Способ формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2415050:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени академика А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") (RU)

Изобретение относится к размагничиванию судов с ферромагнитным корпусом. Способ заключается в предварительном повышении интенсивности магнитного поля в местах расположения магниточувствительных элементов. Устройство содержит магниточувствительные элементы, снабженные магнитопроводами вытянутой формы из магнитомягкого материала. Магнитопроводы установлены на корпусе судна с зазорами, в которых размещены магниточувствительные элементы. Технический результат заключается в повышении точности формирования сигналов управления. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к размагничиванию судов с ферромагнитным корпусом и касается вопросов автоматического управления токами в обмотках судового размагничивающего устройства.

В системах регулирования токов в обмотках размагничивающих устройств современных судов широко используются магнитометрические способы управления. Известен метод магнитной защиты судов со стальным или деревянным корпусами и значительной массой судовых механизмов из ферромагнитных материалов (см. патент США №4,373,174 от 8.02.1983 г.) - аналог. Метод предусматривает магнитометрическое управление токами обмоток размагничивающего устройства судна с использованием сигналов магниточувствительных элементов в виде генераторов Холла. Генераторы Холла располагаются под корпусом судна в трубе, проходящей от носа к корме, в местах размещения больших ферромагнитных масс. Управление размагничивающим устройством осуществляется пропорционально сигналам, получаемым от генераторов Холла посредством регулятора токов на тиристорах. При этом точность управления токами судового размагничивающего устройства из-за ограниченности диапазона измеряемых с помощью генераторов Холла величин магнитной индукции и использования упрощенного алгоритма формирования сигналов управления недостаточна.

Более совершенными и наиболее близкими к заявляемым способу и устройству являются метод контроля за магнитным полем судна и устройство для его реализации на основе многодатчиковой системы управления (см. патент США №5,189,590 от 23.02.1993 г.) - прототип. В данном техническом решении для управления токами обмоток судового размагничивающего устройства также осуществляется непрерывное измерение бортовыми магниточувствительными элементами интенсивностей магнитного поля во множестве точек вблизи корпуса судна, а токи обмоток определяются в результате математической обработки в режиме реального времени измерительной информации посредством компьютера. При этом используемая в алгоритме формирования сигналов управления матрица коэффициентов, связывающих значения токов в обмотках размагничивающего устройства и величины интенсивностей магнитного поля, измеряемого бортовыми магниточувствительными элементами, определяется заранее путем математической обработки методом наименьших квадратов множества значений магнитного поля вблизи судна и на некотором удалении от него для различных состояний намагниченности корпуса судна.

Однако известное техническое решение позволяет получать сигналы достаточной для последующего преобразования интенсивности лишь с ограниченного числа зон на корпусе судна, в которых возможна установка магниточувствительных элементов. В результате не удается достичь высокой точности формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства, что снижает эффективность компенсации магнитного поля судна при применении известных способов и устройств, основанных на использовании бортовых магниточувствительных элементов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом путем увеличения числа зон на корпусе судна, в которых возможна установка магниточувствительных элементов.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом, основанном на непрерывной регистрации сигналов от расположенных на корпусе судна магниточувствительных элементов, математической обработке полученной информации и ее преобразовании в режиме реального времени в электрические сигналы управления токами упомянутых обмоток, предварительно повышают интенсивность магнитного поля в местах расположения магниточувствительных элементов путем концентрации плотности магнитного потока, проходящего через магниточувствительные элементы, для чего на корпусе судна размещают магнитопроводы из магнитомягкого материала

В реализующем заявляемый способ устройстве для формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом, содержащем расположенные на корпусе судна магниточувствительные элементы, соединенные с аппаратурой, осуществляющей регистрацию, математическую обработку и преобразование полученной информации в электрические сигналы, управляющие токами в обмотках размагничивающего устройства, магниточувствительные элементы снабжены магнитопроводами вытянутой формы из магнитомягкого материала, установленными на корпусе судна с зазорами, в которых размещены расположенные на корпусе судна магниточувствительные элементы.

Предлагаемые способ и устройство позволяют существенно увеличить число зон на корпусе корабля, пригодных для размещения магниточувствительных элементов, где обеспечивается приемлемое для последующего преобразования в аппаратуре соотношение величин полезного сигнала и помехи.

Предварительное повышение интенсивности магнитного поля в местах расположения магниточувствительных элементов позволяет повысить точность формирования управляющего сигнала.

Снабжение магниточувствительных элементов магнитопроводами вытянутой формы из магнитомягкого материала в устройстве для осуществления способа обеспечивает повышение интенсивности магнитного поля в местах расположения магниточувствительных элементов.

Установка упомянутых магнитопроводов на корпусе судна с зазорами позволяет осуществить размещение в них магниточувствительных элементов, что позволяет обеспечить концентрацию проходящего через них магнитного потока и тем самым уменьшить зависимость формируемых сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства от помех, обусловленных близкорасположенными судовыми механизмами.

Эффективное использование предлагаемых способа и устройства предполагает применение для размещаемых на корпусе судна магнитопроводов магнитомягких материалов, характеризующихся чрезвычайно узкой петлей гистерезиса. Лишь очень немногие магнитомягкие материалы в полной мере отвечают этому требованию, например аморфное железо. Как правило, эти материалы чрезвычайно дороги, а их магнитные свойства заметно изменяются под действием даже незначительных механических воздействий. Применение таких материалов для изготовления магнитопроводов, устанавливаемых на корпусе судна, ведет к существенному усложнению их конструкции из-за необходимости использования немагнитных защитных кожухов и амортизаторов.

Как показали выполненные в ходе разработки заявляемых способа и устройства исследования, требуемые магнитные свойства могут быть обеспечены и при использовании обычных пермаллоев при условии непрерывного воздействия на них, в процессе формирования сигналов управления, низкочастотным знакопеременным магнитным полем. Наряду с уменьшением ширины петли гистерезиса такое воздействие значительно снижает зависимость магнитных свойств пермаллоев от механических воздействий. С учетом отмеченных особенностей для повышения точности формирования сигналов управления на устанавливаемые на корпусе судна магнитопроводы из магнитомягкого материала предлагается намотать электрические обмотки и соединить их с источником переменного тока.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство для осуществления заявляемого способа.

Устройство для формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом включает корпус судна 1 с установленными на нем с зазорами 2 магнитопроводами 3 вытянутой формы из магнитомягкого материала, на которых намотаны электрические обмотки 4, соединенные с источником переменного тока 5. В зазорах 2 между корпусом судна 1 и магнитопроводами 3 размещены магниточувствительные элементы 6, соединенные с аппаратурой 7, осуществляющей формирование сигналов управления токами обмоток размагничивающего устройства судна.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В конструкциях корпуса судна 1 в процессе его эксплуатации под действием меняющихся во времени магнитных полей и механических напряжений возникают изменения намагниченности, приводящие к изменениям внешнего магнитного поля судна. При этом магниточувствительные элементы 6, соединенные с аппаратурой 7, осуществляющей формирование сигналов управления токами размагничивающего устройства судна, измеряют магнитные поля, величины которых увеличены относительно величин помех за счет того, что магниточувствительные элементы 6 закреплены в зазорах 2 между корпусом 1 и магнитопроводами 3 вытянутой формы из магнитомягкого материала. В процессе работы, сопровождающейся изменениями воздействующего магнитного поля, магнитопроводы 3 не приобретают остаточной намагниченности из-за того, что в электрические обмотки 4, намотанные на магнитопроводы 3, подается переменный ток от источника питания 5, сужающий петлю гистерезиса материала, из которого изготовлены магнитопроводы.

Исследования предлагаемых способа и устройства, выполненные на действующем макете в лабораторных и натурных условиях, показали, что их использование позволяет более чем в 3 раза повысить уровни электрических сигналов магниточувствительных элементов, обусловленных эксплуатационными изменениями намагниченности корпуса судна, что обеспечивает повышение точности формирования сигналов управления токами обмоток размагничивающего устройства.

1. Способ формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом, основанный на непрерывной регистрации сигналов от расположенных на корпусе судна магниточувствительных элементов, математической обработке полученной информации и ее преобразовании в режиме реального времени в электрические сигналы управления токами упомянутых обмоток, отличающийся тем, что предварительно повышают интенсивность магнитного поля в местах расположения магниточувствительных элементов путем концентрации плотности магнитного потока, проходящего через магниточувствительные элементы, для чего на корпусе судна размещают магнитопроводы из магнитомягкого материала.

2. Устройство для формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом, содержащее расположенные на корпусе судна магниточувствительные элементы, соединенные с аппаратурой, осуществляющей регистрацию, математическую обработку и преобразование полученной информации в электрические сигналы, управляющие токами в обмотках размагничивающего устройства, отличающееся тем, что магниточувствительные элементы снабжены магнитопроводами вытянутой формы из магнитомягкого материала, установлеными на корпусе судна с зазорами, в которых размещены расположенные на корпусе судна магниточувствительные элементы.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на магнитопроводах из магнитомягкого материала намотаны электрические обмотки, соединенные с источником переменного тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судостроению, в частности к защите судов от неконтактных магнитных мин. .

Изобретение относится к области размагничивания кораблей и может быть использовано для питания обмоток размагничивания и электромагнитных компенсаторов взамен применяемых в настоящее время электромашинных преобразователей.

Изобретение относится к технике размагничивания плавучих объектов. .

Изобретение относится к размагничиванию объектов, находящихся на плаву, объектов транспортного машиностроения, а также турбин, дизелей и прочей техники. .

Изобретение относится к защите судов от неконтактных магнитных мин. .

Изобретение относится к автоматическим регуляторам магнитного поля объекта

Изобретение относится к технике размагничивания судов и касается вопросов настройки многодатчиковых систем управления магнитным полем, обеспечивающих минимизацию эксплуатационных изменений внешнего магнитного поля судна

Изобретение относится к судовым средствам магнитной защиты надводного (подводного) объекта, в частности к регуляторам магнитного поля объекта

Изобретение относится к судовым средствам магнитной защиты подводного или надводного объекта, в частности к автоматическим регуляторам его магнитного поля. Автоматический регулятор магнитного поля подводного или надводного объекта включает блок приема сигналов от датчиков его магнитного поля, от навигационного комплекса и сигналов о токах компенсаторов магнитного поля объекта, блок формирования алгоритма управления системы автоматического управления магнитным полем объекта, блоки управления компенсаторами магнитного поля объекта и блок распределения сигналов управления эффективностью компенсаторов магнитного поля объекта. В него введен блок контроля магнитного состояния объекта, соединенный с выходом блока формирования алгоритма управления, и блок сигнализации о превышении предельных значений параметров его магнитной защиты, соединенный с выходом блока контроля магнитного состояния объекта. В результате обеспечивается возможность оценивать магнитное состояние объекта в процессе плавания и сигнализировать о снижении требуемого уровня его магнитной защиты. 1 ил.

Изобретение относится к размагничиванию подводных объектов и касается вопросов компенсации вертикальной составляющей магнитного поля Земли в процессе настройки бортовых систем контроля, в том числе самоконтроля, магнитного поля подводных объектов. В устройстве, представляющем собой плоский горизонтальный электропроводящий контур, имеющий положительную плавучесть, и габаритные размеры, превышающие длину и ширину подводного объекта, плоский электропроводящий контур располагают ниже водной поверхности и закрепляют в этом положении по периметру с помощью тросов и якорных грузов так, что плоскость, в которой он расположен, проходит через центр объема подводного объекта. При этом геометрический центр плоского электропроводящего контура совпадает с центром объема подводного объекта. В результате за счет существенного улучшения однородности магнитного поля, создаваемого плоским контуром с током в объеме подводного объекта, снижается погрешность настройки бортовой системы контроля магнитного поля подводного объекта, обусловленной влиянием вертикальной составляющей магнитного поля Земли. 1 ил.

Изобретение относится к судовым средствам магнитной защиты надводного или подводного объекта. Маневренный стенд для измерения и настройки магнитного поля надводного или подводного объекта включает измерительные датчики магнитного поля, устройства определения их координат для передачи сигналов с датчиков на стенд или надводный или подводный объект. Все измерительные датчики и устройства размещаются на общей дистанционно поворачиваемой балке, буксируемой до выбранного места акватории на платформе с регулируемой плавучестью, позволяющей установить ее на грунт и зафиксировать необходимое положение дистанционно управляемыми со стенда или с надводного или с подводного объекта, конструктивно связанными с платформой домкратами. Улучшаются условия эксплуатации маневренного стенда. 1 ил.

Изобретение относится к области размагничивания кораблей и может быть использовано для питания рабочих обмоток размагничивания с установкой на судах размагничивания и на береговых станциях размагничивания взамен используемых в настоящее время электромеханических систем. В основе изобретения лежит использование емкостного накопителя энергии и принцип широтно-импульсной модуляции для обеспечения повышенной точности поддержания заданных параметров импульсов размагничивания. Техническим результатом является снижение требований к мощности питающей сети, уменьшение массогабаритных характеристик, высокий КПД, простота обслуживания, бесшумность и повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к размагничиванию судов с ферромагнитными корпусами, и касается вопросов определения оптимальных параметров цикла электромагнитной обработки (ЭМО). В заявленном способе размагничивания судов с ферромагнитными корпусами для ЭМО используют циклы, импульсы в которых имеют синусоидальную форму, а частота размагничивающего поля выбирается из условия достижения на внутренней поверхности корпуса ослабления размагничивающего поля не более, чем 50%. Для этого частоту f синусоидального размагничивающего поля устанавливают в соответствии с формулой: f=0,5(πd2µσ)-1, где d - толщина корпуса судна, µ - абсолютная магнитная проницаемость материала корпуса, σ - удельная электропроводимость. Предлагаемый способ позволяет снизить энергопотребление и повысить качество электромагнитной обработки. 1 ил.

Изобретение относится к области размагничивания судов, в частности судов с ферромагнитным корпусом. Может быть использовано также для электромагнитной обработки вытянутых крупногабаритных ферромагнитных объектов машиностроения: валов, турбин и прочего оборудования. Предложен способ размагничивания судна с ферромагнитным корпусом, основанный на электромагнитной обработке корпуса судна в скомпенсированном магнитном поле Земли посредством знакопеременного магнитного поля, создаваемого рабочей обмоткой, в котором перемещение судна через рабочую обмотку или перемещение рабочей обмотки вдоль продольной оси судна осуществляют на расстояние, не превышающее длину судна, при этом перед началом перемещения интенсивность знакопеременного магнитного поля плавно повышают от нулевой до максимальной интенсивности, в процессе перемещения интенсивность знакопеременного магнитного поля поддерживают максимальной и неизменной, а после завершения перемещения интенсивность знакопеременного магнитного поля плавно снижают до нулевой интенсивности. Предлагаемый способ позволяет уменьшить трудоемкость работ по размагничиванию судна с ферромагнитным корпусом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх