Устройство для определения углов крена и дифферента подвижных объектов

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для определения угла наклона к горизонту подвижных объектов. Устройство содержит два акселерометра и два датчика угловых скоростей, расположенных непосредственно на корпусе судна, и вычислительный модуль, вычисляющий углы наклона на основе комбинации низкочастотной и высокочастотной составляющих сигналов датчиков в продольной и поперечной плоскостях соответственно. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции устройства, снижение его веса и габаритов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области приборостроения и, в частности, к устройствам для определения угла наклона к горизонту подвижных объектов, например судов на подводных крыльях.

Известна гировертикаль (см. Гировертикаль малогабаритная МГВ-5. Руководство по технической эксплуатации. ИСМЯ.402164.001 РЭ, аналог), предназначенная для определения углового положения судов на подводных крыльях относительно вертикали места, содержащая трехстепенной гироскоп в кардановом подвесе, снабженный электрической маятниковой коррекцией относительно продольной и поперечной осей, коррекционные моторы и стопорное устройство для обеспечения времени готовности при запуске гировертикали.

Недостатком гировертикали является ее сложность и невозможность ее нормальной эксплуатации на качающемся основании, каковым является судно на подводных крыльях, ввиду наличия требования после отключения электропитания в течение 5 минут изделие не переносить и не поворачивать.

Указанный недостаток частично устранен в маятниковом кренодифферентомере (см. Авторское свидетельство СССР №618286, кл. G01C 9/12, 1979, прототип), содержащем пространственный физический маятник, на осях подвеса которого установлены датчики углов крена и дифферента, а также датчики момента, управляемые через усилители от акселерометров и датчиков угловых скоростей, расположенных на маятнике.

Недостатком прототипа является его сложность.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства для определения углов крена и дифферента, снижение его веса и габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения углов крена и дифферента содержит два акселерометра, два датчика угловой скорости и вычислительный модуль. При этом датчики расположены непосредственно на корпусе объекта, а вычислительный модуль вычисляет углы на основе комбинации низкочастотной и высокочастотной составляющих сигналов датчиков в продольной и поперечной плоскостях соответственно.

Функциональная схема предлагаемого устройства для определения угла наклона подвижного объекта относительно одной из двух идентичных осей приведена на чертеже.

Предлагаемое устройство на каждой оси содержит акселерометр 1, датчик угловой скорости 2 и вычислительный модуль 3.

Устройство работает следующим образом.

При статических углах наклона корпуса объекта акселерометр 1 измеряет составляющую ускорения силы тяжести и имеет передаточную функцию Kα·sinα, где α - угол наклона корпуса объекта, а Кα - крутизна выходного сигнала акселерометра 1. При малых углах наклона, что реально имеет место на судах на подводных крыльях с системой стабилизации углов крена и дифферента, передаточную функцию акселерометра 1 можно принять в виде Kα·α, и в этом качестве как датчик угла наклона акселерометр 1 используется в предлагаемом устройстве. Выходной сигнал акселерометра 1 поступает на первый вход вычислительного модуля 3, имеющий передаточную функцию 1 1 + Тр , где он фильтруется от высокочастотных помех, возникающих при действии на корпус судна динамических возмущений от ударов волн при его движении на подводных крыльях. Постоянная времени Т определяется частотным спектром возмущений и полосой пропускания подвижного объекта.

Таким образом, формируется низкочастотная составляющая сигнала устройства определения угла наклона.

Для компенсации запаздывания выходного сигнала вычислительного модуля 3, возникающего вследствие фильтрации помехи, на второй вход вычислительного модуля 3 поступает сигнал датчика угловой скорости 2, имеющего передаточную функцию К α ˙ p α , где К α ˙ - крутизна сигнала датчика угловой скорости 2, на основе которого формируется высокочастотная составляющая сигнала устройства определения угла наклона.

Передаточная функция предлагаемого устройства для определения углов наклона подвижных объектов относительно одной из двух идентичных осей, приведенного на чертеже, имеет вид:

при передаточная функция принимает вид

W(p) = K α α              (1)

Из передаточной функции (I) видно, что предлагаемое устройство измеряет только статические углы наклона объекта, полностью устраняет динамическую составляющую сигнала акселерометров, возникающие вследствие действия возмущений, например, при волнении моря.

При длительной циркуляции (развороте) судна на подводных крыльях на выходе предлагаемого устройства в канале крена формируется выходной сигнал, возникающий вследствие центробежной силы. Этот сигнал системой стабилизации судна воспринимается как ошибка стабилизации и формирует наклон судна во внутреннюю сторону разворота, обеспечивая тем самым координированный разворот.

Таким образом, предлагаемое устройство при более простой конструкции позволяет определять углы наклона подвижного объекта при действии возмущений.

Устройство для определения углов крена и дифферента подвижных объектов, например судна на подводных крыльях, содержащее два акселерометра, два датчика угловых скоростей и два вычислительных модуля, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, датчики жестко связаны с корпусом подвижного объекта, а вычислительные модули вычисляют углы наклона на основе комбинации низкочастотной и высокочастотной составляющих сигналов датчиков в продольной и поперечной плоскостях соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к водному транспорту и может быть использовано для безопасной швартовки швартующегося судна к объекту швартовки. .

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам контроля остойчивости судна на разрушающемся на мелководье волнении. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности создания устройств для измерения угла крена или дифферента плавучих средств при всех эксплуатационных ситуациях.

Изобретение относится к области оперативного контроля остойчивости и скорости судна в условиях заливания палубы при движении судна на попутном волнении. .

Изобретение относится к судостроению и касается создания устройств для измерения угла крена или дифферента плавучих средств при всех эксплуатационных ситуациях. .

Изобретение относится к судостроению и касается технологии контроля остойчивости и скорости эксплуатирующихся судов. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам измерения крена или дифферента плавучих средств как в условиях волнения и качки, так и на спокойной воде, включая аварийные ситуации.

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано в морском приборостроении для измерения фактической остойчивости судна. .

Изобретение относится к области судостроения. Способ контроля непотопляемости судна заключается в том, что в измерительном блоке (1) осуществляют измерения угловых перемещений 2 и ускорений (3) судна относительно продольной и поперечной центральных осей, линейных перемещений (4) и (5), определяющих осадки судна носом и кормой, «кажущегося» периода бортовой качки судна (6), курсового угла волны (7), скорости судна (8), линейных перемещений и ускорений (9) относительно вертикальной центральной оси, уровней жидкости в затопленных отсеках (10). На основе измерений формируют информационный вектор измерений, определяют случай затопления, выделяют «скользящее окно», устанавливают режимы качки, определяют равновесные параметры посадки аварийного судна, выделяют предельно допустимые значения параметров посадки, производят оценку состояния аварийного судна и аварийной остойчивости, осуществляют мероприятия по спрямлению судна и восстановлению остойчивости. Повышается безопасность мореплавания. 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания технических средств контроля остойчивости судна. В заявленной системе кренования судна рабочее тело выполнено в виде размещенного в расположенной поперек диаметральной плоскости судна трубе-цилиндре поршня, имеющего на своих торцах демпферы-фиксаторы, под которые в торцах трубы-цилиндра образованы ответные фиксирующие гнезда, расположенные с возможностью обеспечения зазора между торцом поршня-рабочего тела и внутренним торцом трубы-цилиндра. Датчики крайних положений поршня-рабочего тела расположены в торцевых оконечностях трубы-цилиндра, их выходы соединены с входами вычислительного устройства. Пространство щелевого зазора одной оконечности трубы-цилиндра сообщено трубопроводом с напорным и засасывающим патрубками насоса через электромагнитные клапаны, а пространство щелевого зазора другой ее оконечности сообщено трубопроводом также с засасывающим и напорным патрубками насоса через другие аналогичные клапаны. Труба-цилиндр с поршнем-рабочим телом, трубопроводы с электромагнитными клапанами и полости насоса при этом полностью заполнены жидкостью, имеющей удельный вес, меньший удельного веса поршня-рабочего тела. Система оснащена дифферентометром и осадкомером, выходы которых, а также выход кренометра соединены с входами вычислительного устройства, с выходами которого соединены входы электромагнитных клапанов и насоса через согласующие устройства. Технический результат заключается в повышении быстродействия, точности, надежности работы системы, упрощении ее использования. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к способам определения технических параметров транспортного средства, в частности его центра масс. Для этого при реализации способа регистрируют процесс колебаний транспортного средства, затем производят спектральный анализ колебаний, после чего определяют частоту максимальной амплитудной составляющей спектра, которая является частотой собственных колебаний транспортного средства. При этом регистрируют колебания в виде переменных ускорений в четырех точках транспортного средства, для каждой из ортогональных осей определяют разность двух ускорений. Затем производят спектральный анализ n последовательных реализаций разности ускорений, усредняют между собой полученные n спектров для нахождения частоты собственных колебаний транспортного средства. После этого производят спектральный анализ n последовательных реализаций ускорения, зарегистрированного в точке начала координат, и определяют координаты центра тяжести (центра масс) транспортного средства. Технический результат заключается в упрощении процесса измерений и снижении погрешности измерений координат центра масс. 1 ил.

Изобретение относится к способу оперативного контроля остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях. Для осуществления способа генерируют варианты функциональной и организационной структуры системы управления (СУ) бортовой интеллектуальной системой (БИС), моделируют режимы функционирования СУ БИС на основе репозитория сервисов, принципов обработки информации в мультипроцессорной вычислительной среде и методов теории катастроф, производят проверку соответствия параметров состава и структуры СУ БИС заданным критериям и входным характеристикам, при этом при несоответствии корректируют входные характеристики СУ БИС и повторяют процесс проектирования, а при соответствии разрабатывают техническую документацию и производят общую оценку информационной эффективности принятого решения, реализуют оценку остойчивости судна в чрезвычайных ситуациях на основе нечеткой формальной системы, основанной на динамической теории катастроф, осуществляют генерацию альтернативных решений и практических рекомендаций, производят оценку риска принимаемых решений. Обеспечивается повышение достоверности и эффективности оценки остойчивости судна при оперативном контроле параметра. 7 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ определения дисперсии погрешности измерения двухмерного спектра волнения инерциальным измерительным модулем волномерного буя, заключается в том, что определение погрешности производится путем сравнения характеристик, задаваемых стендом, с характеристиками, воспроизводимыми инерциальным модулем. При этом стендом одновременно воспроизводятся как вертикальные, так и угловые колебания в двух ортогональных плоскостях в заданном спектре частот, наиболее приближенном к реальным условиям эксплуатации, с дальнейшей обработкой данных от стенда и исследуемого инерциального модуля для входного (по данным от стенда) SВХ(ω, α) и выходного (по данным от инерциального модуля) SBЫX(ω, α) двухмерных спектров, разность между которыми будет определять двухмерный спектр погрешности измерения SПОГР(ω, α)=SВЫХ(ω, α)-SВX(ω, α) и дисперсию погрешности измерения как площадь под графиком рассчитанного спектра . Технический результат - определение дисперсии погрешности измерения, возможность калибровки буев, повышение достоверности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к способу контроля остойчивости судна в условиях экстремального волнения. Для контроля остойчивости судна измеряют период бортовой качки, рассчитывают метацентрическую высоту определенным образом, рассчитывают характеристики ударного воздействия разрушающихся волн на основе анализа частотного спектра волнения, скорости ветра и течения, определяют фактические показатели динамики взаимодействия судна с внешней средой и возможность опрокидывания судна в момент удара экстремальной волны и при развитии стремительного дрейфа от ее удара. 6 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для определения угла наклона к горизонту подвижных объектов

Наверх