Устройство для моделирования качки

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано , например, для исследования поведения различных транспортных средств или оборудования при движении по волнистой поверхности. Цель изобретения - повьшение точности моделирования. Указанная цель достигается введением в устройство второго синусного функционального, косинусных и арксинусньгх функциональных преобразователей и узла вычисления геометрических характеристик волны. Устройство позволяет воспроизводить ординаты волны и тангенса угла склона волны, а также определять текущие значения узлов, характеризующие бортовую и килевую качку. При этом воспроизведение всех параметров качки осуществляется таким образ ом, что. их изменение взаимосвязано во времени и привязано к одной и ;Той же точке волнистой поверхности. 2 ил. (Л со оо ; bt 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 06 G 7 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCHÎMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4050014/24-24 (22) 07.04.86 (46) .30.08.87. Бюл. Ф 32 (71) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института металлофизики

АН УССР (72) Ю.Н.Спичек, В.Б.Кривоносов, В.И.Филиппов и А.С.Яременко (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 913411, кл, G 06 G 7/48, .1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1116440, кл. С 06 С 7/48, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

КАЧКИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, для исследова„„SU„„1334168 А1 ния поведения различных транспортных средств или оборудования при движении по волнистой поверхности.

Цель изобретения — повышение точности моделирования. Указанная цель достигается введением в устройство второго синусного функционального, косинусных и арксинусных функциональных преобразователей и узла вычисления геометрических характеристик волны.

Устройство позволяет воспроизводить ординаты волны и тангенса угла склона волны, а также определять текущие значения узлов, характеризующие бортовую и килевую качку. При этом воспроизведение всех параметров качки осуществляется таким образом,что их изменение взаимосвязано во времени и привязано к одной и той же точке волнистой поверхности. 2 ил. С

E 13341

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-

Источник регулируемого напряжения предназначен для задания вепичины, пропорциональной

Су атор 2 предназначен д я полу- 55 чения разности

На преобразователях 10 и 12 выполняются нелинейные операции вычисления обратных тригонометрических функ-. эовано, например, для исследования поведения различных транспортных

5 средств или его оборудования при движении по волнистой поверхности.

Цель изобретения — повьш|ение точности моделирования °, На фиг.E изображена структурнофункциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.2. — схема блока вычисления геометрических характеристик волны.

На фиг ° 1 и 2 приняты следующие обозначения,а и — амплитуда и длина волны х и у — абцисса и ордйната волны;

9 < — угол склона волны; у — угол курса бега волн

Э

20 — угол курса транспортного средства; и ц- углы дифферента и крена транспортного средства.

Устройство содержит источник 1 регулируемого напряжения, сумматор 2, первый синусный функциональный преоброватель 3, первый косинусный функциональный преобразователь 4, второй синусный функциональный преобразователь 5, первый 6 и второй 7 блоки умножения, второй косинусный функциональный преобразователь 8, узел 9 вычисления геометрических характеристик волны, первый арксинусный функцио- 35 .нальный преобразователь 10, блок 11 деления, второй арксинусный функциональный преобразователь 12.

Узел 9 вычисления геометрических характеристик волны содержит первый 40 интегратор 13, квадратор 14, первый 15 и второй 16 блоки умножения, инвертор 17, масштабный блок 18, интегросумматор 19, блок 20 деления и второй интегратор 21, 45 .Функциональные преобразователи

3, 4,8 и 5 служат для получения функций sia(y — у ), cos(y -y ), cos y

v/х и з1пО = — — —. 1a(4 Х)2 50

68 2 ций для угла у крена и угла у дифферента.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно устанавливают коэффициенты и начальные условия на масштабном блоке 18, первом интеграторе 13 и интегросумматоре 19. Устанавливаемые величины должны быть пропорциональны: на масштабном блоке 18Чтг выражению --, на первом интеграторе 13 — начальной скорости измене.ния абсциссы волны х, на интегроa2 J сумматоре 19 — выражению о o х = у

Если сигнал х на входе устройства равен нулю, то равным будет и сигнал, подаваемый с выхода блока 16 на первый вход интегросумматора 19, а сигналы х" и х на выходах интегратора 13 и квадратора 14 будут посто-, янными. Под воздействием начального напряжения на интегросумматоре 19 сигнал на выходе интегратора 21 по абсолютной величине возрастает.

Проходя по цепи: блок 15 умножения, инвертор 17 и масштабный блок 18, этот сигнал поступает на второй вход интегросумматора 19, уменьшая первоначально установленное на нем напряжение. В рассматриваемом частном случае (при х = о) замкнутый контур, образованный интегросумматором 19, интегратором 21, блоком 15 умножения, инвертором 17 и масштабным блоком 18, функционирует таким о образом, что на выходах интегратора

21 и блока 20 деления формируются геометрические характеристики волны у и у/х, где у является ординатой волны и характеризует вертикальную качку, а у/х численно равна танген- . су угла склона волны, т.е. у/х

= tg 8 . При этом ордината волны и тангенс угла склона волны представляется следующими функциями абциссы х.

2 1!

y=a sin — х, 2и 2Г

t e= — à cos -- х ъ3, Д t где абцисса х изменяется равномерно.

Первая их этих функций удовлетворяет дифференциальному уравнению

4Г у+ ху — 0 г и описывает волнистую поверхность, фронт которой ориентирован перпен1334168

y=y их=О

21Т

y=asin х, дикулярно оси абцисс х и задается в пространстве углом

Если при перемещении транспортного средства его продольная ось направлена по оси абцисс х, то сигналы, поступающие со второго входа устройства и от источника 1 регулируемого напряжения, будут равны по величине (4 = у ), а сигналы на выходе сумматора 2, функционального преобразователя 3, блока 6 умножения и функционального преобразователя 10 будут равны нулю. Так как при этом сигналы на выходе функционального преобразователя 4 и функционального преобразователя 8 равны единице, то сигнал, пропорциональный синусу угла склона волны и сформированный функциональным преобразователем 5, без искажения по амплитуде проходит через блок 7 умножения и блок 11 деления и на входе функционального преобразователя 12 имеем:

sin v- =sin 8<

Следовательно, при имеем: о — Â, М= О т.е. имеет место только вертикальная и килевая качка с постоянной частотой колебаний.

Более общий случай будет иметь место при движении транспортного средства под углом к волне (9 W g ) с переменной скоростью (х Ф О). Теперь выходной сигнал сумматора 2, функционального преобразователя 3, блока 6 умножения, преобразователя 10 и блока 16 умножения не будет равен нулю, а выходные сигналы функциональных преобразователей 4 и 8 не будут равны единице. В результате .частота колебаний станет переменной величиной, а угловые параметры качки будут определяться из соотношений

sin 6 cos (+ - )

ЯХП О

cos Ч

sin V = эмап б, йп (y - y+ ) а ордината волны — из дифференциального уравнения

47

У -x? +- — ху=О т х 11

Вычисленные величины параметров. у, у и у поступают соответственно на выходы устройства.

Формула изобретения

Устройство для моделирования кач" ки, содержащее блок деления, источник регулируемого напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход первого синусного функционального преобразователя соединен с первым входом первого блока умножения, второй блок умножения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены второй синусный функциональный преобразователь, первый и второй косинусные функциональные преобразователи, первый и второй арксинусные функциональные преобразователи и узел вычисления геометрических характеристик волны, включающий два блока умножения, два интегратора, инвертор, масштабный блок, интегросумматор, квадратор и блок деления, причем в узле вычисления геометрических характеристик волны выход первого интегратора непосредственно соединен с первым входом блока деления и через квадратор — с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с входом инверто- . ра, выход которого через масштабный блок подключен к первому информационному входу интегросумматора, выход которого соединен с входом второго интегратора и с вторым входом блока деления, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход которого соединен с вторым информационным входом интегросумматора, выход второго интегратора подключен к второму входу первого блока умножения и является выходом вертикальной качки устройства, выход блока деления является тангенсом угла качки устройства, выход блока деления является тангенсом угла склона волны устройства, входы первого интегратора и второго блока умножения являются входом задания ускорения изменения абсциссы волны устройства, выход блока деления узла вычисления геометрических характеристик волны подключен к входу второго синусного функционального преоб13341 68 разователя, выход которого соединен .с вторым входом первого блока умножения и с первым входом второго блока умножения выход которого подклюt

5 чен к первому входу блока деления, выход которого соединен с входом второго арксинусного функционального преобразователя, выход которого является выходом угла дифферента уст- 10 ройства, выход первого блока умножения подключен к входу первого арксинусного функционального преобразователя, выход которого является выходом угла крена устройства и соединен с входом второго косинусного функционального преобразователя, выход ко-, торого подключен к второму входу блока деления, выход сумматора соединен с входом первого синусного функционального преобразователя и с входом первого косинусного функционального преобразователя выход которого сое динен с вторым входом второго блока умножения, второй вход сумматора соединен с входом .задания угла курса устройства.

1334168

Составитель И.Дубнина

Техред Л. Сердюкова б

Корректор. А.Тяско

Редактор А.Ревин

Заказ 3965/47 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4