RU2648544C1 - Control system for electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers - Google Patents

Control system for electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers Download PDF

Info

Publication number
RU2648544C1
RU2648544C1 RU2016148590A RU2016148590A RU2648544C1 RU 2648544 C1 RU2648544 C1 RU 2648544C1 RU 2016148590 A RU2016148590 A RU 2016148590A RU 2016148590 A RU2016148590 A RU 2016148590A RU 2648544 C1 RU2648544 C1 RU 2648544C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
propulsion
steering column
control system
steering
electromotive
Prior art date
Application number
RU2016148590A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Петрович Ярошук
Владислав Сергеевич Горбик
Леонид Геннадьевич Паутов
Игорь Олегович Иванов
Тэона Батуровна Джиоева
Николай Васильевич Васильев
Валерий Адамович Беляшов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр"
Priority to RU2016148590A priority Critical patent/RU2648544C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2648544C1 publication Critical patent/RU2648544C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/22—Use of propulsion power plant or units on vessels the propulsion power units being controlled from exterior of engine room, e.g. from navigation bridge; Arrangements of order telegraphs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water

Landscapes

  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

FIELD: ship building.
SUBSTANCE: control system for an electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers contains a control system for the propulsion-steering column and the entire vessel, an electromotive system. Control system of the propulsion-steering column and the entire vessel contains an electromotive control system, a unit for selection of a safe steering strategy for the propulsion-steering column, an interactive vessel movement control unit. Electromotive control system comprises a power control unit for the propulsion motor, a control unit for the azimuth angle of rotation of the propulsion-steering column. Electromotive system contains a frequency converter, a propulsion motor, a propulsion-steering column, a system of complex monitoring for the propulsion-steering column.
EFFECT: ice loads on the propulsion-steering column are reduced and emergency situations are prevented when the ice conditions change.
1 cl, 1 dwg

Description

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).The invention relates to a single electric power systems (EEA) of ships with electric propulsion and can be mainly used on ice-class vessels and icebreakers, marine moving objects and other vehicles equipped with an electric propulsion system (EDMS) with propulsion-steering columns (DRC) or propeller-steering columns (WRC).

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).A known system for the automatic control of a marine engine containing a microprocessor, the output of which is connected to the input of the throttle control (see German patent 3827884, class F02D, published 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.The disadvantages of this system include the lack of feedback from the propulsion-steering column about its condition, as well as the lack of interaction with the control system of a single electric power system.

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).Closest to the technical nature of the present invention and selected as a prototype is a marine engine control system RU 2081786 (IPC V63H 21/22, publ. 06/20/1997). The prototype is a system of automatic control of the operation modes of ship engines depending on the course of the vessel, on the type of vessel (its draft, fuel and energy characteristics), and on navigation conditions (fairway depth).

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.The disadvantage of this system is control without taking into account swimming conditions (movement in clean water, movement in broken ice, movement in a channel, movement in a continuous field, movement by raids) and the use of a mechanism to maintain a constant speed, not considering the mode of maintaining a constant power on the screw used in ice areas of navigation, and also without taking into account the ice loads acting on the vessel and the DRC.

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.The objective of the invention is to provide protection for the electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers by controlling the propeller motor and the steering column, which will reduce ice loads on the steering column and leave the steering column out of a dangerous or emergency situation resulting from changes in external ice conditions.

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.At the same time, the risk of developing a dangerous situation in an emergency is reduced and the technical resource of the propulsion-steering column, propeller and propeller motor is saved by reducing the operating time in a dangerous / emergency mode.

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.The problem is solved due to the fact that the control system of the electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers, consisting of a control system for the propulsion-steering column and the ship as a whole and the electromotion system, consisting of a frequency converter, a propeller motor, a propulsion-steering column, an electric propulsion control system comprising a control unit for electric motor power and a control unit for the azimuthal angle of rotation of the steering-steering column, a com steering-column monitoring, a safe strategy selection unit, an interactive vessel motion control unit, while the motion control system exchanges data with the vessel’s interactive motion control unit, a vessel’s motion control unit, a safe strategy selection unit, a frequency converter and a steering-column, associated with the integrated monitoring system and the propeller shaft of the electric motor associated with the frequency converter, while the integrated monitoring system on the block selection Security Strategy, which is associated with the interactive motion control system of the vessel.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

1. Получение уведомления от системы комплексного мониторинга движительно-рулевой колонки о возникновении опасной/аварийной ситуации на движительно-рулевой колонке.1. Receive notification from the integrated monitoring system of the engine-steering column about the occurrence of a dangerous / emergency situation on the engine-steering column.

2. Выбор безопасной стратегии управления для вывода движительно-рулевой колонки из опасной/аварийной ситуации из встроенной таблицы решений.2. Choosing a safe control strategy for removing the steering column from a hazardous / emergency situation from the built-in decision table.

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.3. Providing the operator with information about the dangerous / emergency situation and one or more possible exit strategies with the ability to adjust some parameters of the strategies, while the intelligent motion control panel of the vessel is equipped with a button for immediately choosing the preferred strategy.

4. Выбранная оператором стратегия реализуется путем управления мощностью гребного электропривода, динамикой разгона и торможения, а также углом перекладки и динамикой разворота движительно-рулевой колонки.4. The strategy chosen by the operator is implemented by controlling the power of the electric propeller, the dynamics of acceleration and braking, as well as the angle of change and the dynamics of the rotation of the propulsion-steering column.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, где показана функциональная схема система управления электродвижительным комплексом судов ледового класса и ледоколов.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1, which shows a functional diagram of the control system of the electromotive complex of ice class vessels and icebreakers.

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.The electric propulsion system, being the control object, consists of: a frequency converter 1, a propeller electric motor 2, a steering column 3 with an integrated system for comprehensive monitoring of a steering column 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.The steering-steering column control system and the vessel as a whole 5 consists of an electric propulsion control system 6, a safe steering-column steering strategy selection unit 9 and an interactive vessel motion control unit 10. The electric-motion steering control system 6 consists of a power control unit with a rowing electric motor 7 and a block control azimuth angle of rotation of the steering-steering column 8, exchanging data with each other.

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.The control of the electromotive complex of ice-class vessels is carried out due to the fact that the change in the load parameters acting on the propeller shaft and propeller (when the sailing conditions change) in the form of signals from the propulsion-steering column 3 are transmitted to the integrated monitoring system of the propulsion-steering column 4. Selection block safe steering strategy 9 receives a notification from the integrated monitoring system of the steering column 4 of a dangerous / emergency situation on the steering column 3 and by and changing the control parameters of the vessel and the steering column, finds one or more possible control strategies that allow to get out of an emergency, and in the form of a list of solution options transfers them to the operator on the interactive unit for controlling the movement of the vessel 10. After selecting the operator on the interactive unit for controlling the movement of the vessel 10 a specific strategy (if necessary, with the adjustment of its parameters) of getting out of a dangerous / emergency situation, the electric control system 6 starts implementing the selected country Tips by setting the appropriate operating modes for the frequency converter 1 and the steering column 3 by transmitting control signals from the interactive motion control unit of the vessel 10 to the electric motion control system 6, which in turn transmits information about the status of the command to the interactive motion control unit of the vessel 10. In this case, the frequency converter 1 and the propulsion-steering column 3 use parameters measured and calculated by the system as feedbacks from the electric movement system 6 integrated steering column monitoring 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.In turn, the control unit of the propeller motor 7 and the control unit of the azimuthal angle of rotation of the steering column 8 of the electric control system 6 have as feedback the data of the integrated monitoring system of the steering column 4 coming from the safe strategy selection block 9 (mainly kinematic shafting operation parameters), while the electric control system 6 transfers indirect data about the parameters to the safe strategy selection block 9 Started actuators.

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.Thus, due to the introduction of a system for integrated monitoring of the steering column into the electric propulsion system, in which the current mode and technical condition of the steering column are evaluated, and in the scheme of the steering column control system and the vessel as a whole, a safe strategy selection block has been introduced which, based on the information received from the integrated monitoring system of the steering column, makes the choice of possible control strategies for a safe exit from the existing system radio station, and an interactive unit for controlling the movement of the vessel has been introduced, which displays the operator possible options for control strategies and transmits control signals to the electric movement control system, allows you to safely remove the propulsion-steering column from a dangerous / emergency operation mode resulting from changes in external conditions, and also allows prevent the development of a dangerous situation in an emergency and save the technical resource of the engine-steering column by reducing the operating time of the engine-steering column in asnom / emergency mode.

Claims (1)

Система управления электродвижительным комплексом судов ледового класса и ледоколов, состоящая из системы управления движительно-рулевой колонкой (ДРК) и судна в целом и системы электродвижения (СЭД), состоящей из преобразователя частоты, гребного электродвигателя (ГЭД), движительно-рулевой колонки, системы управления электродвижением, содержащей блок управления мощностью электродвигателя и блок управления азимутальным углом поворота движительно-рулевой колонки, отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему 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.The control system for the electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers, consisting of the propulsion-steering column control system (DRC) and the ship as a whole and the electric propulsion system (EDMS), consisting of a frequency converter, a propeller motor (HED), a propulsion-steering column, and a control system electric motion, comprising a motor power control unit and an azimuthal steering angle control unit for the steering column, characterized in that it further comprises a complex mon steering-column steering, safe strategy selection unit, interactive vessel motion control unit, while the motion control system exchanges data with the vessel’s interactive motion control unit, vessel motion control unit, safe strategy selection unit, frequency converter and the steering-column associated with an integrated monitoring system and an electric motor propeller shaft connected to the frequency converter, the integrated monitoring system being connected to the unit boron security strategy, which is linked to an interactive motion control system of the vessel.
RU2016148590A 2016-12-09 2016-12-09 Control system for electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers RU2648544C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148590A RU2648544C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Control system for electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148590A RU2648544C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Control system for electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648544C1 true RU2648544C1 (en) 2018-03-26

Family

ID=61708073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016148590A RU2648544C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Control system for electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648544C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2821616C1 (en) * 2023-12-04 2024-06-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Self-training system for intelligent agents of ship engine control

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2081786C1 (en) * 1994-11-24 1997-06-20 Акаев Александр Алиевич Marine engine control system
RU2458818C1 (en) * 2011-02-25 2012-08-20 Открытое акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" Propulsor control system
RU2458819C1 (en) * 2011-02-25 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Ship electric power plant (versions)
CN202624620U (en) * 2012-05-07 2012-12-26 上海融德机电工程设备有限公司 Electric propulsion system of ship
US9440723B2 (en) * 2009-11-06 2016-09-13 Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg Arrangement for determining a force acting on a rudder

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2081786C1 (en) * 1994-11-24 1997-06-20 Акаев Александр Алиевич Marine engine control system
US9440723B2 (en) * 2009-11-06 2016-09-13 Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg Arrangement for determining a force acting on a rudder
RU2458818C1 (en) * 2011-02-25 2012-08-20 Открытое акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" Propulsor control system
RU2458819C1 (en) * 2011-02-25 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Ship electric power plant (versions)
CN202624620U (en) * 2012-05-07 2012-12-26 上海融德机电工程设备有限公司 Electric propulsion system of ship

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2821616C1 (en) * 2023-12-04 2024-06-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Self-training system for intelligent agents of ship engine control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9067664B2 (en) Automatic thruster control of a marine vessel during sport fishing mode
JP5008747B2 (en) Ship cruise control system
US9718527B2 (en) Acceleration control system for marine vessel
US11535348B2 (en) Sailing assisting system for vessel
EP1520782A2 (en) A control system for boats
US9709996B2 (en) Boat maneuvering system
AU2009298414A1 (en) Joystick controlled marine maneuvering system
CN109591992B (en) Marine electric propeller control system, electric propeller and electric ship
US9110467B2 (en) Automatic control of a marine vessel during sport fishing mode
JP6021752B2 (en) Ship operation method and ship operation device
EP3406516B1 (en) Ship maneuvering device and ship provided therewith
JP2022179145A (en) Ship propulsion control system and ship
EP3222511B1 (en) A vessel operation control device
CN107249980A (en) Ship is emergent to be stopped
RU2648544C1 (en) Control system for electromotive complex of ice-class vessels and icebreakers
JP7377281B2 (en) User interface device for controlling the vessel
JP2005254956A (en) Automated fixed point holding device of water jet propulsion ship
JP2016216018A (en) Ship steering system
EP2990327B1 (en) Marine vessel power system and method
US11104410B2 (en) Propeller-powered watercraft system and method of remote-controlled waterway navigation
Büchler et al. Propulsion and control system for shallow water ships based on surface cutting double Propellers
EP4368493A1 (en) Watercraft propulsion system, and watercraft including the watercraft propulsion system
NL1013696C1 (en) Joysticks operate potentiometers of hydraulic steering installation of rudder systems in order to achieve required combination of rudder positions controlling slip stream of propellers
JP2024101414A (en) Ship steering system and ship equipped with same
KR20190025140A (en) Control system for automatically bringing a vessel alongside the pier using dual outboard motor located in vessel stern and the method thereof