RU2822933C1 - Device for mooring ships in lock chamber - Google Patents

Device for mooring ships in lock chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2822933C1
RU2822933C1 RU2024104758A RU2024104758A RU2822933C1 RU 2822933 C1 RU2822933 C1 RU 2822933C1 RU 2024104758 A RU2024104758 A RU 2024104758A RU 2024104758 A RU2024104758 A RU 2024104758A RU 2822933 C1 RU2822933 C1 RU 2822933C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lock
vessel
ship
mooring
computer
Prior art date
Application number
RU2024104758A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Григорьевич БОГАТЫРЕВ
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2822933C1 publication Critical patent/RU2822933C1/en

Links

Abstract

FIELD: transportation; physics.
SUBSTANCE: invention relates to a device for mooring ships in a lock chamber. Device comprises a lock equipment control unit. Control unit is arranged in lock chamber bottom head to interact with ship to be locked. Control unit includes an AIS (automatic identification system) receiver, a lock computer, a lock gate drive control relay and a Wi-Fi module. Wi-Fi module is configured for wireless communication with the Wi-Fi module of the locked ship, video cameras mounted on the heads of the lock and connected through a switch to the lock computer. Lock computer can communicate via shipboard computer with ship control unit.
EFFECT: automatic fixation of ships without using mooring devices in the lock chamber during its filling and emptying.
1 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области эксплуатации водного транспорта, а именно к техническим средствам для организации процесса шлюзования судов. Устройство предназначено для удержания судов в заданной точке в камерах шлюзов и направлено на обеспечение безопасной фиксации положения надводных судов, в том числе безэкипажных или автономных, у стенки камеры во время их шлюзования без использования швартовных устройств.The proposed invention relates to the field of operation of water transport, namely to technical means for organizing the process of locking ships. The device is designed to hold vessels at a given point in lock chambers and is aimed at ensuring safe fixation of the position of surface vessels, including unmanned or autonomous ones, at the chamber wall during their locking without the use of mooring devices.

Руководящим документом, определяющим регламент движения и прохода в указанных судопропускных сооружениях, являются «Правила пропуска судов через шлюзы внутренних водных путей» (далее: правил судопропуска). Согласно принятому регламенту процесс шлюзования судов в камерах шлюзов состоит из операций, часть которых выполняется на шлюзе (открытие и закрытие ворот, подъем и опускание затворов водопроводных галерей), а часть - на судне (вход в шлюз и выход из него, швартовка и отшвартовка). Всеми операциями по работе оборудования на шлюзе управляет диспетчер шлюза, в свою очередь, капитан шлюзующегося судна выполняет распоряжения диспетчера. На этапе подхода к шлюзу диспетчер по радиосвязи получает от капитана информацию о типе судна, осадке и дает разрешение на вход в шлюз и, основываясь на этих данных, принимает решение о месте швартовки судна в камере и интенсивности шлюзования. Интенсивность шлюзования обеспечивается скоростью и режимом подъема затворов наполнения или опорожнения. Режим подъема (равномерный, разноскоростной или с остановками) устанавливают по результатам лабораторных и/или натурных испытаний шлюза. Исходя из практики имеется несколько запрограммированных режимов: для порожней камеры, для малых судов, для крупных судов. Также у диспетчера с пульта управления шлюзом есть возможность в ручном режиме выполнить остановку затворов в любой момент времени. В свою очередь режим подъема затворов оказывает прямое влияние на величину силового, гидродинамического воздействия потока воды на шлюзующееся судно. Согласно СП 101.13330.2023 сила воздействия на судно от потока воды не должна превышать допустимую силу, установленную для расчетного судна, т.е. судна наибольшего водоизмещения в полной осадке. Гидродинамическая сила воздействия на судно компенсируется силой натяжения в швартовых тросах, которыми судно пришвартовано при шлюзовании. Именно условия не превышения разрывающего усилия в швартовых и является лимитирующим интенсивность наполнения, опорожнения камеры шлюза.The governing document defining the regulations for movement and passage in the specified navigation facilities is the “Rules for the passage of ships through the locks of inland waterways” (hereinafter: the rules for navigation). According to the adopted regulations, the process of locking ships in lock chambers consists of operations, some of which are performed on the lock (opening and closing the gates, raising and lowering the gates of the water supply galleries), and some on the ship (entering the lock and leaving it, mooring and unmooring) . All operations related to the operation of equipment at the lock are controlled by the lock controller, in turn, the captain of the locking vessel carries out the dispatcher’s orders. At the stage of approaching the lock, the dispatcher via radio communication receives information from the captain about the type of vessel, draft and gives permission to enter the lock and, based on this data, makes a decision on the mooring location of the vessel in the chamber and the intensity of locking. The intensity of sluicing is ensured by the speed and mode of lifting the filling or emptying gates. The lifting mode (uniform, multi-speed or with stops) is established based on the results of laboratory and/or field tests of the lock. Based on practice, there are several programmed modes: for an empty chamber, for small vessels, for large vessels. Also, the dispatcher from the gateway control panel has the ability to manually stop the gates at any time. In turn, the mode of lifting the gates has a direct impact on the magnitude of the force, hydrodynamic effect of the water flow on the locking vessel. According to SP 101.13330.2023, the force on the vessel from the water flow should not exceed the permissible force established for the design vessel, i.e. vessel of the greatest displacement at full draft. The hydrodynamic force on the ship is compensated by the tension force in the mooring cables with which the ship is moored during locking. It is the conditions of not exceeding the breaking force in the mooring lines that limit the intensity of filling and emptying of the lock chamber.

Швартовка судов в камерах шлюза обычно производится с помощью специальных швартовочных устройств: неподвижных крюков, наглухо укрепленных в стенках камер, причальных тумб, стационарных или плавучих рымов и др. При этом основная задача судоводителя сводится к тому, чтобы подвести судно к швартовному устройству на такое расстояние, чтобы вахтенные матросы могли руками или багром набросить огоны тросов на гаки плавучих рымов с носовой и кормовой частей судна. Для этого судно должно быть полностью остановлено в тот момент, когда кнехты судна окажутся напротив гаков плавучих рымов. В соответствии с правилами безопасности труда матросов со швартовными тросами инерция движения судна вперед или назад не должна сдерживаться креплением швартовных тросов на кнехтах. Если судно сразу не удалось ошвартовать на два плавучих рыма, сначала подают и закрепляют носовой швартов, а затем при работе винтов враздрай подводят к стенке и учаливают кормовую часть. При наполнении и опорожнении камеры шлюза на ошвартованные в ней суда действуют гидродинамические силы, создаваемые при поступлении и вытекании значительного объема воды. Усилие, возникающее в результате натяжения швартовных тросов, зависит от водоизмещения судна, горизонтальных и вертикальных углов наклона швартовых.Mooring of ships in the lock chambers is usually done using special mooring devices: fixed hooks, tightly fixed in the walls of the chambers, mooring bollards, stationary or floating eyes, etc. In this case, the main task of the navigator is to bring the ship to the mooring device at such a distance that The sailors on watch could use their hands or a hook to throw the ropes onto the hooks of the floating eyelets from the bow and stern of the ship. To do this, the vessel must be completely stopped at the moment when the bollards of the vessel are opposite the hooks of the floating eyes. In accordance with the labor safety rules for sailors with mooring ropes, the inertia of the ship's forward or backward movement should not be restrained by fastening the mooring ropes to the bollards. If it was not possible to immediately moor the vessel onto two floating eyes, the bow mooring line is first applied and secured, and then, when the propellers are operating, the stern part is brought to the wall and moored. When filling and emptying the lock chamber, the ships moored in it are subject to hydrodynamic forces created by the entry and exit of a significant volume of water. The force resulting from the tension of the mooring cables depends on the displacement of the vessel, the horizontal and vertical angles of inclination of the mooring cables.

Однако в некоторых случаях швартовка судов и при наличии указанных средств бывает затруднена (при обледенении стенок камеры и плавучих, швартовных устройств) или вовсе небезопасна. Особенно это касается швартовки в шлюзах судов безэкипажного типа.However, in some cases, mooring of ships and in the presence of the specified means can be difficult (when the walls of the chamber and floating mooring devices are icing) or completely unsafe. This is especially true for mooring unmanned vessels in locks.

Известен способ швартовки судна у причальной стенки по патенту RU 2747521, опубл. 06.05.2021, для реализации которого используются спутниковые навигационные системы. Система швартовки судна включает в себя: приемник спутниковой навигационной системы, рулевой привод, носовое подруливающее устройство, датчик руля, датчик тяги, блок программного управления, датчик угловой скорости и вычислителя, в который вводят из приемника спутниковых навигационных систем сигналы координат судна, скорость хода судна, производную скорости хода судна и путевой угол, из датчика руля - сигнал угла руля, из датчика угловой скорости - сигнал угловой скорости и из датчика тяги - сигнал тяги, дополнительно используют радары и регулятор оборотов гребного винта.There is a known method for mooring a vessel at a quay wall according to patent RU 2747521, publ. 05/06/2021, for the implementation of which satellite navigation systems are used. The vessel's mooring system includes: a satellite navigation system receiver, a steering gear, a bow thruster, a rudder sensor, a thrust sensor, a program control unit, an angular velocity sensor and a computer into which signals from the vessel's coordinates and the vessel's speed are input from the satellite navigation system receiver , the derivative of the ship's speed and the track angle, from the rudder sensor - the rudder angle signal, from the angular velocity sensor - the angular velocity signal and from the thrust sensor - the thrust signal, radars and a propeller speed controller are additionally used.

Недостатком данного способа является невозможность использования спутниковой навигационной системы для определения положения судна в камере во время шлюзования, когда судно находится внизу камеры.The disadvantage of this method is the inability to use a satellite navigation system to determine the position of the vessel in the chamber during locking, when the vessel is at the bottom of the chamber.

Известна система причаливания надводных объектов по патенту RU 2121698, опубл. 10.11.1998, в которую входят два реперных пункта опорной базы причаливания, на каждом из которых установлены последовательно соединенные приемник радиосигналов, дешифратор радиосигналов, формирователь акустического сигнала и передатчик акустического сигнала. Кроме того, система содержит расположенные на объекте причаливания два приемника акустического сигнала, соединенные с измерителями дальности, формирователь радиосигналов и передатчик радиосигналов, вычислитель параметров причаливания и блок индикации, причем приемники акустических сигналов расположены на реперных пунктах базы объекта причаливания.A known system for mooring surface objects according to patent RU 2121698, publ. 11/10/1998, which includes two reference points of the mooring support base, on each of which a radio signal receiver, a radio signal decoder, an acoustic signal shaper and an acoustic signal transmitter are installed in series. In addition, the system contains two acoustic signal receivers located at the mooring object, connected to range meters, a radio signal shaper and a radio signal transmitter, a mooring parameters calculator and an indication unit, and the acoustic signal receivers are located at reference points at the base of the mooring object.

Недостатком системы является ее применимость в узком спектре задач только по определению положения судна относительно точек швартовки. В данной системе отсутствуют элементы управления судном и оборудованием шлюза, необходимые для реализации автоматического шлюзования безэкипажных судов.The disadvantage of the system is its applicability in a narrow range of tasks only in determining the position of the vessel relative to the mooring points. This system does not contain ship and lock equipment controls necessary to implement automatic locking of unmanned vessels.

Известен способ швартовки судна с помощью лазерной системы по патенту RU 2613465, опубл. 16.03.2017, заключающийся в том, что перед началом швартовочной операции на верхней палубе судна в ее носовой и кормовой оконечностях устанавливают по одному лазерному измерителю, снабженному датчиком угла наклона лазерного луча, при этом каждый из данных лазерных измерителей встраивают в крепежное устройство, предварительно установленное непосредственно на фальшборте верхней палубы каждой из оконечностей судна, подводят судно к объекту швартовки, до сближения с ним передают на капитанский мостик судна информацию о расстоянии до данного объекта швартовки носовой и кормовой оконечности борта судна, которую используют при управлении судном для выполнения швартовочной операции.There is a known method for mooring a vessel using a laser system according to patent RU 2613465, publ. 03/16/2017, which consists in the fact that before the start of the mooring operation, one laser meter, equipped with a laser beam angle sensor, is installed on the upper deck of the vessel at its bow and stern ends, and each of these laser meters is built into a pre-installed fastening device directly on the bulwark of the upper deck of each of the ends of the vessel, bring the vessel to the mooring object, and before approaching it, transmit to the captain's bridge of the vessel information about the distance to this mooring object, the bow and stern ends of the vessel, which is used when controlling the vessel to perform the mooring operation.

Недостатком способа является возможность его использования только для управления судна в ручном режиме. Также в этой системе отсутствуют элементы управления судном и оборудованием шлюза, необходимые для реализации автоматического шлюзования безэкипажных судов.The disadvantage of this method is that it can only be used to control the vessel manually. Also, this system lacks ship and lock equipment controls necessary to implement automatic locking of unmanned vessels.

Известно швартовное устройство, располагающееся в камере шлюза и закрепленное на плавучем рыму (А.С. SU 1402639 A1, МПК E 02B 3/26, опубл. 15.06.1986). Устройство управляется диспетчером шлюза и механически фиксирует судно подводным вакуум-присосом, соединенным силовыми тросами с плавучим рымом. В режиме ожидания оно полностью находится в нише стены камеры шлюза. В рабочее положение, соответствующее укрепленному положению на корпусе судна, приводится системой шарнирно-рычажного механизма, перемещающего вакуум-присос к борту судна и обратно, и вакуум-насоса, обеспечивающего создание необходимой величины вакуума для фиксации присоса на корпусе судна.A mooring device is known, located in the lock chamber and secured to a floating eye (A.S. SU 1402639 A1, IPC E 02B 3/26, published 06/15/1986). The device is controlled by the lock controller and mechanically fixes the vessel with an underwater vacuum suction cup connected by power cables to the floating eye. In standby mode, it is completely located in a niche in the wall of the airlock chamber. The working position corresponding to the reinforced position on the ship's hull is brought by a system of a hinge-lever mechanism that moves the vacuum suction cup to the side of the ship and back, and a vacuum pump that ensures the creation of the required amount of vacuum for fixing the suction cup on the ship's hull.

Недостатками аналога является: ручное управление через диспетчера шлюза и невозможность использования при отрицательных температурах воздуха из-за обмерзания элементов конструкции плавучего рыма. The disadvantages of the analogue are: manual control through the lock controller and the impossibility of use at subzero air temperatures due to freezing of the floating eye structure elements.

Известно швартовное устройство по пат. RU № 221649, МПК Е02В 3/20, опубл. 15.11.2023, которое, так же как вышеописанный аналог, закреплено на плавучем рыму. Устройство может управляться как в ручном, так и в автоматическом режиме, при этом автоматическое управление обеспечивает блок управления, состоящий из: АИС-транспондера (автоматической идентификационной системы), RTK-базовой станции (Real Time Kinematic на основе приемника спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, радиомодема УКВ, предназначенного для беспроводной передачи данных от RTK-базовой станции, и ЭВМ, выход которой подсоединен через управляемое реле к пневмоприводу вакуум-насоса. Механическая фиксация судна осуществляется надводным вакуум-присосом, состоящим из трех контактных площадок с расположенными на них соплами-присосами, соединенным силовыми тросами с плавучим рымом. В режиме ожидания устройство находится в нише стены камеры шлюза, в рабочее положение приводится системой шарнирно-рычажного механизма, перемещающего вакуум-присос к борту судна и обратно, и вакуум-насоса, обеспечивающего создание необходимой величины вакуума для фиксации присоса на корпусе судна.A mooring device is known according to Pat. RU No. 221649, IPC E02B 3/20, publ. 11/15/2023, which, like the analogue described above, is attached to a floating eye. The device can be controlled either manually or automatically, while automatic control is provided by a control unit consisting of: an AIS transponder (automatic identification system), an RTK base station (Real Time Kinematic based on a GPS/GLONASS satellite navigation receiver, a VHF radio modem designed for wireless data transmission from an RTK base station, and a computer, the output of which is connected through a controlled relay to the pneumatic drive of the vacuum pump. The mechanical fixation of the vessel is carried out by a surface vacuum suction device, consisting of three contact pads with suction nozzles located on them. , connected by power cables to a floating eye. In standby mode, the device is located in the niche of the lock chamber wall, and is brought into working position by a system of a hinge-lever mechanism that moves the vacuum suction cup to the side of the vessel and back, and a vacuum pump that ensures the creation of the required amount of vacuum for fixing the suction cup on the ship's hull.

Указанный аналог является наиболее близким по назначению и технической сущности (прототипом) заявленного устройства. Недостатками его является наличие специального швартовного устройства, расположенного в камере шлюза и закрепленного на плавучем рыму, которое требует постоянного технического обслуживания механической части и постоянного контроля за фактическими параметрами усилия удержания судна в фиксированном положении. Кроме того, эксплуатация прототипа при минусовых температурах в условиях активного образования льда на плавучем рыме и на направляющих, по которым он перемещается, приводит к его примерзанию и невозможности перемещения по высоте камеры шлюза.The specified analogue is the closest in purpose and technical essence (prototype) of the claimed device. Its disadvantages are the presence of a special mooring device located in the lock chamber and fixed to a floating eye, which requires constant maintenance of the mechanical part and constant monitoring of the actual parameters of the effort to hold the vessel in a fixed position. In addition, operation of the prototype at sub-zero temperatures in conditions of active ice formation on the floating eye and on the guides along which it moves leads to its freezing and the impossibility of moving along the height of the lock chamber.

Предлагаемое устройство решает проблему обеспечения возможности автоматической фиксации судов, в том числе безэкипажного типа, без использования швартовных устройств в камере шлюза во время ее наполнения и опорожнения. Для решения проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в устройстве для стоянки судов в камере шлюза при их шлюзовании, (содержащее так же, как и прототип, блок управления оборудованием шлюза, установленный в помещении нижней головы с возможностью взаимодействия со шлюзуемым судном и включающий: приемник АИС (автоматической идентификационной системы) и ЭВМ шлюза), в отличие от прототипа блок управления оборудованием шлюза дополнительно снабжен реле управления приводами затворов шлюза, wi-fi модулем с возможностью беспроводной связи с wi-fi модулем шлюзуемого судна, видеокамерами, установленными на головах шлюза со стороны верхнего и нижнего бьефов, а также в начале и конце камеры шлюза и соединенными через коммутатор с ЭВМ шлюза, связанной по средствам беспроводного wi-fi соединения, через бортовую ЭВМ судна, с блоком управления судном.The proposed device solves the problem of providing the ability to automatically secure vessels, including unmanned ones, without the use of mooring devices in the lock chamber during its filling and emptying. To solve the problem, the following set of essential features is used: in a device for parking ships in the lock chamber during their locking (containing, like the prototype, a lock equipment control unit installed in the lower head room with the ability to interact with the locking vessel and including: a receiver AIS (automatic identification system) and gateway computer), in contrast to the prototype, the gateway equipment control unit is additionally equipped with a relay for controlling the gateway gate drives, a wi-fi module with the ability to wirelessly communicate with the wi-fi module of the gated vessel, video cameras installed on the heads of the gateway with sides of the upper and lower tails, as well as at the beginning and end of the lock chamber and connected through a switch to the gateway computer, connected via wireless wi-fi connection, through the ship’s onboard computer, to the ship control unit.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в обеспечении возможности автоматической фиксации судна, в том числе безэкипажного типа, в камере шлюза без использования швартовных устройств во время опорожнения или наполнения камеры. Указанный результат достигается за счет синхронизации во времени режима открытия затворов наполнения и работы движителей судна таким образом, чтобы переменное усилие, действующее на судно от потока воды, наполняющего камеру, компенсировалось усилием от вращения движителей судна; и корректировки, обеспечивающей по данным видеонаблюдения отслеживание положения судна в камере шлюза и при смещении судна от первоначального положения путем изменения оборотов вращения движителей судна возвращение судна в исходное положение.The essence of the proposed invention is to provide the ability to automatically secure a vessel, including an unmanned type, in a lock chamber without the use of mooring devices during emptying or filling of the chamber. This result is achieved by synchronizing in time the opening mode of the filling gates and the operation of the vessel's propulsors in such a way that the variable force acting on the vessel from the flow of water filling the chamber is compensated by the force from the rotation of the vessel's propulsors; and adjustments that ensure, based on video surveillance data, the tracking of the vessel’s position in the lock chamber and, when the vessel moves from its original position, by changing the rotation speed of the vessel’s propulsors, the vessel returns to its original position.

Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная техническая задача, а именно - обеспечение возможности автоматической фиксации судов, в том числе безэкипажного типа, без использования швартовных устройств в камере шлюза во время ее наполнения и опорожнения, решается в результате новой совокупности признаков, за счет:A comparison of the proposed device and the prototype showed that the stated technical problem, namely, providing the possibility of automatically securing vessels, including unmanned ones, without the use of mooring devices in the lock chamber during its filling and emptying, is solved as a result of a new set of features, due to :

- индивидуального подбора режима наполнения или опорожнения камеры шлюза под конкретные параметры шлюзующегося судна (размеры судна, текущей осадки, типа двигателя и его мощности, типа и параметров винторулевого комплекса судна)- individual selection of the mode of filling or emptying the lock chamber for the specific parameters of the locking vessel (size of the vessel, current draft, type of engine and its power, type and parameters of the vessel’s propeller complex)

- использования технологий компьютерного зрения.- use of computer vision technologies.

Это доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».This proves that the proposed invention meets the patentability criterion of “novelty”.

Вместе с тем, проведенный информационный поиск в области эксплуатации водного транспорта не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой системы критерию «изобретательский уровень».At the same time, the information search conducted in the field of operation of water transport did not reveal solutions containing individual distinctive features of the invention, which allows us to conclude that the claimed system complies with the “inventive step” criterion.

Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими материалами, где:The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials, where:

на фиг. 1 дано схематическое изображение камеры шлюза с элементами устройства;in fig. Figure 1 shows a schematic representation of the gateway chamber with the elements of the device;

на фиг. 2 схематическое изображение блока управления оборудованием шлюза,in fig. 2 schematic representation of the gateway equipment control unit,

на фиг. 3 - схематическое изображение блока управления судном,in fig. 3 - schematic representation of the ship control unit,

на фиг. 4 - изображение типового графика изменения гидродинамической силы при наполнении камеры.in fig. 4 - image of a typical graph of changes in hydrodynamic force when filling the chamber.

На рисунках следующими позициями обозначены: 1 - видеокамеры, расположенные на головах шлюза со стороны верхнего и нижнего бьефов, 2 - видеокамеры, расположенные в начале и конце камеры шлюза на специальных кронштейнах, 3 - судно, 4 - камера шлюза, 5 - блок управления оборудованием шлюза, 6 - блок управления судном, 7 - ЭВМ шлюза, 8- wi-fi модуль, 9 - приемник АИС шлюза, 10 - коммутатор системы видеофиксации, 11- реле управления, 12 - приводы затворов наполнения, 13 - контроллер (бортовая ЭВМ), расположенный на судне, 14 - регулятор оборотов двигателей судна, 15 - датчик числа оборотов гребного вала.In the figures, the following positions are indicated: 1 - video cameras located on the heads of the lock from the upper and lower tails, 2 - video cameras located at the beginning and end of the lock chamber on special brackets, 3 - vessel, 4 - lock camera, 5 - equipment control unit gateway, 6 - ship control unit, 7 - gateway computer, 8 - wi-fi module, 9 - gateway AIS receiver, 10 - video recording system switch, 11 - control relay, 12 - filling gate drives, 13 - controller (on-board computer) , located on the ship, 14 - speed regulator of the ship's engines, 15 - propeller shaft speed sensor.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

На этапе подхода к шлюзу по системе видеокамер 1 с применением технологии искусственного зрения устанавливается следующие параметры: тип, размеры, осадка судна 3. По установленному типу судна из базы данных, имеющейся в ЭВМ, определяют характеристики главного двигателя и винторулевого комплекса судна. С целью контроля и повышения безопасности, полученные параметры сравниваются с данными из автоматической идентификационной системой, установленной на шлюзе 9. В случае несовпадения данных, выбирается вариант, имеющий наибольше влияние на величину гидродинамической силы, действующей от потока воды на судно при шлюзовании. Далее ЭВМ 7, под конкретные параметры определенного ранее судна, рассчитывает индивидуальный, скоростной режим открытия затворов наполнения или опорожнения, который непосредственно влияет на величину и характер изменения гидродинамической силы во время шлюзования. Основным параметром, согласно действующему СП 101.13330.2023, который влияет на величину гидродинамической силы, является водоизмещение судна. Оно суммируется из неизменяемых параметров: длины, ширины и изменяемого параметра: осадки судна. Главными причинами, по которым рассчитываются индивидуальные параметры режима наполнения камеры, являются:At the stage of approaching the lock using a video camera system 1 using artificial vision technology, the following parameters are set: type, dimensions, draft of the vessel 3. Based on the established type of vessel from the database available in the computer, the characteristics of the main engine and the rudder complex of the vessel are determined. In order to control and improve safety, the obtained parameters are compared with data from the automatic identification system installed on lock 9. In case of data discrepancy, the option that has the greatest influence on the magnitude of the hydrodynamic force acting from the water flow on the ship during locking is selected. Next, the computer 7, for the specific parameters of the previously determined vessel, calculates the individual, high-speed mode of opening the filling or emptying gates, which directly affects the magnitude and nature of the change in the hydrodynamic force during locking. The main parameter, according to the current SP 101.13330.2023, which affects the magnitude of the hydrodynamic force, is the displacement of the vessel. It is summed up from unchangeable parameters: length, width and a changeable parameter: the draft of the vessel. The main reasons why the individual parameters of the chamber filling mode are calculated are:

- обеспечение условия сохранения неподвижного положения судна («стоянки» судна) в камере при шлюзовании - равенство силы упора движителя и гидродинамической силы;- ensuring the conditions for maintaining a stationary position of the vessel (“parking” of the vessel) in the chamber during locking - equality of the thrust force of the propulsion and the hydrodynamic force;

- наименьшее время, затрачиваемое на шлюзование для возможности использования максимальной пропускной способности шлюза.- the least time spent on gateway to be able to use the maximum gateway capacity.

Далее судно входит в камеру судоходного шлюза, останавливается в пределах полезной длины камеры, ограниченной носовой и кормовой стоп-линиями, блок управления судном 6 устанавливает беспроводное соединение по wi-fi модулю 8 с блоком управления оборудованием шлюза 5. После окончательной остановки судна в камере шлюза 4 системой видеокамер 2 соединенных через коммутатор 10 с ЭВМ 7 с применением технологии искусственного зрения фиксируется положение судна, которое в дальнейшем будет считаться исходным положением. Выполненные операции по подбору режима наполнения или опорожнения под конкретное судно и по видеофиксации исходного положения, позволяют приступить к процессу перемещения судна по высоте камеры. ЭВМ 7 подает управляющий сигнал на реле управления 11 приводов затворов наполнения 12 и начинается процесс поступления воды в камеру шлюза. В зависимости от времени, прошедшего от начала наполнения, гидродинамическое воздействие потока воды на судно меняется, как по направлению, так и по интенсивности, что требует постоянного контроля за числом оборотов винта с помощью датчика числа оборотов 15 и его регулировки путем изменения числа оборотов двигателя 14. Это достигается передачей управляющего сигнала от ЭВМ 7 на контроллер (бортовую ЭВМ) 13, расположенный на судне, через wi-fi модуль беспроводной связи 8. В случае, если системой видеофиксации 2 выявляется смещение судна от исходного положения, то вносится поправка в количество оборотов двигателя для возвращения судна в исходное положение. По окончании шлюзования судно прерывает wi-fi соединение и выходит из камеры шлюза.Next, the vessel enters the shipping lock chamber, stops within the useful length of the chamber, limited by the bow and stern stop lines, the ship control unit 6 establishes a wireless connection via Wi-Fi module 8 with the lock equipment control unit 5. After the final stop of the vessel in the lock chamber 4, a system of video cameras 2 connected through a switch 10 to a computer 7 using artificial vision technology records the position of the vessel, which will later be considered the initial position. The completed operations to select the filling or emptying mode for a specific vessel and to video record the initial position allow us to begin the process of moving the vessel along the height of the chamber. The computer 7 supplies a control signal to the control relay 11 of the filling gate drives 12 and the process of water entering the lock chamber begins. Depending on the time elapsed from the start of filling, the hydrodynamic effect of the water flow on the vessel changes, both in direction and intensity, which requires constant monitoring of the number of propeller revolutions using a speed sensor 15 and its adjustment by changing the engine speed 14 This is achieved by transmitting a control signal from the computer 7 to the controller (on-board computer) 13 located on the vessel via a wi-fi wireless communication module 8. If the video recording system 2 detects a displacement of the vessel from its original position, an adjustment is made to the number of revolutions. engine to return the vessel to its original position. At the end of locking, the ship interrupts the Wi-Fi connection and leaves the lock chamber.

Предлагаемое решение позволяет: исключить человеческий фактор; сократить время шлюзования и трудозатраты, связанные со швартовкой и отшвартовкой судна, остановкой и запуском двигателей судна в соответствии с действующими правилами пропуска судов; шлюзовать перспективные безэкипажные суда.The proposed solution allows you to: eliminate the human factor; reduce locking time and labor costs associated with mooring and unmooring the vessel, stopping and starting the vessel’s engines in accordance with the current rules for the passage of ships; lock promising unmanned vessels.

Заявленное изобретение разработано специалистами кафедры Гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Были произведены расчеты, показавшие возможность использования устройства на внутренних водных путях Российской Федерации.The claimed invention was developed by specialists from the Department of Hydraulic Structures, Structures and Hydraulics of the State University of Maritime and River Fleet named after Admiral S.O. Makarov" as part of a research project. Calculations were made that showed the possibility of using the device on the inland waterways of the Russian Federation.

Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».The foregoing allows us to conclude that the invention meets the “industrial applicability” criterion.

Claims (1)

Устройство для стоянки судов в камере шлюза, содержащее блок управления оборудованием шлюза, установленный в помещении нижней головы камеры шлюза с возможностью взаимодействия со шлюзуемым судном и включающий приёмник АИС (автоматической идентификационной системы) и ЭВМ шлюза, отличающееся тем, что дополнительно снабжено реле управления приводами затворов шлюза, Wi-Fi модулем с возможностью беспроводной связи с Wi-Fi модулем шлюзуемого судна, видеокамерами, установленными на головах шлюза со стороны верхнего и нижнего бьефов, а также в начале и конце камеры шлюза и соединенными через коммутатор с ЭВМ шлюза, связанной, в свою очередь, через бортовую ЭВМ судна с блоком управления судном.A device for mooring ships in a lock chamber, containing a lock equipment control unit installed in the lower head of the lock chamber with the ability to interact with the ship being locked and including an AIS (automatic identification system) receiver and a gateway computer, characterized in that it is additionally equipped with a gate drive control relay gateway, a Wi-Fi module with the ability to wirelessly communicate with the Wi-Fi module of the gateway vessel, video cameras installed on the heads of the gateway from the upper and lower tails, as well as at the beginning and end of the gateway chamber and connected through a switch to the gateway computer, connected in in turn, through the ship’s on-board computer with the ship’s control unit.
RU2024104758A 2024-02-27 Device for mooring ships in lock chamber RU2822933C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2822933C1 true RU2822933C1 (en) 2024-07-16

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3707717A (en) * 1971-06-25 1972-12-26 Gen Signal Corp Boat berthing monitor incorporating sonar and doppler radar techniques
GB1384647A (en) * 1972-05-11 1975-02-19 Jones Healy Marine Ltd Navigation aid
RU2734644C1 (en) * 2020-07-15 2020-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Mooring device
RU2764762C1 (en) * 2021-04-13 2022-01-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Device for protecting sluicegates from ship collisions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3707717A (en) * 1971-06-25 1972-12-26 Gen Signal Corp Boat berthing monitor incorporating sonar and doppler radar techniques
GB1384647A (en) * 1972-05-11 1975-02-19 Jones Healy Marine Ltd Navigation aid
RU2734644C1 (en) * 2020-07-15 2020-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Mooring device
RU2764762C1 (en) * 2021-04-13 2022-01-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Device for protecting sluicegates from ship collisions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3639104B1 (en) Perimeter ranging sensor systems and methods
US7021231B2 (en) Vessel navigation and docking system and method
US20120129410A1 (en) Automatic docking system
US20130080044A1 (en) Automatic Docking System
US20050075016A1 (en) Control system for boats
EP3838734B1 (en) Lifeboat
WO2008106082A1 (en) System for rapid, secure transport of cargo by sea, and monohull fast ship and arrangement and method for loading and unloading cargo on a ship
RU184588U1 (en) CREWLESS SAILING BOAT
KR102617980B1 (en) System for autonomous ship berthing reflecting weather conditions
House Ship handling
RU2822933C1 (en) Device for mooring ships in lock chamber
US3604389A (en) Water transportation system with shore-based propulsion
JP7139127B2 (en) Ship maneuvering support system, ship, and ship maneuvering support method
KR102617988B1 (en) System for autonomous ship berthing using around view
JP7538885B2 (en) Ship steering system and ship steering method
Jurdziński Processes of a freely drifting vessel
Sarda Automated Launch and Recovery of an Autonomous Underwater Vehicle from an Unmanned Surface Vessel
RU2809129C1 (en) Method of guiding, mooring and unmooring sea cargo vessel in autonomous mode and method of operating digital instrumental platform for motion control of group of autonomous towing vessels in port water area
RU2123956C1 (en) Complex for transportation of cargoes in aqueous medium
RU2770057C1 (en) Method for motorization and control of a pontoon as part of a pontoon-bridge park and a propulsion and steering system for implementing the method
RU221649U1 (en) MOORING DEVICE OF LOCK CHAMBER
CN216034906U (en) Ship for checking long tunnel runner under high-flow-speed flowing water condition
WO2023233741A1 (en) Berthing and vessel handling monitoring device and method, and vessel handling system and method
Gravendeel et al. Automatic berthing
Olsen Anchoring