Development of automatic control system of motion of an unmanned surface ships with a sailing installation

Abstract

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. Ключові слова: безекіпажне надводне судно, керування курсом судна, керування кутом атаки вітрила, інтегрована система керування, автокермовий.