1 - устройство аварийного торможения судна с помощью руля и циркуляции (УАТПРЦ);
фиг. 2 - блок аварийного управления рулем (БАУР) (1);
фиг. 3 - блок аварийного управления главным двигателем (БАУГД) (2);
фиг. 4 - блок изменения курса и скорости (БИКС) (3);
фиг. 5 - блок управления курсом (БУК) (4);
фиг. 6 - блок управления главным двигателем (БУГД) (5);
фиг. 7 - блок навигации (БН) (6).
Устройство аварийного торможения судна с помощью руля и циркуляции (УАТПРЦ), фиг. 1, состоит из БАУР (1), БАУГД (2), БИКС (3), БУК (4), БУГД (5) и БН (6).
Первый (1.1), второй (1.2), третий (1.3), четвертый (1.4) входы БАУР (1) соединены, соответственно, с девятым выходом (2.9) БАУГД (2), первым (3.1) и третьим (3.3), вторым (3.2) и двенадцатым (3.12) выходами БИКС (3).
Пятый (1.5), шестой (1.6), седьмой (1.7), восьмой (1.8), девятый (1.9) выходы БАУР (1) соединены, соответственно, с одиннадцатым (3.11), десятым (3.10) входами БИКС (3), первым (4.1), вторым (4.2) входами БУК (4), первым (5.1) входом БУГД (5).
Девятый (3.9), восьмой (3.8), седьмой (3.7) и четырнадцатый (3.14) входы БИКС (3), а также третий (4.3) вход БУК (4) соединены, соответственно, с первым (6.1), вторым (6.2) выходами БН (6), седьмым (2.7) и девятым (2.9) выходами БАУГД (2) и первым (6.1) выходом БН (6).
Первый (3.1), второй (3.2), третий (3.3), четвертый (3.4), пятый (3.5), шестой (3.6) и тринадцатый (3.13) выходы БИКС (3) соединены, соответственно, с первым (2.1), вторым (2.2), третьим (2.3), четвертым (2.4), пятым (2.5), шестым (2.6), десятым (2.10) входами БАУГД (2), а выход (3.13) также соединен с входом (5.3) БУГД (5).
Кроме того, четвертый (3.4) выход БИКС (3) соединен с входом (2.11) БАУГД (2). Выход (2.8) БАУГД (2) соединен с входом (5.2) БУГД (5).
стоп
БАУР (1), фиг. 2, предназначен для выработки управляющего сигнала на руль судна при аварийном торможении и включает: кнопку «Стоп» (К) (1.11), кнопку аварийного торможения с помощью руля (КАТР) (1.12), первый (1.13), второй (1.14), третий (1.15) элементы «ИЛИ», первый (1.16), второй (1.17), третий (1.18) триггеры, первый (1.21) и второй (1.22) элементы «И», задатчик левого борта руля (ЗЛБ) (1.23) и задатчик правого борта руля (ЗПБ) (1.24), кнопку циркуляции левого борта (КЦЛБ) (1.32) и кнопку циркуляции правого борта (КЦЛБ) (1.30), четвертый (1.25), пятый (1.26), шестой (1.27), седьмой (1.28) и восьмой (1.33) элементы «ИЛИ», четвертый (1.31) и пятый (1.29) триггеры, первый (1.19) и второй (1.20) инверторы.
стоп
Кнопка К (1.11) соединена с первым входом первого элемента «ИЛИ» (1.13) и со вторым входом восьмого элемента «ИЛИ» (1.33).
Второй вход первого элемента «ИЛИ» (1.13) является первым входом (1.1) БАУР (1), который соединен с первым входом восьмого элемента «ИЛИ» (1.33).
Выход первого элемента «ИЛИ» (1.13) является пятым выходом (1.5) БАУР (1) и соединен с входом R первого триггера (1.16), вход S которого соединен с выходом КАТР (1.12).
Выход первого триггера (1.16) является девятым (1.9) выходом БАУР (1), а также первыми входами шестого элемента «ИЛИ» (1.27) и седьмого элемента ИЛИ (1.28). Выходы шестого (1.27) и седьмого (1.28) элементов «ИЛИ» являются, соответственно, выходами (1.7) и (1.6) БАУР (1).
Четвертый вход (1.4) БАУР (1) соединен с первым входом первого элемента «И» (1.21), второй вход которого подключен к выходу первого инвертора «НЕ» (1.19), вход которого является вторым входом (1.2) БАУР (1).
Выход первого элемента «И» (1.21) соединен с входом S второго триггера (1.17), вход R которого соединен с выходом третьего триггера (1.18).
Вход S третьего триггера (1.18) подключен к выходу третьего элемента «ИЛИ» (1.15).
Второй вход (1.2) БАУР (1) подключен к первому входу третьего элемента «ИЛИ» (1.15), а третий вход (1.3) БАУР (1) подключен ко второму входу третьего элемента «ИЛИ» (1.15).
Вход R третьего триггера (1.18) соединен с выходом второго элемента «И» (1.22).
Второй вход второго элемента «И» (1.22) подключен к выходу второго инвертора «НЕ» (1.20), вход которого является вторым входом (1.2) БАУР (1).
Первый вход второго элемента «И» (1.22) является четвертым входом (1.4) БАУР (1).
Выход второго триггера (1.17) через первый вход четвертого элемента «ИЛИ» (1.25) соединен с входом ЗЛБ (1.23), а второй вход четвертого элемента «ИЛИ» (1.25) соединен с выходом четвертого триггера (1.31).
Вход S четвертого триггера (1.31) соединен с кнопкой КЦЛБ (1.32), а вход R четвертого триггера (1.31) соединен с выходом восьмого элемента «ИЛИ» (1.33) и с входом R пятого триггера (1.29), вход S которого соединен с КЦЛБ (1.30).
Выход пятого триггера (1.29) соединен через второй вход пятого элемента «ИЛИ» (1.26) с входом ЗПБ (1.24) и с третьими входами шестого (1.27) и седьмого элементов «ИЛИ» (1.28).
Первый вход пятого элемента «ИЛИ» (1.26) соединен с выходом третьего триггера (1.18).
Выходы ЗЛБ (1.23) и ЗПБ (1.24), соответственно, присоединены к первому и второму входам второго элемента «ИЛИ» (1.14), выход которого является восьмым выходом (1.8) БАУР (1).
Выход первого триггера (1.16) соединен со вторым входом шестого элемента «ИЛИ» (1.27).
Выход четвертого триггера (1.31) соединен со вторыми входами шестого (1.27) и седьмого (1.28) элементов «ИЛИ».
Выход пятого триггера (1.29) соединен с третьим входом седьмого элемента «ИЛИ» (1.28).
стоп
БАУГД (2), фиг. 3 , предназначен для выработки управляющих воздействий в рамках реализации различных режимов работы главного двигателя судна и состоит из датчика остановки главного двигателя (Д) (2.11), первого (2.12), второго (2.13), третьего (2.14), четвертого (2.15) триггеров, первого элемента «ИЛИ» (2.20), задатчиков: среднего хода (ЗСХ) (2.16), малого хода (ЗМХ) (2.17), самого малого хода (ЗСМХ) (2.18), полного хода назад (ЗПХН) (2.19), задатчика «СТОП» двигателя (Зстоп) (2.21), второго (2.23) и третьего (2.24) элементов «ИЛИ», пятого триггера (2.22), элемента «И» (2.25), инвертора «НЕ» (2.26).
стоп
стоп
Выход Д (2.11) является девятым (2.9) и седьмым (2.7) выходами БАУГД (2), и, кроме того, выход Д (2.11) соединен с входом R пятого триггера (2.22), вход S которого соединен с выходом задатчика (Зстоп) (2.21), входом которого является одиннадцатый вход (2.11) БАУГД (2).
Выход пятого триггера (2.22) соединен через инвертор «НЕ» (2.26) со вторым входом элемента «И» (2.25), первых вход которого является входом (2.10) БАУГД (2), а выход элемента «И» (2.25) соединен через второй вход третьего элемента «ИЛИ» (2.24) с входом ЗПХН (2.19).
Выход ЗПХН (2.19) соединен через четвертый вход первого элемента «ИЛИ» (2.20) с выходом (2.8) БАУГД (2).
Кроме того выход пятого триггера (2.22) соединен с первым входом второго элемента «ИЛИ» (2.23), второй вход которого является пятым входом (2.5) БАУГД (2), а выход второго элемента «ИЛИ» (2.23) соединен с пятым входом первого элемента «ИЛИ» (2.20).
Шестой вход (2.6) БАУГД (2) соединен с входом S первого триггера (2.12), а третий вход (2.3) БАУГД (2) соединен с входом R первого триггера (2.12) и с входом S второго триггера (2.13).
Второй вход (2.2) БАУГД (2) соединен с входом R второго триггера (2.13) и с входом S третьего триггера (2.14).
Первый вход (2.1) БАУГД (2) соединен с входом R третьего триггера (2.14) и входом S четвертого триггера (2.15), вход R которого является четвертым входом (2.4) БАУГД (2).
Выходы первого (2.12), второго (2.13), и третьего (2.14) триггеров соединены с входами, соответственно, ЗСХ (2.16), ЗМХ (2.17), ЗСМХ (2.18), выходы которых соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим входами элемента «ИЛИ» (2.20).
Выход четвертого триггера (2.15) соединен с первым входом третьего элемента «ИЛИ» (2.24).
БИКС (3), фиг. 4, предназначен для выработки управляющих сигналов по курсу и по скорости судна и состоит из датчика скорости судна, равной нулю, (DV=0) (3.11), датчика первоначального курса (ДПК) (3.13), датчика отклонения судна от первоначального курса на левый борт на 20 градусов (ДОЛБ20) (3.14), датчика отклонения судна от первоначального курса на левый борт на 40 градусов (ДОЛБ40) (3.15), первого (3.12) и второго (3.17) триггеров, элемента «ИЛИ» (3.16), счетчика числа пересечений первоначального курса (Сч) (3.18) и элемента «И» (3.19), а также включает датчик изменения курса на 180 градусов по сравнению с первоначальным курсом (D180) (3.21) и третий триггер (3.20).
Вход DV=0 (3.11) является восьмым входом (3.8) БИКС (3), а выход DV=0 (3.11) является четвертым выходом (3.4) БИКС (3) и соединен с входом S первого триггера (3.12), вход R которого является седьмым (3.7) входом БИКС (3).
Выход первого триггера (3.12) является пятым (3.5) выходом БИКС (3).
Девятый вход (3.9) БИКС (3) соединен с первым входом ДПК (3.13) и с входами ДОЛБ20 (3.14), ДОЛБ40 (3.15) и вторым входом D180 (3.21)
Выходы ДОЛБ20 (3.14) и ДОЛБ40 (3.15) являются, соответственно, шестым (3.6) и третьим (3.3) выходами БИКС (3).
Второй вход ДПК (3.13) является десятым (3.10) входом БИКС (3) и соединен с первым входом элемента «ИЛИ» (3.16), второй вход которого подключен к выходу элемента «И» (3.19), а выход элемента «ИЛИ» (3.16) является двенадцатым (3.12) выходом БИКС (3).
Выход ДПК (3.13) соединен с входом S второго триггера (3.17) и первым входом датчика D180 (3.21),
Выход датчика (D180) (3.21) соединен с входом S третьего триггера (3.20), вход R которого соединен с четырнадцатым входом (3.14) БИКС (3), а выход - с тринадцатым выходом (3.13) БИКС (3).
Вход R второго триггера (3.17) является одиннадцатым (3.11) входом БИКС (3).
Выход второго триггера (3.17) соединен с входом Сч (3.18) и первым входом элемента «И» (3.19), второй вход которого соединен с первым выходом Сч (3.18), который является вторым выходом (3.2) БИКС (3), а второй выход Сч (3.18) является первым выходом (3.1) БИКС (3).
БУК (4), фиг. 5, предназначен для изменения положения руля направления по сигналам БАУР (1) и содержит входы: 4.1, 4.2, 4.3.
БУГД (5), фиг. 6, предназначен для изменения режимов работы главного двигателя по сигналам управления БАУГД (2) и состоит из задатчика режимов работы главного двигателя (ЗГД) (5.13), элемента сравнения (ЭС) (5.14), инвертора «НЕ» (5.11), логического элемента «И» (5.12), усилителя (У) (5.16), исполнительного механизма (ИМ) (5.17), сектора газа (СГ) (5.18), датчика обратной связи (ДОС) (5.15) и элемента «ИЛИ» (5.19).
Первый вход (5.1) БУГД (5) соединен с первым входом элемента «ИЛИ» (5.19), второй вход элемента «ИЛИ» (5.19) является третьим входом (5.3) БУГД (5), а выход элемента «ИЛИ» (5.19) соединен, через инвертор «НЕ» (5.11), с первым входом логического элемента «И» (5.12).
Второй вход логического элемента «И» (5.12) соединен с ЗГД (5.13), а выход логического элемента «И» (5.12) соединен с первым входом элемента сравнения ЭС (5.14), второй и третий входы которого являются, соответственно, вторым входом (5.2) БУГД (5) и выходом датчика обратной связи ДОС (5.15).
Выход ЭС (5.14) соединен через усилитель (У) (5.16) с исполнительным механизмом (ИМ) (5.17), механически связанным с сектором газа (СГ) (5.18) и датчиком обратной связи (ДОС) (5.15).
БН (6), фиг. 7, предназначен для выработки сигнала по курсу судна, поступающему в БИКС (3) и содержит выходы по курсу судна (ϕ) 6.1 и по скорости (V) 6.2.
Устройство, фиг. 1, работает следующим образом. В исходном состоянии, когда судно движется прямым курсом, работает БУК (4), получая информацию по курсу судна (ϕ) на вход (4.3) БУК (4) от выхода 6.1 БН (6), и обеспечивая стабилизацию курса судна.
Учитывая, что на входах (5.1) и (5.3) БУГД (5) фиг. 6 сигнал равен нулю, на выходе инвертора «НЕ» (5.11) наличествует сигнал, открывающий элемент «И» (5.12). Сигнал от задатчика ЗГД (5.13), через второй вход элемента «И» (5.12), поступает на первый вход элемента сравнения (ЭС) (5.14), обеспечивая поддержание заданного режима работы главного двигателя следящей системой, состоящей из элемента сравнения (ЭС) (5.14), усилителя (У) (5.16), исполнительного механизма (ИМ) (5.17), сектора газа главного двигателя (СГ) (5.18) и датчика обратной связи (ДОС) (5.15).
При отсутствии попутных судов аварийную остановку судна можно осуществить с помощью циркуляции, что существенно сокращает выбег судна по сравнению с остановкой, осуществляемой с помощью руля.
При наличии свободного пространства от попутных судов с левого борта при нажатии кнопки КЦЛБ (1.32) БАУР (1), фиг. 2, сигнал управления с ее выхода поступает на вход S четвертого триггера (1.31) БАУР (1), который включается и на его выходе появляется управляющий сигнал, который поступает через второй вход четвертого элемента «ИЛИ» (1.25) БАУР (1) на вход ЗЛБ (1.23) БАУР (1) и включает его, а также на вторые входы шестого (1.27) и седьмого (1.28) элементов «ИЛИ», выходы которых являются соответственно выходами (1.7) и (1.6) БАУР (1).
Сигнал с выхода (1.7) БАУР (1), поступает на вход (4.1) БУК (4), фиг. 1, обеспечивая, тем самым, отключение БУК (4), по каналу стабилизации курса судна (ϕ) и подключение следящего канала БУК (4), для обеспечения перекладки руля на левый борт. Сигнал управления с выхода (1.6) БАУР (1), фиг. 2, поступает на вход (3.10) БИКС (3), фиг. 4. Сигнал с входа (3.10) БИКС (3), поступает на вход (2) ДПК (3.13) БИКС (3) и фиксирует первоначальный курс судна.
Сигнал с выхода ЗЛБ (1.23) БАУР (1), фиг. 2, поступает через первый вход второго элемента «ИЛИ» (1.14) на выход (1.8) БАУР (1), соединенный с входом (4.2), БУК (4), фиг. 5, и обеспечивает, тем самым, поступление в БУК (4) сигнала управления на следящий канал управления рулем судна для перекладки руля на левый борт.
Одновременно сигнал первоначального курса с ДПК (3.13) БИКС (3), фиг. 4, поступает на первый вход датчика D180 (3.21) БИКС (3), на второй вход которого поступает сигнал текущего курса с входа (3.9) БИКС (3).
Руль перекладывается на левый борт, и судно начинает совершать левую циркуляцию относительно первоначального курса и, когда угол отклонения курса от первоначального достигнет 180°, т.е., когда судно ляжет на обратный курс, включается датчик D180 (3.21) БИКС (3), фиг. 4, на выходе которого появляется сигнал управления, который поступает на вход S третьего триггера (3.20) БИКС (3) и включает его.
Сигнал управления с выхода третьего триггера (3.20) БИКС (3) поступает на выход (3.13) БИКС (3), фиг. 4, соединенный с входом (2.10) БАУГД (2), фиг. 3 и с входом (5.3) БУГД (5), фиг. 6.
Сигнал с входа (5.3) БУГД (5), фиг. 6, поступает через второй вход элемента «ИЛИ» (5.19) на инвертор «НЕ» (5.11), который запирает элемент «И» (5.12), прекращая тем самым поступление сигнала управления с ЗГД (5.13) БУГД (5) на главный двигатель.
Сигнал управления с входа (2.10) БАУГД (2), фиг. 3, поступает на первый вход элемента «И» (2.25), который включается, так как на его втором входе присутствует сигнал, поступающий с инвертора «НЕ» (2.26) из-за закрытого положения пятого триггера (2.22).
Сигнал с выхода элемента «И» (2.25) через второй вход третьего элемента «ИЛИ» (2.24) БАУГД (2), фиг. 3, поступает на вход ЗПХН (2.19) БАУГД (2), который включается и подает сигнал управления через четвертый вход первого элемента «ИЛИ» (2.20) БАУГД (2) на выход (2.8), соединенный с входом (5.2) БУГД (5), фиг. 6.
Сигнал с входа (5.2) БУГД (5), фиг. 6, поступает на второй вход элемента сравнения (ЭС) (5.14) и через усилитель (У) (5.16), исполнительный механизм (ИМ) (5.17) и датчик обратной связи (ДОС) (5.15) БУГД (5) перекладывает сектор газа (СГ) (5.18) главного двигателя на режим полного хода назад. Гребной винт судна начинает вращаться в обратном направлении, останавливая его.
При остановке судна, когда его скорость равна нулю, срабатывает датчик DV=0 (3.11) БИКС (3), фиг. 4, и сигнал с его выхода поступает на выход (3.4) БИКС (3), который соединен с входом (2.11) БАУГД (2), фиг. 3, а с него поступает на вход задатчика (Зстоп) (2.21) БАУГД (2).
Задатчик (Зстоп) (2.21) включается и подает сигнал управления на вход S пятого триггера (2.22) БАУГД (2), фиг. 3, с выхода которого сигнал управления, через инвертор «НЕ» (2.26) закрывает элемент «И» (2.25), прекращая поступление сигнала управления на ЗПХН (2.19), который отключается и, тем самым, прекращает поступление сигнала через элемент «ИЛИ» (2.20) на выход (2.8) БАУГД (2).
Кроме того, сигнал с выхода пятого триггера (2.22) БАУГД (2), фиг. 3, поступает через первый вход второго элемента «ИЛИ» (2.23) на пятый вход первого элемента «ИЛИ» (2.20) и далее на выход (2.8) БАУГД (2), фиг. 3.
Сигнал с выхода (2.8) БАУГД (2), поступает на вход (5.2) БУГД (5), фиг. 6, обеспечивая, тем самым, перевод сектора газа (СГ) (5.18) БУГД (5) в положение СТОП двигателя.
стоп
При остановке главного двигателя судна, на выходе датчика (Д) (2.11) БАУГД (2), фиг. 3, появляется сигнал, который поступает на вход R пятого триггера (2.22) БАУГД (2) и отключает его.
Данный сигнал также поступает на выход (2.9) БАУГД (2), соединенный с входом (1.1) БАУР (1), фиг. 2, и с входом (3.14) БИКС (3), фиг. 4.
С входа (3.14) БИКС (3), фиг. 4, сигнал управления поступает на вход R третьего триггера (3.20) БИКС (3) и отключает его, прекращая, тем самым, поступление сигнала управления на вход (5.3) БУГД (5), фиг. 6, и приводя схему в исходное состояние.
С входа (1.1) БАУР (1), фиг. 2, сигнал управления поступает через первый вход восьмого элемента «ИЛИ» (1.33) на вход R четвертого триггера (1.31) БАУР (1), фиг. 2, и отключает его, приводя схему БАУР (1) в исходное состояние.
При наличии свободного от судов пространства с правого борта при нажатии кнопки КЦПБ (1.30) БАУР (1), фиг. 2, сигнал управления с ее выхода поступает на вход S пятого триггера (1.29) БАУР (1), который включается и на его выходе появляется управляющий сигнал, который поступает через второй вход пятого элемента «ИЛИ» (1.26) БАУР (1) на вход ЗПБ (1.24) БАУР (1), а также поступает через третьи входы шестого (1.27) и седьмого (1.28) элементов «ИЛИ» на выходы (1.7) и (1.6) БАУР (1).
Сигнал с выхода (1.7) БАУР (1), фиг.2, поступает на вход (4.1) БУК (4), фиг.5, обеспечивая, тем самым, отключение канала стабилизации курса судна (ϕ) в БУК (4), фиг. 5, и подключение следящего канала в БУК (4) для обеспечения перекладки руля на правый борт.
Сигнал управления с выхода (1.6) БАУР (1), фиг. 2, поступает на вход (3.10) БИКС (3), фиг 4.
Сигнал с входа (3.10) БИКС (3), фиг. 4, поступает на второй вход ДПК (3.13) БИКС (3), который фиксирует первоначальный курс судна.
Сигнал с выхода ЗПБ (1.23) БАУР (1), фиг. 2, поступает через первый вход второго элемента «ИЛИ» (1.14) на выход (1.8) БАУР (1), соединенный с входом (4.2), БУК (4), фиг. 5, и обеспечивает, тем самым, поступление в БУК (4) сигнала управления на следящий канал управления рулем судна для перекладки руля на правый борт.
Сигнал с датчика первоначального курса ДПК (3.13) БИКС (3), фиг. 4, поступает на первый вход датчика D180 (3.21) БИКС (3), на второй вход которого поступает сигнал текущего курса с входа (3.9) БИКС (3).
Руль перекладывается на правый борт и судно начинает совершать правую циркуляцию относительно первоначального курса и, когда угол отклонения курса от первоначального достигнет 180°, т.е. когда судно ляжет на обратный курс, включается датчик D180 (3.21) БИКС (3), фиг. 4, на выходе которого появляется сигнал управления, который поступает на вход S третьего триггера (3.20) БИКС (3), фиг. 4, и триггер включается.
Сигнал с выхода третьего триггера (3.20) БИКС (3) поступает на выход (3.13) БИКС (3), фиг. 4, соединенный с входом (2.10) БАУГД (2), фиг. 3 и с входом (5.3) БУГД (5), фиг. 6.
Сигнал с входа (5.3) БУГД (5), фиг. 6, поступает через второй вход элемента «ИЛИ» (5.19) на инвертор «НЕ» (5.11), который запирает элемент «И» (5.12), прекращая, тем самым, поступление сигнала управления с ЗГД (5.13) БУГД (5), фиг. 6 на главный двигатель.
Сигнал управления с входа (2.10) БАУГД (2), фиг. 3, поступает на первый вход элемента «И» (2.25), который включается, так как на его втором входе присутствует сигнал, поступающий с инвертора «НЕ» (2.26) из-за закрытого положения пятого триггера (2.22).
Сигнал с выхода элемента «И» (2.25) через второй вход третьего элемента «ИЛИ» (2.24) БАУГД (2) поступает на вход ЗПХН (2.19) БАУГД (2), который включается и подает сигнал управления через четвертый вход первого элемента «ИЛИ» (2.20) БАУГД (2), фиг. 3, на выход (2.8), соединенный с входом (5.2) БУГД (5), фиг. 6.
Сигнал с входа (5.2) БУГД (5), фиг. 6, поступает на второй вход элемента сравнения (ЭС) (5.14) и через усилитель (У) (5.16), исполнительный механизм (ИМ) (5.17) и датчик обратной связи (ДОС) (5.15) БУГД (5) перекладывает сектор газа (СГ) (5.18) главного двигателя на режим полного хода назад.
При остановке судна, когда его скорость равна нулю, срабатывает датчик DV=0 (3.11) БИКС (3), фиг. 4, и сигнал с его выхода поступает на выход (3.4) БИКС (3), фиг. 4, который соединен с входом (2.11) БАУГД (2), фиг. 3, а с него поступает на вход задатчика (Зстоп) (2.21) БАУГД (2).
Задатчик (Зстоп) (2.21) включается и подает сигнал управления на вход S пятого триггера (2.22) БАУГД (2), фиг. 3, с выхода которого сигнал управления, через инвертор «НЕ» (2.26) закрывает элемент «И» (2.25), прекращая, тем самым, поступление сигнала управления на ЗПХН (2.19), который отключается и прекращает подачу сигнала управления с первого элемента «ИЛИ» (2.20) на выход (2.8) БАУГД (2).
Кроме того, сигнал с выхода пятого триггера (2.22) поступает через первый вход второго элемента «ИЛИ» (2.23) на пятый вход первого элемента «ИЛИ» (2.20) и далее на выход (2.8) БАУГД (2), фиг. 3
Выход (2.8) БАУГД (2), фиг. 1, соединен с входом (5.2) БУГД (5), фиг. 1, поэтому сигнал с выхода (2.8) БАУГД (2), поступает на вход (5.2) БУГД (5), фиг. 6, обеспечивая, тем самым, перевод сектора газа (СГ) (5.18) БУГД (5) в положение СТОП двигателя.
стоп
При остановке главного двигателя судна, на выходе датчика (Д) (2.11) БАУГД (2), фиг. 3, появляется сигнал, который поступает на вход R пятого триггера (2.22) БАУГД (2) и отключает его.
Также сигнал поступает на выход (2.9) БАУГД (2), соединенный с входом (1.1) БАУР (1), фиг. 2, и с входом (3.14) БИКС (3), фиг. 4.
С входа (3.14) БИКС (3), фиг. 4, сигнал управления поступает на вход R третьего триггера (3.20) БИКС (3) и отключает его, прекращая тем самым поступление сигнала управления на вход (5.3) БУГД (5), фиг. 6, и приводя схему в исходное состояние.
С входа (1.1) БАУР (1), фиг. 2, сигнал управления поступает через первый вход элемента «ИЛИ» (1.33) на вход R пятого триггера (1.29), а также и на вход R четвертого триггера (1.31) БАУР (1), фиг. 2, и отключает их, приводя схему в исходное состояние.
стоп
Схему также можно привести в исходное состояние с помощью кнопки (К) (1-11) БАУР (1), фиг. 2). Сигнал с ее выхода поступает через второй вход восьмого элемента «ИЛИ» (1.33) на входы R четвертого (1.31) и пятого (1.29) триггеров, который их отключает, приводя тем самым схему в исходное состояние.
В качестве составных частей устройства использовались электронные элементы, описанные в работах: К.Ф. Ибрагим. Основы электронной техники, Москва, Мир, 1997; Ю.К. Выдренков. Системотехника, Военно-Морской инженерный институт, СПб, 2004; Пороговые устройства на элементах цифровой логики, электронный ресурс nauchebe.net>2012/09/porogovye-ustrojstva…logiki/; А.В. Лукутин, Е.Б. Шандарова. Элементы электроники. Издательство Томского политехнического университета, 2012.
Подтверждение возможности достижения указанного технического результата при использовании заявленного устройства было осуществлено в ходе испытаний лабораторного макета, выполненного на логических элементах электронной техники, совместно с моделью источников информации и моделью продольного и бокового движения судна, реализованными на персональном компьютере.