Устройство для обучения и тренировки яхтсменов Советский патент 1981 года по МПК G09B9/06 

Изобретение относится к техническим средствам, повышающим эффективность обучения и тренировок яхтсменов на воде в процессе управления спортивным парусным судном. Одним из главных слагаемых мастерст ва в парусном спорте является способность яхтсмена реализовать такой путь, который обеспечивает прохождение дистан ции гонок за минимальное время. Критерием оптимальности курса в пределах одного галса является поддержание максимально достижимой величины проекции скорости яхты на направление между предыдущим и последующим поворотными буями, т.е. проекции скорости яхты на ге(неральный курс. С этой челью используют различные устройства, обеспечивающие наглядность обучения и пок огающие в процессе тренировок контролировать правильность настройки парусного сооружения, оптимальность курса и эффективность действий при управлении парусным судном. Известно устройство для визуализации информации о смещении транспортного средства в зависимости от некоторых параметров, включающее магнитный компас и оправу с рисками, подвижно установленную на корпусе компаса. Устройство обеспечивает визуализацию положения парусов и киля парусного судна в зависимости от направления ветра и генерального курса Недостатками устройства для визуализации информации о смещении транспортного средства в зависимости от некоторых параметров является относительно невысокая ценность их показаний, поскольку они не позволяют однозначно выбрать тот единственный курс, который при конкретных аэро- и гидрометеорологических условиях акватории и фиксированном положении дистанции гонок обеспечивает быстрейшее продвижение яхты по направлению генерального курса. Известно также устройство для нахождения проекции скорости яхты на направneirae истинного ветра, содержащее первый датчик скорости яхты, три индикатора и сигнализатор. Проекция скорости яхты на направление истинного ветра определяется посредством отсчета пока- заний датчиков. При этом с помощью геометрических построений определяется величина скорости истинного ветра, а затем величина проекции скорости яхты на направление истинного ветра Г Недостатками данного устройства, помимо отсутствия оперативных данных, характеризующих конечный результат, явЛ5потся узкие функциональные возможности устройства, так как на курсах, отличных от лавировки, его применение теряет всякий смысл. Цель изобретения - обеспечение возможности реализации оптимального управ ления спортивным парусным судном. Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены второй датчик скорости яхты, два умножителя, фазовращатель и сумматор, а также последовательно соединенные датчик курса, блок установки путевого угла и си нусно-косинусный преобразователь, при этом выход первого датчика скорости яхты через первый умножитель соединен с первым входом сумматора, выход второго датчика скорости яхты через второй умножитель и фазовращатель соединен со вторым входом сумматора, выходы синус но-косинусного преобразователя соединены со вторыми входами умножителей, при чем вход первого индикатора соединен с выходом блока установки путевого угла, вход второго индикатора соединен с иыхо дом второго датчика скорости яхты, а входы третьего индикатора и сигнализато ра соединены с выходами сумматора, кро ме того, второй датчик скорости яхты ортогонален первому. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства} на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства. Устройство для обучения и тренировки яхтсмена имеет датчик 1 курса, блок 2 установки путевого угла, индикатор 3 пу тевого угла, датчики 4 и 5 скорости яхты, синусно-косинусный преобразователь 6, индикатор 7, умножители 8 и 9, фазо вращатель IP, индикатор 11 скорости яхты в направлении генерального курса, сумматор 12, сигнализатор 13, причем датчики 4 и 5 скорости яхты установлены ортогонально, так, что датчик 4 реагирует на продольную составляющую скоости ЯХТЫ, а датчик 5 - на поперечную оставляющук- При этом датчик курса чеез блок установки путевого угла соедиен с синусно-косинусным преобразоватеем. Первый умножитель связан с синусо-косинусным преобразователем и перым датчиком скорости яхты, а второй множитель соединен с синусно-косинусым преобразователем, вторым датчиком скорости и посредством фазовращателя связан со ьгорым входом сумматора. Первый вход сумматора соединен с выходом первого умножителя, а выходы сумматора соединены с индикатором скорости яхты в направлении генерального курса и звуковым сигнализатором. Вход индикатора поперечной скорости яхты связан со вторым датчиком скорости яхты, а вход индикатора путевого угла связан с выходом блока установки путевого угла. Устройство работает следующим образом. Датчик 1 курса выдает в блок установки путевого угла сигнал, соответствующий алгебраической сумме азимута на очередной знак & и путевого угла яхты cL . Яхтсмен, приступая к прохождению очередного участка дистанции, при помощи ручки регулировки (не показана), блока 2 установки путевого угла компенсирует величину сигнала, соответствующую азимуту 0- так, что при совмещении диаметральной плоскости яхты с генеральным курсом индикатор 3 путевого угла имеет нулевое показаний. Тогда в процессе изменения направления движений яхты относительно генерального курса, на выходах блока установки путевого угла появляется сигнал oi, величина и знак которого определяют угол движения яхты по отнощению к генеральному курсу. Синусно-косинусный преобразователь 6 осуществляет перевод текущего значения путевого угла oi.B функции синуса и косинуса этого угла. Сигналы, соответствующие косинусу и синусу угла рассогласования oi , поступают на умножители 8 и 9, соответственно. Отсюда же поступают сигналы от датчика продольной 4 и поперечной 5 составляющих скорости движения яхты. С выхода умножителя 8 сигнал, соответствующий проекции продольной составл5пощей скорости яхты на направление генерального курса, поступает на вход сумматора 12. Сюда же с выхода фазовращателя 10 поступает инверсное значение величины проекции поперечной составляющей скорости яхты на направление генерального курса. 5 В результате на выходе сумматора образуется сигнал, пропорциональный ско рости яхты в направлении генерального курса, который поступает на индикатор 11 и звуковой сигнализатор, где осуи-ес вляется преобразование величины скорости лхты в направлении генерального курса в звуковые колебания соответствующе тональности. Указанный алгоритм достижения поставленной цели можно получить, восполь зовавшись векторной диаграммой (фиг. 2 Пусть яхта движется вперед со скоро тью VJJP и одновременно сносится вбок (за счет дрейфа и течения) со скоростью Vfionep- этом угол между диаметральной скоростью яхты и генеральным курсом XX равен cL. В этом случае про екция продольной составляющей скорости яхты на генеральный курс равна Vip-V pcosd, а проекция поперечной составляющей ско рости яхты на генеральный курс равна, COOT ветст венно попер- попер . Тогда величина скорости яхты в направле нии генерального курса определяется со. отношением /-v м - VfM попер Предлагаемое устройство может имет несколько вариантов использования. Первый из них - начальное обучение яхтсменов нахождению и поддержанию оптимального курса парусного судна. Для этой цели используется звуковая сигнали зация. После того, как яхта легла на курс, яхтсмен, ориентируясь по высоте тона звуковой сигнализации, добивается максимальной величины проекции скорости яхты на направление генерального курса путем корректировок положения парусов и курса судна. При этом обеспечивается активность поиска обучаемым оптимального курса на знак и закрехшение рациональных приемов управления спортивным парусным судном без снижения возможностей, контроля за изменениями в на-; стройке парусов, ветро-волноы 1ми условиями акватории гонок и т.д. Опытные яхтсмены могут использоват предлагаемое устройство при знакомстве с акваторией предстоящих соревновбший, анализируя эффективность старта и прохождения дистанции разными галсами путем сравнения соответствующгос показателей скорости яхты Б направлении генеCOрального курса и углов лавировки. Причем, используя датчики абсолютной скорости (например, измеряя скорость на основе эффекта Доппера) в различных участках акватории, последовательно на правом и левом галсах, можно легко определить наличие местных течений, а сопоставляя углы лавировки и проекции скорости яхты на противоположных галсах - определить их влияние на результирующую скорости яхты. Использование предлагаемого устройства обеспечивает эфф ктивное проведение индивидуалыш1х тренировок при отсутствии выставленной дистанции гонок, а также отработку техники управления судном на полных курсах. Устройство для обучения и тренировки яхтсменов может использоваться при освоении новых классов спортивных пирусных судов (в процессе выявления особенностей их ходовых качеств на разных курсах при различных погодных условиях), а также в ходе крейсерских гонок, так как здесь, в правилах соревнований нет ограничений по примененшо электронных устройств в гонке.: Таким образом, изобретение позволяет тренирующимся опираться ьа объективные количественные показатели, характеризующие ходовые качества парусных судов, M Iявпять особенности незнакомых акваторий, отрабатывать и совррщенствовать навыки управления парусным судном. Использование данного устройства в процессе обучения яхтсменов позволяет акцентировать внимание обучаемых на важнейших показателях оптимального управления парусным судном, а тренировки с периодической проверкой оптимальности собственных действий способствует повышению чувствительности анализаторных систем яхтсмена и формированию внутренних ориентиров, обеспечивающих возможность реализации оптимального управления спортивным парусным судном. Формула изобретения Устройство для обучения и тренировки яхтсменов, содержащее первый датчик скорости яхты, три индикатора и сигнализатор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности реализации оптимального ynpaaneniiH спортивным парусным судном, в него дополнительно введены второй датчик скорости яхты, два

умножитепя, фазовращатель и сумматор, а татсже последовательно соединенные датчик курса, блок установки путевого угла и синусно-косинусный преобразователь, при этом выход первого датчика скорости яхты через первый умножитель соединен с первым входом сумматора, выход второго датчика скорости яхты через второй умножитель и фазовращатель соединен со вторым входом сумматора, выходы синусно-косинусного преобразователя соединены со вторыми входами умножителей, причем вход первого индикатора соединен с выходом блока установки путевого угла, вход второго индикатора соединен с выходом второго датчика скорости яхты, а входы третьего индикатора и сигнализатора соединены с выходами сумматора, кроме того, второй датчик скорости яхты ортогонален первому.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Патент Франции № 2414234, кл. 009 В 9/06, 1979.

2. Мархай П. Ч. Теория плавания под /парусами. М., ФИС, 197О, с, 294295 (прототип).

{Vnonef),

Фиг./

Фиг.г