Control de un barco propulsado por chorro de agua.

Procedimiento para calcular el rumbo de una embarcación, que comprende:

adquirir un rumbo 5 de la embarcación en un instante de base;

adquirir una velocidad de viraje de rumbo a partir de una velocidad angular de un sensor de viraje de laembarcación en un instante posterior;

determinar si el rumbo adquirido es considerado preciso en el instante posterior;

si el rumbo adquirido es considerado impreciso, calcular un rumbo de la embarcación basado en la velocidad deviraje de rumbo y el rumbo originalmente adquirido;

transmitir el rumbo calculado para el control del rumbo de la embarcación.

Control de un barco propulsado por chorro de agua.

La presente solicitud reivindica prioridad frente a la solicitud de patente provisional US 60/525.888, presentada el 1 de diciembre de 2003.

Antecedentes La presente invención se refiere al control de un barco propulsado por chorro de agua. Los barcos propulsados por chorro de agua de este tipo son conocidos y pueden oscilar en su tamaño desde pequeñas embarcaciones particulares hasta botes de hasta 75 pies de longitud, o barcos con un tamaño incluso más grande.

Un barco accionado por chorro de agua se mueve a través del agua acelerando una corriente de agua a través de una tobera, moviendo así el barco en reacción a la corriente acelerada de agua. La tobera puede fijarse a la parte trasera del barco y dirigirse para producir fuerzas laterales en el barco que se utilizan para dirigir el barco. El chorro de agua está o bien en funcionamiento y bombeando agua o bien no está en funcionamiento ni bombeando agua. También pueden usarse múltiples chorros de agua/toberas. La tobera en la parte trasera del barco también está equipada habitualmente con un álabe de inversión que, cuando está activado, redirige parte o todo el flujo de tobera para producir una componente invertida de empuje en el barco. Un propulsor de chorro de agua también puede posicionarse en o cerca de la proa del barco con su eje esencialmente perpendicular al eje proa-popa del barco para producir fuerzas laterales en la proa del barco. En combinación, el álabe de inversión de tobera trasera y el propulsor de proa pueden usarse para simultáneamente maniobrar la embarcación en cualquier rumbo o dirección deseados.

El barco puede estar equipado con una palanca de mando de múltiples ejes que permite al operario controlar simultáneamente el ángulo de tobera, la posición del álabe de inversión, y los propulsores de proa. El movimiento hacia delante y atrás de la palanca de mando activa el álabe de inversión. El movimiento lateral de la palanca de mando activa el propulsor de proa, y el ángulo de tobera se controla mediante un movimiento de giro de la palanca de mando.

La patente US n.º 6.234.100 concedida a Fadeley, con fecha de 22 de mayo de 2001, da a conocer un Stick Control System For Waterjet Boats y la patente estadounidense n.º 6.230.642 concedida a McKenney, con fecha de 15 de mayo de 2001 da a conocer un Autopilot Based Steering and Maneuvering System For Boats. La solicitud de patente estadounidense n.º 2003/0054707 concedida a Morvillo, con fecha de 20 de marzo de 2003, da a conocer un Integral

Reversing and Trim Deflector and Control Mechanism y la solicitud de patente estadounidense n.º 2003/0079668 concedida a Morvillo, con fecha de 1 de mayo de 2003 da a conocer un Method and Apparatus for Controlling A Waterjet Driven Marine Vessel.

El documento EP 1365301 es considerado la técnica anterior más próxima y divulga un método de mantenimiento de la trayectoria para objetos móviles basado en desviaciones de rumbo calculadas con referencia al punto de destino.

A pesar del grado de control ofrecido por estos sistemas de control de dirección y maniobra, sigue existiendo la necesidad de un sistema de control que mejore los algoritmos de control para proporcionar un sistema de control

más predecible que sea de funcionamiento más intuitivo.

Sumario de la invención La presente invención incluye varias realizaciones para controlar una embarcación. Una primera realización incluye 50 adquirir un rumbo deseado de la embarcación, adquirir un rumbo real de la embarcación en el instante To, calcular un error de rumbo comparando el rumbo deseado con el rumbo real, determinar una tasa de cambio del error de rumbo y determinar una ganancia P, ganancia I y ganancia D para su utilización en mantener el rumbo de la en las que P, I y D son la ganancia P, ganancia I y ganancia D determinadas, respectivamente. A continuación se determina un valor para Control OutT0 sumando los valores para PtermT0, ItermT0, y DtermT0 y a continuación se determina una cantidad de desviación para una tobera de la embarcación, para modificar un rumbo de la embarcación, basándose en el valor para Control OutT0. La tobera se desvía basándose en la cantidad determinada de desviación y se reinicializa T0 a T0+1 repitiéndose las etapas hasta que el rumbo real sea igual que el rumbo deseado.

Una segunda realización para calcular un rumbo de una embarcación incluye adquirir un rumbo de la embarcación en un instante de base, adquirir una velocidad de viraje de rumbo a partir de una velocidad angular de un sensor de viraje de la embarcación en un instante posterior y determinar si el rumbo adquirido se considera preciso en el instante posterior. Si el rumbo adquirido no se considera preciso, se calcula un rumbo de la embarcación añadiendo un factor para la velocidad de viraje de rumbo al rumbo adquirido y la salida de rumbo calculado para el control del rumbo de la embarcación.

Una realización adicional para corregir el rumbo de una embarcación, incluye medir una cantidad de error inducida por el efecto de al menos una alteración en al menos uno de datos de rumbo x, y y z a partir de un sensor de rumbo, adquirir al menos uno de datos de rumbo x, y y z a partir de un sensor de rumbo, determinar si la al menos una alteración se está produciendo, corregir los datos del rumbo al producirse una alteración añadiendo un factor al rumbo que compensa la cantidad medida de error inducido por la alteración y transmitir los datos correctos del rumbo para el control del rumbo de la embarcación.

Una realización adicional para controlar el balanceo de una embarcación incluye determinar si un aparato de control de tobera está descentrado para modificar una posición de una tobera de la embarcación y si el aparato de control de tobera está descentrado, fijar una orden de control de tobera en una orden de aparato de control de tobera, determinar si el aparato de control de tobera se ha devuelto a una posición central, determinar una velocidad de rumbo para la embarcación y si el aparato de control de tobera se ha devuelto a una posición central, fijar una orden de control de tobera en un valor negativo de la velocidad de rumbo multiplicado por un factor constante predeterminado para la embarcación basándose en datos operativos de la embarcación.

Una realización adicional para controlar una embarcación que presenta una tobera trasera para la propulsión y un propulsor de proa incluye, durante al menos uno de inicio y cese del movimiento lateral de la embarcación, establecer previamente un ángulo de la tobera trasera para proporcionar una fuerza lateral que minimice una guiñada del barco antes de que se produzca un error de rumbo, basándose el ángulo establecido previamente en las características operativas de la embarcación.

Una realización adicional para controlar una embarcación que presenta una tobera trasera para la propulsión y un propulsor de proa incluye iniciar un movimiento lateral de la embarcación poniendo en funcionamiento la tobera trasera mientras se retarda el funcionamiento del propulsor de proa y poniendo en funcionamiento el propulsor de proa tras un primer retardo de tiempo predeterminado para ayudar en el movimiento lateral de la embarcación después de que la popa de la embarcación haya obtenido un impulso lateral a partir de la tobera trasera, basándose el primer retardo de tiempo predeterminado en las características operativas de la embarcación para minimizar la guiñada de la embarcación durante el movimiento lateral.

Una realización adicional para el control de una embarcación que presenta un sensor magnético para determinar el rumbo de la embarcación incluye reducir el efecto de la interferencia del campo electromagnético del equipo eléctrico de la embarcación en la precisión de una señal de rumbo a partir del sensor magnético que controla la utilización de la señal de rumbo basándose en al menos uno de un modo de función de la embarcación y una posición de un aparato de control del movimiento del barco mediante al menos uno de: compensar la interferencia de campo y adquirir la señal de rumbo sólo cuando la interferencia electromagnética es lo suficientemente baja como para evitar una falta de precisión sustancial de los datos del rumbo.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama de flujo lógico para una primera realización de la presente invención;

la figura 2 es un diagrama de flujo lógico para una segunda realización de la presente invención;

la figura 3 es un diagrama de flujo lógico para una tercera realización de la presente invención;

la figura 4 es un diagrama de flujo lógico para una cuarta realización de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para calcular el rumbo de una embarcación, que comprende: adquirir un rumbo de la embarcación en un instante de base; adquirir una velocidad de viraje de rumbo a partir de una velocidad angular de un sensor de viraje de la embarcación en un instante posterior; determinar si el rumbo adquirido es considerado preciso en el instante posterior; si el rumbo adquirido es considerado impreciso, calcular un rumbo de la embarcación basado en la velocidad de

viraje de rumbo y el rumbo originalmente adquirido; transmitir el rumbo calculado para el control del rumbo de la embarcación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende: adquirir el rumbo a partir de un sensor de rumbo de la embarcación; determinar si el rumbo adquirido es considerado preciso en el instante posterior determinando si la velocidad de

viraje de rumbo sobrepasa un umbral indicativo de que el rumbo del sensor de rumbo no es preciso.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, que comprende:

repetir las etapas a partir de la adquisición de la velocidad de viraje de rumbo durante tanto tiempo como la velocidad de viraje de rumbo sobrepase el umbral.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que: el cálculo para el rumbo es igual a: Rumbo Adquirido T0 + Velocidad de Viraje de Rumbo T0+1 * (T0+1 - T0 ) donde T0 es el instante de base y T0+1 es el instante posterior.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende:

transmitir el rumbo adquirido para el control del rumbo de la embarcación si la velocidad de rumbo no sobrepasa el umbral.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende:

tras transmitir el rumbo adquirido, adquirir un nuevo rumbo a partir del sensor de rumbo y repetir las etapas posteriormente.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende: adquirir el rumbo de la embarcación a partir de una unidad GPS; determinar si el rumbo adquirido es considerado preciso en el instante posterior determinando si un rumbo

actualizado a partir de la unidad GPS está disponible en el instante posterior; calcular el rumbo de la embarcación sobre la base de la velocidad de viraje de rumbo y el rumbo adquirido a partir de la unidad GPS.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende:

omitir la etapa destinada a calcular el rumbo si un rumbo actualizado a partir de la unidad GPS está disponible y transmitir dicho rumbo actualizado para el control del rumbo de la embarcación; reinicializar el instante de base y repetir las etapas a partir de la adquisición de la velocidad de viraje de rumbo.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que: el cálculo para el rumbo es igual a:

Rumbo Adquirido T0 + Velocidad de Viraje de Rumbo T0+1 * (T0+1 - T0 ) donde T0 es el instante de base y T0+1 es el instante posterior.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende: adquirir el rumbo a partir de un sensor de rumbo de la embarcación; determinar si el rumbo adquirido es considerado preciso en el instante posterior determinando si se ha producido

una alteración en el sensor de rumbo.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende:

repetir las etapas a partir de la adquisición de la velocidad de viraje de rumbo durante tanto tiempo como se esté produciendo la alteración.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que: el cálculo para el rumbo es igual a: Rumbo Adquirido T0 + Velocidad de Viraje de Rumbo T0+1 * (T0+1 - T0 ) donde T0 es el instante de base y T0+1 es el instante posterior.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende:

transmitir el rumbo adquirido para el control del rumbo de la embarcación si no se está produciendo una alteración en el sensor de rumbo.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende:

tras transmitir el rumbo adquirido, adquirir un nuevo rumbo a partir del sensor de rumbo y repetir las etapas posteriormente.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el sensor es un sensor de tipo montado sobre suspensión cardánica y la determinación de si se produce una alteración se lleva a cabo midiendo por lo menos uno de entre vibración e impacto.