Имитатор успокоителя качки корабля

 

ИМИТАТОР УСПОКОИТЕЛЯ КАЧКИ |КОРАБЛЯ, содержащий модель корабля,: в корпусе которой на полуосях с подшипниками установлен .гироузел с нижней маятниковостыо, ось подвеса гироузла перпендикулярна диаметральной плоскости модели корабля и кинематически через редуктор связана с1 двигателем, закрепленным на корпусе модели корабля, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения « демонстрационных возмоя ностей, он имеет задатчик режимов, управляемый коммутатор, генератор, усилитель мощности, датчик углов, дополнительные редуктор..и двигатель и арретир гироуэла,, а корпус модели корабля содержиэ полуоси в диаметральной плоскости и подшипники, при этом выходы задатчика режимов связаны с первыми входами управляемого коммутатора , вторые входы которого, через усилитель мощности подсоединены к выходам генератора, выход управляемого коммутатора связан с входом арретира :гироуэла, «цуправляющие выходы управляемого .коммутатора элект рически подключены к обмоткам дви- S гателей, причем, полуоси в диаметральной плоскости корпуса модели корабля установлены в подшипниках осноCZ вания корпуса и кинематически связаны с датчикомуглов, расположенным на оси двигателя, и через допол- .нительный редуктор с дополнительным двигателем. pu.i.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) 1 ";

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3538993 j18-12 (22) 14.01.83 (46) 15.03 84. Бюл. Р 10 (72) С.С. Арутюнов, А.А. Григорьев, С.Б, Кривошеев .и Ю.В. Ужаев (71) Казанский ррдена Трудового

Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. A,Н. Туполева (53) 681.136.51(088.8) (56) 1 . Граммель Р ., Гироскоп, его теория и применение. Т. 2, М., 1952, с. 292-295.. (54)(57) ИМИТАТОР УСПОКОИТБЛЯ КАЧКИ ,КОРАБЛЯ, содержащий модель корабля,: в корпусе которой на полуосях с подшипниками установлен гироузел с нижней маятниковостью, ось подвеса гироуэла перпендикулярна диаметральной плоскости модели корабля и кинематически через редуктор связана с1 двигателем, закрепленным на корпусе модели корабля, отличающийся тем, что, с целью повышения демонстрационных воэмоЖностей, он имеет задатчик режимов, управляемый коммутатор, генератор, усилитель мощности, датчик углов, дополнительные редуктор.:и двигатель и арретир гироуэла,, а корпус модели корабля содержит полуоси в диаметральной плоскости и подшипники, при этом выходы эадатчика режимов связаны с первыми входами управляемого коммутатора, вторые входы которого через усилитель мощности подсоединены к выходам генератора, выход управляемого коммутатора связан с входом арретира,гироуэла,. а управляющие выходы управляемого .коммутатора злект рически подключены к обмоткам двигателей, причем полуоси в диаметраль ной плоскости корпуса модели корабля установлены .в подшипниках основания корпуса и кинематически связаны с датчиком углов, расположенным на оси двигателя, и через дополнительный редуктор с дополнительным двигателем.

1080190

Изобретение относится к учебным пособиям и может быть использовано для имитации бортовых колебаний корабля.

Известен имитатор успокоителя качки корабля, содержащий модель корабля, в корпусе которой на полуосях с подшипниками установлен ги- 1 роузал с нижней маятниковостью, ось подвеса гироузла, перпендикулярна диаметральной плоскости модели корабля и кинематически через редуктор связана с двигателем, закрепленным на корпусе модели корабля )1) .

Недостатком известного имитатора являются невысокие демонстрационные 15 возможности.

Цель изобретения — повышение демонстрационных возможностей.

Поставленная цель достигается

i тем, что имитатор успокоителя качки, корабля, содержащий модель корабля, в корпусе которой на полуосях с подшипниками установлен гироузел с ниж.» ней маятниковостью, ось подвеса ги- I роузла перпендикулярна диаметраль- ной плоскости модели корабля и кинематически через редуктор связана с двигателем, закрепленным на корпу- се модели корабля, имеет задатчик режимов, управляемый коммутатор, 30 генератор, усилитель мощности, датчик углов, дополнительные редуктор и двигатель и арретир гироузла а корпус модели корабля содержит полуоси в диаметральной плоскости 35 и подшипники, при этом выходы задатчика режимов связаны с первыми входами управляемого коммутатора, вторые входы которого через усилитель мощности подсоединены к выходам генера- 40 тора, выход управляемого коммутатора связан с входом арретира гироузла, а управляющие выходы управляемого коммутатора электрически подключены к обмоткам двигателей, причем полуоси в диаметральной плоскости корпуса модели корабля .установлены в подшипниках основания корпуса и кинематически связаны с датчиком углов, расположенным на оси двигателя, и через дополнительный редуктор с дополнительным двигателем.

На фиг. 1,представлена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 электрическая принципиальная схема (пунктиром выделены основные функциональные блоки устройства). .Существо изобретения относится к функциональным блокам и связям между ними, а их элементное содержание может бытЬ самым разнообразным. 60

Имитатор (фиг. 1) состоит из модели корабля в виде корпуса 1, к которому в диаметральной плоскости крепятся полуоси 2 и 3, установленные в подшипниках 4 и 5 корпуса

6 оснований устройства. С полуосью

2 через редуктор 7 с передаточным отношением i» кинематически связан двигатель 8 уаскачкй корабля. Качка корабля (угол Ж ) регистрируется датчиком 9 углов, кинематически связанным с полуосью 3. Центр тяжести корабля О» находится ниже оси подвеса корпуса на величину Х», что обеспечивают балансировочные грузы 10 и 11

Вес корабля Р» .

Двухстепенный гиросноп — гироузел 12 своими полуосями 13 и 14. установлен в подшипниках 15 и 16 кронштейнов 17 и 18 корпуса 1 корабля. Гироскоп имеет вертикальную ось вращения ротора гиромотора (вектора кинематического момента Н ) и нижнюю маятниковость, создаваемую грузом

19 (весом » g ) за счет его смещения вдоль оси ротора гиромотора на величину 1 . Угол отклонения 6 гироскопа 12 (вектора Н ) регистрирует датчик 20 угла. С осью гиррузла (с полуосью 14) через дополнительный редуктор 21 с передаточным отношением кинематически связан дополнительный двигатель 22, который вмеете с редуктором 21 создает соответству.ющее демпфирование, играя роль тормоза в схеме Шлика. ,Цля устранения вращения гироузла применен арретир, состоящий из втяжного электромагнита 23, диска 24 арре ира, закрепленного жестко на по луоси 13 и сигнализатора 25 нулевого положения. Гироскоп арретируется в положении; когда вектор Н перпендикулярен плоскости палубы 26 (угол =

О). Возможно и другое конструктивное выполнение арретира.

В соответствии с электрической схемой на фиг. 2 устройство содержит гиромотор 27, например асинхронный, питаемый переменным напряжением 36 В, частотой 400 Гц. В качестве двигателя 8, который имитирует качку корабля от волнения моря, дополнительного двигателя 22, который играет роль тормоза (демпфера) и может служить для раскачки корабля в спокойной воде, рационально применить, двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, обладающие хорошими механическими характеристиками.

В.качестве исполнительного элемента арретира применен втяжной электромагнит 23, а в качестве сигнализатора — контактный диск 24. Все эти элементы находятся на модели корабля, Блоки, перечисляемые ниже, можно оформить в виде пульта управления и их удобнее расположить вне модели корабля " Режимы работы устройства определяет задатчик 28 режимов. представляющий четырехпозиционный, двухполосный галетный переключатель, 1080190

10 имеющий четыре выхода (управляющих), соединенных с соответствующими вхо- дами управляемого коммутатора 29.

Коммутатор 29 имеет четыре управляемых входа, два сигнальных входа и пять выходов. В качестве примера коммутатор построен на релейных .элементах: реле 30 с замыкающим 31 и размыкающим 32 контактами, реле 33 с тремя парами замыкающих контак ;.. тов 34, 35 и Зб, реле 37 также с тремя парами замыкающих контактов

38, 39 и 40, реле. 41 с двумя парами замыкающих контактов 42 и 43 и парсф размыкающих контактов 44. На пятый и шестой входы коммутатора 29 падклю-15 чен усилитель 45 мощности, соединенный последовательно с генератором

46, формирующим напряжение с частотами от 0,1 до 1 Гц, что соответствует спектру морского волнения. 20

В цепи обмоток управления двигателей можно включать. сопротивления 47-. и 48.

Имитатор работает в следующей последовательности: гироскопический. 25 успокоитель отключен, гироскопический успокоитель включен, использование гироскопа для раскачки модели корабля, выключение устройства. Предварительно подают питание 36 В, 3п

400 Гц и постоянное 27 В. После набора гиромотором.оборотов можно переходить к демонстрации.

1. Работа имитатора с отключенным гироскопическим успокоителем.

Устанавливают задатчик 28 режимов в положение "БГ" — без гироскопического успокоителя. При этом сработает реле 33 и контактом 34 закоротит обмотку управления двигателя 22, а контактами 35 и 36 подключит обмотку управления двигателя 8 (выходы 5 и 6 коммутатора 29) к двум выходам усилителя 45 мощности ° Одновременно (так как после очередной демонстрации гироузел 12 заарретирован и угол P = О) через контактный диск

25 (он пропускает сигнал только при

О) подается +27 на реле 30, которое, срабатывая, саглоблокируется контактом 31, а контактом 32 раэ- 50 рывает цепь блокировки реле 41.

Электромагнит 33 остается .обесточен,ным, а гироузел заарретированным.

С генератора 46 через усилитель 45 мощности на обмотку управления дви- 55 гателя 8 начинает поступать синусойдальное напряжение частоты i (часто. та мажет регулироваться в пределах. от 0,1 до 1 Гц). Двигатель 8 посредством редуктора 7 начинает раскачи- 60 вать корабль. Моменту двигателя 8 противодействует восстанавливающий

;момент от веса корабля Рл 1 sing .

Амплитуду бортовой качки фйксирует . датчик 9 угла. Гироскоп 12, реаги- у руя на угловую скорость о, создает гироскопический момент H к, который перпендикулярен диаметральйой плоскости и гасится в опарах 4 и 5 подвеса корабля. Стабилизирующего действия гироскоп не оказывает, что эквивалентно качке корабля на море с отключенным успокоителем.

2. Работа имитатора с включенным гироскопическим успокоителем.

Устанавливают задатчик 28 режимов в положение "СГ" — с гироскопическим успокоителем. Реле 33 и его цепи остаются в прежнем положений.

Срабатывает реле 41 и контактом 44 размыкает цепь блокировки реле 30

Контакт 31 становится разомкнутым, а контакт 32 замкнутым. Одновременно реле 41. своим контактом 42 самоблокируется, а контактом 43 замыкает цепь электромагнита 23. Электромагнит втягивает якорь, выводя его из отверстия диска 24, и гироузел ра-. зарретируется. Теперь на качку корабля гироскоп реагирует процессией с угловой скоростью P которая за ечет.демпфера — редуктор 21 с двигателем 22 (обмотка управления его закорочена контактом 34}, создает

Лам В д.И момент i — ° В (где — — крутизна д < dP скоростной характеристики двигателя) обеспечивающий рассеивание энергии при качке корабля. Кроме того, прецессия обуславливает появление гироскопического момента Й 8 cosP, оказывающего стабилизирующее действие при качке. Необходимое демпфИрование обеспечивается передаточным отношением i< редуктора 21 и включением в цеПь обмотки управления двигателя

22 активного сопротивления 47. Угол качки определяют датчиком 9 углов.

Сравнивая амплитуды углов качки с заарретированным и разарретированным гироскопом, можно определить эффективность действия гироскопического успокоителя качки. Для контроля угла Р используется датчик 20 углов.

3. Работа имитатора в режиме раскачивания модели корабля.

Этот режим демонстрирует раскачивание корабля относительно продольной оси, что соответствует нахождению корабля во льдах, и гироскоп используют уже для делей возбуждения качки.,Цля этого переключатель 28 устанавливают в положение "ВК" возбуждение качки. При этом реле 33 обесточивается и его контакты 34, 35 и 36 становятся разомкнутыми. Одновременно срабатывает реле 37 и контактом 38 шунтирует обмотку управления двигателя 8 через сопротивление 48, а контактами 39 и 40; подключает двигатель 22 (выходы 4 и 5 коммутатора 29) к вь1ходагл усилителя

1080190

Айуий уу

СМ ( съем.б мощности (входы 5 и 6 коммутатора 29 ).

Так как контакты 35 и 36 разомкнуты, то генератор 46 оказывается подключенным только к двигателю 22. Состояние реле 41 не меняется — оно сработало и находится на блокировке, а гироскоп соответственно раэарретирован. Под действием периодического момента двигателя 22 с редуктором 21. гироскоп начинает Раскачивать корабль. Закорачивание обмоток управления двигателя 8 через сопротивление

48 обеспечивает создание момента демпфирования корабля, имитирующего трение корпуса корабля о лед и воду.

Параметры устройства надо подбирать таким образом, чтобы в режиме успокоения качки амплитуда колебаний корабля максимально уменьшалась (при = +50-60 ); а в режиме возбуждения колебаний — максимально . 20 возрастала, но не становилась такой,, чтобы нарушалась устойчивость кораб- ля.

ВНИИПИ Заказ 1364/51

Тираж 447 Подписное

Филиал НПП "Патент", r ужгород,ул.Проектная,4

4. Выключение имитатора.

Задатчик 28 режимов установить в положение "Арретир" и отключить питание гиромотора 27. Реле 33 и 37 обесточиваются и отключают выходы снлителя 45,мощности от двигателей и 22 (выходы 2, 3, .4 и 5 коммутато-) ра). Под действием груза 19 гироуэел займет положение = 0 и реле 30 сра" ботает, контактом 32 разблокирует цепь питания реле 41 н оно обесточится ° При этом контакт 44 замкнется и через контакт 31 реле 30 эаблокируется, контакт 43 разомкнется и з:. электромагнит 32 арретнра обесточит-. ся. Якорь электромагнита под действи ем возвратной пружины войдет в отверстие диска 24 и заарретирует гироузел. Только после арретирования гироузла отключают питание постоянного тока +27 A.

Использование иэображения повышает демонстрационные воэможности.