Авторулевой

 

Изобретение относится к автоматическому управлению курсом судна, а именно к авторулевым, и решает задачу повышения эффективности путем уменьшения числа перекладок руля при движении судна на волнении. Сущность изобретения: авторулевой снабжен блоком усилителей, блоком выпрямителей, источником стабилизированного напряжения, тремя блоками компараторов напряжения, тремя аналоговыми коммутаторами, тремя литейными усилителями, тремя блоками усилителей ограничителей и тремя сумматорами, при этом первый, второй и третий входы блока усилителей соединены соответственно с выходом дифференцирующего устройства и выходом датчика курса, выходы блока усилителей соединены соответствующими входами блока выпрямителей, при этом четыре входа каждого блока компараторов напряжения связаны с источником стабилизированного напряжения, а пятый вход каждого блока компараторов напряжения связан с одним и выходов блока выпрямителей, при этом выходы каждого блока компараторов напряжения соединены с четырьмя входами управления соответствующего аналогового коммутатора, один из которых связан с выходом датчика курса, второй аналоговый коммутатор связан с интегрирующим устройством, при этом три выхода каждого аналогового коммутатора соединены с входами соответствующих блоков усилителей-ограничителей, а четвертый выход каждого аналогового коммутатора соединен с входом одного из линейных усилителей, причем выход каждого линейного усилителя и выходы каждого блока усилителей ограничителей соединены с входами соответствующих сумматоров, выходы которых соединены с входом усилителя мощности. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1579851 (51) 5 В 63 Н 25 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 7

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4494097/40-11 (22) 14. 10.88 (46) 23.07.90. Бюл. № 27 (72) Д. H. Мордовченко, H. В. Ожерельев, С. Е. Чихринов и В. А., Шувалов (53) 629.12.014.6 (088.8) (56) Мордовченко Д. Н. и др. Техническая эксплуатация авторулевых, 1980, с. 64 (54) АВТОРУЛЕВОЙ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению курсом судна, а именно к авторулевым, и решает задачу повышения эффективности путем уменьшения числа перекладок руля при движении судна на волнении. В предложенном авторулевом выход датчика 4 курса электрически соединен с входом дифференцирующего устройства 6, с третьим входом блока усилителей 5 и с аналоговым входом коммутатора 8. Выход дифференцирующего устройства 6 подключен к второму входу блока усилителей 5 и к аналоговому входу коммутатора 15. Выходы блока усилителей 5 подключены к входам

1579851

10

30

40

50

55 блока выпрямителей 12, а выходы блока выпрямителей 12 . выходы источника стабилизированного напряжения 13 соединены с входами блоков компараторов 7, 14, 24, Выходы блоков компараторов 7, 14, 24 соединены с управляющими входами соответствующих аналоговых коммутаторов 8, 15, 22. Три выхода каждого из аналоговых коммутаторов 8, 15, 22 подключены на входы соответствующих блоков усилителей-ограничителей 9, 16, 21, а четвертый выход аналоговых коммутаторов 8, 15, 22 подключен на вход соответствующего линейного усилителя 10, 17, 20. Выходы блоков усилителейограничителей 9, 16, 21 и усилителей 10, 17, 20 подключены к входам соответствующих

Изобретение относится к автоматическому управлению курсом судна, а именно к авторулевымм.

Целью изобретения является повышение эффективности путем уменьшения числа перекладок руля. при движении судна на волнении.

На фиг. 1 приведена блок-схема авторулевого; на фиг. 2 — блок-схема компаратора напряжения, аналогового коммутатора и блока усилителей-ограничителей.

Авторулевой содержит сельсин-приемник гирокомпаса 1, дифференциал 2, штурвал 3, датчик 4 курса, блок 5 усилителей, дифференцирующее устройство 6, блоки 7 — 8 компараторов напряжения, аналоговые коммутаторы 10 — 12, блоки 13 — 15 усилителейограничителей, линейные усилители 16 — 18, сумматоры 19 — 21, блок 22 выпрямителей, источник 23 стабилизированного напряжения, усилитель 24 мощности, исполнительный двигатель 25, интегрирующее устройство 26, датчик 27 насоса, датчик 28 руля, рулевую машину 29, компараторы 30 — 33 напряжения и усилители-ограничители 34—

36. Сельсин-приемник 1 гирокомпаса кинематически связан через дифференциал 2 со штурвалом 3 и датчиком 4 курса, выход которого соединен с входом дифференцирующего устройства 6, с третьим входом блока 5 усилителей и с аналоговым входом коммутатора 10. Выход дифференцирующего устройства 6 соединен с вторым входом блока 5 усилителей и аналоговым входом коммутатора 11. Выходы блока 5 усилителей соединены с входами блока 22 выпрямителей а выходы блока 22 выпрямителей и выходы источника 23 стабилизированного напряжения соединены с входами блоков 7 — 9 компараторов. Выходы блоков 7 — 9 компараторов соединены с управляющими входами соответствующих аналоговых коммутаторов сумматоров 11, 18, 19, выходы которых соединены с входом усилителя 23. На вход усилителя 23 подключены также выходы датчика насоса 27 и датчика руля 28, кроме того, выход датчика руля 28 подключен на вход интегрирующего устройства 26, выход которого соединен с первым входом блока усилителей 5 и с аналоговым входом коммутатора 22. Таким образом, в предложенном авторулевом с помощью пороговых устройств осуществляется реализация пропорционально-интегрального закона управления курсом судна в дискретной форме, что обеспечивает уменьшение числа кладок руля и приводит к увеличению ресурса рулевой машины. 2 ил.

10 — 12, причем три выхода каждого из аналоговых коммутаторов 10 — 12 подключены на входы соответствующих блоков 13 — 15 усилителей-ограничителей, а четвертый выход аналоговых коммутаторов 10 — 12 подключен на вход соответствующего линейного ус ил ител я 16 — 18. Выходы блоков 13 — 15 усилителей-ограничителей и линейных усилителей 16 — 18 подключены к входам соответствующих сумматоров 19 — 21, выходы которых через сумматоры соединены с входом усилителя 24 мощности. На вход усилителя 24 мощности подключены также выходы датчика 27 насоса и датчика 28 руля. Выход усилителя мощности электрически соединен с исполнительным двигателем 25, который кинематически сязан с датчиком 27 насоса и управляющим органом рулевой машины 29 кинематически связанной с баллером руля и датчиком 28 руля, выход которого соединен с входом интегрирующего устройства 26.

Выход интегрирующего устройства 26 соединен с первым входом блока 5 усилителей и с аналоговым входом коммутатора 12.

Авторулевой работает следующим образом.

В нем осуществляется дискретная перекладка руля в зависимости от уровней входных сигналов. При отклонении судна от курса сельсин-приемник 1 гирокомпаса через механический дифференциал 2 развернет датчик 4 курса., Штурвал 3 служит для введения градусных поправок к курсу. Сигнал с датчика 4 курса поступает на вход дифференцирующего устройства 6, третий вход блока 5 усилителей и аналоговый вход коммутатора 10, а сигнал с выхода дифференцирующего устройства 6 — на второй вход блока 5 усилителей и аналоговый вход коммутатора 11. Усиленные в блоке 5 усилителей сигналы поступают на входы блока 22 выпрямителей. Выпрямленные сигналы, а,так5 же сигналы с источника 23 стабилизированного напряжения поступают на компараторы 7 и 8. Сигналы источника 23 стабилизированного напряжения подобраны таким образом, что на выходе компараторов 30 — 33 блока 7 появится сигнал, соответствующий логической «1», только тогда, когда сигналы с выхода блока выпрямителей 22 будут соответствовать уровням угла отклонения от курса — р=!, 2, 3, 3,5, а компараторов блока 8 при уровнях угловой скорости (производной) — гр=О,I /с; 0,3 /с; 0,5 /с; 0,6 /с.

Если при движении судна величина угла отКлонения от курса и производная не будут превышать первые пороговые значения, то руль перекладываться не будет, так как на выходе блоков 7 и 8 компараторов сигналы будут равны нулю, аналоговые коммутаторы 10 и 11 будут разомкнуты и сигналы с датчика 4 курса и дифференцирующего устройства 6 не проходят на блоки 13 и 14 ус илителей-ограничителей. При достижении первых пороговых значений ср и ср на выходе компараторов 7 и 8 появятся сигналы, которые включат аналоговые коммутаторы в блоках 10 и 11 и сигналы с датчика 4 курса и дифференцирующего устройства 6 поступят на блоки 13 и 14 усилителей-ограничителей. С выхода этих блоков сигналы поступают на сумматоры 19 и 20 и далее через сумматоры на усилитель 24 мощности. Исполнительный двигатель 25 будет смещать управляющий орган рулевой машины 29 и датчик 27 насоса. Рулевая машина будет перекладывать руль и разворачивать рулевой датчик 28. Угол перекладки руля будет определяться выражением: 6i=Kigi+Kagi

Под действием руля судно начнет возвращаться на заданный курс. Усилители-ограничители 34 — 36 в блоке IO (11 и 12) ограничивают выходные сигналы,в соответствии с принятыми уровнями. Если при первой перекладке руля судно будет продолжать отклоняться от курса, то перекладка руля произойдет только при достижении вторых пороговых значений, так как имеются усилители-ограничители. Если судно будет рыскать не симметрично (из-за разности оборотов гребных винтов, при действии течения и т. и.) руль будет перекладываться также не симметрично и на выходе интегрирующего устройства 26, связанного с датчиком руля 28, появится сигнал. Выход интегрирующего устройства соединен с первым входом блока 5 усилителей и гналоговым входом коммутатора !2: Усиленный сигнал так же как и сигналы, пропорциональные углу отклонения и прЬизводной, поступает на блок

22 выпрямителей, выход которого соединен с блоком 9 компаратора напряжения. Компараторы в блоке 9 и усилители-ограничители в блоке 15 настроены на следующие уровни — б, = ) бМ=! /с; 2 /с; 3 /с; 5 /с.

Сигнал с выхода блока 15 поступает на сумматор 21 и далее через сумматоры на усилитель 24 мощности. В этом случае при дости579851

1О

Формула изобретения

55 жении первых пороговых значений, ф и б„, угол будет переложен на угол 6=Kirpi+

+К р|+Кзб„ь Если судно при отклонении от курса достигнет четвертых пороговых значений, то сигналы, пропорциональные отклонению от курса, производной и интегралу через аналоговые коммутаторы 10 — 12 поступают на линейные усилители 16 — 18, далее на сумматоры 19 — 21 и далее через сумматоры на усилитель 24 мощности. В этом случае руль будет перекладываться как в обычном авторулевом.

Авторулевой, содержащий сельсин-приемник гирокомпаса, кинематически связанный через дифференциал со штурвалом и датчиком курса, дифференцирующее и интегрирующее устройства и ус ил ител ь мощности, выход которого соединен с исполнительным двигателем, который кинематически связан с датчиком насоса и управляющим органом рулевой машины, кинематически-связанной с баллером руля и датчиком руля, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем уменьшения числа перекладок руля при движении судна на волнении, он снабжен блоком усилителей, блоком выпрямителей, источником стабилизированного напряжения, тремя блокам и компараторов напряжения, тремя аналоговыми коммутаторами, тремя линейными усилителями, тремя блоками усилителейограничителей и тремя сумматорами, при этом первый, второй и третий входы блока усилителей соединены соответственно с выходом интегрирующего устройства, выходом дифференцирующего устройства и выходом датчика курса, а выходы блока усилителей соединены с соответствующими входами блока выпрямителей, при этом четыре входа каждого блока компараторов напряжения связаны с источником стабилизированного напряжения, а пятый вход каждого блока компараторов напряжения связан с одним из выходов блока выпрямителей, при этом выходы каждого блока компараторов напряжения соединены с четырьмя входами управления ссютветствующего аналогового коммутатора, один из которых связан с выходом датчика курс а, второй аналогов ый коммутатор связан с дифференцирующим устройством, а третий аналоговый коммутатор связан с интегрирующим устройством, при этом три выхода каждого аналогового коммутатора соединены с входами соответствующих блоков усилителей-ограничителей а четвертый выход каждого аналогового коммутатора соединен с входом одного из линейных усилителей, причем выход каждого линейного усилителя и выходы каждого блока усилителей ограничителей соединены с входами соответствующих сумматоров, выходы которых соединены с входом усилителя мощности.

1579851

10(Д, lg) 718,9) 1З(74Ц5 ) М

CU

Составитель С. Втулкин

Редактор В. Бугренкова Техред А. Кравчук Корректор Э. Лончакова

Заказ 1987 Тираж 365 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1Ol