СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИЖИТЕЛЬНЫМ КОМПЛЕКСОМ СУДОВ ЛЕДОВОГО КЛАССА И ЛЕДОКОЛОВ
CONTROL SYSTEM FOR ELECTROMOTIVE COMPLEX OF ICE-CLASS VESSELS AND ICEBREAKERS

Изобретение относится к единым электроэнергетическим системам (ЕЭЭС) судов с электродвижением и может быть преимущественно использовано на судах ледового класса и ледоколах, морских подвижных объектах и других транспортных средствах, оснащенных системой электродвижения (СЭД) с движительно-рулевыми колонками (ДРК) или винто-рулевыми колонками (ВРК).
Известна система автоматического управления судовым двигателем, содержащая микропроцессор, выход которого подключен к входу органа управления дроссельной заслонкой (см. патент ФРГ 3827884, кл. F02D, опубл. 09.08.1990).
К недостаткам данной системы можно отнести отсутствие обратной связи от движительно-рулевой колонки о ее состоянии, а также отсутствие взаимодействия с системой управления единой электроэнергетической системой.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению и выбранной в качестве прототипа является система управления судовым двигателем RU 2081786 (МПК В63Н 21/22, опубл. 20.06.1997). Прототип представляет собой систему автоматического управления режимами работы судовых двигателей в зависимости от хода судна, от типа судна (его осадки, топливно-энергетических характеристик), от условий плавания (глубины фарватера).
Недостатком данной системы является управление без учета условий плавания (движение в чистой воде, движение в битом льду, движение в канале, движение в сплошном поле, движение набегами) и использование механизма поддержания постоянства оборотов, не учитывая режим поддержания постоянства мощности на винте, применяемый в ледовых районах плавания, а также без учета ледовых нагрузок, действующих на судно и ДРК.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение защиты электродвижительного комплекса судов ледового класса и ледоколов путем такого управления гребным электродвигателем и движительно-рулевой колонкой, которые приведут к снижению ледовых нагрузок на движительно-рулевой колонке и выходу движительно-рулевой колонки из опасной или аварийной ситуации, возникшей в результате изменения внешних ледовых условий.
При этом снижается риск развития опасной ситуации в аварийную и сберегается технический ресурс движительно-рулевой колонки, гребного винта и гребного электродвигателя за счет снижения времени работы в опасном/аварийном режиме.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в систему управления электродвижительным комплексом судов ледового класса и ледоколов, состоящую из системы управления движительно-рулевой колонкой и судна в целом и системы электродвижения, состоящей из преобразователя частоты, гребного электродвигателя, движительно-рулевой колонки, системы управления электродвижением, содержащей блок управления мощностью электродвигателя и блок управления азимутальным углом поворота движительно-рулевой колонки, дополнительно введены система комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки, блок выбора безопасной стратегии, интерактивный блок управления движением судна, при этом система управления движением обменивается данными с интерактивным блоком управления движением судна, блоком управления движением судна, блоком выбора безопасной стратегии, преобразователем частоты и движительно-рулевой колонкой, связанной с системой комплексного мониторинга и гребным валом электродвигателя, связанным с преобразователем частоты, при этом система комплексного мониторинга связана с блоком выбора безопасной стратегии, который связан с интерактивной системой управления движением судна.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.
1. Получение уведомления от системы комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки о возникновении опасной/аварийной ситуации на движительно-рулевой колонке.
2. Выбор безопасной стратегии управления для вывода движительно-рулевой колонки из опасной/аварийной ситуации из встроенной таблицы решений.
3. Предоставление оператору информации о возникшей опасной/аварийной ситуации и одной или нескольких возможных стратегий выхода с возможностью скорректировать некоторые параметры стратегий, при этом пульт интеллектуального управления движением судна оснащается кнопкой для немедленного выбора предпочтительной стратегии.
4. Выбранная оператором стратегия реализуется путем управления мощностью гребного электропривода, динамикой разгона и торможения, а также углом перекладки и динамикой разворота движительно-рулевой колонки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, где показана функциональная схема система управления электродвижительным комплексом судов ледового класса и ледоколов.
Система электродвижения, являясь объектом управления, состоит из: преобразователя частоты 1, гребного электродвигателя 2, движительно-рулевой колонки 3 с интегрированной системой комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки 4.
Система управления движительно-рулевой колонкой и судна в целом 5 состоит из системы управления электродвижением 6, блока выбора безопасной стратегии управления движительно-рулевой колонкой 9 и интерактивного блока управления движением судна 10. Система управления электродвижением 6 состоит из блока управления мощностью гребным электродвигателем 7 и блока управления азимутальным углом поворота движительно-рулевой колонки 8, обменивающихся между собой данными.
Управление электродвижительным комплексом судов ледового класса осуществляется за счет того, что изменение параметров нагрузок, действующих на гребной вал и винт (при изменении условий плавания) в виде сигналов от движительно-рулевой колонки 3 передаются в систему комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки 4. Блок выбора безопасной стратегии управления 9 получает уведомление от системы комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки 4 о возникновении опасной/аварийной ситуации на движительно-рулевой колонке 3 и путем изменения параметров управления судном и движительно-рулевой колонкой находит одну или несколько возможных стратегий управления, позволяющих выйти из аварийной ситуации, и в форме списка вариантов решения передает их оператору на интерактивный блок управления движением судна 10. После выбора оператором на интерактивном блоке управления движением судна 10 конкретной стратегии (при необходимости - с корректировкой ее параметров) выхода из опасной/аварийной ситуации система управления электродвижением 6 начинает реализацию выбранной стратегии, задавая соответствующие режимы работы преобразователю частоты 1 и движительно-рулевой колонке 3 посредством передачи управляющих сигналов от интерактивного блока управления движением судна 10 в систему управления электродвижением 6, которая в свою очередь передает информацию о статусе выполнения команды в интерактивный блок управления движением судна 10. При этом преобразователь частоты 1 и движительно-рулевая колонка 3 используют в качестве обратных связей с системой электродвижения 6 параметры, измеряемые и вычисляемые системой комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки 4.
В свою очередь блок управления гребным электродвигателем 7 и блок управления азимутальным углом поворота движительно-рулевой колонки 8 системы управления электродвижением 6 имеют в качестве жестких обратных связей данные интегрированной системы комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки 4, поступающие от блока выбора безопасной стратегии 9 (преимущественно кинематические параметры работы валопровода), при этом система управления электродвижением 6 в блок выбора безопасной стратегии 9 передает косвенные данные о параметрах работы исполнительных механизмов.
Таким образом, за счет введения в схему системы электродвижения системы комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки, в которой производится оценка текущего режима и технического состояния движительно-рулевой колонки, а в схеме системы управления движительно-рулевой колонкой и судна в целом введен блок выбора безопасной стратегии, который на основе информации, поступающей от системы комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки производит выбор возможных стратегий управления для безопасного выхода из сложившейся ситуации, и введен интерактивный блок управления движением судна, который выводит оператору возможные варианты стратегий управления и передает управляющие сигналы в систему управления электродвижением, позволяет безопасно вывести движительно-рулевую колонку из опасного/аварийного режима работы, возникшего в результате изменения внешних условий, а также позволяет предотвратить развитие опасной ситуации в аварийную и сберечь технический ресурс движительно-рулевой колонки за счет снижения времени работы движительно-рулевой колонки в опасном/аварийном режиме.