Розробка система автоматичного керування рухом безекіпажного надводного судна з вітрильною установкою
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.184643Ключові слова:
безекіпажне надводне судно, керування курсом судна, керування кутом атаки вітрила, інтегрована система керування, автокермовий.Анотація
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.
Посилання
- The navy unmanned surface vehicle (USV) master plan (2007). Department of the Navy, 122.
- Liu, Z., Zhang, Y., Yu, X., Yuan, C. (2016). Unmanned surface vehicles: An overview of developments and challenges. Annual Reviews in Control, 41, 71–93. doi: http://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2016.04.018
- Pro zatverdzhennia Morskoi doktryny Ukrainy na period do 2035 roku (2009). Postanova kabinet ministriv Ukrainy No. 1307. 07.10.2009. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/main/1307-2009-%D0%BF
- Blincov, V. S., Magula, V. E. (1997). Proektirovanie samokhodnykh priviaznykh podvodnykh sistem. Kyiv: Naukova dumka, 140.
- Blintsov, O. (2016). Formation of a reference model for the method of inverse dynamics in the tasks of control of underwater complexes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (2 (82)), 42–50. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.74875
- Miller, P., Judge, C., Sewell, D., Williamson, S. (2018). An Alternative Wing Sail Concept for Small Autonomous Sailing Craft. Robotic Sailing 2017, 3–17. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-319-72739-4_1
- Domínguez-Brito, A. C., Valle-Fernández, B., Cabrera-Gámez, J., Ramos-de-Miguel, A., García, J. C. (2015). A-TIRMA G2: An Oceanic Autonomous Sailboat. Robotic Sailing 2015, 3–13. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-319-23335-2_1
- Li, Q., Nihei, Y., Nakashima, T., Ikeda, Y. (2015). A study on the performance of cascade hard sails and sail-equipped vessels. Ocean Engineering, 98, 23–31. doi: http://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2015.02.005
- Silva, M. F., Friebe, A., Malheiro, B., Guedes, P., Ferreira, P., Waller, M. (2019). Rigid wing sailboats: A state of the art survey. Ocean Engineering, 187, 106150. doi: http://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.106150
- Atkinson, G. M., Binns, J. (2018). Analysis of drag, airflow and surface pressure characteristics of a segment rigid sail. Journal of Marine Engineering & Technology, 17 (3), 143–152. doi: http://doi.org/10.1080/20464177.2018.1492341
- Pope, A. (1949). The forces and moments over an NACA 0015 airfoil througli 180° angle of attack, «Aerodigest», 4.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Victor Nadtochii, Anatoly Nadtochiy, Leonid Bugrim
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
