Устройство для измерения осадки плавучего средства на волнении

 

Изобретение относится к судостроению и касается устройства для измерения осадки плавучего средства на волнении и на спокойной воде, включая аварийные ситуации. Устройство содержит основной и дополнительный преобразователи, установленные по одной нормали к основной плоскости плавсредства ниже его минимальной осадки, отстоящие один от другого и от основной плоскости на фиксированных расстояниях. Оно также включает в себя вычитатель сигналов, один вход которого электрически соединен с выходом основного преобразователя давления, а другой вход с выходом дополнительного преобразователя давления. Выход вычитателя сигналов соединен с одним входом делителя сигналов, другой вход которого соединен с выходом основного преобразователя давления. Выход делителя сигналов через масштабирующий усилитель соединен с одним из входов сумматора сигналов, другой вход которого соединен с источником опорного сигнала, а выход сумматора через сглаживающий фильтр соединен с блоком индикации, регистрации и сигнализации. Преобразователи давления трубопроводом связаны с забортной водой через приемное отверстие. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания технических средств измерения осадки плавсредств как в условиях волнения и качки, так и на спокойной воде, включая аварийные ситуации.

Известно устройство для измерения осадки, крена и дифферента судна, каждый преобразователь осадки которого содержит преобразователь давления с электрическим выходом, сообщенный с забортной водой и размещенный по высоте на определенном расстоянии от основной плоскости этого плавсредства.

Однако указанный преобразователь осадки при наклонении плавсредства (судна) будет иметь погрешность измерения осадки, пропорциональную углу наклона плавсредства.

При наличии бортовой, килевой качки указанный преобразователь осадки также будет иметь погрешность, пропорциональную интенсивности качки. Кроме того, указанный преобразователь будет иметь погрешность от изменения плотности забортной воды, а также от произвольной ориентации плоскости чувствительного элемента (например, мембраны) преобразователя давления.

Поэтому точное измерение осадки усложняется, поскольку для повышения точности требуется измерение углов крена, дифферента плавсредства, а также плотности воды и внесение соответствующих поправок.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении точности и упрощении измерения осадки плавсредства путем ее определения без непосредственного измерения и соответственно учета углов крена, дифферента и плотности воды, а также на сведение к минимуму влияния веса чувствительного элемента (мембраны) преобразователя давления.

Для этого устройство для измерения осадки плавсредства на волнении, содержащее преобразователь давления с электрическим выходом, сообщенный с забортной водой, дополнено аналогичным преобразователем давления, сообщенным с забортной водой, и в устройство введены вычитатель сигналов с двумя входами, делитель сигналов с двумя входами, масштабирующий усилитель, источник опорного сигнала, сумматор с двумя входами, сглаживающий фильтр, блок индикации, регистрации и сигнализации, причем преобразователи давления установлены по одной нормали к основной плоскости плавсредства ниже его минимальной осадки, отстоящими один от другого вдоль этой нормали на фиксированном расстоянии, при этом электрический выход основного преобразователя давления соединен с одним входом вычитателя сигналов, а электрический выход дополнительного преобразователя давления соединен с другим входом этого вычитателя сигналов, выход которого соединен с одним входом делителя сигналов, а другой вход этого делителя соединен с выходом основного преобразователя давления, при этом выход делителя сигналов соединен через масштабирующий усилитель с одним из входов сумматора, второй вход которого подключен к источнику опорного сигнала, а выход сумматора соединен через сглаживающий фильтр с одним из входов блока индикации, регистрации и сигнализации, а другой вход этого блока соединен напрямую с указанным выходом сумматора, причем этот же выход сумматора снабжен разъемом для подключения ЭВМ.

При этом преобразователи давления расположены на плавсредстве таким образом, что плоскости их чувствительных элементов, например мембраны, ориентированы параллельно плоскостям теоретических шпангоутов плавсредства.

Наличие дополнительного преобразователя давления позволяет компенсировать влияние наклонений и качки плавсредства, изменение плотности воды при измерении его осадки, по сравнению со случаем непосредственного измерения осадки только одним преобразователем давления.

Введение и устройство вычитателя, делителя и сумматора сигналов, масштабирующего усилителя, сглаживающего фильтра, источника опорного сигнала позволяет обрабатывать электрические сигналы с преобразователей давления в линейные электрические сигналы, прямо пропорциональные текущему и среднему во времени значениям осадки плавсредства.

Это позволяет их индицировать, регистрировать во введенном в устройство блоке индикации, регистрации и сигнализации, а также вводить сигналы, пропорциональные текущей и средней во времени осадке, через предусмотренный для этого разъем, в ЭВМ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема размещения преобразователей давления относительно корпуса плавсредства, а на фиг. 2 - блок-схема устройства.

Устройство для измерения осадки плавсредства на волнении содержит основной и дополнительный преобразователи давления 1 и 2 соответственно, установленные по одной нормали к основной плоскости плавсредства ниже его минимальной осадки, отстоящие один от другого и от основной плоскости на фиксированных расстояниях, вычитатель сигналов 3, один вход которого электрически соединен с выходом преобразователя давления 1, в другой вход с выходом преобразователя давления 2, причем выход вычитателя сигналов 3 соединен с одним входом делителя сигналов 4, другой вход которого соединен с выходом преобразователя давления 1. При этом выход делителя сигналов 4 через масштабирующий усилитель 5 соединен с одним из входов сумматора сигналов 6, другой вход которого соединен с источником опорного сигнала 7, а выход сумматора 6 через сглаживающий фильтр 8 соединен с блоком индикации, регистрации и сигнализации 9. Преобразователи давления 1 и 2 связаны с забортной водой через приемное отверстие 10 трубопроводом 11.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователи давления 1 и 2 сообщаются по трубопроводу 11 с забортной водой через отверстие 10 и измеряют текущие значения давления водяного столба над этими преобразователями.

Для определения текущего значения осадки плавсредства используется формула , где P₁(t), P₂(t) - текущие значения давлений, измеряемых преобразователями давления 1 и 2; Z₁, Z₂ - аппликаты точек расположения чувствительных элементов преобразователей давления 1 и 2, соответственно.

При определении среднего во времени значения осадки реализуется зависимость , где t₂-t₁ - временной интервал, за который осредняется текущее значение осадки плавсредства.

Для определения текущего и среднего значения осадки с использованием формул (1) и (2) электрический сигнал с преобразователя давления 2 вычитается из электрического сигнала с преобразователя давления 1 в вычитателе сигналов 3, при этом электрический сигнал также с преобразователя давления 1 делится на указанную разность сигналов в делителе сигналов 4, затем это отношение сигналов умножается в масштабирующем усилителе 5 на постоянную величину, равную разности аппликат чувствительных элементов преобразователей 2 и 1 соответственно, при этом результирующий сигнал складывается в сумматоре сигналов 6 с сигналом источника опорного сигнала 7, величина которого определяется аппликатой чувствительного элемента преобразователя 1. Сигнал с выхода сумматора 6 индицируется, регистрируется в блоке 9 индикации, регистрации и сигнализации, а также подается на ЭВМ для дальнейшей обработки и на сглаживающий фильтр 8, где электрический сигнал с сумматора 6 осредняется и индицируется, регистрируется в блоке 9 или также подается на ЭВМ для обработки.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения осадки плавучего средства на волнении, содержащее преобразователь давления с электрическим выходом, сообщенный с забортной водой, отличающееся тем, что устройство дополнено аналогичным преобразователем давления, сообщенным с забортной водой, и в устройство введены вычитатель сигналов с двумя входами, делитель сигналов с двумя входами, масштабирующий усилитель, источник опорного сигнала, сумматор сигналов с двумя входами, сглаживающий фильтр, блок индикации, регистрации и сигнализации, причем преобразователи давления установлены по одной нормали к основной плоскости плавучего средства ниже его минимальной осадки, отстоящими один от другого вдоль этой нормали на фиксированном расстоянии, при этом электрический выход основного преобразователя давления соединен с одним входом вычитателя сигналов, а электрический выход дополнительно преобразователя давления соединен с другим входом этого вычитателя сигналов, выход которого соединен с одним входом делителя сигналов, а другой вход этого делителя соединен с выходом основного преобразователя давления, при этом выход делителя сигналов соединен через масштабирующий усилитель с одним из входов сумматора, второй вход которого подключен к источнику опорного сигнала, а выход сумматора соединен через сглаживающий фильтр с одним из входов блока индикации, регистрации и сигнализации, а другой вход этого блока соединен напрямую с указанным выходом сумматора, причем этот же выход сумматора снабжен разъемом для подключения ЭВМ.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователи давления расположены на плавсредстве таким образом, что плоскости их чувствительных элементов, например мембраны, ориентированы параллельно плоскостям теоретических шпангоутов плавучего средства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2