. .. АВТОМАТЫ
НЕСУТ ВАХТУ
Автомат — значит „само-
действующий". Он предназна*
чен для выполнения каких-
либо операций (действий) в
отсутствие человека, без его
непосредственного участия.
Конечно, без участия чело-
века — это не совсем точно.
Ведь автомат создается, уста-
навливается, приводится в
действие (включается) и кон-
тролируется человеком.
А зачем они нужны, эти
автоматы, которые несут вах-
ту? Нельзя ли без них? Уже
нельзя, потому что суда и ко-
рабли — сложнейшие техни-
ческие объекты, буквально
начиненные гигантскими и ми-
ниатюрными машинами, меха-
низмами и приборами. А вок-
руг них — грозная стихия.
Управление судами в таких
условиях требует чрезвычай-
ного напряжения психических
и физических сил человека.
Иногда этих сил не хватает ...
На смену, в помощь чело-
веку созданы и внедряются
всевозможные автоматы, ко-
торые днем и ночью, при
ясном небе и в ураганный
шторм несут вахту. О них
эта книга.

И. И, Кринецкий АВТОМАТЫ
НЕСУТ ВАХТУ
Ленинград
„Судостроение"
1985
ББК 39.46
К 82
УДК 681.5:629.12

Научный редактор А. П. ЛЯЛИКОВ
Рисунки художника Л. С. ВЕНДРОВА
Кринецкий И. И.
К82 Автоматы несут вахту. Л.: Судостроение, 1985. 120 с. ил.
ИСБН
Автоматы, автоматические системы, автоматизированное управление по-
лучают все большее распространение на современных морских судах. Сегодня
наивысшим достижением в области автоматизации управления судами являет-
ся б^звахтенное обслуживание энергетических установок в машинном отделе-
нии, а также исполнение автоматами некоторых функций вахтенного штур-
мана на ходовом мостике судна и в рулевой рубке. Такие системы созданы
на базе третьего поколения управляющей и четвертого поколения вычислитель-
ной техники. Начато внедрение автоматизированных систем управления заво-
дами, портами, пароходствами и флотом в целом. Их использование — завтраш-
ний день науки и техники автоматизированного управления.
Что такое автоматы? Как от работают? Что они могут и чего пока не мо-
гут делать на морских судах? Об этом и многом другом вы узнаете, прочитав
эту книгу.
Книга рассчитана на пхрокий круг читателей.
3605030000-037
К ---------------- 58-84	39.46
048(00-85
© Издательство „Судостроение’’, 1985 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Решениями партии и правительства пре-
дусмотрено широкое внедрение автоматизи-
рованных систем управления во всех от-
раслях народного хозяйства, в том числе
в судостроительной промышленности и на
морском флоте.
В мировом судостроении методам и
средствам автоматизации уделяется боль-
шое внимание, так как они позволяют
существенно улучшить характеристики су-
дов, повысить их технико-экономические
показатели, снизить численность экипажей.
Социально-экономический эффект, уже
достигнутый сегодня при автоматизации
судостроения -и судов, можно сопоставить
с последствиями наступления „железа и па-
ра” на парусный флот в первой половине
прошлого века.	.
Современное океанское судно оснаще-
но множеством сложных и мощных машин,
механизмов и устройств. К ним относятся
котлотурбинные агрегаты, дизели, газовые
турбины, электростанции, системы пожаро-
тушения, удаления и обезвреживания от-
ходов и пр. Всю эту технику можно эффек-
тивно и надежно использовать только при
наличии автоматических и автоматизирован-
ных систем управления, контроля, диагно-
стирования. Ранее изолированные системы
сейчас объединяются в комплексы центра-
лизованного управления, основой которых
служат кибернетические модели и представ-
ления.
Наша отечественная промышленность
достигла значительных успехов в деле
автоматизации судов. А ведь еще совсем
недавно единственной гарантией надежного,
безаварийного мореплавания был многочис-
ленный экипаж судна, составленный из
высококвалифицированных, выносливых,
физически и психически здоровых людей.
Их тяжелый труд заключался в непрерыв-
ном, круглосуточном выполнении вручную
всех операций управления машинами, меха-
низмами и самим судном, независимо от
погоды и других обстоятельств. В те годы
внедрение на судах даже отдельных авто-
матических устройств и регуляторов вос-
принималось зачастую с недоверием: а
вдруг откажет, сломается в трудную мину-
ту? Человек казался (да зачастую и был)
надежнее.
Сегодня необходимость автоматизации
судов перестала быть предметом бурных
дискуссий. Автоматизация приблизилась
к уровню комплексного управления суд-
ном как единой кибернетической систе-
мой.
Наибольшая эффективность от внедре-
ния автоматов, несущих вахту, может
быть достигнута только при системотехни-
ческом подходе к назначению, свойствам
и характеристикам конкретного судна
в тесной взаимосвязи с организацией его
эксплуатации и подготовкой квалифици-
рованных специалистов судовой авто-
матики.
Для того чтобы стать исследователем,
проектировщиком или специалистом по
эксплуатации судовой автоматики, надо
многому научиться, освоить и знать физику,
математику, электронику и другие дис-
циплины. Практически невозможно в рам-
ках одной книги рассказать обо всем, что
относится к использованию автоматов на
судах.
Предлагаемая вашему вниманию книга
в доступной форме и на современном на-
учно-техническом уровне дает сведения об
основных принципах построения автома-
тических устройств и систем на судах.
Автор надеется, что книга внесет свой
вклад в нужное и важное дело профес-
сиональной ориентации и развития техни-
ческой эрудиции молодежи, что признано
сегодня задачей государственной важности.
Автор надеется также, что книга привле-
чет внимание широкого круга читателей
и будет для них небезынтересной прежде
всего благодаря прекрасным иллюстрациям
художника Л. С. Вендрова, вездесущий
герой которых (назовем его „любоз-
нательным человечком*’) символизирует
наше извечное стремление к познанию.
Большую помощь при подготовке ру-
кописи к изданию автору оказали А. П. Ля-
ликов, Л. Л. Орлов, В. Ф. Столбовский,
А. О. Ильницкая и В. Н. Марказьян. Автор
считает своим приятным долгом выразить
всем им свою искреннюю благодарность.
Автор будет также признателен тем
читателям, которые выскажут свои замеча-
ния и предложения по содержанию книги
и направят их по адресу: 191065, Ленин-
град, ул. Гоголя, 8, издательство „Судостро-
ение”.

1
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ
СУДОВОЙ АВТОМАТИКИ
Откуда берет начало автоматика.
Судовая автоматика первого поколения.
Централизованное управление и контроль
судовых технических средств.
Комплексная автоматизация на базе
управляющих ЭВМ
Есть такая интересная наука — эврис-
тика. Она изучает, какими путями движет-
ся человеческая мысль к познанию самого
человека и, окружающего его мира, как
делаются открытия, изобретения и что же
такое наконец всем известные, но такие
таинственные понятия — вдохновение, оза-
рение и т. п. Когда Архимед, найдя после
долгих поисков решение сложной зада-
чи, воскликнул: „Эврика!”, он не мог
предположить, что через две тысячи лет
это слово даст название целому научному
направлению. В переводе с греческого
„эврика” означает - „нашел”. В принципе,
все наши знания, все наше умение устрем-
лены к нахождению, открытию новых истин.
Наука неуклонно движется к откры-
тию тайн человеческого мышления. Пси-
хологи выясняют, как протекает процесс
мышления, математики создают модели
„искусственного интеллекта”, разрабаты-
вают „эвристические” программы для элек-
тронных вычислительных машин (ЭВМ),
инженеры-электроники в содружестве с
представителями других отраслей техники
трудятся над созданием , думающих” машин.
Возможно, в будущем такие машины
(без кавычек) будут созданы. Ведь преград
для человеческой мысли нет. Однако пока
успехи не столь значительны, но они есть,
и мы ими пользуемся.
Откуда же берет начало автоматика?
Ее история уходит в глубокую древность.
Как это ни странно, но, по-видимому,
первыми, кто использовал автоматы, были
служители религиозных культов — жрецы.
Герон Александрийский - древнегречес-
кий ученый, живший в I в. н. э., — в своей
книге описал первые автоматы, которые
могли отпускать „святую воду”, открывать
двери храма, издавать во время соверше-
ния обрядов громкие звуки.
Около двухсот лет назад швейцарцы
Пьер-Жак Дро и его сын Анри демонстриро-
вали „человекоподобные” автоматы, сами
названия которых говорили о выполняе-
мых ими операциях: „Художник”, „Писец”,
„Клавесинистка”. Это были простейшие
автоматы, предназначенные для увеселения
зрителей. Однако уже здесь мы сталки-
ваемся с результатами решения славными
механиками важнейшей задачи о сложном
программировании. Ведь упомянутые же-
лезные человечки” совершали последо-
вательно десятки операций. В их механиз-
мы были включены устройства, использу-
емые сейчас во всех автоматах и регулято-
рах, — программные датчики команд.
Один из первых автоматов промышлен-
ного назначения был разработан в 50-х
годах XVII столетия X. Гюйгенсом — это
был маятниковый регулятор хода часов.
К. Маркс дал высокую оценку этому изобре-
тению и назвал его первым автоматом, соз-
данным для практических целей.
Появление механических двигателей
вызвало к жизни новое поколение автома-
тов, которые называются автоматическими
регуляторами. Эти автоматы предназначены
для поддержания в заданных пределах
характеристик двигателя (например, часто-
ты вращения вала или расхода топлива).
Началом эпохи автоматического регули-
рования по праву считают изобретение
И. И. Ползуновым в 1765 году поплавко-
вого регулятора уровня воды в паровом
котле. В 1784 году англичанин Дж. Уатт
изобрел центробежный регулятор частоты
вращения вала паровой машины. В обоих
регуляторах использован принцип работы
по отклонению управляемой величины от
заданного значения, который так и называ-
ют „принцип Ползунова - Уатта”.
В 1854 году русский механик К. И.Кон-
стантинов предложил электромагнитный
автоматический регулятор частоты враще-
ния вала, а уже в 1886 году изобретатель
А. И. Шпаковский создает регулятор пода-
чи топлива в топку котла в зависимости
от давления в нем пара.
5
Вопросам проектирования, создания и
эксплуатации регуляторов в это время
посвящается немало работ. В 1868 году
вышла в свет книга К. Максвелла „О регу-
ляторах”, а в 1876 — книга И. А. Вышне-
градского „О регуляторах прямого дей-
ствия”. Заслугой обоих авторов явилось
исследование регулятора и объекта регу-
лирования как единой динамической сис-
темы.
Конец XIX — начало XX века отме-
чегл бурным развитием всех отраслей
знания и промышленности, в том числе и
автоматики. Новые двигатели, машины и
механизмы оснащаются сложными регуля-
торами, следящими и управляющими систе-
мами. В судостроении эти события выгля-
дят так: в 1886 году на минном крейсере
„Лейтенант Ильин”, крейсерах „Адмирал
Корнилов” и „Адмирал Нахимов” были
установлены электровентиляторы с пуско-
регулирующей аппаратурой, а уже в 1892
году броненосец ,Двенадцать апостолов”
имел рулевой электропривод.
С 1898 года на кораблях русского
флота осуществляется широкая программа
электрификации рулевых и шпилевых
приводов, а также управления артилле-
рийскими орудиями. В частности, разра-
батывается и успешно испытывается пер-
вая электромашинная система управления
электроприводом по схеме генератор —
двигатель.
Так создавались основы автоматики.
Сейчас автоматика — уже целая отрасль
науки и техники, включающая теорию
автоматического управления, принципы и
технологию построения автоматических
систем и входящих в их состав техничес-
ких средств. В свою очередь автоматика
является отраслью кибернетики (от греч.
„кибернос” — искусство управления) — на-
уки, изучающей различные системы и про-
цессы управления»..
Все автоматы (прошлого, настоящего
и будущего) создавались и создаются
для управления какими-либо устройствами,
процессами, событиями. Управление — это
совокупность действий (команд, операций)
по достижению поставленной цели. Оно
может быть ручным, автоматическим и ав- .
томатизированным.
При ручном управлении осуществляю-
щий его человек (назовем его оператором)
сам, с помощью органов чувств, получает
сведения об управляемом объекте, и сам
управляет им, т. е. принимает решения
о том, что необходимо сделать в конкрет-
ной сложившейся ситуации.
Автоматические системы работают
(управляют собой и другими объектами)
без участия человека. Но программу их
работы создает человек! Автоматизирован-
ные системы работают с участием челове-
ка-оператора, он исполняет в них функции
контроля и принятия решения — остальное
делают машины [31].
Современные автоматы способны про-
изводить логические операции, рассчиты-
вать, планировать, контролировать (в том
числе и себя!), иногда даже предсказывать
ожидаемый результат, т. е. они умеют
делать многое из того, что еще недавно
мог делать только человек.
Однако какими бы совершенными ни
были сегодня автоматы, в большинст-
ве реальных ситуаций заменить человека
они не могут. Автоматы были и остаются
помощниками оператора. Все более „зна-
ющими", „умеющими” и надежными по-
мощниками.
Сегодняшние успехи теории и прак-
тики автоматического управления по-
зволяют перейти от автоматизации уп-
равления отдельными механизмами, служ-
бами и процессами к комплексной авто-
матизации морских судов. К этому судо-
вая автоматика шла долгим и трудным
путем, начав с локального (изолирован-
ного) применения отдельных автоматов
и поднявшись до системотехнического
уровня.
Вначале это были устройства регулиро-
вания параметров отдельных устройств и
механизмов, например уровня воды в
котлах, частоты вращения вала дизеля
и турбокомпрессора, напряжения и частоты
переменного тока в общесудовой сети и
т. п.
На следующем этапе разрабатываются
автоматические системы регулирования и
дистанционного управления функциональ-
но связанными установками: котельной,
паротурбинной,	дизел ь-энергетической,
электроэнергетической. Такие системы бы-
ли внедрены на отечественных судах пос-
тройки 50-60-х годов: сухогрузных судах
„Ленинский комсомол”, танкерах „Прага”,
„София”, первом в мире атомном ледоко-
ле „Ленин” и др.
6
9
Все это - автоматика первого поколе-
ния. Она позволила в свое время решить
главные задачи: сократить численность эки-
пажа, повысить маневренность, стабиль-
ность работы и экономичность судовых
машин и систем, освободить людей от
утомительной обязанности ручной регу-
лировки и управления. Однако создатели
автоматических систем уже тогда мечтали
о большем — добиться полной автоматиза-
ции судна, чтобы можно было управлять
им без экипажа!
Лозунгом создателей второго поколе-
ния судовой автоматики стала комплекс-
ная автоматизация процессов управления,
по возможности, всеми техническими сред-
ствами на судне. На этом этапе четко опре-
делились функции и роль человека-операто-
ра, были выработаны правила обслужива-
ния, эксплуатации и ремонта средств авто-
матизации. Автоматы второго поколения
позволили автоматизировать управление
энергетическими и общесудовыми систе-
мами (централизованное управление из
ЦПУ и ходовой рубки), управление дви-
жением, маневрами и успокоением качки,
грузовыми операциями (на танкерах), опе-
рациями по обработке продукции (на
рыболовных и перерабатывающих улов су-
дах) . Для этого в нашей стране за ко-
роткое время были созданы комплексы
„Залив”, „Пролив”, „Тропик”, „Север”,
групповые системы „Шторм”, „Ижма”,
„Балхаш”, „Ильмень”, „Нарочь”, „Шипка”
и др.
Успехи автоматизации были столь оче-
видными, что Регистр СССР (государствен-
ный орган надзора за проектированием,
строительством и эксплуатацией судов в со-
ответствии с выработанными правилами,
нормами и стандартами) ввел для класси-
фикации автоматизированных судов специ-
альные знаки:
А1 - для автоматизированных судов
с безвахтенным обслуживанием машинных
отделений и ЦПУ;
А2 - для автоматизированных судов
с дистанционным обслуживанием машин-
ных отделений из ЦПУ.
На большинстве отечественных совре-
менных судов уровень автоматизации соот-
ветствует знаку А2.
Автоматы второго поколения позволи-
ли решить многие задачи по управлению
судном, но, к сожалению, добиться пол-
ной автоматизации и на этом этапе не уда-
лось.
Сейчас ученые, инженеры трудятся над
созданием автоматов следующего, третьего
поколения. Перед ними встают нерешенные
старые и диктуемые временем новые
вопросы. Как распределить лучшим обра-
зом „управленческие заботы” между чело-
веком-оператором и машиной? За счет
чего сократить до минимума число типов
элементов, из которых, как из детских
кубиков, „набирается” автоматика? Как
наиболее эффективно контролировать ра-
боту агрегатов судна, его систем и в том
числе самих автоматов? Нерешенных вопро-
сов много. Однако унывать - причин нет.
Все эти трудности - от движения, роста,
развития дела автоматизации судов.
Как мы уже сказали, структура авто-
матов и систем основывается на элементар-
•ных приборах (типовых функциональных
модулях), каждый из которых выполняет
какую-либо конкретную операцию управ-
ления. Самыми важными элементами явля-
ются электронные цифровые устройства.
На их основе создаются системы управле-
ния, близкие по структурен возможностям
к быстродействующим ЭВМ. Такие систе-.
мы автоматики можно отнести уже к
третьему поколению.
Вычислительная техника на судах вна-
чале применялась для управления и кон-
троля за работой энергетической установ-
ки, наблюдения за состоянием здоровья
членов экипажа и пассажиров, продажи
билетов и т. п. Опыт использования ЭВМ
для решения таких, в сущности ограни-
ченных (частных), задач не дал заметно-
го технико-экономического эффекта. Одна-
ко он позволил оценить перспективы и
сделать вывод о том, что значительный
выигрыш (в том числе экономический)
будет получен при использовании ЭВМ
для управления судном в целом.
Впервые ЭВМ для управления главны-
ми двигателями были использованы на
японском сухогрузе „Кинкасау Мару” и
двух французских танкерах: паротурбин-
ном „Ситала” и дизельном „Сириус”. Это
было в 1961 году. А уже в 1968 году около
1000 судов имели на борту такие ЭВМ.
Сейчас структура систем управления
судном включает как большие, так и малые
ЭВМ (мини-ЭВМ). Первые используются
в центре управления - на ходовом мости-
7
ке, вторые - в постах управления отдель-
ными системами и устройствами. Такой
подход позволяет сочетать общий принцип
централизованного руководства с автоном-
ным управлением отдельными системами,
что в конечном итоге повышает надежность
управления судном и его живучесть.
Используя возможности ЭВМ (ведь они
в состоянии проделать в течение 1 секунды
сто, двести, пятьсот и более тысяч опера-
ций), можно очень подробно и точно за-
программировать процесс управления, пре-
дусмотреть в нем согласованные и опти-
мальные режимы работы отдельных меха-
низмов, машин, агрегатов и сложных (боль-
ших) систем, т. е. создать человеко-машин-
ную систему управления судном как единым
целым. Это, конечно, еще недостигнутого
дорога, ведущая к цели, известна. Надо
только ее пройти ...
Условия мореплавания все более услож-
няются. Растет число судов, одновременно
находящихся в море, причем распределены
они неравномерно: есть такие районы,
где с борта одного судна можно наблюдать
сотни других в радиусе 10-20 миль. И все
они движутся. И как движутся! Сейчас
совсем не редкость контейнеровоз, мча-
щийся со скоростью 20 узлов и более.
Можете себе представить такую обста-
новку! А если еще ночь, снежные заряды,
гигантские волны? . . . Как тут управлять
судном?
Объем навигационной информации, ко-
торую надо получить, собрать воедино
и проанализировать вахтенному штурману,
бывает настолько велик, что судоводите-
лю просто не хватит времени для приня-
тия правильного решения (а ведь иногда
такое решение — единственное, а все осталь-
ные — ошибочны ...).
И здесь на помощь судоводителю
приходит автоматика. ЭВМ быстро внед-
ряются в судовождение. Английский пас-
сажирский суперлайнер „Куин Элиза-
бет 2” и французский рефрижератор „Ак-
вилон” стали первыми судами, на которых
ЭВМ использовалась для счисления пути,
определения места судна по данным ас-
трономических обсерваций, расчета маневра
расхождения со встречными судами, про-
кладки курса.
Отечественный морской флот в бли-
жайшие годы также получит комплексные
системы автоматизации судовождения, ко-
торые могут очень многое: непрерывно
и с высокой точностью вести счисление
пути, периодически исправлять данные о по-
ложении судна по сигналам астронавига-
ционных, радионавигационных и спутнико-
вых систем, выполнять прокладку пути
судна на карте, анализировать надводную
обстановку по данным радиолокационных
станций (РЛС), вычислять траектории дви-
жения встречных судов и оценивать сте-
пень опасности столкновения с ними, ре-
шать задачи расхождения, документировать
все события и решения.
В состав таких систем войдут информа-
ционно-управляющие вычислительные ком-
плексы, высоконадежные двухдиапазонные
РЛС с большой разрешающей способностью,
приемоиндикаторы навигационных систем,
двухрежимные гирокомпасы, электронные
и гидроакустические лаги, определяющие
скорость судна относительно поверхности
дна моря (т. е. дающие „абсолютное”
значение скорости судна).
Комплексные системы судовождения
будут работать совместно с береговыми
центрами сбора и обработки навигационно-
метеорологической информации, которые
полностью возьмут на себя управление суд-
ном в особо сложных и аварийных ситуа-
циях. Таким образом, удастся еще более
сократить экипажи, повысить безопасность
мореплавания, улучшить его экономические
показатели.
Однако расширение функций систем
управления связано с усложнением самих
управляющих приборов. Ведь даже в ми-
ни-ЭВМ число элементарных электронных
приборов (транзисторов, индуктивностей,
емкостей и т. п.) может достичь десятков
тысяч, и если произойдет сбой хотя бы в
одном из них, машина выйдет из строя.
Как быть в этом случае? Ведь в автомати-
ке первого, да и второго поколений надеж-
ность зачастую обеспечивалась человеком-
оператором. Он был рядом, все знал, все
видел и мог вовремя вмешаться, помочь,
заменить неисправный элемент, предупре-
дить аварийную ситуацию.
В современной комплексной системе
это просто невозможно. Операций и собы-
тий в ней самой ежесекундно происходит
столько, что оператор не сможет, не успе-
ет вмешаться! ... У него свои задачи: об-
щее наблюдение, оценка событий, принятие
решений, ввод в машину исходных данных.
8
Что же делать? Видимо, надо совершен-
ствовать контроль за состоянием и ЭВМ,
и оператора. Следует разгрузить ЦПУ
от поступления на его пульт мелких, не-
значительных сообщений. Пусть на его
пульте будет отображаться только итоговая
информация, например такая: „энергосис-
тема исправна”, „груз в норме”. Система
управления должна приспосабливаться к
обстановке, быть чувствительной — адап-
тивной.
Сложность комплексных систем повы-
шает стоимость их изготовления, эксплуа-
тации и ремонта. Надежность и еще раз
надежность! Вот ключ к повышению рен-
табельности самых сложных и дорогих
систем управления. И, конечно, такие
сложные устройства могут обслуживать
только очень квалифицированные специ-
алисты.
С усложнением систем управления воз-
никает еще одна проблема — типизация
и унификация элементов (блоков, модулей,
из которых они состоят). Как можно боль-
ше разных систем из возможно меньшего
числа разных „кирпичиков”. Современная
электронная технология позволяет это сде-
лать. Интегральные схемы (ИС), большие
интегральные схемы (БИС), наконец,
сверхбольшие интегральные схемы (СБИС),
печатный монтаж на гибких платах, залив-
ка компаундом, устойчивые к вибрациям
соединения — вот что дала новая техноло-
гия. И все это для достижения одной цели —
комплексной автоматизации управления
судном [1,2,6,31,32,41].
2
СУДОВЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ (АСУ)
Судовые АСУ как сложные системы.
Автоматизированные информационные
системы АСУ техническими процессами.
Автоматические регуляторы, ЭВМ,
устройства дистанционного управления,
системы централизованного контроля,
устройства автоматической защиты и
блокировки. Человек — электроника
судно. Роль человека-оператора в АСУ
Современное океанское судно — один
из самых сложных технических объектов,
когда-либо созданных человеком. Слож-
ность его устройства объясняется прежде
всего тем широким кругом задач, кото-
рые судно призвано решать. Это - пере-
возка грузов, людей, добыча и переработ-
ка морепродуктов и полезных ископаемых,
исследовательские и другие работы (бу-
рение, углубление дна). Казалось бы, ну
и что же? Однако не следует забывать,
в каких условиях судно выполняет свое
предназначение. Что вы скажете, например,
о волнах высотой 15—20 метров и длиной
250-300 метров? О ветре со скоростью
30-40 метров в секунду? А мели, рифы,
течения...
Судно преодолевает сопротивление од-
ной из самых грозных стихии — океана.
Вот почему управление им — сложное и
ответственное дело. Человек на ходовом
мостике — капитан, командир, вахтенный
штурман — должен напряженно и безоши-
бочно руководить жизнью целого мирка —
здесь и люди, и механизмы, и стихия.
Мечта о полностью автоматическом
управлении на судах до сих пор остается
мечтой. Пока еще судном управляет чело-
век, который обладает большими, но все
же далеко не беспредельными возможнос-
тями по действиям в сложных ситуациях.
Когда вокруг вас десятки судов, идущих
в разных направлениях, с разной скоростью,
да еще туман, и волна ударяет в борт — сов-
сем нетрудно ошибиться. А ведь у морепла-
вателей, как у саперов, ошибка может
стоить жизни. Недаром в наши дни, несмот-
ря на кажущееся бесспорным торжество
техники над морской стихией, Регистр
Ллойда ежегодно бесстрастно фиксирует
сотни аварий, десятки катастроф и исчез-
новений (без следа!) — и все это только
для судов водоизмещением более 500 тонн.
Появление на судах „железных помощ-
ников” человека-оператора в виде машин
и механизмов вначале имело целью раз-
9
грузить его от физических работ. Однако
важнее (и сложнее) оказалась проблема
освободить человека хотя бы от части
операций (действий) по управлению судном
и отдельными его устройствами, агрегата-
ми.
Современные средства управления суд-
ном позволяют установить связь с любым
уголком Земного шара, увидеть дно Океа-
на, заглянуть в непроглядную тьму танков,
в которых плещется черная нефть, опреде-
лить величину вибрации многотонного
ротора паровой турбины и многое, многое
другое. Все это — элементы сложной систе-
мы человек — судно. В общей теории систем
она относится к так называемым сложным,
или большим, системам. В таких системах
для управления используются кибернети-
ческие методы и модели, которые позволя-
ют представить судно со всеми его элемен-
тами как единое целое, в котором все
связано со всем.
Как же узнать сразу о состоянии всех
основных элементов судна? Ведь не зная,
об этом, невозможно им управлять. Кроме
того, надо знать все о среде вок|^\ i судна:
что делается под водой, на воде, в воздухе?
И как поживает порт, в который судно идет
с грузом ...
При самом поверхностном анализе
можно выделить три аспекта, из которых
складывается проблема управления судном
(впрочем, как и любым другим сложным
объектом). Это - знание цели, которую
необходимо достичь, получение непрерыв-
ной точной и полной информации о состоя-
нии объекта управления и принятие реше-
ний, изменяющих состояния (свойства, ха-
рактеристики) объекта управления до тех
пор. пока цель не будет достигнута.
Выбор цели в судостроении и море-
плавании — задача более или менее простая.
Так, например, вполне понятно, что танкер
строится для перевозки жидких грузов,
район его плавания определяется осадкой,
скоростью и автономностью (способностью
действовать без захода в порт для заправки
топливом и припасами, выраженной в
сутках). Таким образом, как правило,
выбор цели здесь не представляется для
оператора сложной задачей. Тем более что
эта цель, скажем, порт назначения или род
груза, чаще всего назначается судну свыше
- пароходством.
Но совершенно иначе обстоит дело с
получением информации обо всем, что
требуется для принятия правильного, на-
дежного и быстрого решения. Ведь реше-
ние — это, в сущности, естественный и един-
ственный результат обработки информации.
А для обработки информации требуется
время. Правда, часть обработки сейчас
выполняют ЭВМ. Это касается тех сообще-
ний, которые поддаются анализу и синтезу
на основе алгоритмических процедур1.
Но далеко не для всех сообщений можно
подобрать алгоритмические процедуры
их обработки. В большинстве случаев
сообщения носят столь сложный характер,
что понять и оценить их можно только
с помощью эвристических методов. А эв-
ристическая обработка сообщений - это
уже дело человека-оператора.
Однако вернемся к автоматам. Автома-
тизированные системы управления подраз-
деляются на информационные (АИС) и
непосредственно управления (АСУ).
В АИС осуществляются процессы по-
лучения, обработки, хранения и пред-
ставления оператору сообщений, отражаю-
щих состояние объекта управления —
будь то завод, цех или судно. В перспекти-
ве предусмотрена разработка единой авто-
матизированной отраслевой системы в мас-
штабе страны, выполняющей функции сбо-
ра и обработки информации о морском
флоте.
Система автоматизированной обработ-
ки информации - это совокупность спе-
циальных технических средств, их програм-
много обеспечения и упорядоченных спра-
вочных данных. Она позволяет при участии
человека-оператора и введении хранящих-
ся в „памяти” системы алгоритмов обра-
ботки (информационных моделей объектов
и процессов) выполнять расчетные, графи-
ческие и другие работы, необходимые
для успешного управления объектом, т. е.
целенаправленного достижения запланиро-
ванных показателей. Ими могут быть
денежные обороты, количество единиц обо-
рудования, число и тип судов и т. д.
В судостроительной промышленности
такая целенаправленная деятельность выра-
1 Алгоритм - правило (или сумма правил)
получения достоверного результата при выполне-
нии строго заданной последовательности действий
(операций).
10
жается в постройке и сдаче заказчику
судов, изготовлении и поставке всевозмож-
ного судового и технологического обору-
дования, перемещении, переработке, накоп-
лении различного сырья, полуфабрикатов
и готовых изделий. Если бы можно было
полностью формализовать (алгоритмизиро-
вать) решения всех задач управления, то
отраслевая АИС фактически превратилась
бы в безлюдную, полностью автоматичес-
кую систему. Но пока это лишь мечта.
Рассмотрим содержание информации,
подлежащей обработке на всех этапах
жизненного цикла судна.
Жизненный цикл судна включает три
главных этапа: проектирование, производ-
ство (строительство) и эксплуатацию
(рис. 1). Проектирование - это процесс
получения информации, необходимой и до-
статочной Xi я изготовления судов и обору-
дования; производство — изготовление и
испытание спроектированной продукции;
эксплуатация - использование продукции
для достижения целей, поставленных при
ее проектировании и производстве.
На всех этапах параллельно осущест-
вляется ряд фундаментальных и приклад-
ных исследований, результаты которых
внедряются в жизненный цикл судна.
Чтобы облегчить и усовершенствовать
труд, затрачиваемый на проектирование и
постройку судов, разрабатываются более
мелкие, чем отраслевая АИС, системы:
автоматизированного проектирования су-
дов, автоматизированного управления их
постройкой, автоматизации эксперимен-
тально-теоретических работ (конечно, пока
только тех, которые имеют алгоритмичес-
кий характер). При этом структура систем
автоматизированной обработки информа-
ции различного назначения может быть
типовой.
Типовые системы строятся так, чтобы
они позволяли:
составлять (набирать, компоновать)
программы решения конкретных за-
дач;
вводить в составленные программы
исходные данные из массивов информации
и банков данных;
определять перечень недостающей в
системе для решения поставленной задачи
информации и сообщать ее оператору
(пользователю);
вводить недостающую информацию;
выдавать по запросу любые сведения,
хранящиеся в памяти системы;
пополнять имеющиеся массивы инфор-
мации и вводить новые.
Системы управления, в том числе и
АСУ, предназначены для сбора и передачи
информации об объекте управления, пере-
работки информации, выработки и осущест-
вления управляющих воздействий на объ-
ект управления. Обратим внимание, что
рассмотренные выше АИС были задуманы
для реализации только первых двух задач
из этого перечня.
Различают два основных типа АСУ: ав-
томатизированные системы управления тех-
нологическими процессами и системы орга-
низационного (административного) управ-
ления (АСОУ). Они отличаются типом
объекта управления и формой представле-
ния сообщений: в первых информация
передается сигналами физических полей
(например, электрическими), во вторых —
при помощи документов.
При разработке кибернетических сис-
тем для комплексной автоматизации управ-
ления сложными объектами возникают
проблемы, связанные с разработкой ал-
горитмов функционирования не только от-
дельных элементов, но и систем в целом.
Причем по мере усложнения систем услож-
няются и алгоритмы их работы. Здесь
приходится учитывать общую структуру
системы, состав и взаимодействие ее элемен-
тов, влияние внешней среды, режимы рабо-
ты и пр. Вопросы эти и составляют содержа-
ние уже упомянутой нами системотехники.
Итак, судно и судостроение - это слож-
ные системы. При их анализе и синтезе необ-
ходимо принимать во внимание большое
количество взаимосвязанных и взаимодейст-
вующих подсистем (элементов и агрегатов).
Такая сложная система - например, АСУ
Морским флотом (АСУ МФ). Известны'
системы управления столь же высокого
ранга, созданные и действующие за рубе-
жом.
Структура управления крупных судоход-
ных компаний обычно включает отделы:
развития, финансовый, технический, юриди-
ческий, кадровый, управления работой судов
на линиях и в регионах1. Работа большинст-
1 Регион - крупная индивидуальная терри-
ториальная единица (природная, экономическая,
политическая и пр.).
11
Рис. 1. Жизненный цикл судна.
12
ва отделов, особенно тех, деятельность ко-
торых требует оперативного принятия реше-
ний, автоматизирована на основе ЭВМ и ка-
налов связи, протянувшихся иногда через
континенты и океаны.
Такова американская система ,Д11ип опе-
рейшн информейшн систем”, которая ис-
пользуется многими японскими, европейс-
кими и американскими судоходными ком-
паниями, владеющими танкерным и сухо-
13
грузным флотом. Достоинством системы
является постоянный доступ к программам и
данным в центральной и периферийных
конторах (офисах), быстрое получение
сведений, нужных для принятия тех или иных
решений.
Элементы системы (подсистемы) реша-
ют специализированные задачи. Так, подсис-
тема экономического анализа сравнивает
различные варианты организации морских
перевозок. Операторы обращаются к про-
граммам и данным системы через терми-
налы (пульты дистанционного управления
ЭВМ). Программы позволяют анализировать
все основные показатели работы судов
в рейсах: загрузку, время рейса, портовые
и прочие сборы, стоимость топлива и т. д.
Система заранее информирует об ожида-
емой прибыли, определяет плату за перевоз-
ку грузов в рейсе или на линии, рекомен-
дует схему организации перевозок и пла-
тежей.
Подсистема рейсового учета выдает ин-
формацию о текущей работе отдельных су-
дов и флота в целом, их местоположении,
стояночном времени в портах, принятых
на борт и перевозимых грузах. По запросу
могут быть немедленно выданы сведения о
выполняемом судном рейсе, его финансовых
показателях, времени пребывания судна в
порту следования и др.
Сведения о грузах также выдает спе-
циальная подсистема. Здесь данные о заяв-
ках на перевозку, фактических сроках
прибытия и отправления грузов, стоимости
фрахта, приеме груза. Эта подсистема взаи-
мосвязана с подсистемой оперативного
планирования, составляющей графики и рас-
писания движения судов. Она также опре-
деляет оптимальные варианты загрузки су-
дов и их движения в соответствии с задан-
ным критерием1 (критерием может быть,
например, получение максимальной при-
были) .
Бухгалтерский учет также ведется авто-
матически. Автоматика обеспечивает сбор,
накопление, обработку и выдачу сведений
о финансовых итогах работы судов, общих
расходах и доходах. Окончательные финан-
1 Критерий (оптимизации) - признак, на ос-
новании которого производится сравнительная
оценка возможных решений (альтернатив) и вы-
бор наи лучшего.
совые итоги получают сопоставлением фак-
тических показателей с полученными при
анализе и планировании. Это позволяет
оценить влияние изменения условий работы
и ранее неучтенных факторов.
Остановимся на одной из важных для
экономики флота нашей страны систем —
АСУФП, предназначенной для управления
промысловым флотом.
Мировое, а вместе с ним и отечественное
рыболовство вступило в качественно новый
этап развития: жесткая регламентация ис-
пользования биоресурсов Океана стала нор-
мой и проявляется установлением рыболов-
ных зон, квот и пр. При таких ограничениях
содержание понятия „управление флотом”
расширяется и углубляется, а возможности
обычных систем управления отстают от ре-
альных потребностей.
АСУФП создана для решения следующих
задач: поиска промысловых скоплений ры-
бы; анализа промысловой обстановки; крат-
косрочного прогнозирования промысловой
обстановки; учета добычи рыбы и выпуска-
емой из нее продукции; обслуживания
добывающего флота приемно-транспортными
и вспомогательными судами.
Критерием эффективности здесь являет-
ся показатель выполнения судами плана
выпуска (по количеству, видам и сортам)
пищевой и непищевой продукции при наи-
меньших затратах. Аппаратура и операторы
АСУФП размещены на „штабном” судне,
оснащенном судовой ЭВМ, средствами пря-
мой связи с центром управления Минис-
терства, а также различными приборами и
устройствами, осуществляющими прием, хра-
нение и документирование всех обрабатывае-
мых данных. Судно находится в районе
лова непрерывно, и при необходимости
может быть использовано для оказания
экстренной помощи промысловым судам.
Эффективность использования систем,
подобных АСУФП, зависит от качества
средств связи, совершенства аппаратуры
обработки данных и ЭВМ.
К сложным системам относится также
автоматизированная система управления тех-
нологическими процессами (АСУТП). В ка-
честве управляющего звена (источника
команд управления) здесь используется ЭВМ.
В системе предусмотрена программная
реализация законов управления. Выработка
управляющих воздействий (команд) осуще-
ствляется с учетом текущих значений техни-
14
ческих параметров технологического процес-
са (давления, температуры, расхода и др.).
Одним из главных критериев является учет
обобщенных технико-экономических показа-
телей (мощности, производительности, себе-
стоимости продукции и др.).
Система имеет техническое, программ-
ное, информационное и организационное
обеспечение, а также „свой” обслуживающий
персонал. Что же такое техническое и иное
обеспечение?
Техническое обеспечение — это комплекс
средств для получения сведений о состоянии
управляемого процесса и оборудования, а
также средств формирования и передачи
сообщений, локального регулирования и
управления, вычислительной техники, пред-
ставления информации оператору (индика-
торы, табло, пульты и т. п.), передачи сооб-
щений в другие АСУ и исполнительные ус-
тройства.
Программное обеспечение — комплекс
программ (алгоритмов, записанных на „ма-
шинном” языке), который включает орга-
низационные, диспетчерские, транслирующие,
стандартные программы, а также программы,
рассчитанные на конкретную структуру объ-
екта управления или технологический про-
цесс (например, процесс изготовления рыб-
ных консервов).
Информационное обеспечение — единая
система кодирования (обозначения) для всех
видов сообщений, которая позволяет быстро
и безошибочно отыскивать сообщения в ар-
хиве (памяти), объединять их, передавать
и т. п.
АСУТП — человеко-машинная система.
В контуре ее управления предусмотрено
участие оператора, обладающего правом от-
мены или замены управляющих воздействий.
Для того чтобы оператор мог свободно
„общаться” с системой, руководить ее
работой, требуются специальные приборы и
устройства, например буквенно-цифровые
индикаторы, отображающие сведения в фор-
ме, удобной для восприятия зрением. Кроме
них, используют мнемосхемы, звуковые
. сигнализаторы, печатающие приставки, дис-
плеи. Все это — так называемые устройства
вывода информации. Самый совершенный из
них - дисплей, представляющий собой
телевизионный экран, на котором можно
отобразить данные в любой форме — циф-
ровой, буквенной, схемной, графической и
т. д., вплоть до телевизионной трансляции
прямо с места события — цеха, агрегата.
Есть еще устройства ввода информа-
ции. К ним относятся клавишные пульты,
похожие на клавиатуру пишущей машинки
или телетайпа, „электронный карандаш” —
устройство, с помощью которого оператор
пишет или рисует фигуры прямо на экране
дисплея, кнопочные аппараты, устройства
ввода информации голосом. Сейчас поя-
вились звуковые сигнализаторы, которые
„говорят” — сообщают оператору сведения
синтезированным машиной „голосом”. В
дальнейшем такие устройства „прямого об-
щения” человека и машины будут играть
все большую роль в управлении.
В составе АСУТП широко использу-
ются автоматические системы регулирова-
ния (АСР). В них управляющие воздейст-
вия вырабатываются в результате сравне-
ния фактического значения управляемой
величины с заданным. АСР состоит из
Двух главных звеньев: управляемого
объекта и автоматического регулято-
ра, взаимодействующих друг с другом.
Управляемый объект представляет собой
отдельное устройство (или их объедине-
ние — агрегат, машину), нуждающееся во
внешнем управлении в виде воздействий
через регулятор на исполнительный орган.
На судне такими управляемыми объ-
ектами могут быть, например, испаритель-
ное устройство (или весь агрегат — опрес-
нитель морской воды), дизель, дизель-гене-
ратор, водоотливная система.
На рис. 2 представлена АСР частотой
вращения вала судового дизеля. Здесь
управляемый объект — судовой дизель,
управляющее устройство — автоматический
регулятор частоты вращения вала дизеля.
Частота вращения вала дйзеля определяет-
ся положением рейки топливного насоса.
Измеряют частоту вращения центробежным
тахометром 2, являющимся чувствитель-
ным элементом регулятора. Режим работы
дизеля устанавливается задающим устрой-
ством /.
Чувствительный элемент 2 управляет
золотником Зу а он в свою очередь — ги-
дравлическим механизмом 4, регулирую-
щим производительность топливного насо-
са. Передача вращающего момента от вала
дизеля к чувствительному элементу 2 —
механическая (валы с шестернями) .
Автоматические регуляторы, „отслежи-
вающие” (поддерживающие на заданном
15
торы) и пропорционально-интегрально-диф-
ференциальным 8 (ПИД-регуляторы). Пер-
вые управляют объектами в зависимости от
абсолютного изменения значения управляе-
мой величины и скорости этого изменения
dx
-----(производная), вторые — в зависимос-
dt
ти от х и значения интеграла J xdt, третьи —
dx
в зависимости отх,-----и f xdt.
dt
Большинство АСР — замкнутые дина-
мические системы с обратной связью на-
регулятор с пропорциональным законом
регулирования 6 — П-регулятор (рис. 2,6),
осуществляющий воздействие, пропорцио-
нальное управляемой величине.
Регуляторы, на вход которых подается
несколько сигналов, называются многоим-
пульсными. К ним относятся регуляторы с
законами регулирования: пропорционально-
дифференциальным (ПД-регуляторы), про-
порционально-интегральным 7 (ПИ-регуля-
правленного действия (воздействие регуля-
тора на объект и объекта на регулятор
осуществляется в одном и том же направ-
лении).
АСР работают по принципам: отклоне-
ния, изменения внешнего возмущающего
воздействия — нагрузки — и комбинирован-
ному (рис. 2, в). Первые включаются при
отклонении управляемой величины от за-
16
Рис. 2. Автоматическая система регулирования
частоты вращения вала судового дизеля: а — сис-
тема регулирования; б - законы регулирования;
в - принцип работы системы.
1 — задающее устройство; 2 - чувствительный
элемент — центробежный тахометр; 3 — гидравли-
ческий золотник (усилительное устройство); 4 —
механизм передачи управляющего воздействия
на топливный насос; 5 — механическая передача
вращательного движения от вала дизеля к цент-
робежному регулятору; б — пропорциональное
регулирование; 7 — пропорционально-интеграль-
ное регулирование; 8 — пропорционально-интег-
рально-дифференциальное регулирование.
17
данного значения (принцип Ползуно-
ва — Уатта). Такая АСР представляет со-
бой замкнутую цепь воздействия, на
вход которой подается управляемая ве-
личина.
Второй тип АСР основан на принципе
Понселе, они включаются при отклонении
нагрузки от номинального значения. Эти
системы имеют разомкнутую цепь, на вход
которой подаются только внешние (воз-
мущающие) воздействия.
АСР, работающие по комбинированно-
му принципу, включаются в работу как при
отклонении управляемой величины от за-
данного значения, так и при изменении на-
грузки. Такая АСР представляет собой
замкнутую цепь, на вход которой подают-
ся внешнее и контрольное воздействия.
Этот принцип обеспечивает высокое качест-
во регулирования. Но реализовать его не-
просто из-за сложности измерения внешних
возмущающих воздействий (нагрузки).
Комбинированный принцип использует-
ся в инвариантных автоматических регуля-
торах, которые предназначены для поддер-
жания заданного значения управляемой
величины при изменении нагрузки. Работа
такого регулятора может быть пояснена
принципом двухканальности академика
Б. Н. Петрова, который заключается в сле-
дующем: на управляемый объект по кана-
лу инвариантного регулирования подается
воздействие, синхронное и противоположно
направленное возмущающему, т. е. послед-
нее компенсируется.
Хотя принципы действия и конструк-
ции АСР различны, все они состоят из шес-
ти типовых элементов:
1)	чувствительный элемент для измере-
ния управляемой величины;
2)	задающее устройство, вводящее в ре-
гулятор предписанное значение управляе-
мой величины, которое в дальнейшем
поддерживается постоянным;
3)	устройство сравнения измеренной
величины с заданным ее значением; на его
выходе вырабатывается сигнал, величина
и направление которого определяются от-
клонением управляемой величины;
4)	устройство для усиления слабого
сигнала, поступающего из устройства срав-
нения, до значения, достаточного для при-
ведения в действие исполнительного устрой-
ства регулятора;
5)	исполнительное устройство (серво-
двигатель) для перемещения исполнитель-
ного органа управляемого объекта;
6)	стабилизатор (корректирующее уст-
ройство) , повышающее устойчивость и
улучшающее качество регулирования.
Исполнительный орган не входит в чис-
ло элементов регулятора, поскольку он —
составная часть управляемого объекта. В
некоторых элементах регуляторов приме-
няются преобразователи физических полей
(воздействий) в сигнал (например, элек-
трический). Так, в регуляторе температуры
для холодильного агрегата датчик темпера-
туры в охлаждаемом помещении может
представлять собой резистор (сопротивле-
ние), с которого снимается управляющий
электрический сигнал.
Но автоматические регуляторы могут
и не содержать перечисленные выше эле-
менты. Так, поплавковый регулятор уров-
ня содержит только три устройства: чув-
ствительный элемент (поплавок), задатчик
и сумматор.
В зависимости от алгоритма функцио-
нирования АСР делятся на три класса:
1.	Стабилизирующие автоматические
системы, алгоритм которых содержит пред-
писание поддерживать управляемую вели-
чину постоянной.
К таким системам относится, например,
стабилизатор частоты вращения вала судо-
вого дизеля, в котором регулятор имеет
постоянную настройку для избранного
режима работы дизеля. К этому классу
относятся и системы удержания судна
на заданном курсе, поддержания нужной
температуры в холодильнике, напряжения
и частоты судовых дизель-генераторов и др.
2.	Программные автоматические систе-
мы, алгоритм которых включает изменение
управляемой величины в соответствии с
заданной функцией (зависимостью). К ним
можно отнести систему, регулирующую
работу дизеля при запуске.
3.	Следящие автоматические системы,
алгоритм которых содержит предписание
изменять управляемую величину в зави-
симости от значения заранее точно не из-
вестной переменной величины, подаваемой
на вход системы. К этому классу систем
относится следящая система машинного
телеграфа, обеспечивающая идентичность
положения стрелок, предписывающих ре-
жим работы двигателей, в машинном от-
делении и на ходовом мостике.
18
. В чем же отличие автоматических
систем управления (АСУ) от АСР? В том,
что АСУ выбирает оптимальный режим
работы подведомственного ей агрегата
самостоятельно, без участия человека-опера-
• тора. Конечно, такое утверждение несколь-
ко условно, поскольку этой способностью;
причем в строго заданных (ограниченных)
пределах, наделил автомат все тот же че-
ловек, спроектировавший, изготовивший,
отрегулировавший эту „умную” машину.
.Управление автоматизированных- сис-
тем может быть супервизорным и непо-
средственным цифровым . (НЦУ). В пер-,
вом случае управляющая ЭВМ определяет
(вычисляет), в каком режиме должен ра-
ботать управляемый агрегат, и переводит
его в этот режим, воздействуя на задающее
устройство АСР (супервизорное • управле-
ние). Во втором — ЭВМ, получая Извне
предписание о значении управляемой вели-
чины, непосредственно управляет серводви-
гателем исполнительного органа управляе-
мого объекта.
По виду используемой обратной связи
АСР бывают с жесткой обратной связью
и с изодромной обратной связью. Первая
используется в статических регуляторах.
• Отрицательная обратная связь подает на
•вход регулятора часть выходного сигнала
с отрицательным знаком. В результате
происходит уменьшение выходного сигнала
. и коэффициента усиления регулятора (от-
ношения выходного сигнала к входному).
За счет этого статические регуляторы об-
ладают хорошей устойчивостью регулирова-
ния, однако имеют низкую точность из-за
статической ошибки.
В астатических регуляторах обратной
связи нет — это снижает их устойчивость,
но зато дает хорошую точность.
Покажем свойства регуляторов на приг
мере. Пусть имеется сосуд, в который пос-
тупает и из которого вытекает по трубопро-
водам жидкость. Уровень жидкости в со-
суде регулируется статическим регулято-
ром прямого действия. Чувствительный
элемент регулятора — поплавок — жестко
связан с исполнительным органом объекта
регулирования — краном на трубопроводе,
подающим жидкость в сосуд. При измене-
нии уровня жидкости в сосуде поплавок
перемещается, увлекая за собой кран, и
кран соответственно увеличивает или
уменьшает подачу жидкости так, чтобы
уровень ее в сосуде оставался постоянным. ,
. Возьмем и выключим регулятор — отсо-
единим поплавок от крана. Одновременно
увеличим расход жидкости (т. е. изменим
внешнюю нагрузку) и подождем, пока ус-
тановится уровень, соответствующий ново-
му соотношению между поступлением и
расходом жидкости. Снова включим регу-
лятор.- Поскольку теперь поплавок из-за
снизившегося уровня жидкости находится
несколько ниже прежнего положения, то
для соединена его с краном Последний
необходимо повернуть в сторону увели-
чения подачи жидкости. Уровень жидкости,
естественно, начнет повышаться, но достиг-
нуть прежнего положения не сможет:'
ведь исходное положение системы попла-
вок — кран из-за наличия жесткой обрат-
ной связи между ними теперь иное, чем
. прежде.
Таким образом, при работе регулято-
ра установится некоторое среднее (компро-
миссное) значение уровня жидкости в
. сосуде, которое будет меньше первона-
чального на величину статистической ошиб-
ки регулирования. Эта ошибка растет по ме-
: ре увеличения жесткости обратной связи
и диапазона изменения внешней нагрузки
(в нашем примере — расхода жидкости).
Изодромные регуляторы имеют гибкую
обратную связь и устроены сложнее. Обрат-
ная связь изодромного регулятора содер-
жит демпфер. В гидравлических регулято-
рах демпфер выполнен в виде поршня (изо-
дрома) с регулируемым сечением жиклера
и связанной с поршнем пружины. Работает
такой регулятор в двух режимах: вначале
как регулятор с жесткой обратной связью
(поддерживает значение управляемой вели-
чины с точностью до статистической ошиб-
ки) , затем как изодромный.
Мы уже упоминали о регуляторах пря-
мого действия. Они осуществляют связь
чувствительного элемента регулятора с ис-
• полнительным органом управляемого объ-
екта. Здесь усилие, развиваемое на чувст-
вительном элементе, непосредственно пере-
мещает исполнительный орган. В регулято-
рах непрямого действия для этой цели
. используется серводвигатель (сервопри-
вод) .
• По видам обратных связей АСР можно
подразделить на одноконтурные, двухкон-
турные и многоконтурные. На рис. 3 пока-
зан регулятор частоты вращения ротора
19
газотурбинного двигателя 1 изменением
подачи топлива. Угловая скорость измеря-
ется центробежным маятником 5, приво-
димым во вращение валом 2 и угловыми
зубчатыми передачами 3. При росте частоты
вращения муфта 4 маятника перемещает
поршень золотника 6 вверх и масло из
насоса поступает в верхнюю часть цилиндра
гидро поршня. Поршень 7 опускается и
коромыслом 8 открывает клапан 9. Часть
топлива, нагнетаемая насосом 10, будет
перетекать через клапан 9, его подача в дви-
гатель уменьшится, поэтому и частота вра-
щения ротора снизится - вплоть до задан-
ной.
Структурная схема автоматического ре-
гулятора включает газотурбинный двига-
тель /, гидропривод (золотник с цилинд-
ром) //; центробежный маятник III. В срав-
нивающем элементе IV вырабатывается сиг-
нал, пропорциональный разности заданной
и текущей частот вращения ротора. На
рис. 3, а видно, что система является одно-
контурной с замыкающей отрицательной
обратной связью.
На рис. 3, б показана система, в кото-
рую введены дополнительный рычаг 11,
связанный с кронштейном обоймы золот-
ника 12, плунжер 13 и пружина 14. Для
перемещения плунжера 13 золотника вверх
силовой поршень опускается, открывая
клапан 9, обойма золотника под воздей-
ствием рычага И перемещается вверх.
Таким образом, происходит встречное пере-
мещение обоймы золотника и плунжера
и выработка сигнала на сравнивающем
устройстве V. Этот сигнал пропорционален
разности перемещений.
В описанном регуляторе, кроме основ-
ной замыкающей обратной связи, есть
еше внутренняя отрицательная обратная
связь, образующая второй (внутренний)
замкнутый контур. Следовательно, эта АСР-
двух контурная. Если кроме рычага 11 в
системе имеется катаракт VI (поршень 15 с
отверстием 16 в гидроцилиндре 17, за-
полненном жидкостью) с пружиной 18,
то система будет по-прежнему двухконтур-
ной, но сигнал обратной связи будет про-
порционален не только величине перемеще-
ния рычага, но и скорости этого перемеще-
ния (рис. 3, Ь).
Введение различных видов отрицатель-
ной обратной связи в АСР повышает точность
их работы. Например, точность поддержания
заданной угловой скорости ротора газо-
турбинного двигателя с помощью системы,
показанной на рис. 3, а, составляет 2,5-5%,
а системы на рис. 3, в - уже 0,5-1%.
Регуляторы двух и более изменяющих-
ся величин называют многомерными. Они
бывают двух типов: несвязанного и свя-
занного регулирования. В первых взаимо-
действие регулируемых величин происхо-
дит через объект регулирования, во вто-
рых- непосредственно.
В 1965 году в нашей стране был создан
газотурбоход на подводных крыльях „Бу-
ревестник”, рассчитанный на 150 пассажи-
ров. Его скорость составляет 95 км/час,
двигательная установка состоит из двух га-
зовых турбин общей мощностью около
4100 кВт. Движитель „Буревестника”— во-
дометный, его характеристики существенно
отличаются от винтового. Частоту вращения
роторов газотурбинных двигателей поддер-
живает в заданных пределах изодромный
регулятор. Он согласует показатели эле-
ментов пропульсивного судового комплек-
са — системы судно - газотурбинный дви-
гатель — водометный движитель (рис. 4).
По степени защиты управляемого объ-
екта от перегрузок регуляторы бывают
предельными, однорежимными, двухрежим-
ными, всережимными и всережимно-пре-
дельными. Предельный регулятор защищает
двигатель от перегрузок. При резком
уменьшении нагрузки и повышении час-
тоты вращения вала на 5-15% он умень-
шает подачу топлива до тех пор, пока
частота вращения не станет меньше за-
данной.
Всережимный регулятор может стаби-
лизировать любой режим работы двигате-
ля. Новый режим задается перенастройкой
регулятора (это делает оператор), после
чего регулятор действует самостоятельно.
Однако здесь нет устройства, предохраня-
ющего двигатель от перегрузки. Более
совершенен регулятор с механизмом огра-
ничения по какому-либо критерию подачи,
топлива.
По исполнению АСР бывают механи-
ческими, гидравлическими, пневматически-
ми, электрическими и комбинированными.
Основные типы автоматических систем
регулирования современного судна показа-
ны на рис. 5.
Мы уже не раз упоминали об ЭВМ и
их роли в управлении различными процес-
20
Рис. 3. АСР частоты вращения ротора газовой
турбины, а - без обратной связи; б - с жесткой
обратной связью; в - с гибкой обратной связью.
Рис. 4. Изодромный регулятор частоты вращения
роторов газовых турбин судна на подводных
крыльях „Буревестник”.
1,3 — газотурбинные двигатели; 2 - водометный
движитель; 4 — гидропривод; 5 — изодромная
обратная связь; 6 — сравнивающий элемент; 7 -
чувствительный элемент.
21
Рис. 5. Судовые АСР: а - сопровождения цели;
б — частоты вращения вала гребного винта; в -
с передачей задающего сигнала по радио; г - тем-
пературы воздуха в камере; д - с электромеха-
нической следящей системой; е — движения судна
по предписанному курсу.
1,2 — радиолокационная станция; 3 — суммирую-
щий элемент; 4 — усилитель; 5 — сервопривод;
6 — радиопередающее устройство; 7 — усилитель;
8, 15 — электродвигатель; 9, 16 '— редуктор;
10 -г радиоприемное устройство; 11,17 — управ-
ляемый объект; 12 — камера; 13 — задающее' ”
устройство; 14 — усилитель; 18 — рулевая ма-
шина; 19, 20, 21 — электромашинный усилитель;
22 — гирокомпас; 23 —. задающее устройство.
22
Рис. 6. ЭВМ в судовых автоматизированных сис-
темах.
1 — управление работой главного двигателя; 2 —
управление направлением движения; 3 — конт-
роль за работой холодильных установок; 4 —
контроль производства и распределения электро-
энергии; 5 - управление грузовыми операциями;
6 — продажа билетов.
23
сами. Рис. 6 иллюстрирует, как разнооб-
разно применение ЭВМ на судах.
ЭВМ предназначены для автоматическо-
го программного выполнения арифметичес-
ких операций над массивами данных,
представленных в цифровой форме.
Основными элементами ЭВМ являются
устройства: запоминающее ЗУ, арифмети-
ческое АУ, управляющее УУ (с пультом),
ввода и вывода УВ.
Запоминающее устройство (память)
хранит программу работы машины, исход-
ные данные, промежуточные и окончатель-
ные результаты вычислений (операций). В
некоторых ЭВМ есть несколько ЗУ: опе-
ративное, буферное, долговременное и т. п.
Арифметическое устройство выполняет
операции счета и некоторые логические
действия. Управляющее устройство органи-
. зует взаимодействие всех устройств ЭВМ.
В него входит пульт управления < (ПУ),
предназначенный для оператора. Оператор
может вмешаться в работу машины на лю-
бом ее этапе: остановить или пустить маши-
ну, изменить программу, исходные данные
и т. п. Устройства ввода — вывода - это
связи машины с внешними системами (дат-
чиками, банком данных, другими ЭВМ).
Программа работы машины состоит из
отдельных элементарных частей, называе-
мых командами. Каждой команде соответ-
ствует определенная процедура обработки
исходных данных - машинная операция.
Каждая такая операция имеет свои исход-
ные данные (операнды) и свой результат.
Запоминающее устройство характери-
зуется объемом - количеством одновре-
менно размещаемых в нем данных, а также
временем и способом обращения (време-
нем записи-воспроизведения). Если в ЭВМ
несколько ЗУ, то постоянную связь с АУ
обычно имеет лишь одно, называемое внут-
ренним, или оперативным ОЗУ.
В арифметическое устройство входят
регистры - элементы, предназначенные для
хранения и преобразования данных.
Устройство управления контролирует
работу машины, поддерживая синхронность
выполнения операций всеми элементами
и устройствами, входящими в ее состав.
Устройства управления имеют два ре-
гистра - адреса команды и выполнения
команды. К началу выполнения каждой
операции регистр адреса должен содержать
адрес (кодовые признаки) ячейки ОЗУ,
24
в которой хранится очередная команда
программы. Содержащаяся в ячейке коман-
да передается (переписывается) на ре-
гистр выполнения команды. Код, в кото-
ром записана команда, содержит сведения
о типе операции („сложение”), адреса или
значения операндов, адрес, по которому
надо передать результаты,и другие данные,
необходимые для выполнения операции.
Иногда адреса, по которым обращаются
к ЗУ, не содержатся в команде, а должны
быть вычислены. Для этого устройство
управления имеет еще и сумматор адресов,
представляющий собой небольшое АУ с уэ-
коцелевой функцией.
Раньше, когда ЭВМ выполнялись на
электронных лампах, они мало использо-
вались на судах, поскольку обладали низ-
кой надежностью, малой устойчивостью
к воздействию морских факторов — кач-
ки, вибраций, влажности и т. п. Однако по-
ложение изменилось после того, как эле-
ментной базой ЭВМ стали транзисторы,
а затем и микроэлектроника в виде ИС
и БИС. Такие конструкции очень устойчи-
вы к внешним воздействиям, они невели-
ки по размерам, допускают герметизацию
и заливку специальными твердеющими сос-
тавами — компаундами.
На основе БИС создаются готовые
блоки, из которых формируются ЭВМ
с большими возможностями. Появились
ЭВМ, выполненные на одном кристалле
кремния размером, например, 10* 10 мм,
а иногда и меньше (мини-ЭВМ, процессо-
ры) . На столь малой площади, тем не ме-
нее, можно разместить тысячи элементов:
транзисторов, резисторов, проводников
и др. Технологические процессы изготовле-
ния таких сверхминиатюрных электронных
приборов хорошо отработаны, и сейчас
организован их массовый выпуск.
В последние годы созданы семейства
компактных, относительно недорогих, эко-
номичных и надежных микропроцессо-
ров. На их основе разработаны мини-ЭВМ,
которые, при равной производительности,
в 25 раз дешевле обычной, „большой”, ЭВМ
и к тому же занимают в 25 раз меньший
объем.
Но не одни ЭВМ определяют уровень
автоматики. Ее развитие связано также
с успехами в создании всевозможных
элементов автоматических систем — датчи-
ков (давления, температуры, напряжения
и т. п.), работающих в широком диапазо-
не значений измеряемых параметров, пред-
усилителей, разъемов, кабелей, в том чис-
ле волоконно-оптических. Последние обес-
печивают широкую полосу частот сигнала,
передающего данные от датчиков к ЭВМ
и от нее - к управляемым объектам.
Программы судовых АСУ выполняют
в виде стандартных модулей (наборов
и сочетаний команд), что значительно
расширяет их возможности и сокращает
затраты на разработку. Использование ЭВМ
позволило перейти к созданию высокоэф-
фективных управляющих систем, таких,
как АСУТП, и систем комплексной автома-
тизации.
В зависимости от сложности решаемых
задач и назначения АСУТП работают в трех
основных режимах: сбора данных, „совет-
чика оператора” и собственно автомати-
ческого управления. Автоматическое управ-
ление может быть, как мы уже говорили,
супервизорным или непосредственным Циф-
ровым (рис. 7).
При супервизорам управлении по мно-
гим параметрам для каждого из них имеет-
ся свой автомат-регулятор, причем конст-
руктивно „соседи” в этом наборе могут
быть разными (автоматический регулятор,
цифровой автомат и т. д.). В таком случае
ЭВМ используют для настройки отдельно
каждого регулятора и контроля за их ра-
ботой. При непосредственном цифровом
управлении ЭВМ выполняет еще и роль
всех локальных устройств, используемых
при супервизорном управлении.
Морские профессии ЭВМ многообраз-
ны. На пассажирских теплоходах типа
„Белоруссия” для учета пассажиров и
автомобилей используют систему „Шипди-
гит” (акционерное общество „Нокиа”,Фин-
ляндия) . База системы — мини-ЭВМ
РДР-8Е; ее программа предусматривает
учет занятых пассажирских мест, расчет
суммарной длины и массы погруженных
автомобилей, бронирование пассажирских и
автомобильных мест на любом отрезке
линии.
Успешно используются ЭВМ и при кон-
тейнерных перевозках. Расчеты по перевоз-
кам, как правило, очень сложны и имеют
значительный объем, их выполнение воз-
можно только с помощью ЭВМ. Разрабо-
танная экономико-математическая модель
позволяет определить рациональные объе-
мы перевозок порожних контейнеров из
одного пункта в другой, а также ответить
на вопрос: где и какое количество контей-
неров пароходству целесообразно арендо-
вать.
Наряду с ЭВМ на судах широко приме-
няют простые в обращении надежные и
недорогие клавишные вычислительные ма-
шины (ЭКВМ). Особенно популярны на
флоте портативные („карманные”) ЭКВМ,
которые, кроме арифметических, выпол-
няют и логические операции, т. е. допуска-
ют программирование (таковы отечествен-
ные ЭКВМ „Электроника” БЗ-15, Б3-18,
БЗ-19 и ЭКВМ японской фирмы „Касно”
fx-17, fx-19, fx-101, fx-102 и др.).
Пользоваться такими миниатюрными
вычислительными приборами очень удобно,
особенно если имеются предварительно
составленные для них „клавишные алго-
ритмы”. Они представляют собой схемы
последовательности нажатия клавиш. Одна-
ко небольшой объем памяти ЭКВМ (обычно
один регистр) и необходимость ввода
команд в процессе счета все же создают
неудобства при их применении. Исходные
данные приходится набирать неоднократно,
а одно неверное нажатие клавиши приводит
к сбою, в результате чего приходится
повторять решение сначала.
Из ЭКВМ с постоянным программиро-
ванием для мореплавателей наиболее удоб-
на „Контакт-2” отечественного производст-
ва. Она предназначена для решения нави-
гационных задач, включая астрономичес-
кие, и имеет неизменяемые программы.
При пользовании машиной набирают номер
задачи („вызывают” нужную программу),
однократно вводят исходные данные, и на
индикаторе можно прочитать результат.
На советских судах используются так-
же настольные ЭКВМ моделей НР-65 и ’
НР-97 с внешними носителями программ,
причем последняя имеет печатающую при-
ставку. По сравнению с ЭКВМ „Контакт-2”
процесс решения на этих машинах несколь-
ко замедлен, поскольку здесь необхо-
димо предварительно выбрать из кассы
нужные магнитные карточки и затем ввес-
ти их в управляющее устройство. Однако
эти машины имеют то преимущество, что
позволяют неограниченно расширить пе-
речень решаемых задач.
ЭКВМ НР-97 снабжены все крупнотон-
нажные балкеры типа „Зоя Космодемьян-
25


ИНФОРМАЦИЯ
-_______
В .	. W
К. -
К >77
В 460.3034. ЙЛ1.3!
 К ’	ч
ГОТЫ!
I act Hi
ТЕМПЕРАТУРЫ
MIS Iff
ская”. Для них составлены программы,
позволяющие в соответствии с инструкци-
ей Регистра СССР рассчитывать изгибающие
моменты и перерезывающие силы в 23
контрольных сечениях корпуса судна с вы-
дачей на печать отклонений от допустимых •
• значений. Имеются и другие программы:
контроля остойчивости, расчета осадки, \
статических моментов в зависимости от
загрузки, угла ветрового дрейфа, тормоз-
ного пути судна в зависимости от осадки,
• • • • •**«♦. • . •
; 26 .- *• ••	?. : *	’• ‘ ‘
*•* • • . .**•
а также дифферента, скорости и т. д. [25,
46],.	\
. Поговорим теперь о другом классе
управляющих систем — устройствах дис-
танционного управления. Они бывают прос-
тыми (ДУ) и автоматизированными (ДАУ).
Первые позволяют управлять объектами
при помощи простейших связей, как пока-
зано на рис. 8.
Более сложные и совершенные ДАУ
применяют на судах, где установлены
дизельные двигатели с винтами фиксиро-
ванного (ВФШ) или регулируемого (ВРШ)
шага. Эти устройства позволяют автомати-
• чески управлять главным двигателем с по-
мощью одного органа — рукоятки. Пере-
: мещение органа управления из начального
положения в требуемое осуществляется без
каких-либо ограничений, а все необходи-
. мые для изменения режима работы двига-
теля операции выполняются автоматически,
по заложенной в ДАУ программе.
На рис. 9 показана типовая система
дистанционного автоматического управле-
ния с программами нормального и уско-
ренного изменения частоты вращения греб-
ного винта. Машинный телеграф в ходовой
рубке является органом управления руч-
ным и автоматическим режимами работы
Рис. 7,. Автоматическое управление: а — cyrtep- • регулятор; 3 —> датчики; 4 — управляющая элект-
в и зорное; б — непосредственное цифровое.	ронная машина с пультом; 5 — исполнительное
• / -- управляемый объект; 2 - автоматический . Устройство. .
’	' •	4 ?’ •’  '	“• ' л 27
Рис. 8. Машинный телеграф.
1 — задающая ручка; 2 — судовой двигатель;
3 - местный пост управления; 4 - следящая
ручка.
28
поступают на логические схемы, выпол-
няющие пуск и остановку главного дви-
гателя по программе. Более подробно эта
схема описана в гл. 4.
Система раздельного управления судо-
вым дизелем и ВРШ показана на рис. 10 —
это простейший вариант ДАУ.
ДАУ с одновременным программным
управлением имеют то преимущество, что
позволяют непрерывно подстраивать харак-
теристики системы двигатель — винт в за-
висимости от состояния корпуса судна
в процессе эксплуатации (изменения осад-
ки, обрастания).
Адаптивные системы управления греб-
ных установок с ВРШ представляют собой
более высокий класс судовых автоматов.
Они самостоятельно осуществляют выбор
оптимальных значений частоты вращения
и шага винта для каждой конкретной си-
туации. Эти системы наделены функцией
самонастройки, которую осуществляет ЭВМ
с помощью весьма сложной программы.
Программа содержит операции сравнения
вычислительных значений характеристик
двигательной установки и судна в целом
и правила выбора из результатов сравнения
наилучшего (т. е. наиболее удовлетворяю-
щего введенному заранее критерию эффек-
тивности) варианта, его проверки и приня-
тия окончательного решения — в форме
команды, управляющей системой главный
двигатель — ВРШ.
Один из главных источников энергии
на судне — энергетическая установка
(СЭУ), вырабатывающая электрический
ток различной силы, напряжения и часто-
ты. Конечно, даже на турбоэлектроходе
всегда есть другие источники энергии,
например дизельные приводы генераторов,
утилизационные паровые котлы, однако
они не являются определяющими в его
энергетическом хозяйстве.
Системы централизованного контроля
(СЦК) (рис. 11) осуществляют контроль
за состоянием сотен, а иногда и тысяч
(на больших судах) источников и потреби-
телей электроэнергии. В основу построения
СЦК заложены три принципа действия
(контроля): циклический (в отдельные
моменты времени)4 непрерывный, смешан-
ный. За работой самой СЦК следит опера-
тор.
Когда количество объектов контроля
настолько велико, что наблюдение за ними
с помощью простых технических средств
становится невозможным, на помощь опера-
тору приходит ЭВМ, которая вместе с сис-
темой датчиков, линиями связи и индикато-
рами образует СЦК.
Электрические сигналы от датчиков,
пропорциональные измеренным значениям
контролируемых величин, передаются на
сканирующее (см. рис. 11, а) - цикличес-
ки обегающее, как бы просматривающее, —
устройство 2, переключатель которого по-
очередно подключает к усилителю 3 каж-
дый из каналов (линий связи) 7. После уси-
ления очередной сигнал поступает в блок
4, где преобразуется в цифровой код.
В устройстве 6 происходит сравнение из-
меренного значения контролируемой вели-
чины с заданным (допустимым), хранимым
памятью блока 5. Если отклонение (вниз
или вверх) превышает допустимый предел,
включается печатающее устройство аварий-
ных значений 7, а также световая 8 и звуко-
вая 77 сигнализация. Печатающее устройст-
во через заданные промежутки времени
регистрирует величины, подлежащие до-
кументированию. Через устройство вызо-
ва — кнопочную панель 9 оператор в лю-
бой момент может подключить к табло
10 каждую из контролируемых величин.
Табло 10 - цифровой индикатор, на кото-
ром может быть высвечена либо сама
измеренная величина, либо ее соотношение
с нормой (в процентах).
Функции СЦК непрерывно расширяют-
ся. Теперь они могут следить за работой
не только энергосистем, но и других техни-
ческих средств судна, и в первую очередь
агрегатов и механизмов в машинном отде-
лении. Такая СЦК имеет не один общий,
а несколько (специализированных по виду
контролируемых объектов) пультов, кото-
рые размещаются в разных местах: в ЦПУ,
ходовой рубке и т. д.
Так, существуют системы контроля
состояния вахтенного специалиста, находя-
щегося в ЦПУ. Алгоритм ее довольно
прост - вахтенный должен периодически
(скажем, через 30 минут) нажимать спе-
циальную кнопку. Если он этого не сделает,
то на ходовом мостике (или в рулевой
рубке) зазвонит сигнал тревоги. Чтобы
вахтенный не забыл о себе сообщить, за
5 минут до истечения назначенного срока
машина вырабатывает для него ,запомина-
ющий” сигнал.
29
Общесудовая система контроля техни-
ческих средств построена по иерархическо-
му принципу. Оператором нижнего („млад-
шего") уровня' является вахтенный меха-
ник, который должен первым принять
необходимее меры по устранению неис-
правности, если она произошла в каком-ли-
бо второстепенном агрегате. Однако, если
из строя вышел механизм (прибор, блок,
устройство),.влияющий-на движение, управ-
ляемость или живучесть судна, решение при?
нимаеТся на более высоком уровне — вах-
тенным штурманом или капитаном судна.
Здесь очень важно, чтобы сигналы о неис-
правностях поступали именно на тот пост,
в котором может быть принято решение
об их устранении. К сожалению, машина не
Рис. 9. ДАУ главным дизелем с ВРШ (програм-
мное управление): а - функциональная схема
ДАУ; б - схема следящей системы; в - програм-
ма Нормального маневрирования; г - программа
торможения; д — программа экстренного манев-
рирования: е - программа прохождения крити-
ческой частоты вращения гребного винта; ж -
функциональная схема типовой ДАУ; з - график
выбега судна после подачи команды „Стоп” от
полного хода до полной остановки; и - расхожде-
ние фактической скорости с заданной.
1 — дизель; 2 — датчик положения ручки; 3 — •
усилитель; 4 — указатель; 5 — преобразователь;
6 — датчик обратной связи; 7 — сервопривод;
8 — датчик частоты вращения; 9 — ограничитель.
может „сортировать” сигналы о неисправ-
ностях по степени важности последствий
для главных характеристик судна. Алго-
ритм такой „сортировки” очень сложен, а
значит, и не совсем надежен. Всегда есть
риск — возможность путаницы, когда сиг-
• • •  • .
нал о какой-либо мелкой неисправности
поступит сразу к капитану, т. е. на выо .
ший уровень иерархии, а важное сообщение
попадет . вначале к оператору низшего
уровня, и он вынужден будет тратить вре-
мя на передачу сообщения капитану.
• • • •'
.	31
Рис. 10. ДАУ главным дизелем с ВРШ (раздельное
управление): а - агрегатная схема; б - функцио-
нальная схема.
1 — указатель положения ручки; 2 — коробка
разъема; 3 — ручка управления частотой враще-
ния; 4 — распределительная коробка; 5 — магнит-
ный усилитель; 6 — ручка управления положени-
ем лопастей гребного винта; 7 — указатель поло-
жения лопастей гребного винта; 8 — задатчик
шага; 9 — задатчик частоты вращения; 10, 11 —
промежуточные блоки; 12 - регулятор частоты
вращения вала дизеля; 13 — механизм изменения
шага винта; 14 — лопасть гребного винта; 15 —
блок местного управления положением лопастей
гребного винта; 16 — блок управления настрой-
кой регулятора частоты вращения вала дизеля.
32
ет старший механик. В этом случае конт-
ролер являет собой промежуточный уро-
вень иерархии.
Идеальной была бы система, которая
позволила бы одновременно с. передачей
сигнала о неисправности технического
средства сообщить и ее характер, местопо-
ложение, степень срочности реакции на эту
неисправность. Такая идея может быть
реализована в виде некоторой обобщен-
ной системы контроля, индикаторное уст-
ройство которой представляет собой свето-
33
вое табло; по его горизонтальной оси
расположены цифры — номера основных
механизмов (или же их мнемосхема),
а по вертикальной — контролируемые
величины, расположенные в порядке зна-
чимости.
Современные СЦК достигли, конечно,
большого технического совершенства. По-
явились модульные сигнально-измеритель-
ные системы, сочетающие в себе функции
и возможности, ранее свойственные не-
скольким отдельным системам: двухпози-
ционная сигнализация („исправен — неис-
правен”), измерение аналоговых сигналов,
анализ аварийных сообщений, регистрация
данных и т. п. Такова, например, система
аварийно-предупредительной сигнализации
АЛСИ-8 (шведского производства), кото-
рая обслуживает 512 аналоговых и дискрет-
ных датчиков. Система отличается высо-
кой надежностью и помехоустойчивостью,
пригодна для использования на судах
с безвахтенным обслуживанием машинного
отделения.
Принцип действия такой универсальной
системы следующий. При переключении
34
2©
клавиш можно наблюдать
значения интересующих
оператора сигналов и за-
данных пределов (уста-
вок) аварийной сигнали-
зации.
Одно из назначений
системы — непрерывный
двухпозиционных контактов или при выхо-
де значения аналогового сигнала за допус-
тимые пределы в пост управления и другие
посты судна передаются мигающие свето-
вые и звуковые аварийные сигналы, причем
подача звукового сигнала можез осущест-
вляться с некоторой задержкой. Передача
аварийного звукового сигнала прекращает-
ся только после приема его оператором, при
этом мигающий световой сигнал переходит
в постоянно светящийся и существует до
устранения неисправности.
Система АЛСИ-8 имеет единственный
цифровой индикатор — дисплей, на экране
которого при нажатии соответствующих
Рис. 11. Судовые системы централизованного
контроля: а - функциональная схема; б - схема
потоков информации при традиционном составе
вахты в машинном отделении; в — схема пото-
ков информации в общесудовой системе конт-
роля технических средств и оповещения экипажа.
1 — каналы контролируемых величин; 2 — обе-
гающее устройство; 3 — усилитель; 4 — преобра-
зователь; 5 — блок памяти; 6 — устройство срав- ’
нения; 7 — печатающее устройство; 8 — устройст-
во вызова; 9 — табло; 10 — световая сигнализа-
ция; 11 — звуковая сигнализация; 12 - пульт
старшего механика; 13 — рулевой; 14 — пульт
в ЦПУ; 75 — общесудовая вахта; 16 — рулевая
рубка; 17 - каюта старшего механика; 18 — вах-
тенный в ЦПУ; 19 — вахтенный моторист; 20 —
механик; 21 — ЦПУ без вахтенного; 22 — столо-
вая экипажа.
35
контроль параметров объекта - генера-
тора — в нескольких точках. При превы-
шении среднего значения его температуры
подается сигнал. В системе есть устрой-
ство блокировки ложных сигналов, а каж-
дый канал аварийной'сигнализации подраз-
деляется по степени важности на ряд групп
(до шести) и сигналы передаются с различ-
ными задержками.
Функции системы АЛСИ-8 могут быть
расширены путем объединения ее с систе-
мами АСЕА-СИЛ ДЕТ и ДС-8. Первая осу-
ществляет контроль за состоянием цилинд-
ров судовых дизелей, вторая — обработку
электрических сигналов и выдачу их в за-
данной форме (в распечатанном виде,
записанными на перфоленте, отображенны-
ми на экране дисплея). Кроме перечислен-
ных операций АЛСИ-8 может регистриро-
вать команды, передаваемые с мостика
судна, и отмечать, что сделано механиками
для выполнения этих команд. Регистрация
производится печатающим устройством,
которое устанавливают в любом месте
судна.
В состав АЛСИ-8 входит видеомони-
тор — устройство, позволяющее наблюдать
за передачей и обработкой сигналов в
системе, а также ряд дополнительных сиг-
нальных устройств, выдающих информа-
цию, например, о составе вахты на мостике
и др.
Самые первые защитные устройства на
судах предназначались для предотвращения
аварий машин и агрегатов из-за недопусти-
мых отклонений их характеристик от за-
данных значений. Реакция на такие события
заключалась в ограничении отклонения или
прекращении работы агрегата. Сейчас все
суда оборудованы множеством совершен-
' ных автоматов защиты и блокировки.
Они — часть конструкции энергетических,
холодильных и других подобных им уста-
новок. По их сигналам включаются сред-
ства пожаротушения при появлении в по-
мещениях судна дыма, открытого огня,
резком повышении температуры. На атом-
ных судах блокирующие автоматы осущест-
вляют защиту экипажа от воздействия
повышенных доз ионизирующего облу-
чения.
Зы наглядно убедились, как много
разных автоматов работает на судах. Без
них, образно говоря, и шага нельзя ступить.
Но ведь судно — это продукт, конечный
итог, результат работы гигантской отрас-
ли промышленности, в которой заняты
тысячи и тысячи людей, — судостроения.
Автоматы (и в большом количестве!)
есть и там. Поговорим теперь о них.
Начнем рассказ с больших по структу-
ре, числу элементов и сложности решае-
мых задач автоматических систем. Вот их
неполный перечень:
системы автоматизированного проекти-
рования систем, узлов, агрегатов судов
и судов в целом (САПР);
автоматизированные системы тех-
нологической подготовки производства
(АСТПП);
автоматизированные и автоматические
системы управления технологическими про-
цессами и оборудованием (АСУТП);
автоматизированные системы научных
исследований (АСНИ);
автоматизированные системы управле-
ния отдаленными предприятиями (АСУОП);
отраслевые автоматизированные систе-
мы управления (ОАСУ).
Не все эти системы созданы, однако
некоторые полностью завершены и успеш-
но работают. Многие годы действуют,
например, локальные АСТПП, обеспечиваю-
щие формирование и аналитическое сог-
ласование обводов корпусов судов, форми-
рование конструктивных линий на поверх-
ностях корпусов, развертывание листов об-
шивки, определение размеров деталей кор-
пуса, подготовку программ для автома-
тов - „закройщиков”, вырезающих из
листов стали детали корпусов и надстроек
судов.
Сейчас в стадии внедрения находятся
автоматизированные системы технологи-
ческой подготовки производства, которые
будут выпускать технологическую доку-
ментацию для всех видов производств
на судостроительных заводах. В их числе -
комплексная система автоматизации техно-
логического обеспечения постройки судов
(АТОПС), которая возьмет на себя всю
технологическую часть корпусообрабаты-
вающего, сборочно-сварочного, корпусо-
строительного и частично корпусодостроеч-
ного, трубомедницкого и механомонтажно-
го производств. Ее внедрение позволит в
3—4 раза сократить сроки подготовки
технологических операций. АТОПС будет
действовать совместно с системами автома-
тизации проектирования и конструирования
36
Рис. 12. Автоматизированные системы управления
технологическими процессами в судостроении:
автоматизация процесса изготовления и установки
гребного винта.
1 — выбор из банка данных и задание программ
работы цехов, участков, станков, машин; 2 —
строящееся судно на стапеле; 3 — автоматизиро-
ванная система управления и контроля техноло-
гическими операциями; 4 — контроль изготовле-
ния сварных конструкций; 5 — каналы и устрой-
ства передачи команд; 6 — каналы и устройства
контроля исполнения команд; 7 — технологичес-
кие процессы (литье, токарные работы, баланси-
ровка гребного вала) ; 8 — установка гребного
винта; 9 — контроль и регистрация данных
о состоянии технологических процессов и изде-
лия (гребного винта).
37
судов и автоматизированными системами
управления технологическими процессами в
судостроении (рис. 12) .
Сейчас наиболее развиты локальные
АСУТП, которые действуют на уровне
отдельных станков, линий, участков и
цехов.
В судостроительном производстве к та-
ким АСУТП относятся станки и машины
(например, трубогибочные станы) с число-
вым программным управлением; испыта-
тельные комплексы (стенды), например
для газотурбинных установок судов; систе-
мы управления отдельными процессами,
например непрерывной разливкой стали;
системы проектирования и изготовления
плат печатного монтажа электронных при-
боров.
Внедрение АСУТП идет поэтапно - вна-
чале автоматизируют различные операции,
процессы, станки и машины, затем органи-
зуют их взаимодействие на участках и в
цехах и лишь после этого осуществляют
автоматизацию в масштабе предприятия.
Локальные системы создают типовыми —
пригодными к внедрению на всех родствен-
ных по условиям и результатам работы
судах и предприятиях. Так закладывается
фундамент комплексной автоматизации
производства [4].
Что же такое комплексная автомати-
зация на судах? Хозяином ситуации и
здесь, конечно, является человек-оператор
(это может быть вахтенный в рулевой руб-
ке, капитан или специалист, обслуживаю-
щий пульт управления самой АСУ). Опе-
ратор выполняет самые важные и сложные
операции, не доступные пока ни одной
машине в мире: определяет задачи управ-
ления, вырабатывает текущие цели, под-
бирает критерии оценки степени достиже-
ния этих целей, вводит в машину програм-
мы, контролирует ее работу и оценивает
результаты. Таким образом, „стратегичес-
кое” руководство — это дело ума и рук
человеческих. А уж все остальное с боль-
шим или меньшим успехом можно пору-
чить машине.
Мы совсем недаром напоминаем вам
о главенствующей роли человека в управ-
лении автоматикой. К сожалению, и среди
проектировщиков-создателей, и среди море-
плавателей ходят (не без отрицательных
последствий!) всякого рода мифы и сказ-
ки о том, что машина-де „может решать”,
„определять ситуацию”, , выбирать страте-
гию”. Нет, уважаемый читатель. Даже
гигантские вычислительные системы, состо-
ящие из десятков ЭВМ, делающие миллио-
ны операций в секунду, и те не могут
решать эвристические (близкие по харак-
теру к процессу мышления) задачи. Навер-
но, это когда-нибудь будет. Но пока ЭВМ
и все автоматы — только исполнители
заранее полностью и точно разработанных
программ.
Посмотрим, что собой представляет
комплексная автоматизированная система
управления современным судном. Для при-
мера возьмем АСУ газотурбохода „Капи-
тан Смирнов”. Он оборудован двумя ав-
томатизированными комплексами: „Бриз”
и „Тропик”. Первый обеспечивает автома-
тизацию судовождения, навигации и грузо-
вых операций, второй — автоматизацию
управления энергетической установкой.
Комплекс „Тропик” имеет в своем
составе системы дистанционного управле-
ния газотурбинной установкой („Раскат”),
электроэнергетической установкой („Ижо-
ра-6”) , судовыми системами („Нарочь-6”) и
СЦК типа „Шипка У-7”.
Комплекс рассчитан на эксплуатацию
в течение 20 лет с межремонтным перио-
дом 4 года. Эти цифры соответствуют
жизненному циклу самого судна. Столь
высокая надежность достигнута за счет
применения высококачественной элемент-
ной базы, резервирования каналов управле-
ния, встроенного контроля исправности,
„ждущего” (без нагрузки в случае отсутст-
вия управляющего сигнала) режима работы
большинства элементов. В комплексе при-
нята трехступенчатая иерархия управления
для газотурбинных установок (ГТУ) и су-
довых систем и двухступенчатая - для
электроэнергетической установки (ЭЭУ).
При такой структуре система надежна и
в то же время малогабаритна, имеет „ко-
роткие” линии связи. Все логические схемы
размешены в центральном посту управле-
ния. Контролю исправности систем уделено
особое внимание. Для непрерывно рабо-
тающих цепей и линии связи применен ав-
томатический, а для остальных элемен-
тов — тестовый1 контроль.
’ Тест - специально подобранная задача
(сигнал, программа), предназначенная для про-
верки правильности функционирования (исправ-
ности) системы.
38
Состояние отдельных блоков и уст-
ройств контролируется исполнительной,пре-
дупредительной (некритической) и аварий-
ной (критической) сигнализацией. Вовремя
исполнения системой команды (например,
о закрытии клапана) сигнальные табло
горят ровным белым светом, при перехо-
де управляемого объекта в формальное”
состояние после выполнения команды —
зеленым. Предупредительные сигналы при
отклонении параметров от заданного зна-
чения подаются желтым мигающим светом,
одновременно включается звуковой сигнал
(звонок). При аварии зажигается мигаю-
щий красный свет и включается сирена.
Оператор нажимает кнопку, что означает —
услышал, понял, начал действовать! Табло
продолжает светиться красным, но уже
немигающим светом, звуковой сигнал вы-
ключается. Когда неисправность устранена,
световое табло гаснет.
Управление работой ГТУ с помощью
системы „Раскат” упрощено и сведено
к манипуляциям всего одной рукояткой,
которая имеет четыре положения: „самый
малый ход”, „самый полный ход”, „реверс”
(изменение направления движения на обрат-
ное) и „остановка”. Имеются две програм-
мы работы ,дюрт” и „море”.
Электроэнергию на газотурбоходе ка-
питан Смирнов” вырабатывают пять гене-
раторов: два с приводом от утилизацион-
ных турбогенераторов (УТГ) и три — от
дизелей (ДГ). Эксплуатация ЭЭС при уп-
равлении системой „Ижора-6” требует вме-
шательства дежурного электромеханика
только при вводе в действие — включении
первого генератора, выборе резервного ДГ
и запуске турбогенератора. Автоматы под-
держивают заданный режим, синхронизиру-
ют генераторы, перераспределяют нагрузку,
защищают ЭЭС от перегрузок при обрывах
фаз. Щит управления и сигнализации распо-
ложен в ЦПУ.
Система „Нарочь-6” управляет следую-
щими системами: балластной, осушитель-
ной, приема и перекачки топлива, обогре-
ва цистрен тяжелого топлива, противопо-
жарной, водяйой, креновой, орошения и ги-
дравлической. Так как во всех объектах
имеются элементы, требующие для управ-
ления значительных усилий, — задвижки,
клинкеты, замки и т. д., система имеет
в своем составе блоки гидро- и пневмо-
преобразователей, вырабатывающие элек-
трические сигналы, и сервоприводы. Пульт
судовых систем установлен в рулевой
рубке, откуда можно управлять насосами
и клапанами. На этот же пульт выведена
сигнализация противопожарной и ороси-
тельной систем. Креновая система вырав-
нивает палубы, что дает возможность
автопогрузчикам быстро и точно устанав-
ливать (или вывозить) контейнеры с гру-
зами (напомним, что наше судно является
контейнеровозом).
Система централизованного контроля
„Шипка У-7” осуществляет контроль за
состоянием источников и потребителей
электроэнергии. Она измеряет наиболее
важные параметры, извещает световыми
и звуковыми сигналами об отклонении
величин контролируемых параметров от за-
данных значений, регистрирует факт от-
клонения параметра и возвращение его
к норме, автоматически контролирует соб-
ственную исправность. Кроме того, система
каждые 30 минут контролирует присутст-
вие в ЦПУ вахтенного.
Комплекс „Бриз” — надежная и совер-
шенная система, которая создавалась не
один год. В 1975—1976 гг. был разработан
ее первый вариант „Бриз-1”, а затем, на его
базе, второй - „Бриз-1609”. Опыт эксплу-
атации этого комплекса на газотурбоходе
„Капитан Смирнов” позволил перейти к его
внедрению на других судах [6, 21].
Уровень автоматизации некоторых су-
дов позволяет исключить постоянную вахту
не только в машинном отделении, но и в
ЦПУ (знак автоматизации А1 Регистра
СССР).
В 1981 году на финской верфи акци-
онерного общества , ^аума-Репола” пост-
роен головной из серии универсальных
сухогрузных судов „Юрий Климентьев”.
Следом за ним вошли в 'строй „Капитан
Вооленс” и „Механик Круль”. Эти суда,
предназначенные для перевозок лесоматери-
алов в пакетах, целлюлозы, бумаги в руло-
нах, контейнеров, угля и других грузов,
имеют знак автоматизации А1.
Сигнальные табло системы централизо-
ванного контроля на этих судах выведены
в каюты механиков, столовую и рулевую
рубку, а также в ЦПУ. В рулевой рубке
стоит регистратор команд управления. Даже
якоря отдаются дистанционно, с указани-
ем длины вытравленной якорной цепи.
АСУ позволяет нести вахту только в ру-
левой рубке. И этого оказывается достаточ-
39
но для судна, несущегося по волнам со
скоростью грузового автомобиля, но, в от-
личие от него, везущего многие тысячи
тонн груза.
Однако повторим еще раз, что АСУ —
это человеко-машинные системы, принципи-
альной особенностью которых является сох-
ранение активной творческой роли челове-
ка-оператора [19].
Прописная истина: человек, работаю-
щий с техникой, должен не только хорошо
знать ее устройство, но и грамотно, правиль-
но, уверенно управлять ею.
Насколько высоки здесь требования к
оператору, видно из сравнения: в кабине
современного воздушного лайнера перед
пилотами находится около пятисот индика-
торов, кнопок, ручек, рычагов. О том, как
отбирают, готовят, проверяют пилотов, мы
знаем, видели, слышали. Но в ЦПУ тепло-
хода среднего водоизмещения (двадцать
тысяч тонн - не больше!) перед глазами
оператора находится пятьсот только инди-
каторов (шкал, табло, транспарантов, лам-
почек, мнемосхем) и еще до двухсот дру-
гих органов управления и приборов! Теперь
представляете себе, что должен знать и
уметь оператор АСУ судна?!
Но трудности заключаются ле только
в количестве и многообразии связей меж-
ду человеком и машиной. Когда прихо-
дится управлять таким огромным, слож-
ным и практически необозримым (за ко-
роткое время) объектом, как современное
судно, человеку-оператору недостаточно
только считывать показания контрольных
приборов. Сотни цифр, букв, схем, светя-
щихся лампочек — это лишь опорные
точки находящегося в сознании оператора
полного, детального, подвижного (динами-
ческого) отображения всего объекта управ-
ления — судна, да еще с „добавками” в ви-
де представлений об окружающей его об-
становке. Вот если все это вместе есть, да
еще правильно, без ошибок, да человек не
устал, не отвлекся, ну — тогда можно уп-
равлять судном. Хорошо и надежно.
Теперь представьте себе, что машина,
даже не вся, а только пульт, который ча-
сами находится перед глазами оператора,
спроектирован без учета мешающих, рас-
слабляющих, угнетающих и дезорганизую-
щих факторов и воздействий (а ведь так
создавали системы управления еще совсем
недавно).
Оператор АСУ судна, как показали
исследования, для принятия среднего по
сложности решения (не в экстремальной,
аварийной обстановке!) должен до 150—
200 раз в течение одной минуты сосредото-
чить внимание на показаниях выставленных
перед ним приборов. Конечно, такой темп
работы не может быть поддержан в течение
всей вахты, но в особо ,невезучие” дни
он может потребоваться не один и не два
раза. Такая обстановка для человека явля-
ется экстремальной, у него резко повыша-
ется артериальное давление, учащаются
пульс и дыхание, ослабляются внимание,
память, реакция; человека охватывает чув-
ство тревоги из-за сознания высокой ответ-
ственности, опасения совершить ошибку.
Вот почему в проектировании АСУ
нет мелочей. Все — число, размеры, цвет,
рисунок приборов, расстояния до них,
частота обращения к ним, яркость свечения
сигналов, форма и положение кресла, вы-
сота и объем помещения, высота тона
и „окраска” звука сигнализаторов, осве-
щенность ... — наверное, не хватило бы
целой главы, чтобы только перечислить,
с чем надо считаться, проектируя даже
не саму машину, а только пульт управле-
ния ею!
Теперь вы видите, что отбор и подго-
товка операторов для комплексных АСУ —
вопрос особый и чрезвычайно важный.
Ответ на этот вопрос следует искать в
области научных знаний и прежде всего в
инженерной психологии — науки, возник-
шей не так давно на стыке психологии и
естественных наук. Она изучает особенности
деятельности человека в системе „человек
— машина”. Цель ее — найти закономернос-
ти, которые позволят получать оптималь-
ные решения при создании и эксплуатации
таких систем.
Исследования ведутся по многим на-
правлениям сразу. Так, изучаются психо-
физиологические особенности работы опе-
ратора: быстрота восприятия им сооб-
щений (информации), способность к запо-
минанию, время, необходимое для приня-
тия решения, способность управлять маши-
ной, причины утомляемости и т. д. Инже-
неры-психологи уже сейчас в состоянии дать
важные рекомендации проектировщикам
машин и судов по условиям работы и от-
дыха оператора, размещению приборов и
органов управления. Разработаны также
40
принципы и методы психологического от-
бора и профессиональной подготовки опера-
торов для техники, описанной нами ранее.
Инженерная психология стремится най-
ти разумные компромиссные решения, удо-
влетворяющие как требованиям и услови-
ям эффективного управления, так и психо-
физическим возможностям человека-опера-
тора.
Системы управления техническими
средствами на судне, компоновка постов
и все, что к этому имеет отношение, сей-
Рис. 13. Комплекс „Залив-М”.
7, 3 — эргономическая характеристика пульта
комплекса; 2 — пульт управления двигателями
В ЦПУ судна; 4 — система ,,Ижора-М”, управляю-
щая общесудовой энергетической установкой;
5 — система „Прибой-1”, управляющая вспомога-
тельными механизмами судна; 6 — ЭВМ, обслу-
живающая СЦК; 7 — система „Шипка-М” автома-
тизированная СЦК основных технических средств
судна; 8 — система „Ильмень-М”, дистанционно
управляющая грузовыми операциями наливных
судов; 9 — УВМ отдельных судовых систем
и агрегатов; 10 — система „Нароч-М”, дистанцион-
но управляющая механизмами общесудовых сис-
тем (насосами, клапанами, задвижками и т. д.) ;
11 — система „Виктория-М”, дистанционно управ-
ляющая судовыми противопожарными система-
ми; 12 — система „Тангенс” дистанционно управ-
ляющая электроснабжением основных потребите-
лей, обслуживаемых комплексом.
41
час разрабатываются только при обязатель-
ном учете требований эргономики1. Ос-
новные эргономические характеристик^
пультов управления теплохода, входящих
в состав комплекса „Залив”, показаны
на рис. 13.
Как видим, автоматизация процессов
управления судном в целом и его отдель-
ными системами (техническими средст-
вами) не только не исключает участия в
них человека, но, наоборот, повышает его
роль. Теперь оператор разгружен от „мело-
чей”, но зато знать и уметь должен гораз-
до больше, чем на обычном, не оснащен-
ном автоматикой, судне.
АВТОМАТЫ В МАШИННОМ
ОТДЕЛЕНИИ
Судовые энергетические установки.
Дистанционное автоматизированное
управление установками.
Автоматизированные системы управления
технологическими процессами в дизельных,
газотурбинных, паротурбинных,
атомных судовых энергетических
установках и судовых системах
Еще каких-нибудь двести лет назад океа-
ны и моря бороздили тысячи парусников. Па-
рус был необходимым атрибутом дальних
морских странствий - ведь других движущих
сил в то время суда не имели. Правда, в нача-
ле прошлого столетия появились небольшие,
жавшиеся к берегам, слабосильные парохо-
дики, однако в открытый океан они не вы-
ходили.
Но вот 19 мая 1819 года из гавани аме-
риканского города Саванна, извергая клубы
черного дыма, бесстрашно вышел в океан па-
русно-паровой „гибрид” - колесный пароход
„Саванна”, переделанный из трехмачтового
парусника водоизмещением 320 тонн. „Са-
ванна” отбыла в исторический трансокеан-
ский рейс до английского порта Ливерпуль
без пассажиров: два салона и 32 каюты ее
были пустыми. Ни один американец не риск-
нул доверить свою жизнь новому слову тех-
ки! Переход длился 29 дней, паровая машина
работала поочередно с парусным движите-
лем. У берегов Ирландии „Саванну” обнару-
жил английский военный корабль, который
тут же устремился вдогонку за нашим геро-
ем - на корабле решили, что перед ними за-
1 Эргономика — научная дисциплина, изучаю-
щая человека в конкретных условиях его де-
ятельности на производстве (в том числе и при
управлении судном) с целью оптимизации орудий,
условий и процессов труда. Основной объект ис-
следований эргономики - системы „человек-
машина”, в том числе эргатические системы.
горевшееся трехмачтовое судно. Но догнать
его не удалось. Весть о чудесном рейсе раз-
неслась по всему миру. Эра пара в морепла-
вании наступила!
Так произошло „океанское крещение”
новой судовой энергетической установки —
паровой машины, уже имевшей регуляторы
уровня воды в котле и частоты вращения ва-
ла. Со временем их вытеснили более совер-
шенные машины. На современных судах сто-
ят дизельные, паротурбинные, газотурбин-
ные, электрические и атомные энергетичес-
кие установки.
Энергетическая установка наиболее ав-
томатизирована по сравнению со всеми дру-
гими техническими средствами судна. Систе-
мы автоматики в машинном отделении вклю-
чают десятки, а иногда и сотни отдельных
устройств и блоков, „напичканных” самыми
различными по физической сущности и кон-
струкции элементами: электрическими, ме-
ханическими, электронными, гидравличес-
кими, пневматическими.
Наиболее высока степень автоматизации
у дизельных и ядерных СЭУ. Например, су-
пертраулер „Прометей” с дизельной СЭУ
имеет знак автоматизации А2, а теплоход
„Генерал Леселидзе” — А1.
В составе Морского флота СССР много
судов с паротурбинными СЭУ. Управление
такими двигателями — отнюдь не простая за-
дача. Поэтому ведется активная работа по их
автоматизации. Так, в конце 40-х годов были
42
созданы регуляторы уровней жидкости и
процессов горения, а к середине 50-х — си-
стемы автоматического управления рабочими
процессами в котельных и пароконденсатных
установках. Простота, малая стоимость и вы-
сокая надежность этих автоматов обеспечили
им быстрое распространение. Не забывайте,
что в те годы судов с паросиловыми СЭУ в
составе флота было гораздо больше, чем
сейчас.
Параллельно велись работы по автомати-
зации паровых турбин и в первую очередь —
главных турбозубчатых агрегатов (ГТЗА)
судов. Такой агрегат представляет собой
весьма громоздкое и сложное сооружение,
состоящее из двух паровых турбин (передне-
го и заднего хода) и редукторов, понижаю-
щих частоту вращения турбин до необходи-
мого уровня. ГТЗА на судах довоенной пост-
ройки, да и в первые послевоенные годы
имели ручное управление маневровыми кла-
панами, а их системы аварийной защиты и
контроля были простейшими: по предельной
частоте вращения ротора и падению давления
в системе смазки.
С 1963 года начался новый этап развития
паросиловых СЭУ. ГТЗА судов снабжаются
системами дистанционного автоматического
управления, а их главные турбины — всере-
жимными регуляторами частоты вращения.
Все операции управления агрегатом, включая
пуск и остановку, сосредоточиваются в задат-
чике частоты вращения и осуществляются из
ЦПУ в машинном отделении.
Успешное развитие в нашей стране ядер-
ной физики и технологии позволило еще в
1956 году приступить к строительству перво-
го в мире атомного судна мирного назначе-
ния — ледокола „Ленин”.
Таким образом, в послевоенный период
на нашем Морском флоте началась настоящая
техническая революция — планомерное, ос-
нованное на новейших достижениях науки и
техники развитие и внедрение автоматики,
начиная с ее простейших, элементарных
форм, вплоть до комплексной автоматизации
судов как единого целого.
Этому прогрессу сопутствует переход от
элементной базы на основе электромехани-
ческих устройств к электронной в комбина-
ции с сервоприводами различных типов. Дело
в том, что только электроника в состоянии
обеспечить гибкость управления, она позво-
ляет при необходимости перестроить прог-
рамму работы автомата, согласовать работу
большого количества устройств с различны-
ми функциональными „обязанностями”,
обеспечить „горячее” резервирование (когда
в составе системы управления есть элементы,
дублирующие работу основных устройств).
Путь автоматов на суда не был гладким.
Их создание потребовало долгих и трудных
исследовательских, экспериментальных,
опытно-конструкторских работ. Каждый ав-
томат вначале изготовляют в виде опытного
образца, подлежащего всесторонним испыта-
ниям на натурных стендах, а затем на специ-
ально выделенных для этого судах. Натурный
стенд — это тот же самый агрегат или меха-
низм, для управления которым предназначен
испытываемый автомат, однако установлен
он на берегу — в лаборатории, а не на судне.
Теперь, правда, есть уже и другие стенды, где
нет никаких агрегатов, а только ЭВМ и дей-
ствующие по ее командам датчики-манипу-
ляторы, взаимодействуя с которыми испы-
тываемый прибор в точности „ощущает” бу-
дущую рабочую обстановку. Эти стенды на-
зывают уже не натурными, а модельными
(или моделирующими).
Именно так в свое время на теплоходе
„Светлогорск” был испытан комплекс
„Лиман”, предназначенный для судов с
дизельной энергетической установкой
(ДЭУ). После доработки и замены элемент-
ной базы на релейно-полупроводниковую на
основе этого комплекса был создан серий-
ный комплекс „Залив”, успешно работаю-
щий на многих судах с ДЭУ.
Суда с паротурбинными энергетическими
установками оснащены комплексом автома-
тики „Бриз”. Он, например, обслуживает
СЭУ на супертанкерах типа „Крым”. Основой
для его разработки послужила система „Про-
лив”, созданная и испытанная в 60-е годы.
Газотурбоходы имеют свой собственный
комплекс под названием „Тропик”. Элемент-
ная база комплексов „Залив” и „Тропик”
унифицирована.
Устройства дистанционного управления
позволяют не только менять режимы работы
СЭУ из ЦПУ или ходовой рубки, но и регули-
ровать частоту вращения гребного вала и дру-
гие параметры.
Объем автоматизации в конкретной си-
стеме ДАУ определяется общей структурой
управления данным судном, наличием других
систем управления, степенью их автоматиза-
ции, типом и характеристиками СЭУ. При
этом всегда учитывается экономическая
43
целесообразность и эргономические нормы.
Посты дистанционного управления могут
размещаться в специальных выгородках (ка-
бинах) непосредственно в машинном отделе-
нии, а также в ЦПУ или ходовой рубке.
В последнем случае управление СЭУ осу-
ществляет судоводитель, который задает ре-
жим работы главному двигателю. Система
поддерживает этот режим, не контролируя
параметры объекта управления (последнее —
задача систем, обслуживающих СЭУ).
По сравнению с дизельной СЭУ управ-
ление паротурбинной энергетической уста-
новкой имеет свои особенности; ведь, зада-
вая режим работы ГТЗА, необходимо при-
вести в соответствие этому режиму пара-
метры паропроизводящей установки (кот-
лоагрегата и парогенератора).
Какие же автоматы входят в систему
ДАУ? Помимо регулятора частоты враще-
ния гребного вала она включает: устройство
синхронизации двигателей, работающих на
один или несколько гребных винтов, и ог-
раничители подачи топлива (пара) в двига-
тели в зависимости от состояния источника
энергии (давления пара в главном паропро-
воде, температуры газа в камере сгорания
и т. п.).
Типовая схема ДАУ машинными агрега-
тами приведена на рис. 9. Задатчик этой си-
стемы посылает сигналы в следящие систе-
мы управления расходом топлива для дви-
гателей, работающих на один гребной винт,
и сигнал, предписывающий частоту враще-
ния винта. Сигналы корректируются регу-
лятором частоты вращения. Система может
быть дополнена аппаратурой, отключающей
регулятор при достижении заданной частоты
вращения гребного винта.
Операции подготовки к пуску главного
двигателя выполняют взаимодействующие
между собой средства пуска—остановки
вспомогательных механизмов и агрегатов:
топливных, масляных и водяных насосов,
компрессоров, сепараторов и т. д. Оператор
при необходимости может контролировать
работу всех агрегатов по мнемосхемам и
измерительным приборам на щите ЦПУ.
Есть сигнализация об отклонении парамет-
ров и аварийно-предупредительная (тре-
вожная). Ведение вахтенного журнала ав-
томатизировано.
Мы уже говорили о СЭУ балкера „Гене-
рал Леселидзе”, построенного на знак авто-
матизации А1. Здесь АСУ состоит из систе-
мы ДАУ главным двигателем и ВРШ, ава->
рийно-предупредительной сигнализации и 
дистанционного контроля энергетического-
оборудования, средств автоматизации глав-
ного двигателя и электроэнергетической ус-
тановки [20]. В устройствах сигнализации,
индикации и регистрации датчики совмеще-
ны, что значительно упростило структуру
АСУ.
Сегодня автоматы на знак А1 имеются
и на других судах, например, танкере
„Викторио Кодовилья” типа „Пабло Неру-
да”. На этом судне система ДАУ главным
двигателем из ЦПУ собрана из пневмоэле-
ментов производства фирмы „Вестингауз”
(США). Система структурно объединена
в единое целое с устройствами пуска и ре-
верса главного двигателя. Рукоятка пуска
двигателя и подачи топлива — главный уп-
равляющий орган ДАУ — через клапан меня-
ет давление воздуха, подаваемого в регуля-
тор частоты вращения вала главного двига-
теля. Есть тут и блок защиты, также совме-
щенный с системой ДАУ.
На ходу судна система ДАУ позволяет
выполнять прямо из рулевой рубки пуск,
изменение режима (скорости судна) и ревер-
сирование главного двигателя, что очень
важно при управлении его маневрами в
сложных условиях — при расхождении или
проходе проливов и узкостей.
На рис. 14 представлена АСУ энергети-
ческой установкой современного судна.
Газотурбинные СЭУ обладают рядом
преимуществ по сравнению с дизельными и
паротурбинными: имеют малую массу и раз-
меры, удобны в ремонте, очень быстро запус-
каются в работу. До середины 60-х годов
применение газотурбинных установок (ГТУ)
на судах носило экспериментальный харак-
тер — слишком необычной была эта техника.
Сейчас в мировом флоте эксплуатируют-
ся несколько десятков газотурбоходов. Они
строятся малыми сериями—по 2-4 судна.
В принципе возможен переход к более круп-
ным сериям, хотя топливный кризис послед-
них лет может этому помешать. Творческая
мысль ищет выход из положения — ведь, как
сказано выше, у судов с ГТУ есть важные
достоинства! Вот пример удачного техничес-
кого решения: в 1975 году вошел в строй
норвежский газовоз „Лусиан”, вмещающий
29 тыс. м3 сжиженного газа. Его ГТУ работа-
ет на смеси тяжелого топлива и испаряющего-
ся при перевозке газа, чем достигается зна-
44
Рис. 14. Автоматизированное управление дизель-
ной энергетической установкой: а - контроль
частоты вращения вала; б — контроль уровня
вибрации узлов и механизмов; в - контроль
расхода топлива; г - контроль давления; д —
регулировка шага винта; е — температурный
контроль; ж — коммутатор ЦПУ судна; з —
блок-схема АСУ СЭУ.
1 — преобразователь „аналог—код”; 2 — блок
сравнения; 3 — блок выходных устройств; 4 — ♦
блок градуировки; 5 — коммутатор; 6 — про-
граммный блок; 7 — блок запоминания отклоне-
ний; 8 — блок управления; 9 — дешифратор;
10 — датчик времени (часы); 11 — мнемосхема.
45
Рис. 15. Автоматизированное управление судном
с газотурбинной СЭУ: а — АСУ судовождения;
б — АСУ энергетической установкой; в - газотур-
боход типа „ро-ро” с кормовой аппарелью; г -
судовая газотурбинная установка; д - сравнение
габаритов газотурбинной и дизельной установок;
двухканальная РЛС; II — приемо-передающие
блоки; III индикаторы; IV информационно-
вычислительные блоки и устройства; V — авто-
прокладчик; VI - пульт управления; VII — ры-
чаг управления газотурбинной установкой; VIII -
задатчик программы перехода от текущего режи-
ма работы к предписанному; IX — коммутатор
аналоговых сигналов; X— валогенератор.
1 — турбина переднего хода (главная) ; 2 — турбо-
привод* компрессора; 3 — кожух турбины; 4 —
осевой компрессор; 5 — система утилизации
тепла отходящих газов (паровой котел) ; 6 — па-
ровая турбина (вспомогательная) ; 7 — блок
контроля температуры газа и лопаток турбины;
8 — датчик частоты вращения вала ГТУ; 9 — блок
управления подачей топлива; 10 — дизельная уста-
новка; 11 — газотурбинная установка.
46
чительная экономия расхода топлива.
Отечественный газотурбоход „Капитан
Смирнов” — большое океанское судно, кото-
рое может брать на борт любые генеральные
грузы в пакетах, на поддонах и без них, а
также колесную технику - автомобили и
т. п. Главные двигатели - две установки типа
М25 с редукторами, работающие каждая на
свой винт. Установки М25 являются газопа-
ровыми: в их состав входят газовая ревер-
сивная турбина и паровая турбина, пар для
которой вырабатывают утилизационные кот-
лы, отапливаемые выхлопными коллектора-
ми газовых турбин. Такие агрегаты отличают-
ся относительно малым расходом топлива,
высокими надежностью и ремонтопригод-
ностью.
Собственно газотурбинный двигатель
ДИ59 состоит из турбокомпрессора и турби-
ны. Она вращает гребной винт через двухсту-
пенчатый редуктор и кинематически не свя-
зана с компрессором. Утилизационная ко-
тельная установка КУГ3100 имеет принуди-
тельную циркуляцию и паропроизводитель-
47
Рис. 16. Автоматическая система управления
энергетической установкой атомного ледокола.
1 — тиристорный преобразователь; 2 — синхрон-
ный генератор, питающий гребные электродвига-
тели; 3 — датчик напряжения; 4 — вентиль; 5 —
гребной электродвигатель; 6 — цепи управления
передачей электроэнергии; 7 - паропроводы
к турбоагрегатам, вращающим синхронные гене-
раторы; 8 — блок управления гребным электро-
двигателем; 9 — датчик тока возбуждения в цепи
управления гребным электродвигателем; 10 -
пульт управления главной энергетической уста-
новкой; 11 — гидропривод системы регулирова-
ния мощности реактора; 12 — нейтронная каме-
ра (счетчик числа нейтронов); 13 - гидравличес-
кая система управления мощностью реактора;
14 — клапаны гидропривода; 15 — электромеха-
ническая система управления клапанами гидро-
привода; 16 — пульт управления реактором;
17 — биологическая защита активной зоны реак-
тора; 18 — водяная защита; 19 — стержень систе-
мы регулирования мощности реактора; 20 — теп-
ловыделяющие элементы, составляющие актив-
ную зону реактора; 21 — каналы в тепловыде-
ляющих элементах; 22 — цепь питания и обмотка
возбуждения гребного электродвигателя; 23 —
гребной электродвигатель; 24 — ГРЩ системы
электродвижения; 25 — запасной пульт дистан-
ционного управления ГЭУ; 26 — главный пульт
дистанционного управления ГЭУ; 27 — управле-
ние ГЭУ из ЦПУ судна; 28 - синхронные генера-
торы; 29, 30 — турбоагрегаты.
48
ность около 25 тонн пара в час. Часть пара
отбирается на судовые нужды и турбогенера-
тор ТГУ 1000.
Паротурбинная установка ПТУ-2 включа-
ет турбину и раму-конденсатор. Контролиру-
ет состояние СЭУ система „Шипка У-7” (о ней
мы уже говорили).
Используя преимущества ГТУ, удалось
создать автоматизированные комплексы уп-
равления судами, в состав которых входят
АСУ судовождением и АСУ энергетической
установкой (рис. 15).
Иерархия структуры АСУ имеет два
уровня: локальные контуры управления от-
дельными механизмами и системы управле-
ния группами технических средств из ЦПУ и
рулевой рубки. Тут есть системы и подсисте-
мы управления турбиной и ВРШ, арматурой и
механизмами самой турбины, регуляторы па-
раметров пароконденсатного цикла, испол-
механизмы (сервоприводы). После срабаты-
вания система защиты не возвращается в ис-
ходное положение — она как бы остается „на
страже”, отменить это состояние может толь-
ко оператор.
При оснащении судна даже самым со-
вершенным комплексным автоматическим
оборудованием Регистр СССР требует уста-
новки параллельно и независимо действую-
щего аварийного ручного управления.
Не правда ли — странно? Век автоматики,
интегральные схемы, нелинейные регуляторы
и вдруг — ручное управление. . . Однако не
следует этому удивляться. Мы уже говорили
о некоторых особенностях мореплавания.
Одна из них состоит в том, что судно, нахо-
дясь в плавании, выполняет свои задачи
практически полностью автономно (самосто-
ятельно). Да, ему может быть оказана (и до-
вольно быстро) помощь. И все же зачастую
нительная, предупредительная и аварийная
сигнализация.
Имеется и защита. Ее назначение — экст-
ренно прекратить подачу пара в турбину при
отклонении частоты вращения ротора, дав-
ления масла в системе смазки, величины
вакуума в конденсаторе и других пара-
метров от заданных значений. Конечно, агре-
гат в любой момент может остановить и опе-
ратор — с местного поста управления или ди-
станционно.
Система защиты не зависит от контура
регулирования. У нее есть свои датчики,
командные устройства и исполнительные
вопрос о сохранности судна, груза, пассажи-
ров решается там, далеко в океане, и порой
за считанные секунды. Никакая наука, ничей
опыт не позволяют пока предвидеть все об-
стоятельства и ситуации, в которых внезапно
может оказаться судно. Океан все еще не ис-
черпал своих загадок, и „запрограммиро-
вать” их невозможно. И вот в критических
ситуациях, особенно „незапрограм миро ван-
ных”, самым надежным звеном управления
все же остается человек. Поэтому, помимо
электронных блоков, необходимо снабдить
его средствами ручного управления, не зави-
сящими от всей остальной техники.
49
Но вернемся все же к автоматам. Закон-
чим рассказ о системе ДАУ комплексом
ГТЗА — ВРШ, Система включает дистанци-
онные следящие приводы задатчиков частоты
вращения и шага винта (шаг винта зависит от
угла разворота его лопастей относительно оси
симметрии; в ВРШ шаг - величина управля-
емая, от нее и от частоты вращения зависит
упор — усилие, с которым винт движет суд-
но, и направление его движения). Входят в
нее и всережимный гидравлический регуля-
тор частоты вращения ротора турбины, кор-
ректоры шага винта и частоты вращения ва-
ла. Следящие приводы и корректоры — элек-
трогидравлические.
Характеристики системы управления
комплексом близки к астатическим благода-
ря корректору частоты вращения и интег-
ральному каналу в корректоре шага винта.
Система позволяет надежно управлять суд-
ном при выходе из строя электропривода,
поскольку имеет замкнутый гидравлический
контур регулирования статического типа.
А что же за автоматы на наших прослав-
ленных атомных ледоколах? На ледоколе,
впервые достигшем Северного полюса, — ато-
моходе „Л. Брежнев” паропроизводящая уста-
новка (ППУ) состоит из двух автономных
блоков. Каждый из них содержит ядерный
водо-водяной реактор, четыре парогенерато-
ра, четыре циркуляционных насоса первого
контура, компенсаторы объема, фильтр, хо-
50
лодильник фильтра и множество других уз-
лов, блоков, механизмов. В случае необхо-
димости ледокол может плавать только при
одном работающем реакторе.
Конечно, такая техника нуждается в осо-
бо тщательном наблюдении, контроле и уп-
равлении. Очень важен на атомном ледоколе
радиационный контроль. Его осуществляет
комплексная автоматическая система, кото-
рая собирает информацию об уровнях раз-
личных (альфа-, бета- и гамма-) излучений
в помещениях вблизи реакторов и радиоак-
тивности воды — теплоносителя их первого
контура. Контролируется также состав воз-
духа. Все сведения поступают на пульт вах-
тенного дозиметриста. Многолетний опыт
эксплуатации атомных ледоколов показал,
что уровень излучений в их помещениях ни-
же допустимого [41 ].
Атомная энергетическая установка ледо-
кола (АЭУ) имеет два режима работы: в тя-
желой ледовой обстановке ППУ и СЭУ уп-
равляются раздельно, для того чтобы иметь
постоянный резерв паропроизводительности,
во всех остальных случаях — совместно.
Все блоки и элементы атомной энергети-
ческой установки контролируются СЦК, ко-
торая выдает сообщения в систему автомати-
ческого управления АЭУ, а также на мнемо-
схему, наглядно отображающую состояние
всего оборудования. Управляют АЭУ из
центрального поста.
У нас нет возможности рассказать обо
всех автоматах, работающих на ледоколе.
Рассмотрим только систему автоматического
регулирования мощности реактора (рис. 16).
Если надо увеличить мощность, отдаваемую
реактором, то оператор центрального поста
поворачивает ручку задающего потенциомет-
ра мощности. В результате этого нарушается
равновесие (баланс токов) электрического
моста, в одно из плеч которого включена
нейтронная камера. Напряжение разбаланса
моста поступает через усилитель на соленоид.
Якорь соленоида втягивается, что вызывает
подачу масла из бака под давлением, созда-
ваемым насосом, к гидравлическому клапа-
ну. Смещение клапана якорем соленоида
вправо открывает маслу путь под силовой
поршень, отчего стержень, жестко связанный
с поршнем, переместится вверх и уменьшит
поглощение нейтронов в реакторе. Следова-
тельно, возрастет число делений ядер урана в
единицу времени. Увеличится ток в нейтрон-
ной камере, в результате электрический мост
снова сбалансируется. Напряжение на входе
усилителя уменьшится, стержень опустится.
Так устанавливается заданный оператором
уровень мощности реактора. Изменения ус-
тановленного уровня в ту или иную сто-
рону производятся аналогично описанной
процедуре.
Поговорим теперь об автоматах, управ-
ляющих судовыми системами: балластной,
осушительной, противопожарной, зачистной,
грузовой, инертных газов и т. д. Мы уже
упоминали о них раньше. На судах отечест-
венной постройки судовыми системами уп-
равляют комплексы „Пролив”, „Балхаш” и
отдельные агрегаты.
Иерархия управления включает три
уровня. На верхнем уровне решаются задачи
обеспечения непотопляемости, пожаро- или
взрывобезопасности, сохранности груза, т. е.
задаются режимы работы судовых систем.
Выбор режимов зависит от конкретной об-
становки — состояния судна, метеорологи-
ческих условий, количества груза. Заданные
режимы поддерживаются системами управ-
ления второго уровня иерархии. Третий уро-
вень — это локальное управление и регулиро-
вание отдельными механизмами и при-
борами.
Верхний уровень иерархии обслуживает
оператор. При этом все нити управления мо-
гут сходиться в одном месте — ЦПУ. Но на
крупных судах зачастую постов управления
судовыми системами несколько. Комплекс
„Пролив”, например, позволяет управлять
с трех постов. Кроме того, всегда есть ре-
зервные посты, находящиеся, как правило,
вблизи от управляемых объектов.
На судах со знаком автоматизации А2 Ре-
гистра СССР используют комбинированные
системы, осуществляющие дистанционное и
частично автоматизированное управление со
щитов, установленных в выгородках машин-
ного отделения, и кроме того, ручное уп- *
равление. Так, например, сделано на сухо-
грузных судах типа „Герои-панфиловцы”.
Для судов со знаком автоматизации А1
(без постоянной вахты в машинном отделе-
нии и ЦПУ), начиная с 1977 года требования
к автоматизации балластноосушительных,
противопожарных и креновых систем повы-
шены: здесь работой всех насосов и клапанов
управляют автоматы. Сообщения об их рабо-
те поступают на специальные щиты в рулевую
рубку и в помещение, где на стоянке несется
постоянная вахта. В состав АСУ входит при-
51
бор-коммутатор всех управляющих сигна-
лов, поступающих от различных постов уп-
равления.
До сих пор речь шла о системах управле-
ния для крупнотоннажных серийных судов
океанского плавания. А что делается для су-
дов маломерного флота? Ведь он насчитывает
не одну тысячу единиц, и от него зависят об-
щие итоги работы Морского и промыслового
флотов — иногда не меньше, чем от судов-ги-
гантов.
Вот вам один только пример. На мало-
тоннажных теплоходах газовыхлопной тракт
обычно располагают на уровне ватерлинии.
При качке выхлопные отверстия заливаются
водой, поэтому для уменьшения противодав-
ления при погружении патрубка в воду пре-
дусматривают дополнительные патрубки
(байпасы), которые размещают выше ватер-
линии [49]. Однако при неработающем дви-
гателе через систему газовыхлопа в его ци-
линдры все же может попасть вода. А ведь
даже небольшое ее количество при пуске
двигателя вызовет гидравлический удар и
аварию. Чтобы этого не случилось, в систему
газовыхлопа введен разделительный глуши-
тель и заслонка с дистанционным приводом.
Управление приводом осуществляется авто-
матически.
Созданы системы и приборы автомати-
ческого управления энергетическими уста-
новками судов на воздушной подушке, под-
водных крыльях (см. рис. 4), технического
флота, смешанного плавания „река—море”.
4
АВТОМАТЫ-ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ
Электроэнергетическая система судна
(СЭЭС). Судовые электростанции.
Электронная система управления СЭЭС
„Джена-С". Автоматизированные системы
управления технологическими процессами
электроэнергетических систем. Судовые
ав тома тизированные в ало генера торы.
Электроэнергетическая система танкера
„Викторио Кодовильи". Автоматизированное
управление технологическими процессами
судовой электроэнергетической системы типа
„Ижора"
Принцип электродвижения судов был
открыт и практически реализован нашим
соотечественником академиком Б. С. Якоби
задолго до зарождения инженерной электро-
техники. Электроход Б. С. Якоби представ-
лял собой прогулочную лодку для 14 пасса-
жиров. Она имела колесный движитель, ко-
торый приводил в действие электродвигатель
мощностью около 0,7 кВт. Энергию постав-
ляла батарея из 120 элементов системы Да-
ниэля. Скорость электрохода была более
2 узлов (4 км/час). Современники (что не
часто бывает!) оценили изобретение по за-
слугам. О нем было сообщено в газетах,
а Академия наук создала специальную ко-
миссию для изучения особенностей и пер-
спектив электро движения судов, в которую
вошли такие известные ученые, как
М. В. Остроградский, Э. X. Ленц, А. Я. Куп-
фер, Н. И. Фусс, П. Л. Шиллинг и сам Якоби.
Конечно, изобретение Якоби опережало
свое время. Электроходы встали на океан-
скую воду спустя почти 100 лет. Тем больше
славы изобретателю. Попробуйте сами изоб-
рести нечто такое, что пригодится челове-
честву через 50, а то и 100 лет.
Развитие электродвижения судов шло
поэтапно, в соответствии с развитием элек-
тротехники. Электроходы вышли в океан,
когда все основные проблемы производства,
распределения и преобразования электро-
энергии на судах были решены. Но электро-
движение — это лишь одна из областей при-
менения электроэнергии на судах.
Все современные суда электрифицирова-
ны. Значит, на каждом из них есть хотя бы
одна электростанция, распределительный
щит, трансформаторы, кабели, коробки,
.аккумуляторы, предохранители, реостаты,
контроллеры, пускатели, размыкатели, из-
мерительные приборы... Все это и есть —
электроэнергетическая система судна
(СЭЭС). Она обеспечивает живучесть, управ-
ляемость, безопасность судна, является осно-
вой „морского” комфорта, существенно
влияет и на движение судна - даже если сами
двигатели не являются электрическими.
Вполне понятно, что уж если СЭЭС даже
52
среднего судна состоит из трех-четырех элек-
тростанций, десятков километров кабельных
сетей и тысяч устройств, приборов и агрега-
тов, то это достаточно сложное хозяйство,
которым надо управлять.
Свойства электроэнергии, в частности ее
довольно простая канализуемость — способ-
ность к передаче по проводникам, обусло-
вили изначальный принцип централизации ее
производства и распределения. В дальнейшем
этот принцип обусловил и централизованный
способ управления потребителями электро-
энергии.
Уже на судах постройки 60-х годов (ле-
совозах типа „Вытегралес”, танкерах типа
,,София”) использовалось дистанционное ав-
томатическое управление электроэнергети-
ческими установками.
Естественно, что АСУ СЭЭС — сама по се-
бе сложная и разветвленная система, задача
которой — обеспечить нужное количество,
заданное качество и бесперебойность снабже-
ния электроэнергией всех устройств и прибо-
ров на судне. В конечном счете выполнение
этих требований есть одна из главных гаран-
тий живучести судна — его способности про-
тивостоять экстремальным ситуациям.
В состав АСУ входят подсистемы выра-
ботки, канализации и распределения элек-
троэнергии, а также ЭВМ, программно уп-
равляющие этими процессами.
ЭВМ прогнозирует состояние элементов
СЭЭС, осуществляет самоконтроль, диагнос-
тирует неисправности (отказы), выполняет
расчет технико-экономических, статистичес-
ких и технологических показателей, необхо-
димых для оптимизации характеристик
СЭЭС, документирует события и команды.
Очень важно обеспечить прогноз и диаг-
ностирование. По результатам выполнения
этих операций можно составить план профи-
лактических и ремонтных работ. Анализ от-
казов электрооборудования показывает, что
необходим непрерывный автоматический
контроль, а статистическая обработка его ре-
зультатов и является предпосылкой для
прогноза (краткосрочного и длительного).
Одной из главных задач автоматизации
СЭЭС является защита генераторов и элек-
тростанций в целом при аварийных ситуаци-
ях. На судах большинство электростанций —
дизельные или паротурбинные. Их автомати-
зация предполагает стабилизацию напряже-
ния, тока и частоты, распределение активной
и реактивной нагрузок между параллельно
работающими генераторами, включение гене-
раторов в совместную работу, их защиту от
токов короткого замыкания, перегрузок,
„обратной” мощности, включение резервных
источников электроэнергии, контроль и сиг-
нализацию.
Подсистема канализации и распределения
электроэнергии состоит из секций главного
распределительного щита (ГРЩ), местных
распределительных щитов с коммутационно-
защитной аппаратурой и кабельной сети.
Здесь автоматы осуществляют защиту потре-
бителей от токов короткого замыкания.
На электроходах (к ним, например, от-
носятся почти все ледоколы и паромы) глав-
ными потребителями электроэнергии явля-
ются гигантские (их масса достигает
100 тонн) гребные электродвигатели. Пот-
ребность таких двигателей в электроэнергии
составляет десятки тысяч киловатт — это
потребность в энергии города с населением
30 тыс. человек. Много энергии потребляют
также траловые лебедки на промысловых
судах, шпили, брашпили, приводы циркуля-
ционных, грузовых и осушительных насосов,
вентиляторы, холодильники и конди-
ционеры.
Автоматика должна поддерживать режи-
мы работы этих потребителей „в норме”.
А это совсем непросто — в условиях ограни-
ченных площадей и объемов, при качке,
рывках, толчках поддерживать постоянство
мощности моторов постоянного тока, высо-
кое значение коэффициента мощности двига-
телей переменного тока или напряжение в
осветительной сети ... Но автоматы и люди с
этим справляются.
Судовая электростанция состоит из трех
частей: первичного двигателя, генератора и
ГРЩ. О двигателях мы уже говорили, доба-
вим только, что в некоторых случаях, осо-
бенно при аварийном электроснабжении, в
качестве двигателя используют газовые тур-
бины. Они быстро запускаются в работу,
обладают большой мощностью, компактны.
На некоторых новых судах используют еще
один вид двигателя — гребной вал, к которо-
му через редуктор с муфтой подсоединен
валогенератор. Его мощность достигает сотен
киловатт.
Чтобы обеспечить маневр мощностью
СЭЭС и повысить надежность энергоснабже-
ния, на судне размещают не менее двух элек-
тростанций: основных, аварийных и специ-
альных (последние служат для электроснаб-
53
жения какого-то одного агрегата, например
траловой лебедки на рыболовном траулере).
Нередки еще электростанции, не имеющие
дистанционного управления и АСУ. Их пуск
и регулировку осуществляет вахтенный спе-
циалист. Но на судах современной постройки
электростанции полностью управляются ав-
томатами. Оператор только контролирует их
работу по приборам на щите в ЦПУ или ходо-
вой (рулевой) рубке.
Управление СЭЭС, в том числе и электро-
станции, построено по иерархическому
принципу.
Структура АСУ СЭЭС определяется мно-
гими факторами: уровнем автоматизации
проектируемого судна; объемом информа-
ции, подлежащей обработке (в том числе и
машинной); типом энергетической установ-
ки; технико-экономическими показателями
ЭВМ, которую предполагается включить в
контур управления.
Структура АСУ определяется также ти-
пом и размером самого судна. Суда с безвах-
тенным обслуживанием машинных отделе-
ний можно разбить на три группы:
небольшие и средние суда;
универсальные и специализированные
(в том числе крупнотоннажные и быстроход-
ные) ;
крупные суда с электро движением.
Системы управления судов первой груп-
пы строятся на базе типовых унифицирован-
ных средств; применение на них ЭВМ пока
экономически нецелесообразно. АСУ судов
второй группы имеют в своем составе ЭВМ,
которая выполняет функции контроля, уп-
равления, диагностирования и прогнозирова-
ния состояния электрооборудования. Иногда
АСУ включает несколько мини-ЭВМ, каждая
из которых полностью обслуживает „свой”
генераторный агрегат, и центральную ЭВМ,
осуществляющую „общее руководство”.
Суда третьей группы имеют самые слож-
ные АСУ; их программа управления имеет
четырехуровневую иерархию: на первом
(верхнем) уровне осуществляется контроль
и выбор режима работы СЭЭС в зависимости
от условий судовождения; на втором —
управление параметрами СЭЭС как целого;
на третьем — управление функциональными
группами (отдельными генераторами); на
четвертом — управление отдельными меха-
низмами, устройствами, процессами.
С ростом энерговооруженности судов
встает вопрос о совершенствовании электро-
энергетических систем и в первую очередь их
автоматизации. Наиболее совершенным при-
водом сейчас является дизель - он пол-
ностью автономен, хорошо отработан техно-
логически и эксплуатационно [24]. Автома-
тизация судовых дизель-генераторов в прин-
ципе завершена, однако для агрегатов с
большой единичной мощностью остается ряд
нерешенных вопросов. А именно такие элек-
тростанции нужны для перспективных судов:
супертанкеров, крупнотоннажных сухогру-
зов, контейнеровозов, балкеров и, конечно,
для электроходов (рис. 17).
Сейчас на судах широко используются
среднеоборотные главные дизели, из кото-
рых создают групповые СЭЭУ, работающие на
винт регулируемого шага (ВРШ). В связи с
этим существенное развитие получили вало-
генераторные СЭЭС.
Валогенераторные установки (ВГУ) де-
лят на два класса: нерегулируемые с синхрон-
ными генераторами, подсоединяемые к двига-
телям через нерегулируемые передачи; регу-
лируемые с генераторами различных типов и
передачей постоянной скорости или устройст-
вами стабилизации частоты и напряжения на
выходе. Первые используются в СЭЭУ сВРШ;
они имеют неизменную частоту вращения
гребного вала. Область применения устано-
вок второго класса шире — их можно уста-
навливать на судах с ВРШ и ВФШ.
Валогенераторная установка позволяет
лучше расходовать ресурс главных двигате-
лей, сократить общий расход топлива, сни-
зить себестоимость электроэнергии, затраты
на ремонт и обслуживание энергетического
хозяйства судна.
На рис. 18 представлена судовая энерге-
тическая установка с винтом фиксированно-
го шага и валогенератором. В этом случае на
судне устанавливают резервные дизель-гене-
раторы бесперебойного электропитания.
Потребители постоянно питаются от авто-
номного генератора (судовой электростан-
ции), а он в свою очередь приводится в дей-
ствие электродвигателем, питаемым от вало-
генератора. Если напряжение и частота вало-
генератора недопустимо падают, его допол-
няют или заменяют турбогенератором, рабо-
тающим от парового утилизационного котла,
установленного в системе газовыхлопа глав-
ного двигателя.
Помимо перечисленных выше операций,
автоматы-электромеханики на судах регулиру-
ют температуру выхлопных газов и давление
54
Рис. 17. Автоматизация судовых электроэнергети-
ческих установок на перспективных судах: а —
ходовая рубка; б - пост управления СЭЭУ в хо-
довой рубке; в — пульты и блоки управления
СЭЭУ; г — табло с цифровой индикацией состоя-
ния СЭЭУ; д - дизель-генераторная установка;
е — местный пост управления дизель-генераторной
установкой.
1 — ЭВМ; 2, 3 — устройства сопряжения АСР
и защиты.
55
наддува, управляют возбуждением генерато-
ра, регулируют температуру, уровень воды и
масла.
Элементная база автоматов все более на-
сыщается электроникой, причем теперь
уже — микроминиатюрной. Однако исполни-
тели-серводвигатели, совершенствуясь, все
же остаются пневмо-, гидро- или электроси-
ловыми агрегатами.
Одна из современных электронных си-
стем управления СЭЭС — ДЖЕНА-С. Она
состоит из центрального блока и идентичных
наборов блоков для каждого из управляе-
мых генераторов. Такой — модульный —
принцип построения позволяет использовать
систему на судах с различным числом элек-
тростанций. Набор модулей зависит от степе-
ни автоматизации системы. Каждый из
модулей представляет собой компактную
кассету, в которую вставляют от двух до
семи печатных плат.
Центральный блок ДЖЕНА-С задает эко-
номичный режим работы генератору и обес-
печивает его защиту от перегрузок. При
шторме, на переходе и стоянке в порту судна
система может включать любое заданное чис-
ло генераторов, создавая резерв мощности.
Система управления осуществляет програм-
мное управление пуском и остановкой, пов-
торное включение, контроль параметров и
смазки генератора. Устройство контроля
можно включить в общесудовую систему
аварийно-предупредительной сигнализации
(например, в АЛСИ-8).
В системе ДЖЕНА-С есть блок синхрони-
зации и распределения нагрузки; он автома-
тически согласовывает работу нескольких
генераторов, поддерживает постоянство час-
тоты тока при изменениях нагрузки, распре-
деляет ее между генераторами, включает
сигнализацию при перегрузке. Релейно-транс-
форматорный блок обеспечивает воздействие
команд центрального блока группы на ди-
зель, а блока синхронизации и распределения
нагрузки — на генератор.
Модифицированный вариант системы
ДЖЕНА1-1 используется для управления
СЭЭС на танкере „Викторио Кодовилья”.
В составе его СЭЭС три дизель-генератора
с синхронным самовозбуждением мощ-
ностью по 750 кВ- А (400 В, 50 Гц) и один
аварийный — мощностью 125 кВ А. Ходовый
и стояночный (под погрузкой) режимы
работы обеспечивает один дизель-генератор
при среднем значении нагрузки 440 кВ А.
При маневрах, проходе узкостей и в тропи-
ках работают два дизель-генератора. Общая
установленная мощность потребителей элек-
троэнергии - 3085 кВт [24].
Помимо известных уже вам функций,
система ДЖЕНА1-1 останавливает дизель-ге-
56
Рис. 18. Судовая электроэнергетическая установка
с ВФШ: а - валогенераторная установка; б -
потребители электроэнергии; в — утилизацион-
ная СЭЭУ с главным дизельным двигателем
в сочетании с В ГУ.
1, 21 — главный двигатель (дизель); 2 — гребной
вал; 3 — ВФШ; 4 — шкив; 5 — клиноременная
передача; 6 — синхронный генератор; 7 — тирис-
торный выпрямитель; 8 — регулятор напряжения;
9 — регулятор возбуждения; 10 — датчик часто-
ты; 11 — датчик напряжения; 12 — датчик тока;
13 — выключатель судовой электросети; 14 —
судовая электросеть; 15 — регулятор частоты;
16 — регулятор напряжения; 17 — синхронный
генератор; 18 — передача (редуктор); 19 — па-
ровая турбина; 20 — утилизационный паровой
котел, отапливаемый выхлопными газами глав-
ного двигателя; 22 — гребной электродвигатель;
23 — обмотки возбуждения.
нератор в случае неудачного запуска и вклю-
чает резервный агрегат. Устройство защиты
от „обратной” мощности и перегрузки от-
ключает второстепенных потребителей при
нагрузке по току свыше 110%. Есть также
устройство, сигнализирующее о низкой по
току (меньше 35% номинала) нагрузке двух
работающих параллельно генераторов.
Рассмотрим систему управления судовой
электростанцией, включающей три дизель-ге-
нератора и турбогенератор. Такая структура
электростанций принята на нефтерудовозах.
57
Управление ею осуществляется АСУ „Ижо-
ра”. Основной пульт управления и ГРЩ раз-
мещены в ЦПУ. Там же находятся органы
ручного управления.
Наиболее совершенна модификация си-
стемы „Ижора-5”. В ее функции входят:
синхронизация генераторов j контроль сопро-
тивления изоляции на шинах ГРЩ и щита
аварийного дизель-генератора; отключение
фидера „Питание с берега” при обрыве одной
фазы; защита генераторов от перегрузок при
подключении мощных потребителей электро-
энергии.
Участие оператора в управлении системой
сведено к минимуму. Он задает режим рабо-
ты и отключает цепи управления отдельными
агрегатами при их ремонте или профи-
лактике.
Какова перспектива автоматизации ди-
зель-генераторных установок? Дальнейшее
развитие многофункциональной электроники
на компактной элементной базе. Для дизелей
сейчас отрабатываются электровпрыск топ-
лива и электро гидравлическое управление
газораспределением. Такая техника в сочета-
нии с электроникой позволит повысить адап-
тивность — приспособляемость — дизелей
к изменениям режимов, сделает их более
экономичными и долговечными [27].
5
АВТОМАТЫ В СУДОВОЙ
РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ
Радиотехнические средства и комплексные
системы навигации. Радиопеленгование.
Радиолокационная станция для обнаружения
и сопровождения судов.
Использование на судах гидролокации,
звуковидения и голографии.
Радионавигационные системы „Декка" и
„Омега". Связные и навигационные
искусственные спутники Земли.
Лазерно-телевизионная техника
в судовождении
Изобретение нашим великим соотечест-
венником А. С. Поповым радиосвязи имело
много важных последствий, в том числе
для судов и мореплавания. Среди них — появ-
ление новой профессии „радист”.
В 1927 году на международной конфе-
ренции в Вашингтоне для всех судовых и бе-
реговых радиостанций была установлена еди-
ная частота — 500 кГц - только для передачи
сигналов о бедствиях на море. Работа всех
радиостанций на этой частоте объединена в
единую службу для круглосуточного слеже-
ния за эфиром, чтобы при получении сообще-
ния об аварии или катастрофе оказать по-
мощь судну, терпящему бедствие.
Долгие годы радисты прослушивали
эфир на частоте 500 кГц круглые сутки, без
выходных и праздников, да еще при этом
выполняли свою обычную работу, заключа-
ющуюся в приеме и передаче сообщений — ра-
диограмм. Это было трудным делом - на
фоне помех выделить сигналы SOS из десят-
ков и сотен других сигналов. Случалось так,
что сигналы, подаваемые судами, терпящими
бедствие, „тонули” в эфире.
Поэтому уже в 50-е годы на судах стали
устанавливать автоматы — обнаружители
аварийных сигналов и передатчики сигналов
бедствия, которые одновременно сообщали
координаты судна, терпящего бедствие, —
алармы.
В наши дни радиосвязь на море не огра-
ничивается лишь приемом и передачей радио-
грамм и сигналов бедствия. Радиотехничес-
кие устройства произвели настоящую рево-
люцию в судовождении и навигации.
Необходимость в обычной радиосвязи,
конечно, не исчезнет и в дальнейшем. Однако
уже сейчас все большее значение в морепла-
вании приобретают связные искусственные
спутники Земли (СИСЗ), которые могут ка-
чественно передавать информацию независи-
мо от времени суток, состояния атмосферы и
погодных условий.
Эра спутниковой связи на море началась
в 1976 г. с вводом в эксплуатацию
СИСЗ МАРИСАТ (США). Через них суда мо-
гут передавать и получать сообщения, ис-
пользуя микроволновую радиорелейную аппа-
ратуру. В настоящее время вводится в экс-
плуатацию Международная морская спутни-
ковая система ИНМАРСАТ, обеспечивающая
еще более высокое качество связи.
Работа всех радиосредств — связных, ра-
58
вая радиолокационная станция типа „Миус”; г —
пульт управления комплексной радионавигацион-
ной системой судна; д - блок-схема импульсной
РЛС.
1,5 — восход у передатчика; 2 — восход у прием-
ника; 3 — заход у передатчика; 4 — заход у при-
емника; 6 — зона „молчания”; 7 — тропосфера;
8 — поверхностная волна; 9 — пространственная
волна; 10 — волны короче 10 м; 11 — антенное
устройство; 12 — прибор сопряжения с гироком-
пасом; 13 — индикатор; 14 — сетевой выпрями-
тель; 15 — приемопередатчик; 16 — статический
преобразователь; 17 — синхронизатор; 18 — им-
пульсный модулятор; 19 — генератор СВЧ-сигна-
ла (магнетрон); 20 — антенный переключатель;
21 — направленная антенна; 22 — генератор под-
светки рабочего хода развертки и генераторы
отметок дальности и курса; 23 — приемник;
24 — электронно-лучевая трубка; 25 — генератор
развертки; 26 — самосинхронизирующаяся пере-
дача вращения на сельсинах; 27 — механизм
вращения антенны.
59
дионавигационных, радиолокационных, ра-
диотелеметрических — в значительной степе-
ни зависит от условий распространения ра-
диоволн, т. е. возможности передачи и прие-
ма радиосигналов без существенных ис-
кажений.
Радиоволны распространяются поверх-
ностной или пространственной волной, вол-
новодным способом, отражением от метеор-
ных следов и др. Распространение радиоволн
в зоне прямой видимости - частный случай
поверхностных волн. Этот вид распростране-
ния наиболее устойчив, поэтому он использу-
ется в радиорелейной связи, У KB-связи, на
СИСЗ. В табл. 1 приведено распределение час-
тот (длин волн) по диапазонам. Сейчас на ос-
нове теории распространения радиоволн со-
ставлены машинные программы прогноза и
оценки возможности связи в зависимости от
конкретных условий, а также программы
выбора оптимальных частот.
Развитие радионавигационных систем
(РНС) началось с 1933 года, когда советские
Таблица 1
Диапазон	Полоса частот	Длина волны
Очень низкие частоты (длин- ные волны)	3-30 кГц	100-10 км
Низкие часто- ты (километро- вые волны)	3-300 гЦ	10-1 км
Средние час- тоты (средние, или гек там вт- рое ые волны)	300- 3000 кГц	1000-100 м
В ысокие час- тоты (короткие, или декаметро- вые волны)	3-30 МГц	100-10м
Очень высо- кие частоты (ультракорот- кие, или метро- вые волны)	30-300 МГц	10-1 м
Ультравысо- кие частоты (де- циметровые вол- ны)	ЗОО-ЗООО МГц	100-10 см
Сверхвысо- кие частоты (сантиметровые волны)	3-30 ГГц	10-1 см
Крайне высо- кие частоты (милли метровые волны)	30-300 ГГц	10-1 мм
Миллиметро- вые волны	ЗОО-ЗООО ГГц	1-0,1 мм
ученые Л. И. Мандельштам, Н. Д. Папалекси и
Е. Я. Щеголев создали первую фазовую си-
стему для определения места судна в море.
Во время второй мировой войны радионави-
гационные системы сыграли значительную
роль в обеспечении боевых действий в возду-
хе и на море: с их помощью союзники наво-
дили на цели бомбардировщики, подводные
лодки и надводные корабли уточняли свое
местоположение. Тогда же стала быстро раз-
виваться активная радиодальнометрия — ра-
диолокация.
Работа РНС основана на учете законов и
условий распространения волн (рис. 19).
Основными радиотехническими средст-
вами современного судна являются: радио-
передатчики, приемники, радиопеленгаторы,
радиолокационные станции, приемоиндика-
торы РНС различного типа (фазовых, им-
пульсных, импульсно-фазовых, спутнико-
вых).
Радиопеленгатор дает направление (пе-
ленг1) на передающую радиостанцию. На по-
бережье и некоторых островах установлены
специальные радиостанции, действующие
круглосуточно. Они называются радиомаяка-
ми. Радиомаяки излучают чаще всего ненаправ-
ленные сигналы и иногда объединяются в груп-
пы. Режим работы — шестиминутный цикл,
в котором каждый маяк в течение одной ми-
нуты передает свои позывные для облегчения
пеленгования. Дальность действия радиомая-
ков колеблется от 175 миль — днем до 75
миль — ночью. Два пеленга на два различных
маяка дают в точке пересечения место судна.
Из-за влияния различного рода помех это
место нуждается в уточнении (исправлении),
для чего штурман вручную или на ЭКВМ де-
лает необходимые расчеты.
Чтобы обеспечить направленный прием
радиосигнала, пеленгаторы оборудованы ра-
мочными поворотными антеннами (рис. 20).
Характеристика направленности такой антен-
ны имеет в плане вид „восьмерки”, что
позволяет определять направление на излуча-
тель сигнала по минимуму или максимуму
слышимости. Раньше эту операцию выполнял
штурман, полагаясь на собственный слух.
Сейчас на судах установлены автомати-
ческие радиопеленгаторы, в том числе двух-
‘ Пеленг - угол между меридианом и направ-
лением на пеленгуемый предмет (источник
радиосигнала) .измеряется в градусах.
60
Рис. 20. Радиопеленгация: а - зависимость вели-
чины сигнала от положения плоскости рамочной
антенны относительно направления на передат-
чик (радиомаяк); б - радиопеленгатор с рамоч-
ной антенной и слуховой индикацией; в - век-
торная диаграмма управления положением отмет-
ки направления радиомаяка на ЭЛТ при двухка-
нальном радиоприеме; г - двухканальный визу-
альный радиопеленгатор.
7 — радиомаяк; 2 — рамочная антенна; ? — меха-
низм вращения (сканирования) антенны; 4 —
приемник; 5 — ручка управления поворотом
антенны; 6 — слуховой индикатор (наушники);
7 — система рамочных антенн; 8 — двухканальный
приемник; 9 — выход первого канала; 10 — вы-
ход второго канала; 11 — система электродов,
управляющих отметкой на экране ЭЛТ.
61
канальные с визуальной индикацией. Перед
началом работы каналы пеленгатора баланси-
руют. Визуальный пеленгатор позволяет
быстро и просто запеленговать маяк — сразу
после настройки на его частоту на экране
электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) индика-
тора высвечивается яркий штрих, указыва-
ющий направление на маяк. По внешнему
виду светящегося штриха можно судить о
качестве приема.
В визуальном пеленгаторе влияние ат-
мосферных помех и других сигналов радио-
станций на качество пеленга значительно ни-
же, чем в слуховом. Точность пеленгования
можно увеличить при работе с секторными
радиомаяками.
Однако из всех радионавигационных
приборов пеленгаторы менее всего точны. Их
ошибки по направлению составляют ±1—2°.
Но при выходе на плавучий или береговой
маяк, а также при поиске аварийного судна
пеленгатор незаменим. Он долгое время был
Рис. 21. Автоматическая радиолокационная систе-
ма сопровождения целей.
1 — параболическая антенна; 2 — приводы систе-
мы управления положением антенны; 3 — гене-
ратор опорных напряжений; 4 — электромашин-
ные усилители; 5 — передатчик; 6 — приемник;
единственным радионавигационным прибо-
ром, пока не появились РНС и РЛС [40].
Радиолокационная станция на судне ра-
ботает в двух режимах: обнаружения и со-
провождения. В первом случае ее антенна пе-
риодически, по заданной программе, скани-
рует — ,.просматривает” - некоторую об-
ласть пространства, во втором антенна пере-
мещается так, чтобы „следить” за целью (ко-
раблем или самолетом). При работе РЛС
встроенный в нее передатчик генерирует вы-
сокочастотные электромагнитные импульсы,
которые по волноводу поступают в облуча-
7 — детектор сигнала ошибки; 8 — усилитель
мощности; 9 — экран ЭЛТ (индикатор).
Л — диаграмма направленности антенны (ось
диаграммы направлена на цель); В, С — сканиро-
вание диаграммы направленности антенны; л —
угол места.
62
тель, а от него — на параболическую антенну.
Отраженные от поверхности антенны импульс-
ные сигналы распространяются в пространст-
ве вдоль ее геометрической оси. Таким обра-
зом, излучение антенны является направ-
ленным.
Если сигналы встретят на пути распро-
странения препятствие, например корпус
судна, то они частично рассеиваются, при
этом некоторая часть сигнала рассеивается в
направлении антенны, т. е. отражается отдели.
После излучения очередной порции импуль-
сов включается приемный тракт РЛС. Отра-
женные сигналы, попав на антенну, фокуси-
руются ею, усиливаются, „очищаются” от
помех и подаются на ЭЛТ индикатора круго-
вого (или секторного) обзора. Оператор,
наблюдая за отметками (светящимися точ-
ками, линиями, секторами) на экране инди-
катора, с помощью различных устройств оп-
ределяет не только дистанцию до цели, но и
ее характеристики; протяженность, отража-
тельную способность и т. д. Это позволяет
ему классифицировать цель.
Описанная процедура называется „обна-
ружение” или „захват” цели. После того как
цель обнаружена, РЛС можно перевести в ав-
томатический режим слежения за нею
(рис. 21). В этом режиме РЛС будет работать
до тех пор, пока эхо-сигналы от цели будут до-
статочно „заметны” для автомата на фоне
помех и сигналов других (,ложных”) целей.
Но не только воздух и поверхность оке-
ана — арена деятельности современных
средств наблюдения. На многих промысло-
вых, исследовательских и специальных судах
уже многие годы успешно работают гидро-
локаторы — приборы для обнаружения под-
водных объектов. Это могут быть скопления
рыбы, исследовательские подводные аппара-
ты, затонувшие суда, трубопроводы, кабели,
буровые установки, средства добычи под-
водных ископаемых.
Подводную цель гидролокатор обнару-
живает активным методом, как и РЛС, толь-
ко излучает не электромагнитный, а звуко-
вой импульсный сигнал (рис. 22). Он хорошо
распространяется в воде, рассеивается и ча-
стично отражается подводными целями (пре-
пятствиями). Техника излучения, отражения,
приема и обработки зондирующего и эхо-
сигналов гидролокатора имеет сходство с ра-
диолокационным методом. Однако здесь
приходится учитывать условия: водная среда
искажает форму и направление распростра-
нения сигнала, кроме того в воде сильнее
ощущается влияние естественных помех.
У гидролокатора также имеется индикатор -
электронный отметчик на ЭЛТ. Принятый
эхо-сигнал от цели регистрирует специаль-
63
Рис. 22. Гидролокатор: а — принцип работы им- акустического головизора,
пульсного гидролокатора; б — принцип работы
64

1 — генератор пилообразного напряжения; 2 —
импульсный генератор; J — переключатель ,«при-
ем — передача”; 4 — усилитель; 5 — сервопривод;
6 — гетеродин; 7 — приемная аппаратура; 8 —
коммутатор; 9 — генератор акустических коле-
баний.
65
ный самописец — рекордер. По шкалам ин-
дикатора и рекордера, форме сигнала и слу-
ховому восприятию оператор определяет
дистанцию до цели, ее протяженность, курсо-
вой угол, отражательную способность, т. е. на
основании объективных и субъективных
факторов классифицирует цель.
Кроме рассмотренного гидролокатора,
иногда используют устройства подводного
звуковидения, основы которого заложил еще
в 1936 году академик С. Я. Соколов. Прин-
цип их работы заключается в следующем:
высокочастотная акустическая волна излуча-
ется в сторону объекта наблюдения, отража-
ется от него, а эхо-сигнал воспринимается
акустической линзой, которая подает его на
„мозаику” из большого количества мало-
размерных (точечных) электроакустических
преобразователей. Таким образом, возникает
ряд пространственных каналов: зондирую-
щий сигнал — элементарная площадка на по-
верхности объекта наблюдения — точечный
преобразователь. Это позволяет наблюдать
объект не как нечто целое (что происходит в
гидролокаторе), а как сложную составную
Рис. 23. Навигационная система „Декка”: а -
приемоиндикатор с антенной и печатающим
устройством; б — упрощенная карта систе-
мы; в - блок-схема приемоиндикатора типа
„Пирс-1 М”; г - фазовый метод определения мес-
та судна.
картину, в которой каждая деталь (точка)
имеет свою характеристику, скажем, акусти-
ческой яркости или иную. В результате объ-
ект предстает в виде некоторого „акустичес-
кого подобия” самому себе — изображения.
Оно формируется на экране ЭЛТ. Устройства
звуковидения предназначены для наблюде-
ния в непрозрачной (например, замутненной
взвесями) воде; дальность их видения пока
невелика - всего 10-12 м.
Для обнаружения и классификации под-
водных объектов перспективно применение
акустической голографии. Голограммы -
изображения наблюдаемого предмета — по-
лучают, освещая его когерентным сигналом
квантового генератора (более известного под
названием „лазер”). На регистрирующем
устройстве, скажем фотопластинке, фикси-
руются амплитуда и фаза световых волн, от-
раженных от объекта наблюдения при его по-
следовательном сканировании лазерным лу-
чом. При этом одновременно с отраженными
волнами на пластинке фиксируется эталон-
ный сигнал — непосредственно от лазера. Та-
ким образом, пластинка „запоминает” сумму
элементов изображения объекта, которое
можно воспроизвести, осветив пластинку тем
же лазерным лучом. Такое восстановленное
изображение обладает объемностью и чрез-
вычайно высокой четкостью. Поскольку от-
раженный и эталонный сигналы фиксируются
66
во многих точках пластинки, каждая такая
точка является самостоятельным голографи-
ческим изображением объекта. Однако разре-
шающая способность метода при этом ниже,
чем при восстановлении изображения со всей
поверхности пластинки.
На основе этого явления созданы акусти-
ческие головизоры (рис. 22, б). Звуковая
волна частотой около 1 МГц направляется на
объект наблюдения, отражается от него и
воспринимается „мозаикой” электроакусти-
ческих преобразователей. Одновременно на
них направляется часть излученной волны —
эталонный сигнал. Затем с помощью списан-
ного выше метода изображение объекта
фиксируется на каком-либо носителе (нап-
ример, амплитуда и фаза отраженной и эта-
лонной волн на каждом элементе „мозаики”
не только измеряются, но и преобразуются в
цифровые сигналы и записываются на маг-
нитной ленте) и восстанавливается. Получен-
ное таким образом изображение объекта бу-
дет более четким, чем при звуковидении и
подводном телевидении. Однако дальность
наблюдения у головизоров пока также неве-
лика - не более 10 м [40].
Радиолокационные станции судов — это
поистине „царство автоматики”. Работа всех
блоков и устройств РЛС строго синхронизи-
рована подачей специальных импульсных
сигналов. РЛС, как и многие другие сложные
электронные системы, представляет собой,
образно говоря, „оркестр” с „дирижером” —
генератором тактовых (синхронизирующих)
сигналов и программой. Как и в оркестре, у
каждого „инструмента” — блока, устройст-
ва — своя „партитура” — программа, свой
„голос” — функция, а в целом мы получаем
желаемый результат. В РЛС — это изображе-
ние окружающего пространства, например
поверхности моря и судов (целей) в зоне до-
сягаемости. Шкалы дальности современных
приемный канал; 3 — умножитель часто-
ты; 4 — фазоизмерительное устройство;
5 — определяемая фаза. А, В — передаю-
щие РНС; С — точка нахождения (место)
судового приемоиндикатора; /?,, R2 —
расстояния от РНС до судна; в — базовое
расстояние; Хм — длина волны РНС.
1 — указатель прием они дик атора; 2 —
ПМРС1Д
i-h
О 35В0
Отсм*т । И>эо
рнс ближней
навигации
67
судовых РЛС позволяют измерять расстоя-
ния до 60 миль и более. На такой дистанции
можно наблюдать гористый берег, в то время
как суда обычно обнаруживаются не более
чем за 20—30 миль.
В общем виде работа РЛС была описана
раньше. Добавим лишь, что индикаторы
РЛС — экраны ЭЛТ — имеют некоторое пос-
лесвечение, т. е. способны на короткое время
„запоминать” поданные на них сигналы. Это
очень важно, так как РЛС — типичная „чело-
веко-машинная” система, хотя и высокоав-
томатизированная. Автоматически вращается
с заданной частотой антенна; излучает, при-
нимает, обрабатывает и подает на экран ин-
дикатора сигналы сложная электронная ап-
паратура — но этим и заканчиваются возмож-
ности современной техники. Хотя конечный
результат — сигнал — можно представить в
различной форме, даже сделать цветным, сам
радиолокатор не в состоянии оценить резуль-
таты своей работы — проанализировать, что
он наблюдает, и что из этого следует.
Оценка обстановки и принятие реше-
ний - по-прежнему дело человека-оператора.
Телевизор, головизор, гидролокатор, РЛС,
ЭВМ — эта и другая сложнейшая и совершен-
нейшая техника может принести пользу толь-
ко во взаимодействии с человеком.
На рис. 23 представлена РНС ближней на-
вигации „Декка”. Она состоит из четырех
станций, одна из которых — ведущая. Прие-
моиндикатор на судне получает прямой сиг-
нал от ведущей станции и ретранслирован-
ный - от ведомых. В каком порядке и через
какое время они приходят - зависит от по-
ложения судна относительно станций. На
этом и основано определение его места. При-
емник на судне имеет четыре канала — для
ведущей и ведомых станций. Ведомые стан-
ции называются цветными — соответственно
красной, зеленой и фиолетовой. Такими цве-
тами нанесены линии положения на специаль-
ные радионавигационные карты. Переключая
приемник, получают несколько линий поло-
жения, по которым после некоторых вспо-
могательных операций определяют место
судна.
На рис. 23, в показана блок-схема прие-
моиндикатора ,Д1ирс-1М”, предназначенного
для определения места судна по РНС „Дек-
ка”. В ней используют фазовый метод изме-
рения, который позволяет получить точность
определения места судна от 150 до 500 м на
расстояниях до 250-300 миль. В настоящее
время работает более 40 станций ,Декка”,
для повышения точности измерений на них
применяют атомный стандарт частоты излу-
чения (он составляет 100 кГц).
РНС „Омега” относится к классу гло-
бальных, т. е. действующих в масштабе Ми-
рового океана. Для этого достаточно восьми
станций, расположенных в различных местах
Земного шара. „Омега” — разностно-дально-
мерная система с частотно-временной селек-
цией сигнала. В любой точке океана можно
получить, по крайней мере, пять линий поло-
жения, пересекающихся под углом 60-90°,
что повышает точность определения места
судна. Все станции системы „Омега” работа-
ют автономно, синхронизируясь относитель-
но единого стандарта времени. Даже при вы-
ходе из строя нескольких станций система
остается работоспособной.
Приемоиндикаторы системы „Омега”
имеют коммутатор, с помощью которого
оператор выделяет сигнал нужной станции.
Ее опознают по трем признакам: силе сигна-
ла, длительности его посылки и месту в цик-
ле передач. Запоминающее устройство „хра-
нит” принятый сигнал для сравнения его (по-
лучения разности фаз) с сигналами других
станций системы, „опрашиваемых” последо-
вательно. Измеряю; разности фаз от двух-
четырех пар станций.
Место судна определяют с помощью спе-
циальных карт и таблиц; ошибка днем до-
стигает 1 мили, ночью — 2 миль.
С целью повышения точности определе-
ния места судна была разработана модифи-
кация системы — „Дифференциальная Оме-
га”. Ее полностью автоматизированный вари-
ант — „Микро-Омега”. В последней системе
специальный контрольный пункт непрерывно
определяет расхождения между истинными,
наблюденными и расчетными значениями от-
счетов. Полученные для данного района поп-
равки передаются по радио всем судам.
Дальность действия контрольного пункта со-
ставляет 300 миль, средние значения оши-
бок — ± 150 м и более.
В настоящее время выпускаются приемо-
индикаторы, которые могут работать с раз-
личными РНС; они выполняют все подгото-
вительные, расчетные и другие операции ав-
томатически и выдают на индикатор непо-
средственно долготу X и широту у места суд-
на [40].
Наибольшее число сообщений передается
с судов и принимается ими в диапазоне ко-
68
ротких волн (см. табл. 1). Поэтому долгое
время большую часть аппаратуры связи со-
ставляли KB-приемники и передатчики. Всем
хороша эта связь, кроме одного: условия
распространения коротких волн (а распрост-
раняются они, переотражаясь между поверх-
ностью моря и Земли с одной стороны и ио-
носферой - с другой) таковы, что иногда на-
ступает „непроходимость” KB-передач в тече-
ние 6—8 часов, а то и суток. Особенно трудно
осуществляется связь с судами у берегов
Центральной и Южной Америки, а также в
южной части Индийского океана.
Надежную и устойчивую связь в обоих
направлениях каналов судно—судно и суд-
но-берег в любое время года и суток, в лю-
бом районе Мирового океана может обеспе-
чить глобальная система на основе СИСЗ.
Статус такой системы был выработан в
1975—76 годах и закреплен соответствующей
конвенцией. Систем связи несколько, каж-
дую поддерживает свой собственный набор
СИСЗ. Высокоавтоматизированная система
ИНМАРСАТ обеспечивает телефонную и теле-
тайпную (буквопечатающую) связь, неза-
медлительное соединение с аварийно-спаса-
тельной службой, вызов медицинской помо-
щи, передачу метеосводок и т. д.
Эта же система входит в состав находя-
щейся в опытной эксплуатации Всемирной
морской системы обеспечения безопасности
и связи с судами, терпящими бедствие. Орби-
ты СИСЗ охватывают три океана — Атланти-
ческий, Тихий и Индийский. Управление
СИСЗ осуществляют береговые станции го-
сударств — членов ИНМАРСАТ. На террито-
рии нашей страны такая станция находится в
Одессе. Судовая станция имеет небольшую
параболическую антенну, автоматически сле-
дящую за СИСЗ, остальное оборудование
установлено в радиорубке. Современный
СИСЗ имеет 30—40 независимых каналов
связи.
В наши дни все большее значение для на-
вигации приобретают навигационные искус-
ственные спутники Земли (НИСЗ). Первый
НИСЗ был запущен в 1964 г. Он входил в со-
став американской спутниковой навигацион-
ной системы военного назначения „Транзит”.
С тех пор многое изменилось, сейчас с НИСЗ
работают все суда, оснащенные соответству-
ющей аппаратурой.
Аппаратура спутника состоит из приемо-
передающих устройств радиоканала обмена
информацией с контрольными наземными
станциями, радиопередатчика канала переда-
чи сигналов на суда, приборов стабилизации
положения спутника в пространстве, блока
управления, запоминающего и вычислитель-
ного устройств. Метод определения местопо-
ложения судна основан на нахождении его
положения относительно НИСЗ.
Как этого можно достичь? Например, из-
вестны точные значения параметров орбиты
НИСЗ — его собственное местоположение в
пространстве на каждый момент времени от-
носительно поверхности Земли, т. е. в ко-
нечном счете системы географических коор-
динат. Допустим, что технические средства,
установленные на судне, позволяют обнару-
жить НИСЗ и измерить расстояние до него и
угол, под которым он виден в плоскости,
перпендикулярной к горизонту. В таком слу-
чае не представляется чрезмерно сложной за-
дачей вычисление положения судна по отно-
шению к НИСЗ на момент наблюдения. Если
мы решим эту задачу, остается, зная положе-
ние на тот же момент времени самого НИСЗ,
пересчитать относительные координаты судна
в географические.
Наземные станции рассчитывают пара-
метры орбит НИСЗ (эфемериды), трансли-
руют результаты на борт спутника и коррек-
тируют датчики времени, размещенные там
же. Спутник циклически (по запросу или
непрерывно) передает сигналы, которые со-
держат сведения о его орбите и метки вре-
мени.
Бортовая (ненаправленная) антенна суд-
на воспринимает сигналы ИСЗ, после чего
они усиливаются, фильтруются (освобожда-
ются от помех), определяется их доплеров-
ский сдвиг частоты (изменение несущей ча-
стоты сигнала в зависимости от скорости и
направления взаимного перемещения НИСЗ и
судна - вернее, антенны). Все эти данные пе-
редаются на ЭВМ, входящую в состав борто-
вой аппаратуры судна. С пульта управления
оператор (судоводитель) вводит в ЭВМ грин-
вичское время, счислимые скорость и курс
судна, высоту приемной антенны над уров-
нем моря. По этим данным и введенной
программе ЭВМ вычисляет текущие коорди-
наты судна и представляет их на цифровом
индикаторе.
Точность определения места повышает-
ся пропорционально числу одновременно
наблюдаемых НИСЗ и частоте сеансов связи
с ними. Сейчас точность определения места
составляет менее 300-400 м [35, 40]. Од-
69
Рис. 24. Аппаратура системы MX-1105.
1 — антенна с предусилителем РНС ,,Омега”;
2 — антенна с предусилителем РНС „Транзит”;
3 — гирокомпас; 4 — дисплей; 5 — приемоинди
катор; 6 — печатающее устройство; 7 — лаг.
70
нако в ближайшие годы она, возможно,
достигнет десятков метров - будет соизме-
рима с размерами небольшого судна.
Спутниковая и гиперболическая нави-
гация с помощью РНС — не конкуренты,
а союзники. Преимущества спутниковых
систем — повышенная точность и помехоус-
тойчивость, но РНС позволяют определять
место судна непрерывно. Поэтому естест-
венно стремление аппаратурно совместить
оба метода определения места судна. В 1978
году фирма „Магнавокс” выпустила прие-
моиндикатор, одновременно работающий
по НИСЗ „Транзит” и РНС „Омега”
(рис. 24).
Приемоиндикатор состоит из централь-
ного прибора и двух антенн с предусилите-
лями: одна для системы „Транзит”, дру-
гая — для системы „Омега”. Выходные
устройства — регистрирующий блок и дис-
плей. Работает приемоиндикатор автомати-
чески; вручную вводят только некоторые
данные: координаты точек поворота, поп-
равку на местное время, номера станций си-
стемы „Омега” и др.
Такие системы позволяют перейти к
комплексной автоматизации навигации.
Комплексы такого назначения имеют в сво-
ем составе ЭВМ и предназначены для непре-
рывного счисления пути, удержания судна
на курсе, выполнения запланированных ма-
невров, поддержания заданной скорости,
обеспечения безопасности при расхождении
судов.
На современных судах используются ла-
зерные и телевизионные приборы. Так, на
Балтике, в порту Вентспилс, проведены
дноуглубительные работы с ориентацией
дноуглубительных средств по лазерному
створу. Комплект аппаратуры состоит из
теодолита ОТ-02, лазерной насадки с кол-
лимирующей оптической системой и блока
питания. Лазерная насадка — это отдельный
блок, устанавливаемый на теодолит. Она
позволяет ориентировать луч лазера с
ошибками по горизонтали и вертикали не
более ±5 угловых секунд.
При работе земснаряда на канале пос-
ледний ограждается лазерными створами.
Луч лазера формируется коллимирующей
насадкой Л НОТ-02 таким образом, чтобы
он имел строение „луч в луче”, причем в
центральном луче сосредоточена большая
часть энергии, а во внешнем -меньшая.
Наблюдатель, используя простые оптичес-
кие приборы, легко различает (по интен-
сивности) центральный и внешний лучи.
Таким образом, можно определять откло-
нение прибора от траектории центрального
луча, причем точность определения откло-
нения равна радиусу этого луча и составляет
миллиметры.
Безаварийно проводить суда по фарва-
терам и через узкости позволяет лазерная
створная установка ЛСУ-56. Она выполнена
переносной и снабжена тремя газовыми ла-
зерами ЛГ-56. Створная зона создается тре-
мя лучами, сформированными оптическими
системами лазеров. Ширина зоны регулиру-
ется в пределах от 20 до 30°. Центральный
. луч — непрерывно светящийся, а боковые —
проблесковые. Это облегчает ориентацию
судна и определение направления маневра
для удержания его в створе. Лазерный
створ хорошо заметен даже при сильном
дожде, кс»гда огни маяков не видны.
Управление земснарядами и судами по
лазерным створам находится сейчас в ста-
дии автоматизации. Морские и речные пор-
ты оснащаются телевизионными установ-
ками, которые позволяют диспетчеру порта
следить за ходом погрузки — разгрузки су-
дов на всех причалах.
Но еще важнее такое использование те-
левидения: вблизи порта на берегу разме-
щают мощную РЛС, которая ведет наблю-
дение за обстановкой в районе порта, а
изображение ее индикатора транслируют по
телевизионному каналу прямо в ЦПУ или в
ходовые рубки судов, находящихся в зоне
действия РЛС.
Такая информация очень помогает су-
доводителю и повышает безопасность море-
плавания (7, 13,47].
6
АВТОМ АТЫ-СУДОВОД ИТ ЕЛ И
Определение места судна. Управление
движением судна. Автоматизированные
системы предупреждения столкновения
судов. Навигационные автоматизированные
комплексы. Система „Бриз"
„... И снова „Призрак” помчался впе-
ред, гонимый бурей, порой так зарываясь
в воду, что бывали минуты, когда я уже не
надеялся на спасение. Даже штурвал, распо-
ложенный значительно выше шкафута, то и
дело исчезал под водой. В такие мгновения
мною овладевало странное чувство: мне ка-
залось, что я здесь наедине с богом, и один
наблюдаю ярость его гнева. Но штурвал по-
являлся снова, показывались широкие пле-
чи Волка Ларсена и его руки, вертевшие
колесо и подчинявшие бег шхуны воле ка-
питана. ..”
Так выглядело мореплавание в эпоху,
которую описывал Джек Лондон. С тех пор
прошло не так уж много лет — не больше
столетия. И вот уже океан бороздят гиган-
ты, управляемые автоматами, повелителя-
ми которых остаются те же мужественные,
опытные, бесстрашные люди.
Необходимость — бесспорная и суро-
вая — круглосуточного бдения над компа-
сом и штурвалом, непрерывной обсервации,
многочисленные препятствия, создаваемые
морской стихией и внезапной случай-
ностью, - все это предопределило стремле-
ние передать хотя бы некоторые функции
судовождения автоматам.
Автоматы-судоводители были извест-
ны еще в 30-е годы. Тогда на смену магнит-
ным компасам на суда пришли более со-
вершенные приборы — гирокомпасы. Тогда
же появились первые автоматы-рулевые:
они состояли из датчика курса — гироком-
паса — и простейшей цепи дистанционного
управления рулевой машиной.
В отечественном морском флоте уже в
первые послевоенные годы происходила
замена и модернизация старых судов. В пе-
риод с 1946 по 1955 годы началось осуще-
ствление программы повсеместного пере-
хода к СЭЭС на переменном токе. Уже одно
это изменило в судовой автоматике многое:
была создана прочная база для внедрения
в нее электронной техники. В эти годы суда
стали оснащаться регуляторами, приборами
дистанционного управления, гидравличес-
кими и пневматическими сервоприводами.
Однако все эти средства пока, как правило,
работали автономно.
В 60-е годы практически все суда (кро-
ме самых маленьких) оснащаются радиоло-
каторами отечественного производства. Они
значительно повысили возможности судо-
вождения, сделали его всепогодным и более
точным. Теперь можно было наблюдать за
надводной обстановкой в радиусе
20-30 миль в любое время суток и при лю-
бой погоде. Все строящиеся суда стали обо-
рудовать гидродинамическими лагами (из-
мерителями скорости судна) типов ЛГ-25 и
МГЛ-25, а также малогабаритными и высо-
конадежными гирокомпасами ,,Амур” и
„Курс-3”. На больших судах появились ав-
торулевые, автоматические радиопеленга-
торы, эхолоты (измерители глубины).
С 1966 по 1975 годы советское морское
приборостроение взошло на еще более вы-
сокую ступень. Успехи радиоэлектронной
промышленности, освоившей новую эле-
ментную базу — полупроводниковые, тон-
копленочные, микроэлектронные приборы,
печатный монтаж, — позволили перейти к
оснащению судов цифровыми и аналоговы-
ми вычислительными машинами, РЛС и
гидролокаторами нового поколения, много-
функциональными автоматами.
Первые послевоенные судовые РЛС
„Нептун” и „Створ” были заменены более
совершенными станциями „Дон” и „До-
нец”, а они в свою очередь уступили место
станциям „Океан” и „Миус”. Уже в РЛС
„Дон” с помощью автоматов решалась зада-
ча расхождения двух судов. РЛС „Океан” и
„Миус” имеют еще большее количество ав-
томатических систем, в том числе и повы-
шающих их защищенность от гидрометео-
рологических и других помех.
72
Итак — автоматизация судовождения.
Прежде всего, уясним: что надо автомати-
зировать в судовождении?
Все начинается с составления програм-
мы плавания. Программу составляет судо-
водитель - капитан, получив от пароходст-
ва рейсовое задание с указанием порта наз-
начения, видов и количества грузов, сроков
и т. д. На основании этого документа штур-
ман под руководством капитана проклады-
вает на карте маршрут — путь, кото-
рым судно будет следовать в порт наз-
начения.
В океане, как правило, нет видимых
ориентиров, по которым можно вести суд-
но. Все решения, команды и управляющие
воздействия принимаются и выполняются
на фоне непрерывного счисления и обсерва-
ции с целью определения фактического мес-
тоположения судна. А его можно получить
только расчетным или инструментальным
путем. В расчетах приходится учитывать
большое количество постоянно и временно
действующих (случайных) факторов.
Что же важнее всего в судовождении?
Видимо, ответ должен быть таким: знание
состояния судна, знание обстановки вокруг
судна, знание положения (места) судна
во времени и пространстве. Об автоматах,
которые помогают судоводителю следить
за состоянием судна и обстановкой вок-
руг него, мы рассказали в предыдущих
главах.
Теперь расскажем об автоматах, с по-
мощью которых судоводитель опреде-
ляет точное время и место нахождения
судна.
С появлением глобальной радиосвя-
зи проблема обеспечения судоводителей
единым временем практически была ре-
шена. Сейчас в новейших навигационных
комплексах есть встроенная ,.внутренняя
служба времени”, которая сама себя про-
веряет и корректирует по сигналам точного
времени, передаваемым астрономическими
обсерваториями, например Гринвичской.
Кроме того, в самих обсерваториях и не-
посредственно на судах используются
электронные часы, которые позволяют
определять время с точностью до милли-
секунды.
О том, как сейчас определяют место-
положение судна, мы начали рассказывать
в предыдущих главах. На помощь судово-
дителю здесь приходят радиопеленгаторы,
РНС, НИСЗ. Однако определять место мож-
но и визуально — по световым маякам, нави-
гационным огням, береговым ориентирам и
РЛС. Есть и подводные средства нави-
гации, например акустические маяки.
Иногда используют электромагнитную
систему ориентации: через пролив (уз-
кость, ворога в волноломе) судно „ведет”
низкочастотный электромагнитный им-
пульсный сигнал, который передается по
уложенному точно по оси форватера под-
водному кабелю. Управляют им с берего-
вой станции. На судне сигнал принимают
с помощью специальной рамочной ан-
тенны.
При ручном управлении человек-опе-
ратор на ходу судна непрерывно сравни-
вает его направление и скорость, измерен-
ные бортовыми приборами — гироком-
пасом и лагом, с предписанными, задан-
ными .предварительной программой (про-
кладкой), которую выполнил штурман.
Вроде бы, все просто — смотри время
от времени на карту, следи за курсом по
репитеру1 гирокомпаса, а за скоростью
по циферблату лага, вращай штурвальное
колесо, осматривай горизонт ... Однако
на самом деле все не так просто. Оператору
приходится выполнять много операций,
причем в довольно высоком темпе, оцени-
вать непрерывно поступающую информа-
цию и при этом нельзя допускать оши-
бок. А ведь человек не машина и не мо-
жет действовать долго в „машинном
режиме” — с постоянным (высоким!)
вниманием, по постоянной программе.
Здесь всегда есть возможность оши-
биться.
И факты - упрямая вещь! - под-
тверждают, что ошибки в судовожде-
нии есть и с самыми скверными по-
следствиями: только столкновений су-
дов ежегодно регистрируют не одну
сотню. А бывают случаи и более траги-
ческие.
Автоматизация определения места суд-
на (например, по НИСЗ) позволяет пе-
рейти к автоматизированному управле-
нию направлением и скоростью движения
1 Репитер (повторитель) - индикатор, на ко-
тором повторяются дннные, вырабатываемые
центральным прибором; в данном случае на
картушке репитера отображается направление
движения судна по данным гирокомпаса.
73
судна (рис. 25). При автоматическом
управлении курсом судна выполняются
следующие операции (действия): задается
курс, определяется величина и знак от-
клонения от курса, вырабатываются ко-
манды на возвращение судна к заданно-
му курсу, которые затем реализуются.
Заданный курс для автомата-судово-
дителя вычерчивают в виде линии на спе-
циальной карте. Карта закладывается
в управляющий прибор, в котором фо-
тооптический датчик „отслеживает” ли-
нию курса и передает сигнал - задание —
в блок сравнения, куда также поступает
сигнал — значение фактического курса.
В этом блоке сигналы сравниваются и
вырабатывается новый сигнал, пропор-
циональный степени рассогласования за-
данного курса с фактическим и содержа-
щий знак „вправо” или „влево”. Этот сиг-
нал и есть команда для рулевого привода.
Такое управление, хотя и автома-
тическое, требует многих подготови-
тельных ручных операций (например,
вычерчивания линии пути на карте),
а также вмешательства оператора непо-
средственно в сам процесс при изменении
программы (оператор должен отключить
приборы и взять управление на себя).
Современная вычислительная тех-
ника позволила упростить операции под-
готовки и сделать их менее трудоемкими.
Рис. 25. Автоматическая система регулирования
движения судна: а - программа плавания, задан-
ная координатами опорных точек.
1 — колонка авторулевого; 2 — рулевая машина;
3 — гирокомпас; 4 — тахометр; 5 — ЭВМ; 6 —
задатчик частоты вращения вала дизеля; 7 — дат-
чики информации; 8 — судовой дизель.
74
Теперь программа задается в виде после-
довательности опорных точек (вернее, их
географических координат), через кото-
рые должен пройти путь судна и в кото-
рых необходимо изменить курс. Коор-
динаты хранятся в памяти ЭВМ, откуда
извлекаются по командам устройства уп-
равления (программного блока) и ис-
пользуются для расчета значений курса.
На рис. 26 показана схема управления
курсом судна с помощью авторулевого.
Что он собой представляет? Это уже знако-
мый нам автоматический регулятор, состоя-
щий из двух звеньев, одно из которых
связано с управляемым объектом (судном)
и реагирует на его фактическое состояние
рующей управляющие воздействия). Серво-
приводом в нем является рулевая машина.
Команда, вырабатываемая аппаратурой
авторулевого и передаваемая на рулевую
машину для исполнения, зависит не только
от величины и знака рассогласования,,
но и от закона управления, который вво-.
дится в регулятор заранее. Закон управле-
ния учитывает конкретные инерционные
свойства судна и оптимизирует управле-
ние его курсом так, чтобы воздействия
были минимальными. В противном случае
может возникнуть „резкое" управление,
при котором судно, хотя и будет быстро
возвращаться на истинный (заданный) курс,
но при этом появятся отклонения от курса,
(курс), второе связано с программой
(заданием), определяет отклонения от
нее и ликвидирует их. В состав авторуле-
вого входит устройство обратной связи
(как правило, отрицательной, корректи-
вызванные уже самой системой управления.
Авторулевые допускают настройку
и перестройку в зависимости от типа и
характеристик рулевой машины и суд-
на. Суда нашего морского и промысло-
75
Рис. 26. Авторулевой.
1 — колонка авторулевого; 2 — магнитный усили-
тель; 3 — указатель положения пера руля (аксио-
76
метр); 4 — насосы гидропривода рулевой маши-
ны; 5 — рулевая машина; 6 — гирокомпас;
7 — автоматический регулятор давления в гидро-
приводе рулевой машины.
77
вого флотов оборудованы бесконтактны-
ми авторулевыми типов АБР, АР и АТР,
а также малогабаритными типа АРМ-2.
В истории мореплавания одной из са-
мых трагических катастроф была и остается
гибель весной 1912 года лайнера „Ти-
таник”. Около полутора тысяч человек
поглотили тогда холодные воды Атланти-
ческого океана. Причиной этой катастрофы
было столкновение судна с айсбергом.
Сегодняшний автомат-судо водитель
вполне в состоянии не допустить такого
78
стояние в зоне впереди по курсу судна ста-
новится меньше заданного, авторулевой из-
Рис. 27. Гидролокационная система предупрежде-
ния столкновений.^ _
1 — артенна гидролокатора; 2 — диаграмма нап-
равленности антенны; 3 — Зондирующий сигнал
гидролокатора; 4\— цель (айсберг); 5 — эхо-сиг-
нал от цели; 6 — пульт управления гидролокатора
с Индикатором на, ЭЛТ; 7 — колонка авторуле-
вого; 8 — серводвигатель системы управления
рУле’м; 9 — баллер руля.	л
меняет курс до тех пор, пока судно не
обогнет препятствие, оставаясь от него
на расстоянии, не меньшем заданного. Если
же препятствий нет, авторулевой выпол-
няет свою обычную программу - задание.
Наибольшее число аварий и столкнове-
ний судов происходит в условиях плохой ви-
димости. Поэтому автоматизация судовож-
дения в условиях плохой видимости и, в
первую очередь, при расхождении с другими
столкновения. На рис. 27 показано сопряже-
ние авторулевого с гидролокатором. По-
следний обнаруживает подводное препят-
ствие, опасное для судна, и выдает в схему
авторулевого сигнал, пропорциональный
дистанции до препятствия. Как только рас-
судами - сегодня самая актуальная задача.
Что трудно при расхождении? Надо
вовремя обнаружить движущийся навст-
• речу объект (цель), определить элементы
движения цели (ЭДЦ), раСечитать маневр
расхождения (точку, направление и угол
79
отворота), оценить ситуацию, которая воз-
никнет после расхождения. Самая трудная,
пожалуй, последняя операция. Ведь зачас-
тую в море экран индикатора РЛС пока-
зывает десятки, а то и сотни целей. И это
на площади 200-250 квадратных кило-
метров! А каждая цель — судно, идущее
своим курсом со скоростью 12—20 узлов.
Расхождение судов в море — сложный
процесс, имеющий много исходов (вариан-
тов решения). Какой из них лучше? И для
кого? Насколько? Наука еще не предло-
жила алгоритма решения этой задачи.
Создать автомат расхождения пока
не представляется возможным. Но час-
тично автоматизировать этот процесс
можно, включив в контур управления
человека-оператора в качестве вершины
иерархии и источника граничных условий.
Оператор при этом освобождается от не-
свойственной ему и трудной функции
наблюдения за всеми судами и препятст-
виями, т. е. действий в „режиме машины”.
Решение задачи расхождения — преду-
преждения столкновений — независимо
от того, делается это вручную или авто-
матически, всегда включает получение и
обработку радиолокационной информа-
ции для оценки опасности ситуации, оп-
ределение ЭДЦ, прогнозирование (экст-
раполяцию) поведения (курсов, скоростей,
траекторий) встречных судов, выработку
маневра уклонения от опасности [26].
Ручные методы решения, в частности
обработки радиолокационной информа-
ции, не могут гарантировать безаварий-
ного плавания судов, особенно в районах
с интенсивным судоходством. Главная при-
чина — острый дефицит времени и боль-
шая сложность вычислительных процедур.
На первом этапе автоматизации расхож-
дения были разработаны специализирован-
ные индикаторы траекторий движения
встречных судов - действительных и прог-
нозируемых. Данные для таких индикато-
ров вырабатывают цифровые или аналого-
вые машины. Индикаторы позволили пол-
ностью отказаться от прокладки курсов
целей и построения траекторий их движения
вручную на карте или специальном бланке.
В современных системах предупрежде-
ния столкновений судов (СПС) основное
внимание обращено на выработку и пред-
ставление оператору полной и точной ин-
формации об окружающей обстановке и
ЗДЦ, включая прогноз их будущего состоя-
ния. Выработка и реализация управляющих
воздействий возлагаются на оператора. На
рис. 28 показана блок-схема такой системы.
Она включает ЭВМ и датчик информации —
бортовую РЛС судна. ЭВМ решает задачи
обнаружения и захвата целей, их сопровож-
дения, определения ЭДЦ и траекторий це-
лей, оценки степени опасности столкнове-
ния по отношению к каждой цели, само-
контроля, расчета собственных элементов
движения, „проигрывания” различных вари-
антов маневра уклонения (расхождения).
Однако системы такого типа не позво-
ляют классифицировать цель и учесть осо-
бенности района плавания. Для устранения
этих недостатков необходимо дополнитель-
но к имеющейся на экране индикатора кар-
тине индицировать класс цели и ее ракурс
(угол, под которым движется цель по от-
ношению к наблюдателю), а вместо радио-
локационного изображения береговой чер-
ты воспроизводить карту района плавания.
Классификация целей, определение
их протяженности, ракурса, уточнение
скорости и даже прогноз действий (ма-
невров) могут быть значительно упро-
щены, если автоматизировать процесс
обмена сведениями, необходимыми для
безопасного расхождения при сближении
судов на дистанцию, меньшую заданной
(безопасной). Для этого можно исполь-
зовать сам радиолокационный канал.
Мы уже говорили, что пока алгорит-
мизировать процесс расхождения не уда-
лось. Но в перспективных СПС ожидается
расширение круга помощи оператору-
судоводителю, в частности, в них бу-
дут реализованы оптимальные процеду-
ры выбора вариантов маневрирования
с учетом рекомендаций Международных
правил предупреждения столкновений
(МППСС-72). В них будет использовать-
ся картографическая информация [30].
Особую категорию составляют задачи
маневрирования (включая расхождение) на
ограниченных пространствах: в акватории
порта, при проходе узкостей и каналов.
Здесь очень высоки требования к точности
расчета маневров и их выполнению. Для их
удовлетворения возможности бортовых
средств наблюдения и управления судов
уже недостаточны. С целью повышения
навигационной безопасности в некоторых
акваториях и районах плавания введено
80
Рис. 28. Радиолокационная система предупрежде-
ния столкновения судов.
/ — радиолокационная станция; 2 — блок сопря-
жения датчиков с ЭВМ; 3 — колонка авторулево
го; 4 — дисплей; 5 — рулевая машина; 6 — лаг;
7 — гирокомпас.
81
централизованное управление судоходст-
вом. Так сделано в устье Темзы, портах
Гавр, Осака, Сан-Франциско и др. В нашей
стране введено управление движением су-
дов по командам с береговых РЛС в портах
Ленинград, Ильиче век, Жданов. Ведутся
подготовительные работы по автоматиза-
ции управления судоходством в заливе
Находка, в районе Черного моря, прилегаю-
щем к портам Одесса, Ильичевск и др.
Используемые и проектируемые средст-
ва управления судоходством (СУС) де-
лятся на информационные и распорядитель-
ные. Первые, наблюдая за навигационной
обстановкой в районе, сообщают ее по
запросу на борт судна. Решение о дейст-
виях в этой обстановке принимает и осу-
ществляет судоводитель. Распределитель-
ные СУС активно воздействуют на навига-
ционную ситуацию. Их работа напоминает
действия авиадиспетчеров, управляющих
полетами в зоне аэропорта. Капитан полу-
чает по У KB-связи команды, которые
обязан немедленно исполнить и доложить
о своих действиях в центр управления.
Одной из важных задач морского
приборостроения является разработка и
внедрение на судах навигационных ав-
томатизированных комплексов (НАК),
в состав которых входят „на равных”
ЭВМ и оператор-судоводитель [35, 43].
В НАК будут автоматизированы сле-
дующие операции: непрерывное счисле-
ние пути судна; определение координат
судна в автоматическом и ручном режимах;
определение ЭДЦ, наблюдаемых в зоне
с заданными размерами (формой); уп-
равление маневрами судна; оценка нави-
гационных ситуаций и „проигрывание”
маневров расхождения; индикация и ре-
гистрация необходимых данных (доку-
ментирование) ; прокладка пути судна
на карте, самоконтроль и контроль ис-
правности системы управления маневра-
ми судна.
К настоящему времени фирмами „Спер-
ри” и „Иотрон корпорейшн” (США),
,Декка” (Англия), „Нордконтрол” (Нор-
вегия) ,	, Джапан радио корпорейшн”
(Япония) созданы подобные навигацион-
ные системы (рис. 29). Они автомати-
чески определяют координаты судна
в любое время суток с точностью до
±150 м, „проигрывают” варианты
расхождения с 10—40 судами И т. д.
На рис. 30 представлен состав НАК
„Дата Бридж”. Особенностью комплек-
са является одновременное измерение
навигационных параметров несколькими
датчиками: курс определяют два гиро
компаса, надводную обстановку освеща-
ют две РЛС, скорость судна измеряют
электромагнитный и гидродинамический
лаги. Дублирование измерений повыша-
ет их точность, создавая возможность
непрерывного контроля и коррекции.
Система „Дата Сейлинг” вырабатывает
координаты судна по данным лага, гиро-
компаса, корректирует их по данным одной
из РНС (,Декка” или „Омега”) или НИСЗ
„Транзит”, автоматически управляет суд-
ном при так называемом плавании по дуге
большого круга (ортодромии). В ЭВМ
этого комплекса заранее вводят коорди-
наты девяти точек, через которые должен
проходить путь судна, его скорость, вели-
чину дрейфа и другие поправки. Осталь-
ные расчеты ЭВМ производит самостоя-
тельно, причем выбирает порядок решения
задач в зависимости от их приоритета
(старшинства), определяемого оператором.
При возникновении опасности столкно-
вения ЭВМ переходит к решению задачи
расхождения немедленно, прерывая все
остальные расчеты. „Дата Сейлинг” снаб-
жена также программой судовождения
по локсодромии — линии, пересекающей
меридианы под одним и тем же углом.
Комплекс ,Дата Радар” автоматически
сопровождает выбранные цели и решает
задачу расхождения. Выбор цели произво-
дит судоводитель, который с помощью
специальной рукоятки на экране индика-
тора наводит световую отметку (маркер)
в виде кольца на отметку цели. Система
непрерывно определяет координаты цели
и передает их в ЭВМ. Уже через 45 секунд
после начала слежения на индикаторе
кругового обзора (ИКО) высвечивается
вектор цели, характеризующий ее место,
курс и скорость. Основание вектора рас-
полагается в месте цели на момент на-
блюдения, а его конец — в точке, где цель
предположительно будет через 15 или
30 минут, если сохранит курс и скорость
неизменными. Обнаруженное изменение
курса и скорости цели отражается век-
тором, ЭВМ рассчитывает расстояние до
точки сближения на кратчайшее расстоя-
ние, время перехода до этой точки, рас-
82
Рис. 29. Навигационные системы: а - „Сперри”;
б — система счисления, обсерваций и коррекции
пути следования.
1 — радиолокационная антенна 10-сантиметрового
диапазона; 2 — радиолокационная антенна 3-
сантиметрового диапазона; 3 — радиолокацион-
ный передатчик; 4 — селектор; 5 — лаг; 6 — ввод
данных в ЭВМ; 7 — гирокомпас; 8 — дисплей
системы предупреждения столкновения судов;
9 — дисплей воспроизведения обстановки.
83
стояние и пеленг на цель. Все сведе-
ния отображаются на ИКО в цифровой
форме.
Если расчет положения цели пока-
зывает, что через 30 минут она прибли-
Рис. 30. Система судовождения „Лата Бридж”.
1 — приемоиндикатор „Декка”; 2 — приемоин-
дикатор „Транзит”; 3 — лаг; 4 — гирокомпас;
5 — приемоиндикатор „Омега”; 6 — двухдиапа-
зонная РЛС; 7 — пульт; 8 — телетайп.
84
система подает звуковой и световой сиг-
налы, а вокруг отметки „опасной” цели
на ИКО появляется квадратный маркер.
Звуковой сигнал отключается судоводи-
телем, световой — горит до окончания
маневра, устраняющего опасную ситуацию.
Рис. 31. Доплеровский лаг „Онега”.
1 — приемник; 2 — излучатель; 3 — генератор
колебаний; 4 — усилитель; 5 — измеритель раз
ности частот; 6 — измеритель частоты; 7 — указа
тель скорости судна.
85
Сигналы подаются также при „поте-
ре” цели в течение восьми последова-
тельных оборотов антенны РЛС или пере-
мещении отмегки от цели к границе
безопасности, устанавливаемой судо-
водителем на ИКО в виде „охранного
кольца” вокруг отметки своего судна.
Комплекс ,Дата Радар” выполняет
ручное и автоматическое „проигрыва-
ние” маневра расхождения в измененном
(ускоренном) масштабе времени.
Отечественный НАК „Бриз” предназна-
чен для решения основных задач судовожде-
ния: счисления и прокладки пути; оп-
ределения места судна в географических
и временно действующих (маршрутных)
системах координат; определения ЭДЦ;
оценки степени опасности от встречных
судов; прогноза развития ситуации; вы-
бора маневра расхождения. Он также
выполняет любые другие расчеты по
предварительно введенным программам.
В состав системы входят подсистемы
„Бриз-И” и „Бриз-Н”. Первая является
информационно-вычислительным комплек-
сом, выполненным в виде самостоятельного
набора блоков. Вторая подсистема включа-
ет датчики навигационной информации.
На рис. 31 показан гидроакусти-
ческий доплеровский лаг „Онега”. Он
с высокой точностью измеряет про-
дольную и поперечную составляющие
скорости судна по отношению к по-
верхности дна на глубинах до 170 м.
Информация о составляющих скорости
индицируется на световых табло в ходовой
рубке и репитерах на крыльях мостика.
Там же высвечивается значение пройден-
ного расстояния. Лаг имеет пять режимов
работы, переключаемых вручную и автома-
тически в зависимости от глубины под
килем судна. Работа лага основана на излу-
чении в сторону дна акватории узконаправ-
ленного ультразвукового сигнала. Он при-
ходит к поверхности дна под углом, отра
жается от нее и частично попадает на прием-
ник. Если судно движется со скоростью
И относительно поверхности дна, то ско-
рость распространения сигнала меняется
на величину Vcosa; ее называют доплеров-
ским сдвигом частоты. Зная скорость рас-
пространения ультразвукового сигнала
в воде (она лежит в пределах 1450-
1500 м/с), можно рассчитать скорость
судна относительно поверхности дна и
учесть снос под действием течения или
других факторов (ветра, усилия букси-
ровки и т. п.). Поэтому результат измере-
ния удобно представлять в виде двух
взаимно перпендикулярных составляющих.
В комплексе „Бриз” задача предупреж-
дения столкновений решается на основе
обработки информации от РЛС. Для этого
судно оснащено двухчастотной РЛС (длины
волн 3 и 10 см), что повышает дальность,
надежность обнаружения и классифика-
ции целей. В автономном режиме индика-
тором РЛС является обычный ИКО, кото-
рый отображает информацию об окружаю-
щей обстановке в режимах относительного
или истинного движения с ориентацией
изображения по меридиану или курсу.
При решении задачи расхождения боль-
шую роль играет индикатор ситуаций. Он
воспроизводит, как и ИКО, окружающую
обстановку, но на нее накладывается вто-
ричная (графическая) информация о дви-
жении встречных судов. Подсистема пре-
дупреждения столкновений автоматичес-
ки сопровождает до 12, а полуавтома-
тически — до 3 целей, выявляет из их числа
маневрирующие, вырабатывает и отобра-
жает векторы движения всех целей, рас-
считывает данные и оценивает степень
опасности ситуации, „проигрывает” манев-
ры (изменение курса и скорости с уче-
том времени задержки начала манев-
ра), прогнозирует развитие ситуации.
АВТОМАТЫ СТЕРЕГУТ ГРУЗ
Автоматизация планирования и контроля
грузовых операций. Автоматизация
грузовых операций на танкерах.
Автоматизированная система контроля нефти,
сбрасываемой с танкеров. Автоматизация
судовых холодильных установок.
Автоматика кондиционера на судах типа
„Прометей". Автоматика судов-газовозов
типа „Юрмала'*. Успокоители качки
В 1876 году во Франции был спущен
на воду первый плавучий холодильник—
рефрижераторное судно „Фригорифика”
для перевозки мяса. Его трюмы охлаж-
дала специальная система, работой ко-
торой управляли простейшие автоматы-
регуляторы. В 1880 году наступил че-
ред рыбы: впервые из района лова ее
доставили в порт замороженной [34].
Сегодня автоматы — обязательные
участники погрузки, разгрузки, перевозки,
учета и сохранения всех видов грузов
на судах. Рост объема морских перевозок
заставил искать такие организационные и
технические решения, которые повы-
сили бы интенсивность всех грузовых
операций, а также сохранность грузов.
Так родилась идея единого, неразрывного
управления грузопотоком, когда опера-
ции погрузка на судно - перевозка мо-
рем — разгрузка представляют собой звенья
алгоритма доставки грузов „от дверей
отправителей до дверей получателей”.
В такой единой технологической схеме
комплексной обработки грузов все ви-
ды транспорта — автомобильный, желез-
нодорожный, морской, а также обслужи-
вающие их подразделения и специалисты
действуют согласованно и ,ща равных”.
Основой единой схемы обработки
грузов стала система непрерывного
оперативного планирования. Инициато-
ром ее введения выступил в 1973 го-
ду коллектив Черноморского паро-
ходства, специалисты которого разра-
ботали нормативы, подготовили алгорит-
мы и программы для ЭВМ „Минск-32”.
Завершился этот этап созданием
в 1977 году в зоне Ленинградского транс-
портного узла единой технологической
схемы работы всех видов транспорта.
Здесь внедрен непрерывный план-гра-
фик работы транспортного узла, частью
которого являются графики непрерывной
работы флота (НГРФ) и порта (НГРП).
За этими названиями скрыта поистине
гигантская работа: помесячное и кварталь-
ное планирование перевозок, доведенное
до уровня каждой отдельной партии гру-
за, каждого судна и рейса; планирование
и регулирование движения судов и их
обработки в порту; формирование рей-
совых заданий судам; контроль; анализ
и подведение итогов работы судов и
всех подразделений, их обслуживающих;
фрахтование судов; ремонт; снабжение;
подбор и смена экипажей и многое другое.
Сегодня НГРП входит в АСУ „Порт” и
рассчитывается с помощью ЭВМ на 10—20
суток вперед. В пределах транспортного
узла организуется АСУ более высокого
уровня иерархии, которой подвластны все
виды транспорта, склады, машины и
механизмы порта, бригады, диспетчеры,
капитаны и суда — конечно, только по
вопросам, связанным с грузопотоком
Самый „младший” уровень АСУ „Порт” -
подсистемы судовых АСУ, ответственные
за учет, обработку и сохранность грузов.
Большинство грузов отправляются на
причалы в виде, наиболее пригодном для
быстрой и безопасной транспортировки,
погрузки и разгрузки: лесоматериалы, про-
кат — в пакетах; мешки, ящики, бочки —
на поддонах; механизмы, приборы, дета-
ли — в контейнерах; сыпучие грузы -
навалом; жидкие — в крупногабаритных
цистернах с „морскими” креплениями и по
трубопроводам. Под все эти виды пред-
варительно подготовленных грузов созданы
погрузочно-разгрузочные машины и меха-
низмы, склады, транспортеры. А для неко-
торых сыпучих и жидких грузов — целые
припортовые заводы с автоматизирован-
ными погрузочными системами [15, 51].
Вернемся, однако, к нашему главному
вопросу — автоматике на судах. Грузооб-
работка на судне включает операции (дейст-
вия), которые, казалось бы, напрямую
с грузами и не связаны. Но так только
87
кажется. Скажем, весьма немаловажно под-
готовить гигантские отсеки танкера для
приема аналогичного только что слитому,
а то и совершенно нового по свойствам
жидкого груза. Для этого проделывается
большая и тщательная работа: запаривание
танков, многократная их промывка (в том
числе и специальными химическими соста-
вами) , осушение, проветривание. На танке-
ре водоизмещением 200 000 тонн экипаж
состоит примерно из тридцати человек.
Разве была бы им по силам переподготовка
судна, если бы большая часть ее операций
не выполнялась механизмами и машинами
с программным или же полностью автома-
тическим управлением.
Участвуют в грузовых операциях и те
бортовые комплексы и системы, о которых
мы уже говорили. Они следят за темпера-
турой, влажностью и химическим составом
воздуха в трюмах, определяют остойчивость
и осадку судна при приеме и передаче гру-
зов, степень заполнения танков жидкостя-
ми, рассчитывают грузовые планы - где,
сколько и какой груз лучше всего размес-
тить, чтобы обеспечить его сохранность и
наилучший доступ при выгрузке. Да разве
перечислить все те функции, которые люди
и автоматы выполняют при обработке и
перевозке грузов!
Вот, скажем, палубные механизмы для
работы с грузами. Они используются в слу-
чаях, когда надо принять или выгрузить
что-либо в условиях необорудованных пор-
товых пунктов, а то и прямо на рейде.
Так, например, разгружаются суда антарк-
тических экспедиций. Среди грузоподъем-
ных механизмов на палубе судна есть и
простые стрелы с ручными лебедками,
есть и исполины, которым под силу груз
в 200 тонн. Последние оборудованы мощ-
ными лебедками с электроприводом и
имеют собственные автоматы для управле-
ния и зашиты электрических систем и ма-
шин, предохранения от поломок при пере-
грузках, правильной укладки стального
троса на барабан лебедки.
Грузовые стрелы обычно размещают
вокруг основания мачты. Стрелы для тяже-
ловесных грузов имеют свои особенности.
На некоторых грузоподъемных стрелах при-
меняют устройства, уменьшающие раскачи-
вание грузов. Крен судна при работе с тяже-
ловесными грузами компенсируют авюма-
тической перекачкой воды в специальные
противокреновые цистерны. На некоторых
судах уже используются козловые краны
грузоподъемностью 700 тонн и даже более
(рис. 32).
В составе флота немало судов с гидрав-
лическими грузовыми системами, снабжен-
ными дистанционным управлением, кото-
рые имеют автоматы-регуляторы и системы
контроля работоспособности. Но электро-
привод здесь пока более распространен.
Перспективна бесконтактная система
управления приводами лебедок, включаю-
щая управляемые выпрямители и логичес-
кие схемы. По сравнению со схемой на базе
контроллера бесконтактная система имеет
следующие преимущества: отсутствие иск-
рения, бесшумность, повышенную надеж-
ность, меньшую стоимость [ 10].
Транспортировка малогабаритных и
особо ценных грузов, в том числе и нуждаю-
щихся в термостатировании или охлажде-
нии, осуществляется в контейнерах. Контей-
неры доставляются в порты специальными
платформами, а хранятся на их территории
либо на специальных площадках, либо
в крытых помещениях — терминалах. Зна-
чительно облегчают погрузку—разгрузку
контейнеров специализированные перегру-
жатели. Для перевозки контейнеров исполь-
зуют обычные и специальные суда-кон-
тейнеровозы.
Вы уже знаете, что такое комплекс
„Бриз-1609”, его основные подсистемы, их
назначение и структуру. В отличие от прото-
типа — комплекса „Бриз-Г’ он включает
подсистему автоматизации планирования и
контроля грузовых операций. Необходи-
мость в ней возникла с появлением круп-
ных судов с горизонтальным способом
грузообработки типа „ро-ро”. Это судно
имеет несколько „сквозных”, проходящих
через весь корпус, палуб, на которых раз-
мещены контейнеры, трейлеры и другая
колесная техника. Погрузка-разгрузка
идет по аппарели — гигантскому трапу,
который судно возит с собой. Есть на судне
колесные погрузчики для снятия контей-
неров и установки их на место крепления.
Если нужно, они буксируют трейлеры
и другие колесные грузы, например автома-
шины. Таким судам нужен только причал,
даже небольшой, чтобы положить трап-
аппарель, место для выгрузки и склад
с новыми грузами. Полное самообслужи-
вание!
88
Составление грузового плана такого
судна требует высокой квалификации спе-
циалистов и времени. Так, для судна типа
„Магнитогорск” на составление грузового
плана с расчетом мореходно-прочностных
характеристик тратится 40-50 часов рабо-
чего времени. А погрузка-разгрузка зани-
мает в полтора-два раза меньшее время!
Вот почему и создан автоматический по-
мощник — комплекс аппаратуры управле-
ния грузовыми операциями [26].
Комплекс „Бриз-1609” решает задачи
составления и проверки грузового плана
(каргоплана), контроля погрузки и раз-
грузки судна. На пульте индицируются
данные о составе грузов и их размещении
на каждой палубе. Автомат контролирует
последовательность операций, распределе-
ние топлива и балласта. Одновременно рас-
считываются и предъявляются оператору
значения осадки, оценки прочности и остой-
чивости судна. Все основные данные вводят
в ЭВМ, регистрируют и, если нужно, доку-
ментируют.
Подсистема имеет в своем составе
пульты грузовых операций с собственными
запоминающими устройствами, общее
внешнее запоминающее устройство и блоки
его сопряжения и связи с ЭВМ. Пульты таль-
мана (руководителя погрузки) могут под-
ключаться к 19 коробкам, находящимся
на всех палубах судна. С пультов в ЭВМ
поступает информация о номерах коно-
саментов1 , количестве мест, конкретном их
размещении (по номерам шпангоутов или
длине палубы) и другая информация. Вся
работа по составлению плана занимает
не более 5 часов.
Для танкеров типа „Крым" разработана
система управления грузовыми операциями
(СУГО) „Ильмень”, в ведении которой
находятся 88 насосов, клапанов и других
устройств, образующих совместно с трубо-
проводами грузовую, зачистную и балласт-
ную системы танкера. Модифицированная
система „Ильмень-2” предназначена для
нефтерудовозов типа „Борис Бутома”, она
управляет по заданной программе уже
238 устройствами тех же систем, а также
1 Коносамент — документ, служащий юриди-
ческим свидетельстьом заключения договора
о морской перевозке определенного груза и его
условиях, он же служит распиской о приеме гру-
за, а также предоставляет владельцу право им
распоряжаться.
обогревом, мойкой, подогревом груза и
осушением колодцев.
Программы СУ ГО позволяют осуществ-
лять следующие операции:
дистанционно управлять поворотными
затворами с индикацией положений .за-
крыт’*—„открыт”;
контролировать уровень жидких грузов
в танках;
сигнализировать о верхнем и нижнем
уровнях воды в балластных цистернах и
груза в танках;
контролировать температуру жидкого
груза;
управлять числом оборотов грузовых
насосов после запуска их с местных постов,
сигнализировать об их аварийной оста-
новке;
управлять балластными насосами с ав-
томатической остановкой при падении дав-
ления и т. п.
Структура управления грузовыми опе-
рациями содержит четыре иерархических
уровня: на первом составляют каргоплан,
на втором управляют проведением грузо-
вых операций, на третьем — с местных
постов решают частные задачи управления
отдельными устройствами, четвертый пред-
ставляют сами объекты управления, датчи-
ки и сигнализаторы.
Система „Ильмень” имеет щит с совме-
щенной мнемосхемой всех систем (грузо-
вой, балластной, зачистной и др.). на ней же
размещены сигнализаторы и ключи управ-
ления. Обслуживание этой системы требует
от оператора за время выгрузки принятия
решений по 320 отдельным ситуациям.
Из них 80% — в начале и конце операции.
Автоматы на судах, как и сами суда и
мореплавание, — всегда на переднем крае
не только техники, но и социальных задач
и проблем. Одна из них, очень важная
в наше время, - охрана окружающей
среды. Есть техника, операции и грузы,
представляющие большую опасность для
среды обитания человека. Один из самых
опасных для природы грузов - нефть.
Добывают ее во всем мире миллиардами
тонн. И добрую половину, а то и больше,
перевозят морским путем. Для перевозки
нефтепродуктов построены самые большие
суда водоизмещением до 500 000 тонн.
Расскажем о том, что сделано и дела-
ется на судах нашего морского флота для
охраны окружающей среды. В качестве при-
89
Рис. 32. Автоматизированные судовые грузовые
устройства: а — грузовая механизированная стре-
ла Велле; б — грузовое устройство с противо-
раскачивающейся подвеской; в — тяжеловесная
стрела; г — кран контейнерных терминалов.
мера рассмотрим технические и организа-
ционные мероприятия по охране среды
на отечественных танкерах типа „Победа”.
Эти суда полностью удовлетворяют совре-
менным международным требованиям по
предотвращению загрязнения океана и ат-
мосферы. Конструкция корпуса предусмат-
ривает двойное дно, благодаря чему сни-
жается вероятность выброса нефти в воду
при повреждении борта или днища. Имеют-
ся также специальные балластные танки,
в которые собирается вся загрязненная
нефтью вода — результат мойки танков и
других подобных операций. В порту для ее
слива оборудованы специальные очистные
станции. Для борьбы с пожарами и взры-
вами судно оборудовано устройством пода-
чи в танки инертных газов.
На головном судне установлена сис-
тема-автомат для замера и контроля сброса
нефти (рис. 33). Она имеет датчики, логи-
ческие и арифметические блоки управления
запорной арматурой, а также контроля и
координации действий своих собственных
элементов.
Так называемые льяльные воды, скапли-
вающиеся в машинно-котельном отделении,
очищаются коалесцирующим сепаратором,
сброс их контролирует та же система. Сточ-
ные и хозяйственно-бытовые воды подвер-
гаются биохимической очистке на установ-
ке ЛК-50.
Важная социальная и техническая зада-
ча — обеспечение экипажу и пассажирам
комфортных условий. И здесь — автоматы.
Они поддерживают заданный температурно-
влажностный режим в каютах, бытовых и
служебных помещениях, следят за обеспе-
чением в них пожарной безопасности,
„успокаивают” качку, греют и охлаждают
питьевую и мытьевую воду, регулируют
освещенность, убирают и транспортируют
к местам обработки мусор и отходы.
Вот, скажем, холодильные установки.
Они сейчас — обязательная принадлежность
каждого судна. По назначению судовые
холодильные установки делятся на прови-
зионные, производственные и климатичес-
кие (последние входят в состав систем
кондиционирования воздуха в жилых и слу
жебных помещениях).
90
По конструкции они также
весьма различны: с поршневыми и
ротационными компрессорами, во-
обще без компрессоров (испари-
тельные) , одно- и двухступенчатого
сжатия, непосредственного охлаж-
дения и с хладагентом, воздуш-
ные и рассольные (рис. 34).
•Холодильные установки одно-
ступенчатого сжатия особенно ши-
роко распространены на судах.
Принцип их работы заключается
в следующем: вещество — хлада-
гент — кипит при пониженных
давлении и температуре в испа-
рителе 7, отбирая тепло у окру-
жающей среды. Компрессор
2 засасывает пары хладагента
из испарителя 7, сжимает их и нагнетает
в конденсатор 3, где они охлаждаются
воздухом (или забортной водой) и кон-
денсируются. Далее жидкий хладагент
поступает к клапану 4, который снижа-
ет его давление. При этом резко падает
температура хладагента, и он поступает
обратно в испаритель.
На большом морозильном траулере
(БМРТ) „Пулковский меридиан" огромные
по мощности и хладопроизводительности
установки работают без постоянной вахты
91
Рис. 33. Автоматизированная система контроля
нефти, сбрасываемой с танкеров: а - общая
схема; б - агрегаты системы контроля.
92

Рис. 34. Автоматизация операций в судовых хо-
лодильных установках: а - регулирование темпе-
ратуры в охлаждаемых помещениях; б — удале-
ние масла из системы; в — удаление воздуха
из системы; г — защита компрессора и аппаратов;
д - регулирование производительности компрес-
сора; е — холодильная установка одноступенча-
того сжатия; ж — регулирование уровня хлад-
агента; з - контроль концетрации фреона; и г-
заполнение испарителей хладагентом; к — автома-
тическая сигнализация и контроль.
93
в рефрижераторном отделении. Автомати-
ческая система управления здесь выполнена
с использованием различных принципов
регулирования.
Заданную температуру воздуха в реф-
рижераторных трюмах и провизионных кла-
довых поддерживает автоматический регу-
лятор подачи фреона и батареи воздухо-
охладителей. Сигнал от чувствительного
элемента, реагирующего на температуру
воздуха на входе в воздухоохладитель,
после усиления управляет термоэлектри-
ческими батареями, температура которых
также измеряется собственным чувстви-
тельным элементом (термобаллоном).
Хладопроизводительность компрессо-
ров производственной установки регули-
руют, плавно меняя рабочий объем цилинд-
ров, а в холодильниках производственной
установки - отключением части цилиндров.
Всем этим управляет АСУ программного
типа, имеющая в своем составе подсистемы
контроля и аварийной световой и звуковой
сигнализации.
В кондиционерах автоматически регу-
лируется хладопроизводительность комп-
рессора в соответствии с заданными значе-
ниями и температуры, и влажности воз-
духа в распределительной камере, давления
в воздушных каналах и температуры наруж-
ного воздуха.
На супертраулере „Прометей” система
круглогодичного кондиционирования воз-
духа состоит их трех климатических стан-
ций с автоматизированными холодильными
установками. Каждая из них обслуживает
группу помещений в трех режимах: летнем
(охлаждение и осушение воздуха), зимнем
(нагрев и увлажнение воздуха) и переход-
ном (вентиляция помещений).
Каждая климатическая станция вклю-
чает кондиционер, воздуховоды, эжекци-
онные доводочные воздухораспределители,
холодильную установку и т. п. Наружный
воздух в кондиционер засасывается йенти-
лятором и подается через регулируемые
заслонки на вход в масляный фильтр,
который приводится в действие электро-
двигателем. После очистки в фильтре воз-
дух поступает в калорифер первого подо-
грева. Далее, в зависимости от режима
работы, воздух либо охлаждается в возду-
хоохладителе (летний режим), либо увлаж-
няется в оросительной камере (зимний
режим). Затем происходит обработка воз-
духа в калорифере второго подогрева,
после чего он через вентилятор подается
в помещение, откуда выводится наружу,
в атмосферу, с помощью вытяжного венти-
лятора. Температуру воздуха, точку росы
в летнем режиме и ее же — в зимнем регу-
лируют автоматически в соответствии с за-
данными значениями.
За последние годы появилось много
новых типов судов. Среди них — газовозы,
предназначенные для изотермической (при
пониженной температуре и давлении, близ-
ком к атмосферному) перевозки сжижен-
ных газов: аммиака, пропана, бутана, бута-
диена, пропилена, винилхлорида.
Грузовые танки со сжиженными газами
установлены в трюмах. Над каждым из
танков — купол с запорной арматурой,
предохранительным клапаном, приборами
контроля давления, уровня и температуры
газа. Управление и контроль всеми грузо-
выми операциями централизованы. Особое
значение на газовозах придается противо-
пожарным мероприятиям. Например, на су-
дах типа „Юрмала” [15] их осуществляют
автоматические системы водяного ороше-
ния, водотушения, углекислотного пожаро-
тушения в машинном, насосно-компрессор-
ном и электромоторном отделениях, стан-
ция инертного газа, система тушения хими-
ческим порошком и переносные посты
пенотушения (последние — с ручным уп-
равлением) .
Интересна система тушения химичес-
ким порошком. Она предназначена для
тушения горящих газов и состоит из двух
автономных станций. Каждая станция имеет
в своем составе цистерну емкостью 750 л
с порошком, два баллона с азотом, пуско-
вое устройство, приборы контроля и авто-
матического управления. При работе стан-
ции порошок под давлением азота пода-
ется к мониторам и установленным на па-
лубе распределительным колонкам, к ко-
торым присоединяют высоконапорные
шланги с рассеивающими насадками.
Организация пожаротушения на газово-
зе, как и вообще на всех судах, основана
на разветвленной системе датчиков пожар-
ной сигнализации, причем часть средств
пожаротушения включается непосредствен-
но по их командам, а часть — после приня-
тия решения оператором и по его команде.
Сейчас вряд ли можно найти крупно-
тоннажное судно, не имеющее системы
94
Рис. 35. Автоматическая система успокоения
качки с активными бортовыми рулями: а - гра-
фик бортовой качки при выключенной системе
успокоения; б — то же при включенной системе;
в, д — бортовые приводы активных рулей: г -
блок управления системой успокоения качки.
1 — активные бортовые рули; 2 — контакторы
управления приводами рулей правого и левого
бортов; 3, 4 — счетно-решающие приборы; 5 —
регулировка степени успокоения (компенсации)
качки; б — датчик угла качки; 7 — регулировка
чувствительности датчика; 8 — датчик скорости
качки; 9 — блок управления приводом бортового
активного руля; 10 — магнитный усилитель;
11 — электронасос переменной производительнос-
ти; 12, 13 — приборы контроля давления в гидро-
приводе; 14 — гидравлический двигатель; 15 —
перо активного бортового руля; 16 — ограничи-
тель поворота пера руля; 17 — датчик положения
пера руля.
успокоения качки (рис. 35). Ее устройства
могут включать пассивные или активные
системы на основе успокоительных цис-
терн или бортовых килей и рулей. Борто-
вые управляемые рули представляют собой
убирающиеся в специальные ниши гидро-
динамические поверхности типа коротких
крыльев. Они размещаются в средней части
судна, перпендикулярно скуловой части
корпуса (место стыка днища и борта), что
позволяет получить наибольшее значение
управляющего усилия.
Таким стабилизатором оборудованы ис-
следовательские суда типа „Академик Кур-
чатов”. Они состоят из двух пар рулей и
обеспечивают пятикратное уменьшение
качки. Каждая пара рулей имеет свою
аппаратуру управления и может работать
автономно. Перо руля имеет площадь
в несколько квадратных метров, свой
привод и механизм уборки руля в попе-
речную нишу. Общая масса стабилизаторов
с оборудованием составляет 90 т (при во-
доизмещении судна 6500 т), потребляемая
мощность — 50 кВт. Датчиками системы
управления являются гироскопические при-
боры, измеряющие угол и угловую ско-
рость качки.
Сигналы с датчиков поступают на цент-
ральный пульт управления в ходовой
рубке судна, с которого задается режим
работы стабилизатора. Приводы рулей —
гидравлические; производительностью гид-
ронасосов, обеспечивающих приведение
в действие серводвигателей, управляет сле-
дящая гидравлическая система, режим ра-
боты которой задает электромеханическое
устройство, управляемое уже непосредст-
венно с пульта.
Качество работы активного стабилиза-
тора таково, что при волнении в 5-6 бал-
лов бортовая качка не превышает 2—3°
и практически не ощущается. Эксплуата-
ция бортовых рулей показала, что их приме-
нение особенно эффективно на судах, имею-
щих недостаточную остойчивость [29, 48].
8
АВТОМАТЫ-РЫБАКИ
Промысел рыбы как производственный
процесс. Телеметрическая аппаратура
контроля параметров орудий лова.
Судовое рыбоперерабатывающее
оборудование. Автоматическая стерилизация
консервов. Автоматизированный жиромучной
завод. Адаптивная система для
рыборазделочных линий. Автоматизированный
комплекс тралового лова
Океан не только прекрасное и вдох-
новляющее зрелище. Это - богатый ис-
точник вкусной и разнообразной пищи.
Издавна в рационе питания жителей побе-
режий рыба и морепродукты занимали
ведущее место. Теперь в связи с дефицитом
продовольствия во многих районах мира
,щары моря” продвинулись в глубь конти-
нентов. Некоторые ученые считают, что уже
в ближайшее время „аквапродукты” вста-
нут в первые ряды продовольственных
ресурсов густонаселенных районов мира.
Однако „дары моря” попадают на наш
стол не сами собой. Их ищут, добывают,
обрабатывают. Все это — дело прежде всего
рук человеческих — моряков, капитанов,
рабочих, технологов и руководителей всех
рангов рыбодобывающей промышленности.
Ее передовым отрядом является промыс-
ловый флот. Он - самый многочисленный и
многоликий. Тысячи разнообразных по во-
доизмещению и техническому оснащению
судов советского промыслового флота в лю-
бую погоду работают в морях и океанах.
До революции отечественный промыс-
ловый флот был представлен небольшим
количеством довольно примитивных мало-
мерных судов с ограниченными автоном-
ностью плавания и мореходностью. Уже
в первые годы Советской власти была
поставлена задача создать в стране мощный
промысловый, вначале морской, а затем —
и океанский флот. В 1928 -1932 годах
ленинградские судостроители построили
96
две серии посольных траулеров с борто-
выми тралами для лова трески в Белом и
Баренцевом морях. За предвоенные годы
были созданы малые и средние суда с ме-
ханическими двигателями для прибрежного
лова. На них уже использовались простей-
шие автоматы-регуляторы и предохраните-
ли, главным образом в паросиловых уста-
новках и дизельных главных двигателях.
В первое послевоенное десятилетие
промысловый флот не только восполнил
военные потери, но и качественно изме-
нился за счет появления судов новых
типов. С 1949 года началось серийное
строительство малых рыболовных трауле-
ров (МРТ), а также сейнеров — специализи-
рованных судов для лова кошельковым
неводом (кольцевая, вертикально стоящая
в воде сеть с закрывающимся нижним
просветом).
В эти же годы проектируются и строят-
ся суда „дальнего” промысла - автоном-
ного морского, а потом и океанического.
Это были средние рыболовные траулеры
(СРТ), оборудованные донными тралами
или дрифтерными сетями (вертикальные се-
ти, дрейфующие на заданной глубине).
На повестку дня встал вопрос о созда-
нии рыбодобывающего комплекса судов
со специализированным транспортным ,,зве-
ном” — судами для перевозки рыбы из
районов лова к местам ее переработки.
Еще в 1946 году была построена большая
серия рефрижераторных „рыбниц” — прием-
но-транспортных судов для каспийского
промыслового флота.
В годы шестой пятилетки (1956-
1960 годы) создается целая серия судов
для океанского промысла рыбы. Они ос-
нащаются контрольно-измерительными при-
борами, автоматическими регуляторами
частоты вращения, температуры системы
охлаждения главного двигателя, рыбопо-
исковой аппаратурой, автоматикой техни-
ческих средств судовождения и другими
судовыми системами.
В 1956 году советский промысловый
флот получил первый рыбопоисковый
акустический прибор - эхолот НЭЛ-5,
позволявший обнаруживать скопления ры-
бы на глубинах до 500 м. Эхолот НЭЛ-5
совмещал две функции: измерял глубину
места под судном и вычерчивал на специаль-
ной бумаге эхо-сигналы от косяков рыбы,
проходивших под судном.
Важным достижением этих лет было
создание больших рыболовно-морозильных
траулеров (БМРТ) с кормовым тралением.
Они-то и освоили океан. Это были суда с вы-
сокими мореходными качествами и хороши-
ми условиями для жизни и работы экипажа,
поскольку предназначались для длительного
лова рыбы в отдаленных районах океана.
В 1960 году была построена первая
крупная рыбопромысловая база крабо-
рыбозавод „Андрей Захаров” водоизмеще-
нием 15 300 тонн. Для того времени это
был настоящий гигант. Создали его судост-
роители Адмиралтейского объединения
в Ленинграде. Такие плавучие заводы
изготовляют консервы из крабов, сайры
и сельди, а также побочные продукты -
кормовую муку и жир из отходов консерв-
ного производства.
В 1966-1975 годах началось качествен-
ное перевооружение рыболовецкого флота.
Так, с 1970 года стали серийно выпускаться
рефрижераторные траулеры — сейнеры типа
„Альпинист” водоизмещением 1137 т с кор-
мовым тралом. Они могли ловить рыбу
в открытом море не только тралом, но и
кошельковым неводом. Затем последовала
серия крупнотоннажных траулеров типа
,Алтай” для длительного лова в отдален-
ных районах океана. В 1971-1975 годах
на промысел вышли высокоавтоматизи-
рованные суда, такие, как супертрауле-
ры типов „Горизонт” и „Пулковский
меридиан”.
Для поиска рыбы были созданы эхоло-
ты „Язь”, „Омар”, „Судак”, „Кальмар’,’ по-
зволявшие обнаруживать скопления рыбы
на глубинах до 600 м, а также первые
рыбопоисковые гидролокаторы с горизон-..
тально-наклонным направлением излучения
зондирующих сигналов: „Окунь” и „Пал-
тус”. Их дальность действия составляла
900-2000 м.
На рыбопромысловой базе „Восток”,
вступившей в строй в 1971 году, помимо
высокомеханизированных и автоматизиро-
ванных технологических производств уже
были установлены системы автоматизиро-
ванного судовождения и централизованного
контроля и управления СЭУ и ЦПУ.
После 1971 года на судах впервые
начинают использоваться комплексные по-
исковые средства — гидролокаторы-эхо-
лоты „Лещ”, „Сарган”, „Прибой-101”, по-
зволяющие обнаруживать скопления рыбы
97
на дистанциях до 3000 м по горизонтали
и одиночных рыб на глубинах 250—
1200 метров.
В 1973-1974 годах созданы первые
отечественные приборы контроля орудий
лова (СКОЛ) с гидроакустическим кана-
лом передачи сообщений на борт судна.
Дальность действия канала этих приборов
достигала 3000 м, рабочая глубина — 1200м.
Автоматизированная рыбопоисковая
аппаратура современного рыболовного суд-
на контролирует открытие сети и ее углуб-
ление в процессе лова.
Рыбопоисковая аппаратура — это „зре-
ние” промыслового судна. Она позволяет
экономить время и затраты труда, а ору-
дия лова — сети и тралы — применять
только там, где есть достаточные для лова
скопления рыбы. А ведь еще каких-нибудь
20-25 лет назад рыбу искали „вслепую”,
главными „поисковыми приборами” были
опыт и интуиция капитана рыболовного
судна.
Поиск рыбы связан с изучением воп-
росов о районах ее обитания, миграции,
условиях развития, рациональных объемах
улова. Все это — область научных исследо-
ваний, которыми в интересах рыболовства
заняты гидробиологи, ихтиологи, океано-
логи и другие специалисты. В их распоря-
жении — специальные суда и совершенная
техника. Помимо донных и глубоковод-
ных исследовательских тралов, зондов, ба-
титермографов суда вооружены гидроакус-
тическими приборами и другими аппара-
тами подводного наблюдения, обитаемыми
(с экипажем из специалистов — представи-
телей новой профессии, называемой „гидро-
навт”) и необитаемыми — ,Атлант”, ,Ат-
лант-2”, „Оса”, ТИНРО-2 и др.
Совершенствуется и техника лова. Ав-
томатизированная траловая лебедка выби-
рает (поднимает на борт судна) ваера и
кабели тралов, стяжные тросы кошелько-
вых неводов, дрифтерных сетей.
Что же такое советский промысло-
вый флот сегодня? Только за последние
20 лет он пополнился более чем 2000 сред-
них и больших судов общей мощностью
2,8 млн. л. с. Некоторые серии судов насчи-
тывают сотни единиц. Почти всем судам
последних лет постройки присвоены знаки
автоматизации А1 и А2 Регистра СССР [36].
Теперь, когда вы получили общее пред-
ставление о современном промысловом
98	•
флоте, поговорим подробнее об автоматах,
используемых на его судах. Промысловый
цикл состоит из четырех этапов: поиска,
добычи, переработки и выгрузки рыбы.
Автоматам есть чем заняться на каждом
из этих этапов.
Поиск ведут операторы. О том, какой
техникой они вооружены, мы уже частично
рассказали. Гидролокатор или эхолот — это
человеко-машинные системы для зондиро-
вания водной среды. Такие приборы и авто-
маты теперь уже обычное промысловое
оборудование. А вот бортовые системы и
комплексы обработки навигационно-про-
мысловой информации, особенно для груп-
пы судов (экспедиции) внедряются только
сегодня. Их основа — ЭВМ, работающие
по особым программам, рассчитанным на
„усвоение” сообщений из районов лова -
о погоде, глубинах, течениях, температуре
слоев воды, обнаруженных породах рыб,
их количестве, распределении по глуби-
нам и пр.
При лове рыбы на свет (а именно так
ловят, например, хамсу, ставриду, сайру)
в воду погружают специальный светильник
либо вывешивают с борта судна яркие
лампы. Привлеченную светом рыбу собира-
ют конусными сетями и бортовыми ловуш-
ками. А каспийскую кильку подают в трюм
просто, и быстро — рыбонасосом: такие
плотные скопления возле источников света
она образует. Что здесь делают автоматы?
Они регулируют силу света и контролируют
работу насосов. .
Когда за борт судна в глубину моря
уходит трал, очень важно знать, хорошо и
правильно ли он расправился, насколько
заполнился рыбой, не имеет ли поврежде-
ний. Все это сообщает на борт траулера теле-
метрическая аппаратура контроля орудий
лова. Таким образом, она выполняет роль
обратной сзязи.
Сообщения датчиков глубины, раск-
рытия трала и других передаются по гидро-
акустическим и кабельным каналам связи,
которые представляют собой, в сущности,
приставки к бортовой рыбопоисковой ап-
паратуре, расширяющие ее зону действия.
Гидроакустический канал используют в ав-
тономных комплексных датчиках, которые
имеют свои блоки измерения, приема,
передачи, обработки и представления опе-
ратору сведений об орудиях лова.
Технологическое оборудование рыбо-
заводов и больших добывающих судов
предназначено прежде всего для механичес-
кой обработки сырья. Оно включает рыбо-
разделочные, сортировочные, транспортные
и другие машины, которые в процессе рабо-
ты не меняют физико-химических свойств
сырья. Следующие за ними в технологичес-
кой цепи производства продукции рыбо-
мучные установки, бланширователи, обжа-
рочные печи, стерилизаторы и другие аппа-
раты меняют основные свойства сырья,
превращая его в конечный, непосредственно
пригодный в пищу продукт.
Самые ответственные операции в рыбо-
обработке - разделка рыбы, расфасовка,
укладка в банки, контроль массы каждой
наполненной банки, дозировка соли, масла,
специй. Они очень трудоемки и еще совсем
недавно выполнялись только вручную.
Теперь эти операции осуществляют ма-
шины. Рыборазделочная Машина ИРА под-
готавливает тушки рыбы, набивочная ИНА
из тушек рыб формирует „жгут” заданной
плотности и поперечного сечения, отрезает
от „жгута” порцию и укладывает ее в бан-
ку. Контрольно-весовой автомат ИВА от-
браковывает банки, общая масса которых
(с рыбой) отклоняется от заданной, и на-
правляет их на доработку. Машина ИДА
дозирует соль и укладывает в банки спе-
ции [17]. Из таких машин создают поточ-
ные комплексно-механизированные линии.
Операция стерилизации консервов авто-
матизирована. Программные регуляторы
поддерживают заданные температуру и дав-
ление, контролируют их изменение в авто-
клаве: прогрев автоклава и консервируе-
мого продукта до температуры стерилиза-
ции, выдержку при этой температуре и оп-
ределенном давлении в течение заданного
времени, охлаждение консервов и пониже-
ние давления. В вертикальных автоклавах
используются пневматические программные
регуляторы ПРП-2у и ПРП-3. Первый регу-
лирует температуру и давление в водяной
рабочей среде, второй — в паровой.
Технологическая линия жиромучного
завода, входящего в состав оборудования
больших рыбообрабатывающих судов, сос-
тоит из сырьевого, жиромучного и мель-
ничного отделений, а также вакуум-выпа-
рочной установки. Линия оборудована сред-
ствами автоматического контроля, сигна-
лизации, регулирования и имеет систему
дистанционного управления с местных
пультов и центрального поста управления.
Рыбные отходы из бункеров подают на рез-
ку, а затем — в секционный варильник.
Управляет его работой пропорциональный
регулятор температуры. Рыбная мука фасу-
ется в тару и направляется на склад гото-
вой продукции. Жир через сепаратор пода-
ется в сборный бак.
Но наибольший интерес с точки зрения
автоматизации все же представляют опера-
ции разделки рыбы. Именно здесь сосредо-
точены самые трудные для автоматизации
(и механизации) действия: ведь объекты
обработки (разделки) даже в пределах
одного улова отличаются размерами, мас-
сой и анатомически. Поэтому усилия разра-
ботчиков сосредоточены сейчас на создании
адаптивных автоматических систем (робо-
тов), которые будут самонастраиваться
на конкретные характеристики рыбы и
корректироваться в процессе работы.
На нижнем уровне иерархии таких систем
будут • находиться подсистемы: инфор-
мационно-измерительная, автоматической
классификации и синтеза программ управ-
ления исполнительными механизмами робо-
тов [33].
В ближайшее время предполагается
создать АСУТП для рыбообрабатывающих
производств, что сделает их более эффек-
тивными и надежными.
Процесс добычи рыбы также является
объектом автоматизации. Первой отечест-
венной системой здесь является информа-
ционно-управляющий комплекс тралового
лова „Патрокл”. Кроме того, разрабаты-
вается автоматизированный промыслово-
навигационный комплекс ,Десна”, который
полуавтоматически наводит трал (в режиме
„Трал”) или кошельковый невод (в режи-
ме „Невод”) на косяк рыбы. Из зарубеж-
ных систем очень эффективен комплекс
норвежской фирмы „Симрад” на основе
многовибраторного гидролокатора. На эк-
ране дисплея комплекса схематически ото-
бражается обстановка в районе лова в двух
плоскостях с указанием относительного
положения судна, орудий лова и косяка
рыбы.
9
АВТОМАТЫ ИССЛЕДУЮТ
ОКЕАН
Автоматизированная информационная
система для исследования физических полей
океана. Научно-исследовательские корабли
слежения — участники космических
исследований. Глубоководные
автоматизированные аппараты
Интересы Советского государства тре-
буют развития всех видов техники освоения
океана. А впереди техники, указывая ей
путь и подсказывая наилучшие решения,
всегда следует наука. Наука об Океане,
вернее — науки: океанография и геофизика,
биология и медицина, метеорология, геог-
рафия, химия.
В 1918 году В. И. Ленин подписал
декрет об организации Гидрографичес-
кой экспедиции Северного Ледовитого
океана. Это постановление стало первой
пррграМмой работы советских океаногра-
фов. В послевоенный период в нашей стра-
не было продолжено изучение Мирового
океана. С 1948 года флагманом совет-
ского флота науки стал теперь уже поисти-
не легендарный „Витязь”.
Большинство научно-исследовательских
судов первого поколения создавались на
базе транспортных и рыбопромысловых.
Так, в 1958 году по заказу Главного управ-
ления гидрометеослужбы на базе БМРТ
• типа „Маяковский” были построены „суда
погоды” — „А. И. Войков” и „Ю. М. Ши-
манский”. На них впервые были установле-
ны комплексы ракетного зондирования
атмосферы.
В наши дни научно-исследовательская
работа в океане приобретает особенно
широкий размах. Для работ в глубинах’и на
поверхности океана нужна специальная тех-
ника и приборы, здесь невозможно Исйоль-
зовать „в готовом виде” технические дости-
жения других отраслей — нужны свои,
особые, приборы, машины, агрегаты.
Значительная часть такой техники за
последние десятилетия создана. Построены
суда для комплексных исследований океа-
на, например первая в мире научно-иссле-
довательская подводная лодка „Северян-
ка”, глубоководные подводные аппараты
(ПА) с комплексом специального оборудо-
вания и специальными судами-носителями
100	I
(например, ПА „Север-2” с судном носите-
лем „Одиссей”).
Создана целая флотилия „космичес-
ких” судов во главе с крупнейшим в мире
кораблем науки „Юрий Гагарин”. С них
ведется наблюдение за космическими объ-
ектами и осуществляется управление ими
из районов, удаленных от территории
страны.
Широкий фронт исследований океана
привел к возникновению проблемы авто-
матизации уже самих научных исследова-
ний. Здесь полем деятельности автоматов
являются, конечно, не сами замыслы, идеи,
гипотезы и выводы в области научных
теорий и экспериментов, а колоссальная
по объему и сложности работа с инфор-
мацией.
За рубежом уже создана автоматизиро-
ванная система исследования физических по-
лей океана (АИС) (рис. 36), которая состоит
из трех подсистем: сбора и передачи инфор-
мации (данных) на борт исследовательско-
го судна; первичной обработки данных,
управления сбором, передачей, обменом и
регистрацией информации на борту судна;
обработки информации на береговом вы-
числительном центре с целью управления
экспериментом (оптимизации его по сро-
кам и затратам, поскольку сами цели
исследования, как правило, не являются
объектом оптимизации).
Первая подсистема включает бортовые
измерительные комплексы (наборы дат-
чиков с обслуживающей их аппаратурой)
судна, автономные самовсплывающие под-
водные измерительные средства и буйко-
вую телеметрическую станцию. Вторая под-
система — это судовой вычислительный
центр (ВЦ) с устройствами ввода -вывода,
запоминания и документирования сообще-
ний. На ВЦ возлагается первичная обработ-
ка сообщений датчиков измерительных
комплексов, расчет и корректировка океа-
нографических характеристик района иссле-
дований, обмен информацией между под-
системами, а также с береговым ВЦ, выра-
ботка команд управления подсистемами
сбора информации.
Подсистема ВЦ благодаря синхрониза-
ции и связи всех элементов представляет
единое целое в отличие от первой подсис-
темы, элементы которой, в принципе, авто-
номны и объединены только на уровне
второй подсистемы. Особенностью первых
двух подсистем АИС является их модуль-
ный характер: они допускают „наращива-
ние” и „сокращение” в зависимости от
ситуации и конкретного плана исследова-
ний. Третья подсистема — береговой ВЦ —
построена по обычной схеме и нами не
рассматривается.
Уровень автоматизации на „космичес-
ких” судах значительно выше, чем на обыч-
ных исследовательских. Это объясняется
местом первых в иерархии сбора и обра-
ботки сообщений из космоса: они являются
ее вторым звеном, принимающим информа-
цию от космических кораблей, станций,
систем, производящим ее оперативную
обработку и передающим информацию
в Центр управления полетами. Одновре-
менно выполняется и функция слежения
за космическими объектами [53].
В океан постепенно перемещаются не-
которые, еще недавно „сухопутные”, произ-
водства. Так, Япония уже добывает еже-
годно со дна океана до 100 млн. т угля и
2 млн. т железной руды. К 2000 году ожи-
дается, что подводная добыча нефти сос-
тавит 2 млрд, т, а суша даст ее только
1 млрд. т. Ресурсы океана велики — ры-
бы в нем, по оценкам ученых, не менее
1,5 млрд, т, а водорослей до 550 млрд, т,
„запасы” мбллюсков, ракообразных и дру-
гих беспозвоночных составляют около
28 млрд, т,- а масса одного только планк-
тона в сотни раз превышает общую био-
массу организмов на всей поверхности
Земли [3].
В изучении пищевых ресурсов океана
одно из первых мест занимают всевозмож-
ные ПА, роботы и автоматические мани-
пуляторы (рис. 37). Значительным шагом
в их практическом использовании явилась
разработка так называемых интерактивных
человеко-машинных систем управления.
Здесь оператор в любое время может
вмешаться в управление и взять его на се-
бя; при работе под водой* это, к сожале-
нию, приходится делать нередко.
Манипуляторы являются как бы „про-
должением”, усиленным и защищенным,
человеческих рук. Они делятся на непосред-
ственно и программно управляемые и уже
широко распространены на ПА.
Сейчас появился новый тип манипуля-
торов — с биоэлектрическим управлением.
Принцип их действия заключается в следую-
щем: оператор воздействует на систему
управления с помощью электрических сиг-
налов, которые „считываются” непосредст-
венно с него самого: специальные датчики
на отдельных участках тела оператора
(например, на мускулах рук) восприни-
мают биотоки, которые после усиления и
фильтрации подаются в вычислитель. Он
в соответствии с программой вырабаты-
вает команды на управление захватами
манипулятора. Захваты имеют систему
шарнирных соединений с электро- или гид-
роприводами и могут довольно точно ими-
тировать движения рук человека-оператора.
Конечно, и в этой системе оператор в любое
время может перейти на обычное ручное
управление [39].
На подводных аппаратах уровень авто-
матизации уже довольно высок. Бортовое
оборудование включает гидроакустическую
навигационную систему (ГАНС), систему
программного управления движением, бал-
ластную и аварийную системы,- комплекс
исследовательской и регистрирующей аппа-
ратуры. Особую роль играет система жизне-
обеспечения гидронавтов, регулирующая
состав воздуха в кабине (отсеках) ПА,
его температуру и влажность. Аварийная
система на ПА автономна, т. е. имеет свои
источники питания, датчики, пульт и при-
боры. Она снабжена программой действия
и может быть, например, настроена на
реакцию при резком несанкционирован-
ном (не предусмотренном программой)
изменении глубины. В этом случае без вме-
шательства оператора система осушает бал-
ластную цистерну, сбрасывает твердый (на-
весной) балласт и включает устройство
сигнализации (гидроакустический маяк).
Благодаря изменению плавучести ПА
всплывает на поверхность, после чего
аварийная система вентилирует отсеки воз-
духом из внешней атмосферы и одновре-
менно включает надводную сигнализацию —
световой маяк и радиомаяки [3].
101
Рис. 36. Автоматизированная система сбора,
передачи и обработки информации о физических
полях океана.
Исследования океана все шире ведутся
в зонах континентального шельфа с целью
ускоренного освоения их ресурсов — мине-
ральных и биологических. Для этого созда-
ны новые виды техники, такие как буровые
102

платформы, подводные буровые и добыч-
ные установки, донные трубопроводы, спе-
циальные транспортные, крановые и другие
суда. Объем и характер подводных работ
на шельфе таковы, что их выполнение уже
нельзя возлагать только на уникальные,
единичные технические средства типа ис-
следовательских ПА.
Развитие и совершенствование подвод-
ных технических средств, оснащенных ав-
103
Рис. 37. Подводные аппараты и роботы: а — прин-
цип действия манипуляторов с биоэлектрическим
управлением; б — виды подводных аппаратов.
1 — усилитель; 2 — выпрямитель; 3 — сглаживаю-
щее устройство; 4 — вычислитель и электричес-
кий привод; 5 — глубоководный информационно-
поисковый робот; б — глубоководная самоход-
ная машина-робот; 7 — глубоководный манипу-
ляционный робот; 8 — глубоководный обитаемый
аппарат.
104
томатизированными информационными
комплексами, обусловлено непрерывно
расширяющимися их функциями. Сегодня
подводные технические средства осуществ-
ляют поиск различных объектов на поверх-
ности дна, разведку полезных ископаемых,
проведение аварийно-спасательных работ,
обслуживание подводных нефтепромыслов,
геофизические и океанологические исследо-
вания и т. д.
В зарубежных судовых информацион-
ных комплексах подводных технических,
средств, созданных в течение последних
двух десятилетий („Алвин”, „Лип Стар-400”
и др), применяется более десятка раз-
личных гидроакустических приборов
и ЭВМ. Они позволяют стабилизи-
ровать положение подводных тех-
нических средств в определенной точке и
в заданном положении, осуществлять их
сближение и стыковку с объектами на по-
верхности дна и выполнять другие слож-
ные операции.
Сравнение подводных технических
средств и космических аппаратов показы-
вает, что по массогабаритным показателям,
технологическим и конструктивным реше-
ниям судовая электроника подводных тех-
нических средств близка к уровню бор-
товой электроники космических аппаратов.
Это подтверждается сравнением информа-
ционных комплексов подводных техничес-
ких средств „Алвин” и космичес-
кого аппарата „Аполлон”. Они имеют
не только одинаковые датчики, но и одина-
ковые вычислительные и управляющие
устройства.
У одинаковых автоматизированных
информационных комплексов одинаковые
и проблемы. Одна из них - обеспечение
совместимости, т. е. исключение взаимного
влияния отдельных подсистем друг на
друга. Такое взаимовлияние происходит
из-за неудачного выбора параметров излу-
чателей и приемников сигнала, когда по-
лезные сигналы одной подсистемы вызы-
вают нежелательные явления в другой,
а также из-за помех. Помехи могут созда-
ваться электротехническим оборудованием,
шумами океана, двигательной установки,
вспомогательных механизмов, движи-
телей и подруливающих устройств.
Вот почему для качественной работы
подводных технических средств приходится
обеспечивать их акустическую и электро-
магнитную совместимость. Для решения
этой проблемы необходим системный под-
ход к разработке подводных технических
средств, поскольку только в этом случае
возможно управление разработкой автома-
тизированного информационного комплек-
са путем поэтапного анализа совместимости
ее отдельных подсистем. Такой анализ
называется процедурой эволюционной оп-
тимизации и использует различные сред-
ства и методы подавления всякого рода
помех.
Расширение роли автоматов в других
областях исследования и освоения ресур-
сов океана идет, главным образом, по
направлению совершенствования автомати-
зированных информационных комплексов.
Полная автоматизация подводно-исследова-
тельских работ - дело будущего, так как
она требует автоматизации очень большого
количества эвристических процедур и опе-
раций, выполнение которых пока — функ-
ция человека-оператора [31].
10
БУДУЩЕЕ В НАСТОЯЩЕМ
Проблемы автоматизации судов. Бал тан кер
„Борис Бутома". Парусами управляет
автомат. Техническая эксплуатация и ремонт
средств автоматизации. Системы технического
диагностирования. Подготовка кадров для
высокоавтоматизированных судов.
Региональная система обучения и
тренажерной подготовки судовых
специалистов
Продолжим перечень богатств Мирово-
го океана, начатый в предыдущей главе.
Итак, океан содержит в растворенном сос-
тоянии около 50- 1015 т различных хими-
ческих веществ, среди которых имеются,
в пересчете на одного жителя Земли, около
1 т урана, 1 т кобальта, 3 т золота, 60 т
серебра, 100 т железа, 100 т молибдена,
150 т марганца ... Остановим подсчеты.
Пока хватит и этих цифр. Ведь при совре-
менной технологии большая часть перечис-
ленного просто недоступна. Например, до-
быча золота непосредственно из морской
воды экономически невыгодна - оно
обойдется ,дороже золота”. Есть и дру-
гие препятствия, в частности экологичес-
кого характера [45].
И все же человек нуждается в богатст-
вах океана. И уже приступил к их освоению.
Поэтому вскоре к уже знакомым нам тан-
керам, балкерам и ролкерам присоединят-
ся плавучие заводы для извлечения из мор-
ской воды и со дна океана химических
веществ, редких минералов и полезных
ископаемых.
Но не только эти новые плавучие соо-
ружения изменят „морской ландшафт”.
Над поверхностью морей и океанов уже
распускаются белоснежные крылья — пару-
са транспортных судов. Это явление - одна
из сенсаций наших дней. Паруса в XX веке!
В том самом, начало которого считалось
концом „эпохи парусов”.
Но — в сторону сомненья. Паруса вер-
нулись. Уже бороздит океан японский
танкер с парусным вооружением. В истории
техники это не первый случай возврата
к жизни, казалось бы, давно забытых
идей и решений. В чем же все-таки дело?
Ведь техникой — в том числе и океанской —
управляют не капризы и мода, а точные
инженерно-экономические расчеты, осно-
ванные на общественной потребности —
„социальном заказе”.
Именно эти расчеты показали, что па-
русный движитель при современном топ-
ливном кризисе и все возрастающей пробле-
ме загрязнения окружающей среды обла-
дает рядом бесспорных преимуществ и вы-
годен экономически. Поэтому спор —
„быть или не быть парусному транспорт-
ному флоту” — разрешен в пользу паруса.
Теперь дело за конкретными техническими
решениями.
Этих решений много. Как правило,
они не повторяют или, тем более, не копи-
руют парусное вооружение судов прошлых
лет. Сейчас на суда придут полностью
автоматизированные парусные системы
(иначе их не назовешь), управляемые ЭВМ
с совершенными программами и серводви-
гателямщ Некоторые проекты предусматри-
вают замену эластичных парусов „жестки-
ми” — аэродинамическими поверхностями
типа крыльев летательных аппаратов.
Посмотрите на оригинальное судно,
построенное почти 60 лет назад (рис. 38).
Две черные колонны на его палубе - ветро-
движители системы Флеттнера. Они не
только перемещают судно за счет своей
„парусности”, но и позволяют плавать
в лавировку, даже почти против ветра
благодаря так называемому эффекту Маг-
нуса. А вот эластичный створчатый парус
системы „Динариг” (рис. 38, а), здесь
автоматически изменяются площадь и угол
поворота мачты.
Вернемся, однако, к остальным, вре-
менно забытым нами судам и их пробле-
мам, вернее к той из них, которой посвя-
щена книга, — автоматике на судах.
Вряд ли стоит еще раз напоминать,
что основу автоматизации судов составляют
ЭВМ. Сегодня в судовых АСУ уже исполь-
зуют ЭВМ четвертого поколения, состоящие
из больших и сверхбольших интегральных
схем, каждая из которых эквивалентна
десяткам и сотням тысяч элементарных
106
Рис. 38. Морские суда с парусным вооружением
XX в.: а - эластичный парус „Динариг”; б —
судно с роторами Флеттнера; в — сельсинная
следящая система для определения направления
ветра.
107
электронных приборов типа транзистора.
Время срабатывания логических схем и ре-
шающих устройств ЭВМ приближается к до-
лям наносекунды.1
Прогнозы показывают, что к 1990 году
быстродействие бортовых ЭВМ судов воз-
растет по сравнению с 1975 годом в 10—
15 раз. Масса и объем ЭВМ будут умень-
шаться, так же как и их энергопотребление.
Уже установлены в ходовых рубках судов
первые ЭВМ, управляемые голосом чело-
века-оператора. В дальнейшем предпола-
гается, что машина будет сообщать опера-
тору результаты своей работы тоже голо-
сом (словами), но только искусственным
(синтезированным).
Развитие морского и промыслового
флота теперь уже нельзя себе представить
без его автоматизации. Здесь просматри-
ваются три основных научных направления:
определение рационального объема, унифи-
кации и организации АСУ судов; организа-
ция оптимального технического обслужива-
ния * и ремонта ёредств автоматизации;
подготовка кадров для эксплуатации авто-
матизированных судов.
Все три направления объединены в рам-
ках системного подхода, позволяющего
управлять ими в тесной взаимосвязи для
достижения конечной цели - снижения
эксплуатационных расходов и затрат всех
видов энергии при одновременном росте
грузооборота и повышении безопасности
мореплавания.
Пополнение морского флота нашей
страны идет в основном за счет судов,
построенных на знак автоматизации А2
Регистра СССР, а также судов со знаком
А1. За ними — будущее советского мор-
ского флота.
Рассмотрим в качестве примера сис-
тему управления современным судном —
балтанкером „Борис Бутома”. Этот оке-
анский гигант имеет фактический уровень
автоматизации, превышающий требования
на знак А2 Регистра СССР, что позволяет
управлять им без постоянной вахты в ма-
шинном отделении и ЦПУ СЭУ.
Технические средства и системы бал-
танкера автоматизированы на основе комп-
лекса „Залив”, дополненного системами
управления перекачкой груза и подачей
1 Наносекунда равна 10"’ с.
инертных газов в танки. На судне установ-
лен реверсограф, регистрирующий команды
управления главным двигателем и их ис-
полнение с отметкой суточного и кален-
дарного времени. В ЦПУ созданы комфорт-
ные условия для вахтенного оператора.
На направлении грузопотока Дунай -
море — Дунай вводится лихтеровозное
обслуживание, обеспечивающее бесперева-
лочную доставку самых различных грузов,
включая контейнеры. При этом сокраща-
ется время перевозки, четко выдержива-
ется ритм доставки грузов получателям,
обеспечивается безопасность и сохранность
грузов, уменьшается объем документообо-
рота, снижается потребность в складах,
погрузка — выгрузка лихтеров может про-
изводиться у мелководных и необорудо-
ванных причалов. Без автоматов лихтеро-
возы вообще нельзя было бы использовать.
Представьте, как можно управлять синхро-
лифтом для подъема лихтеров на одну
из трех палуб судна, если этот „титан”
поднимает груз в 2600 тонн! Конечно,
управляет им целая автоматическая сис-
тема.
Важным звеном морских перевозок
является порт. Сейчас уже можно предста-
вить себе порт-автомат недалекого буду-
щего. Заглянем в его диспетчерскую. Вер-
нее было бы назвать ее ЦПУ АСУ „Порт”.
Идет беседа диспетчера-оператора с капита-
ном судна, находящегося на подходе к пор-
ту. Разговор ведется по видеотелефону -
капитан и диспетчер уточняют некоторые
детали, касающиеся стоянки судна. О гру-
зе, готовности порта к приемке и других
важных вопросах даже не упоминается.
Почему? Ответ прост: все нужные сведения
давно находятся в ВЦ порта. Они переданы
либо из порта погрузки, либо прямо
с борта судна по специальному каналу
цифровой связи. К моменту швартовки
судна к причалу все готово: программа
выгрузки - загрузки, склады, грузы, техни-
ка и управляющие этой техникой люди.
„Штучных” грузов почти нет — только па-
кеты, контейнеры, цистерны. Массогабарит-
ные характеристики стандартны, техничес-
кие средства — автоматические захваты,
подъемники, штабелеры, транспортеры —
действуют в едином ритме, не останавли-
ваясь ни на минуту.
Швартовку также обеспечивают автома-
ты, вернее, лазерно-телевизионная полуав-
108
томатическая система со специальными ры-
чажными швартовными захватами. Вот они
установили судно точно в назначенное по-
ложение, обложили его со стороны причала
надувными кранцами, короткий звонок —
готово! Над трюмами — всеми сразу - нави-
сают решетчатые фермы перегружателей,
складываются „гармошками” люковые за-
крытия, и - попита работа.
Выгруженные контейнеры и пакеты не
складируются, а немедленно направляются
в промежуточные накопители, из которых
путь один — на платформы железнодорож-
ных и автомобильных контейнеровозов.
Нигде вы не увидите здесь бригадиров
и учетчиков. Весь учет ведут машины. Как
только освободился очередной трюм, в него
потоком устремляются грузы, каждый —
на свое, заранее рассчитанное и указанное
в карго плане место.
Все заканчивается так же быстро, как
и началось. Экипаж на местах, капитан —
на мостике. Автоматы помогают судну
отойти от причала, пройти ворота порта.
Дальше, к другому порту, за тысячу миль
от этого, судно поведут бортовые, косми-
ческие и береговые автоматические сис-
темы.
Теперь поговорим о том, как можно
добиться бесперебойного надежного „слу-
жения” человеку этих сложных систем,
комплексов и отдельных автоматов
об их работоспособности.
Работоспособность автоматов поддер-
живается целым комплексом мероприятий,
разработанных с учетом системотехнических
и эргономических требований: здесь и конт-
роль за их техническим состоянием, и про-
филактическое обслуживание, и аварийный
ремонт (как правило, замена вышедших
из строя и передача неисправных блоков
на специальные ремонтные предприятия),
и обеспечение комплектами запасных эле-
ментов (блоков).
Созданы специальные научно-производ-
ственные объединения с базами и пункта
ми обслуживания автоматики в регионах
(бассейнах), иностранных портах и опера-
тивного обслуживания аварийных ситуаций
непосредственно в море.
Создан также целый комплекс систем,
называемых „системы технического диаг-
ностирования” (СТД), назначение кото-
рых — определение состояния технических
средств и оборудования судов непосредст-
венно в процессе эксплуатации и прогнози-
рование сроков их эксплуатации без оста-
новки и разборки.
Сейчас в эксплуатации находится до-
вольно большое количество таких систем.
СТД „Дата Тренд” (Норвегия) построена
на основе ЭВМ „Норд-10”. Датчики системы
позволяют оценить состояние главного дви-
гателя судна дизеля (его цилиндропорш-
невой группы, топливной аппаратуры, тур-
бокомпрессоров, воздухоохладителей и
других узлов). Измеренные значения пара-
метров сравниваются с эталонными (соот-
ветствующими техническому состоянию ди-
зеля до начала эксплуатации), полученные
различия используют в качестве входных
данных программы прогноза оптимальных
сроков и видов ремонта.
Обычно СТД проектируют с учетом
возможности включения ее в состав АСУ
СЭУ. Систему „Дата Тренд” можно исполь-
зовать в автоматизированном комплексе
управления СЭУ „Дата Чиф”. В комплекс
входят системы: автоматизированного
контроля и аварийно-предупредительной
сигнализации „Дата Сейф”, дистанционного
управления „Авто Чиф” и управления
СЭЭС „Дата Пауэр”.
Система технического диагностирова-
ния СИЛДЕТ выпускается в двух модифи-
кациях. Первая - СИЛДЕТ-ЦМ измеряет
давление в каждом цилиндре дизеля в мо-
мент сгорания топлива специальным дат-
чиком - прессдиктором, измеряет темпе-
ратуру гильз цилиндров, контролирует
состояние поршневых колец и износ вкла-
дышей. Данные обрабатывают в ЭВМ,
после чего их можно использовать для
оценки состояния непосредственно на судне
либо по телетайпу передать в ВЦ паро-
ходства.
Модифицированная СИЛДЕТ-МИП не-
прерывно контролирует давление в ци-
линдрах дизеля. Ее данные позволяют сни-
зить расход топлива и повысить эксплуата-
ционную надежность главного двигателя.
Внедрение автоматики потребовало пе-
рестройки всей судовой службы, привело
к сокращению экипажей. Подготовка кад-
ров для экипажей судов и организация
на них службы периодически корректиру-
ются с учетом факторов социального и
научно-технического прогресса.
Профили подготовки инженерных кад-
ров плавсостава - судоводитель, механик,
109
электромеханик, рефрижераторный меха-
ник, радиоинженер - были определены
еще в 40-х годах. С начала 60-х годов флот
пополняется автоматизированными судами.
В связи с этим дифференцируется подго-
товка механиков и судоводителей для
обычных и автоматизированных судов.
Оператор автоматизированной системы
управления СЭУ или судна в целом — осо-
бая профессия. Она предъявляет к человеку
не только „информационные”, но и психо-
физиологические требования. И тем, и дру-
гим совсем не так просто удовлетворить.
Сейчас практически завершено создание
системы программных обучающих курсов
(СОК) подготовки операторов судовых
АСУ. Курсы входят в состав центра подго-
товки, оснащенного комплексом тренаже-
ров и ЭВМ серии ЕС.
Психофизический комплекс центра по-
зволяет определить пригодность кандидата
в операторы. Подготовка осуществляется
в три этапа.
В классах группового и индивидуаль-
ного обучения с помощью программиро-
ванных пособий будущий оператор на сов-
ременных тренажерах — технических сред-
ствах, имитирующих реальную обстановку
на судне, овладевает общими навыками
принятия правильных оперативных реше-
ний. Затем на локальных (специализиро-
ванных по профилю подготовки) тренаже-
рах отрабатывается тактический уровень —
управление конкретными технологически-
ми процессами. На последнем этапе опера-
тора обучают на комплексном тренажере,
где осваивается стратегия — управление
судном или СЭУ.
Комплексный тренажер не содержит
в своем составе реальных технических
объектов - судна, СЭУ (хотя локальные
тренажеры иногда выполняются на основе
отдельных механизмов и машин). Он содер-
жит лишь их „электронные модели”, опи-
санные программами ЭВМ. Но устройства
ввода-вывода информации соответствуют
пультам, дисплеям и терминалам реальных
АСУ. Поэтому оператор, работающий на тре-
нажере, находится в условиях, близких
к натурным, приборы работают, индика-
торы показывают, сигнализация напоми-
нает ... Инструктор, руководящий обуче-
нием, может изменять обстановку, услож-
нять ее или упрощать. Все это в сочетании
с воспитательными мероприятиями (вклю-
чающими специальные виды психофизичес-
кого самоконтроля и аутогенной трениров-
ки) позволяет готовить специалистов высо-
кого уровня.
Завершает обучение аттестация, состоя-
щая из устного и письменного экзаменов,
результаты которых сверяют с данными
о будущем операторе, накопленными в па-
мяти ЭВМ, — они объективно отражают
весь ход его подготовки, особенно работу
на тренажерах.
Профессия оператора становится рас-
пространенной, это поистине — профессия
века. Автоматов и систем на их основе
уже много, а завтра они, и только они,
будут определять уровень и развитие судо-
ходства.
Ответственность человека, ведущего
в океане быстроходное гигантское судно,
чрезвычайно велика. Ошибка, невниматель-
ность оператора АСУ судна могут дорого
обойтись не только пароходству, но и
государству, а то и человечеству в целом.
В то же время известно, что от 40 до 80%
отказов в сложных системах — результаты
неправильных действий обслуживающего
персонала. Поэтому так много йнимания
в этой книге уделено роли человека-опе-
ратора.
♦ ♦ ♦
Автоматизация — стержень технической
политики нашего государства. Только ее
развитие, ее успехи могут быть гарантией
общего прогресса нашей экономики. Суда,
судоходство, добыча рыбы, морепродуктов
и подводных полезных ископаемых — от
того, каков уровень их автоматизации,
в немалой степени зависит сегодняшнее и
будущее состояние экономики. Уже сегод-
ня уровень этот достаточно высок. А завтра
автоматизированные суда станут таким же
обычным явлением, как телевизор, теле-
фон, автомобиль или самолет.
Вы прочитали эту книгу. Автор надеет-
ся, что она не только познакомила вас
с тем, как днем и ночью, в шторм, среди
льдов и под водой автоматы несут вахту,
но и пробудила интерес к автоматике.
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
Автомат	*	техническое устройство, действующее без непо- средственного участия человека
Автоматизированная система управления	—	человеко-машинная система, в состав которой; как основное звено, входит человек-оператор
Автоматическая система регулирования		система управления с замкнутой цепью воздейст- вия, в которой управляющее воздействие выраба- тывается в результате сравнения действительного значения управляемой величины с предписанным. Представляет собой совокупность двух основных звеньев: управляемого объекта и автоматического регулятора
Автоматическая система управления		система управления с замкнутой цепью воздейст- вия, в которой управляющее воздействие выраба- тывается в результате сравнения действительного значения управляемой величины с оптимальным, определяемым непрерывно самой системой в про- цессе ее работы
Адаптация	*-	изменение состояния (режима, способа, уровня, действия) системы как реакция на изменение условия работы (приспособление)
Адаптивная система управления	••	замкнутая система, способная путем изменения характеристик регулятора автоматически поддер- живать требуемый режим (качество) управляемого процесса при изменении в определенных пределах параметров системы или внешних воздействий
Анализ	—-	логическая операция расчленения объекта, явления, события на составные элементы, выполняемая в процессе познания и практической деятельности
Аналогия	—	наличие в объектах общих состояний (признаков), позволяющих переносить информацию об одном из них на другой
Аналоговая вычислительная машина	••	машина для обработки информации, представлен- ной в аналоговой (непрерывной) форме, исполь- зует в качестве аналогов различные физические процессы
Банк данных		система программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для цент- рализованного накопления и коллективного ис- пользования данных, и сами данные, необходи- мые для расчетов
Бионика		наука о принципах построения и функционирования биологических систем с целью создания техничес- ких средств, имеющих сходные с ними характерис- тики; исследует аналогии между живыми и искусст- венными системами
111
Большая интегральная микросхема (БИС)
Взаимодействие
Воздействие
Встраиваемая ЭВМ
Вычислительная система
Вычислительный комплекс (ВК)
Датчик
Дискретный сигнал
Дифференциация
Запоминающее устройство (ЗУ)
Иерархические системы
Инвариантность
Интегральная микросхема
Интеграция
— интегральная микросхема высокой степени интег-
рации, содержащая одно или несколько функцио-
нальных устройств (арифметическое, памяти, уп-
равления, калькулятор, микропроцессор и др.)
— любая форма отображения характеристик одной
информационной системы в другой (в виде сис-
темы признаков, сопоставимых с характеристи-
ками)
— передача некоторого набора признаков (характе-
ристик) от одной системы к другой
— микро-ЭВМ, лишенная индивидуальных органов
управления, конструктивно введенная в состав
аппаратуры управляемого элемента
— совокупность нескольких ЭВМ с обобщенными или
индивидуальными периферийными устройствами,
взаимно координирующих свою работу при реше-
нии одной или различных задач и воспринимаемая
каждым из пользователей как функционально
единое целое
— совокупность ЭВМ и периферийных устройств,
осуществляющих по определенным правилам обра-
ботку информации и воспринимаемая пользова-
телем как функционально единое целое
— техническое устройство с пороговой характерис-
тикой работы, реагирующее на изменение (сте-
пень изменения) определенной характеристики фи-
зического поля; преобразует реакцию в кодирован-
ный сигнал, носителем которого является то же или
иное физическое поле
— сигнал, полученный в результате квантования -
операции преобразования сигнала из непрерывной
формы в последовательность состояний (по уров-
ню, по времени или одновременно по уровню и
времени)
— разделение по признакам (на категории)
— функциональная часть ЭВМ, предназначенная для
запоминания и (или) выдачи данных
— сложные системы, расчлененные на несколько
уровней, каждый из которых связан с ближайшим
„высшим” (относительно подчиненности) и с бли-
жайшим „низшим” (относительно контроля)
— свойство признаков объекта не изменять своих
значений при определенных преобразованиях этого
объекта; допустимыми считаются преобразования,
не затрагивающие принадлежность объекта к задан-
ному классу объектов (образу)
— электронная схема, изготовленная на поверхности
(или в объеме) полупроводникового кристалла и
содержащая два или более компонента (транзисто-
ра, резистора)
— прием, заключающийся в объединении, суммиро-
ровании всех или некоторых признаков объектов
путем объединения (функционального или физи-
ческого) этих объектов
112
Интерфейс
Информация
Кибернетика
Код
Линии связи
Логический элемент
Локальное автоматическое устройство
Массив данных
Микропроцессор (МП)
Мини-ЭВМ
Непосредственное цифровое управление (НЦУ)
Обработка информации
Обратная связь
Операционная система
Операция
Оптимизация
Процесс
Регистр
Сверхбольшая интегральная схема ’(СБИС)
совокупность правил, устанавливающих единые
принципы взаимодействия устройств ЭВМ
мера (характеристика, признак) разнообразия ок-
ружающей среды (объектов в ней)
интегральная наука, изучающая системы и про-
цессы управления в системах „человек-машина”
универсальный способ отображения информации
при ее хранении, передаче и обработке в виде
определенного соответствия между элементами
сообщения и сигналом, несущим это сообщение
среда, в которой распространяются сигналы
устройство, осуществляющее одну из логических
операций
устройство (регулятор аналогового или дискрет-
ного действия, программатор, интерпретатор, циф-
ровой автомат и т. п.), выполняющее ограничен-
ные (локальные) функции
совокупность данных, связанных общим признаком
и рассматриваемых как одно целое
процессор, реализованный средствами интегральной
технологии в одной или нескольких больших
интегральных схемах
малая вычислительная машина
управление, осуществляемое ЭВМ без автомати-
ческих регуляторов. Сигналы от управляемого
объекта поступают в ЭВМ, которая непосредствен-
но управляет исполнительными устройствами, уста-
новленными на объекте
организация взаимодействия двух или более ин-
формационных систем (процессов, структур)
техническая система, реализующая зависимости
(взаимовлияние) входного и выходного состояний
управляемого объекта
средство реализации программы или ее части
выполнение (реализация) пункта (элемента) про-
граммы
операция преобразования (воздействие) модели
с целью достижения заданного (предельно возмож-
ного) уровня значений ее характеристик
упорядоченная по принципу причинности последо-
вательность событий (воздействий, явлений)
накопитель на переключающих элементах (напри-
мер, на триггерах), емкость которого обычно равна
одному машинному слову; предназначен для хране-
ния информации в процессе обработки данных в ЭВМ
ИС 5-й и более высокой степени интеграции, содер-
жащая одно или несколько функционально закон-
ченных устройств, выполняющих весь процесс обра-
ботки информации: хранение, преобразование, пере-
дачу и др.
ИЗ
Сигнал	-
Синтез	-
Сложная система	—
Сравнение	-
Средняя интегральная микросхема (СИС)
Структура
Управление	-
Управление автоматизированное	-
” автоматическое	-
’* ручное	-
супервизорное
Центральный процессор
Эвристика	-
Электроника	—
Электронная клавишная вычислительная машина -
(ЭКВМ)
Эрготические системы	-
Эффективность	-
физический процесс, отображающий сообщение и
переносящий его по каналу связи
логическая операция соединения различных эле-
ментов в единое целое (включает методы моде-
лирования, идеализации и т. п.)
система, имеющая в своем составе большое коли-
чество взаимосвязанных и взаимодействующих
между собой подсистем (элементов или агрегатов),
а также иерархическую структуру
логическая операция установления тождества или
различия объектов путем их попарного сопостав-
ления на основе некоторого признака
ИС 2-й и 3-й степеней интеграции, содержащие
один или несколько функциональных узлов (ре-
гистров, счетчиков и др.)
отображение системы с точки зрения ее элементов
и связей между ними, когда определено влияние
их на целостные свойства системы и ее внешние
связи
достижение определенной цели (состояния) орга-
низацией взаимодействия технических средств (сис-
тем, элементов и др.)
управление, осуществляемое системой „человек-
машина”, при этом действия, которые можно
алгоритмизировать, выполняются автоматически,
а остальные - человеком-оператором
то же, осуществляемое автоматической системой
без участия человека
то же, осуществляемое непосредственно человеком-
оператором при помощи простых технических
средств
то же, осуществляемое при помощи локальных
автоматических устройств, режим работы которых
задается ЭВМ
центральное устройство ЭВМ или вычислительной
системы, включающее арифметическое устройство,
устройство управления и рабочие регистры. Осу-
ществляет наряду с обработкой данных управление
другими устройствами ЭВМ
наука о природе мыслительных операций челове-
ческого мозга, система догадок, предположений
на основе анализа имеющейся информации (опыта)
система технических средств обработки информа-
ции, представленной в виде электрических сигна-
лов, основанная на управлении характеристиками
проводимости (т. е. основанная на возможности
управления положением электрических зарядов)
ЭВМ, в которой ввод данных и команд производит-
ся главным образом вручную посредством кла-
вишной системы
«
системы управления, составным элементом кото-
рых является человек-оператор
оценка результатов какого-либо процесса в приня-
той системе мер
114
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Автоматизация судовождения/Под ред.
А. А. Якушенкова. - М., Транспорт, 1967.
2.	Автоматизация судовых энергетических
установок/Под ред. Р. А. Нелепина. - Л., Судо-
строение, 1975.
3.	Агеев М. Д., Киселев Л. В., Рылов Н. И.
Автоматический подводный аппарат для исследо-
вания шельфа—Судостроение, 1977, NQ 1, с. 24-27.
4.	Аллик Р. А. Перспективы использования
электронной вычислительной техники для автома-
тизации судостроительного производства. - Судо-
строение, 1979. № 3, с. 37 40.
5.	Андерзен В. А., Войтецкий В. В., Колку-
нов Ю. И. Комплекс систем автоматизированного
управления техническими средствами газотурбо-
хода „Капитан Смирнов”. - Судостроение, 1980,
№ 3, с. 33-37.
6.	Артеменко В. М., Корона С. П., Федоро-
ва Л. Р. Валогенсраторная установка с электро-
магнитной муфтой скольжения. - Судостроение,
1978, №5, с. 33 -35.
7.	Ацеров Ю., Колодкин А. Международная
организация морской спутниковой связи.
Морской флот, 1977, № 5, с. 29-31.
8.	Бондаренко В. С., Соболев Л. Г., Янке-
вич Е. В. Автоматизация морских судов. —- М.,
Знание, 1975.
9.	Быков Э. Б., Мячин В. Ф., Сидоров В. А.
Автоматизация судовых электроэнергетических
систем с применением ЭЦВМ. — Труды ЦНИИМФ,
вып. 288, с. 101-109.
10.	Васильев В. Н., Савельев Г. П., Вер лат-
ный Н. И. Бесконтактная аппаратура для управ-
ления двигателем грузовой лебедки. - Судострое-
ние, 1974, № 1, с. 42-43.
11.	Власенко А. А. Совершенствовать высшее
морское образование. — Морской флот, 1980,
№2, с. 38-39.
12.	Власов Ю. Н., Зорин И. И., Колкунов Ю. И.
Опыт создания типового комплекса автоматизи-
рованного управления техническими средствами
теплохода. - Судостроение, 1977, № 8, С. 34-39.
13.	Громов А. Юбилей радиоволны. - Морс-
кой флот, 1978, № 2, с. 39-41.
14.	Гурович А. Н. Современное состояние и
перспективы развития судовых грузовых уст-
ройств. - Судостроение, 1977, № 1, с. 27-32.
15.	Дворовенко Л., Коробицын В. „Юрма-
ла”. — Морской флот, 1978, № 1, с. 41 -46.
16.	Дорин В. С. Автоматизация обработки
информации в судостроении. - Судостроение,
1979, №7, с. 30-35.
17.	Зайцев В. П., Кринецкий И. И. Автомати-
зацию процессов производства - на новую ступень
развития - Рыбное хозяйство, 1980, № 7, с. 25-27.
18.	Залитис В. А., Мячин В. Ф., Рудных А. П.
Автоматизированная энергетическая установка
танкера „Викторио Кодовилья”. - Судостроение,
1979, №6, с. 31-36.
19.	Захаров Г. А. Человек в судовой системе
управления. Судостроение, 1979, № 9, с. 40-45.
20.	Залитис В., Смирнов В., Коява Г. „Гене-
рал Леселидзе” - теплоход с безвахтенным
обслуживанием машинного отделения. - Морской
флот, 1978, №4, с. 48-51.
21.	Зыбатов Ю., Якушенков А., Палий В.
Новая система автоматизации судовождения. -
Морской флот, 1977, № 7, с. 30-32.
22.	Иванищев В. Лазерные приборы для нави-
гационного оборудования морских каналов. -
Морской флот, 1977, № 10, с. 29-31.
23.	Каймашинков Г., Короткий Р., Нейдинг М.
„Скороходы” моря. - Одесса, Маяк, 1977.
24.	Клейбанов Р. А., Константинов В. И.,
Смирнов А. Н. Система автоматизированного уп-
равления энергетической установкой нефгерудо-
воза. - Судостроение, 1979, № 12, с. 25—28.
25.	Козырь Л., Кондрашихнн В. ЭКВМ для
судовых задач. - Морской флот, 1978, №12,
с. 30-31.
26.	Кошевой А. А., Борисов М. Б., Подлес-
ный А. И. Судовая система комплексной автома-
тизации судовождения, навигации и судовых
операций. - Судостроение, 1980, № 3, с. 39-41.
27.	Левин М. И. Перспективы совершенст-
вования судовых автоматизированных дизель-
генсраторов. - Судостроение, 1980, № 2, с. 25-29.
28.	Леках М. Я., Энштейн Ф. Г. Система ав-
томатизации главных турбин танкеров типа
„Крым”. — Судостроение, 1979, № 1, с. 35-39.
29.	Ленский А. Б., Рачинский С. В., Смир-
нов Б. А. Автоматизированные холодильные
установки БМРТ „Пулковский меридиан”. -
Судостроение, 1977, № 7, с. 35-39.
30.	Лихачев А. В. Перспективы развития авто-
матизированных систем предупреждения столкно-
вения судов. - Судостроение, 1980, № 1,с. 34 -36.
31.	Ляликов А. П. Человек - электроника -
корабль. - Л., Судостроение, 1978.
32.	Мильский А. И. Комплексная автомати-
зация судовых технических средств. - Судост-
роение, 1977, № 11, с. 42-47.
33.	Михлин Л. П., Понамарев В. Ф. Основы
автоматизации процессов добычи рыбы. - М.,
Пищевая промышленность, 1977.
34.	Нейдинг М., Короткий Р. Плавучие холо-
дильники. - Химия и жизнь, 1978, № 10, с. 45 -48.
35.	Новые технические средства судовожде-
ния/Под ред. А. А. Якушенкова. — М., Транспорт,
1973.
115
36.	Погосов С. Г. Безопасность плавания
в портовых водах. - М., Транспорт, 1977.
37.	Попов А. Г., Соколов Г. К. Системы уп-
равления грузовыми операциями танкеров. -
Судостроение, 1980, № 4, с. 37-40.
38.	Попов А. Г. Комплексная автоматизация
судовых систем. - Судостроение, 1978, № 1,
с. 35-39.
39.	Попов Е. П. Управление подводными
работами. - Судостроение, 1977, № 1, с. 40-44.
40.	Потемкин А. Э. Радиоэлектроника в судо-
вождении. М., Транспорт, 1977.
41.	Пятилетки судостроения /Под. ред.
А. И. Вознесенского и В. В. Дмитриева~Л., Судо-
строение, 1978.
42.	Развитие системы ДАУ судовыми турбо-
агрегатам и/Войтецкий В. В., Гольдберг М. Э.,
Никитюк Ю. Т., Шраер А. И. - Судостроение,
1979, №9, с. 28-32.
43.	Седаков Л. П., Чекалов Ю. Н. Системы
технического диагностирования судовых энерге-
тических установок. - Судостроение, 1977, № 3,
с. 27-32. ‘
44.	Семиков Т. Т., Василенко В. А. Трансля-
ция радиолокационных изображений. - Информа-
ционный сборник, 1965, вып. 32 (143).
45.	Сентивани Е. Мир океана. - Будапешт,
Корвина, 1974.
46.	Стафеев А., Петухов В. ЭВМ и эффек-
тивность работы. - Морской флот, 1978, № 11,
с. 31-32.
47.	Тимченко А., Ракитин В. Доплеровский
лаг „Онега”. Морской флот, 1977, № 9, с. 38.
48.	Черкизов Г., Темкин М. Успокоители
качки. - Морской флот, 1980, № 3. с 36-38.
49.	Шамшин В. М., Соловьев А. Т., Вану-
рин В. М. Выполнение международных и регио-
нальных требований по предотвращению за-
грязнения моря. - Судостроение, 1981, № 9,
с. 24-27.
50.	Шперлинг М. Г. Автоматическое управле-
ние заслонкой в системе х'азовыхлопа. - Судо-
строение, 1979, № 8, с. 26-29.
51.	Элис Я. ЭВМ на погрузке. - Морской
флот, 1978, №2, с. 38-39.
52.	Яковлев А. Газотурбоход „Капитан
Смирнов”. — Морской флот, 1979, № 11,
с. 34-39.
53.	Янчевский Э. А., Каверин В. А. Система
автоматической поперечной стабилизации научно-
исследовательского судна „Академик Курча-
тов”. - Судостроение, 1967, № 9, с. 35-39.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....................
1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ СУДОВОЙ АВТОМА- ТИКИ	Откуда берет начало автоматика. Судовая автоматика первого поколения. Централи- зованное управление и контроль судовых технических средств. Комплексная автома- тизация на базе управляющих ЭВМ	 5
2. СУДОВЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИС- ТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ (АСУ)	Судовые АСУ как сложные системы. Авто- матизированные информационные систе- мы. АСУ техническими процессами. Ав- • тематические регуляторы, ЭВМ, устройства дистанционного управления, системы цен- трализованного контроля, устройства ав- томатической защиты и блокировки. Чело- век — электроника - судно. Роль человека- оператора в АСУ	 9 •
3. АВТОМАТЫ В МАШИННОМ ОТДЕЛЕНИИ	Судовые энергетические установки. Дистан- ционное автоматизированное управление установками. Автоматизированные системы управления технологическими процессами в дизельных, газотурбинных, паротурбин- ных, атомных судовых энергетических ус- тановках и судовых системах	42
4. АВТОМАТЫ-ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ	Электроэнергетическая система судна (СЭЭС). Судовые электростанции. Элект-
	ронная система управления СЭЭС „Дже- на-С”. Автоматизированные системы управ- ления технологическими процессами элек- троэнергетических систем. Судовые автома- тизированные валогенераторы. Электро- энергетическая система танкера „Викторио
	Кодовилья”. Автоматизированное управле- ние технологическими процессами судовой
•	электроэнергетической системы типа „Ижо- ра” 	52
5. АВТОМАТЫ В СУДОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРО НИКЕ	• Радиотехнические средства и комплексные системы навигации. Радиопеленгование. Ра- диолокационная станция для обнаружения
	и сопровождения судов. Использование на судах гидролокации, звуковидения и голо- графии. Радионавигационные системы „Дек- ка” и „Омега”. Связные и навигационные искусственные спутники Земли. Лазерно-
	телевизионная техника в судовождении. 58
6. АВТОМАТЫ-СУДОВОДИТЕЛИ	Определение места судна. Управление дви- жением судна. Автоматизированные сис- темы предупреждения столкновения судов. Навигационные автоматизированные комп- лексы. Система „Бриз”	72
117
7. АВТОМАТЫ СТЕРЕГУТ ГРУЗ
8. АВТОМАТЫ РЫБАКИ
9. АВТОМАТЫ ИССЛЕДУЮТ ОКЕАН
Автоматизация планирования и контроля
грузовых операций. Автоматизация грузо-
вых операций на танкерах. Автоматизи-
рованная система контроля нефти, сбра-
сываемой с танкеров. Автоматизация судо-
вых холодильных установок. Автоматика
кондиционера на судах типа „Прометей".
Автоматика судов-газовозов типа „Юрма-
ла”. Успокоители качки.................. 87
Промысел рыбы как производственный
процесс. Телеметрическая аппаратура конт-
роля параметров орудий лова. Судовое
рыбоперерабатывающее оборудование. Ав-
томатическая стерилизация консервов. Ав-
томатизированный жиромучной завод.
Адаптивная система для рыборазделочных
линий. Автоматизированный комплекс тра-
лового лова............................. 96
Автоматизированная информационная сис-
тема для исследования физических полей
океана. Научно-исследовательские корабли
слежения - участники космических иссле-
дований. Глубоководные автоматизирован-
ные аппараты............................100
10. БУДУЩЕЕ В НАСТОЯЩЕМ
Проблемы автоматизации судов. Балтанкер
„Борис Бутома”. Парусами управляет авто-
мат. Техническая эксплуатация и ремонт
средств автоматизации. Системы техничес-
кого диагностирования. Подготовка кадров
для высокоавтоматизированных судов. Ре-
гиональная система обучения и тренажерной
подготовки судовых специалистов.......Ю6
Словарь терминов........................................................................111
Указатель литературы...................................................'................115
Иван Иванович Кринецкий
АВТОМАТЫ НЕСУТ ВАХТУ
Заведующий редакцией А. Д. Старков
Редактор Т. Н. Сморкалова
Художественный редактор О. П. Андреев
Технический редактор Е. А. Полякова
Корректоры И. М. Меримская, В. Ю. Самохина
Обложка художника Б. Н. Осенчакова
ИБ № 709
Подписано к печати 11.05.85. М-30648. Формат из-
дания 70 х 100/16. Бумага офсетная № 1. Пе-
чать офсетная. Усл. печ. л. 9,75. Усл. кр.-отт. 37,7.
Уч.-изд. л. 11,7. Тираж 63 000 экз. Заказ 3761.
Изд. № 3602-80. Цена 1 р. 10 к.
Набрано в издательстве „Судостроение” на ком-
позерах ИБМ 82 и ИБМ МС 80 операторами
Т. В. Лебедевой, Е. А. Перцевой, Е. Ю. Петуховой.
Издательство „Судостроение”, 191 065, Ленинград,
ул. Гоголя, 8.
Ленинградская фабрика офсетной печати № 1
Союзполиграфпрома при Государственном коми-
тете СССР по делам издательств, полиграфии
и книжной торговли, 197101, Ленинград, ул. Ми-
ра, 3.
В 1985 году
в издательстве „Судостроение”
выйдут в свет
новые книги:
ЛЯЛИКОВ А. П., САРУХАНОВ В. А. Корабли, автоматы, роботы. Сер.
„Кем быть?” — 6 л., ил. — 40 к.
Просто, сжато и интересно рассказано обистории, современном состоя-
нии и перспективах автоматизации создания судов и управления ими. Бро-
шюра иллюстрирована оригинальными рисунками одного из авторов.
Для школьников старших классов, выбирающих профессию. Представит
интерес для широкого круга читателей, интересующихся судостроением и
мореплаванием.
ПАВЛОВ В. А., Гироскопический эффект, его проявление и использова-
ние. — 5-е изд., перераб. и доп., 10 л., ил. — 45 к.
Книга заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, доктора техничес-
ких наук, профессора В. А. Павлова в популярной форме знакомит читателя
с физической природой гироскопических явлений, наблюдаемых у быстро
вращающихся и колеблющихся тел. На многочисленных примерах проиллю-
стрировано влияние воздействия гироскопического эффекта на живые орга-
низмы. Пятое издание (4-е вышло в 1978 г.) дополнено новыми примерами
практического использования гироскопа в различных областях науки и тех-
ники.
Для широкого круга специалистов различных отраслей промышлен-
ности.

1 р. 10 к
Судовая автоматика прошла
большой путь развития от локаль-
ных (отдельных) приборов до
сложных систем комплексного
применения. Локальная судовая
автоматика первого поколения
эксплуатируется и до настоящего
времени. Она позволила повы-
сить маневренность, стабильность
работы и экономичность судовых
технических средств, улучшить ус-
ловия труда экипажа, но все же
не дала ощутимого технико-эко-
номического эффекта.
Второе поколение автоматов
позволило сократить экипаж, вре-
мя погрузки-разгрузки, увеличить
среднюю скорость судна, повысить
безопасность и надежность мо-
реплавания. Но решить все вопро-
сы комплексной автоматизации
и на этом этапе не удалось.
Объединение систем управ-
ления движением судна и его
технических средств на основе
ЭВМ следует рассматривать как
переход к судовой автоматике
третьего поколения. Характерной
особенностью этого этапа является
применение интегральных схем
(малых, средних, больших,сверх-
больших) , микропроцессорных
интегральных схем, микропроцес-
сорных электронных вычислитель-
ных машин (микро-ЭВМ), одно-
кристальных ЭВМ.
В настоящее время разра-
ботаны структуры управления, в
которых мини- и микро-ЭВМ ис-
пользуются на низших уровнях
иерархии управления, а большие
ЭВМ — на высшем уровне, в ходо-
вой рубке.
Проблема комплексной ав-
томатизации судовых технических
средств до сих пор остается акту-
альной. Перспектива развития су-
довой автоматики — ее будущее
зависит от решения трех задач:
создания унифицированных
средств автоматизации, организа-
ции технической эксплуатации
средств автоматизации (например,
специализированного научно-про-
изводственного объединения) и
подготовки кадров по судовой
автоматике с широким использо-
ванием специализированных и
комплексных судовых трена-
жеров.