Способ измерения параметра транспортного средства



Способ измерения параметра транспортного средства
Способ измерения параметра транспортного средства
Способ измерения параметра транспортного средства
Способ измерения параметра транспортного средства
Способ измерения параметра транспортного средства

 


Владельцы патента RU 2598973:

Мумин Олег Леонидович (RU)
Сумароков Виктор Владимирович (RU)
Злочевский Сергей Борисович (RU)

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 точному приборостроению, а именно к способам определения параметров транспортных средств, характеризующих свойства при их движении.

Известен способ измерения фактической остойчивости судна, реализованный в устройстве (1). Согласно этому способу измеряют три угловых ускорения судна, определяют углы бортовой качки судна, затем измеряют период бортовой качки, после чего рассчитывают метацентрическую высоту судна, которая равна расстоянию между центром плавучести, указанным в паспорте судна, и его центром массы, зависящим от загрузки судна, и характеризует остойчивость судна. Метацентрическую частоту находят обычно из соотношения геометрических размеров судна и периода собственных колебаний судна.

Недостатком данного способа является наличие погрешности измерения периода собственных колебаний судна по периоду его бортовой качки, так как период зависит от волнения моря, от его осадки носом или кормой, от скорости судна, от ветра, которые в данном способе не учитываются.

Известен способ контроля остойчивости и скорости судна (2), согласно которому измеряют период бортовой качки, осадки носом и кормой, скорость судна, глубину акватории, длину волны на море, затем вычисляют дисперсию волнового процесса, высоту волны, после чего находят метацентрическую высоту путем использования математической модели и введения поправок, зависящих от длины волны моря.

Недостатком такого способа является его сложность, когда для нахождения величины метацентрической высоты необходимо измерить и вычислить большое количество других параметров, каждый из которых вносит в процесс измерения дополнительную погрешность.

Известен также способ измерения остойчивости судна (3), взятый за прототип. Согласно данному способу измеряют период бортовой качки, измеряют осадки носом и кормой судна, измеряют кажущийся период волн моря, измеряют ординаты процессов волнения и бортовой качки, затем вычисляют спектральные плотности волнения и бортовой качки, устанавливают периоды колебаний, соответствующие частотам максимумов спектральной плотности волнений и бортовой качки, определяют собственный период бортовой качки, а затем находят метацентрическую высоту, учитывая при этом размеры судна.

Недостатком такого способа является его сложность и невысокая точность определения метацентрической высоты, так как при осуществлении способа измеряют многочисленные параметры, каждый из которых вносит дополнительную погрешность в процесс измерения. Затем используют при вычислении эмпирические формулы, коэффициенты которых зависят от размеров судна и его формы, что ухудшает точность измерения метацентрической высоты.

Заявленное изобретение решает задачу создания простого и точного способа нахождения центра массы транспортного средства, которое можно использовать для определения характеристик движущегося танспортного средства, в том числе для нахождения метацентрической высоты и остойчивости.

Для решения поставленной задачи в способе, согласно которому регистрируют процесс колебаний транспортного средства, затем производят спектральный анализ колебаний, определяют частоту максимальной амплитуды составляющей спектра, которая является частотой собственных колебаний транспортного средства, введена последовательность действий, согласно которой регистрируют колебания в виде переменных ускорений в четырех точках транспортного средства, расположенных в ортогональной системе с координатами (0;0;0), (lx, 0, 0), (0, ly, 0), (0, 0, lz), после чего для каждой из ортогональных осей определяют разность двух ускорений, затем производят спектральный анализ n реализаций разности ускорений, усредняют между собой полученные n спектров для нахождения частоты собственных колебаний транспортного средства, после чего производят спектральный анализ n реализаций ускорения, зарегистрированных в точке начала координат, после чего полученные спектры усредняют между собой и определяют амплитуду спектральной составляющей усредненного спектра данного ускорения на частоте собственных колебаний транспортного средства, которую затем делят на усредненную амплитуду спектральной составляющей разности ускорений на частоте собственных колебаний, а результат деления умножают на величину соответствующей координаты lx, y, z, в результате чего находят значение координаты центра масы транспортного средства для данной ортогональной оси.

Техническим результатом заявленного изобретения является существенное уменьшение количества измеряемых промежуточных параметров движения транспортных средств, что значительно упростило способ и снизило погрешность измерения координат центра массы транспортного средства.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Фиг.1 - диаграмма ускорений, измеренных для перпендикуляра оси к основной плоскости плавающего транспортного средства.

Как показано на фиг.1, ортогональные оси координат ориентируют, например, на условном судне таким образом, что ось Z расположена перпендикулярно основной плоскости, ось Y расположена вдоль судна в нос с началом отсчета на миделе, ось X направлена поперек судна с началом отсчета на диаметральной плоскости. При этом для оси Z измеряют ускорения в точках с координатами (0; 0; 0) и (0; 0; lz). Причем регистрируют ускорения, направленные перпендикулярно к ботру, то есть вдоль оси X, по которой наиболее выражена качка судна.

При воздействии внешних факторов на судно (волнение моря, ветер) судно колеблется вокруг центра тяжести по сложной траектории, в которой имеется составляющая колебаний с частотой собственных колебаний. Причем амплитуда этих колебаний максимальна в направлении оси X. Амплитуды ускорений в двух точках оси z на частоте собственных колебаний равны.

где Xo,Xlz - амплитуды колебаний вдоль оси X,

fc - частота собственных колебаний судна.

Затем вычитают друг из друга реализации двух ускорений последовательно n раз. В полученных результатах остается составляющая колебаний на частоте fc, так как согласно фиг.1 амплитуды ускорений в точке (О, О, Z) больше амплитуды ускорений в точке (0, 0, 0). А составляющие ускорений, вызванные осадкой судна на нос или на корму, вызванные плоскопараллельными движениями судна от ветра и волны моря, практически одинаковы в обеих точках измерения и при вычитании ускорений амплитуды их стремятся к нулю.

После чего n реализаций разности ускорений подвергают спектральному анализу, полученные n спектров усредняют между собой. В усредненном спектре амплитудная составляющая на частоте собственных колебаний судна имеет максимальное значение. При этом частоту максимальной амплитудной составляющей спектра принимают за частоту собственных колебаний судна fc. А сама амплитудная составляющая усредненного спектра разницы ускорений равна

Проведение усреднения n спектров позволяет отфильтровать случайные колебания судна, вызванные волнением моря на частотах, лежащих ниже частоты fc, что существенно снижает погрешность измерений.

Затем производят спектральный анализ n ускорений, зарегистрированных в точке (0; 0; 0). Полученные спектры усредняют между собой и в усредненном спектре определяют амплитудную составляющую на частоте собственных колебаний А0, которую делят на величину ΔА0 и получают результат

Согласно фиг.1 из подобия двух треугольников с одним углом α имеет место равенство

Из полученного выражения находят координату центра массы судна по оси Z

Аналогичным образом определяют координаты центра массы по другим ортогональным координатам X и Y. Причем если начало координат находится над точкой центра массы судна, то координаты Хцт и Yцт будут равны нулю.

Предложенный способ измерения координат центра массы транспортного средства имеет незначительную погрешность, так как она зависит от относительной погрешности измерения расстояний lx,y,z, которая обычно меньше 10-3, и от относительной погрешности измерения ускорений, которая находится на уровне 10-4. При этом в целом относительная погрешность измерения координат центра массы реально будет составлять 10-3, что для практических целей достаточно.

Данный способ может быть применен на автомобильном транспорте, на самолетах, на подводных лодках, на морских судах. При этом обеспечивают контроль за положением центра массы транспортного средства, что очень важно для центровки жидких и сыпучих грузов при их погрузке и транспортировке. Для плавающих транспортных средств координаты центра массы позволяют определить метацентрическую высоту и остойчивость транспортного средства.

Литература

1. Заявка 92008988/11 от 27.11.1992 г., опубликована 10.04.1996 г. «Измеритель фактической остойчивости судна». Заявители: Ходорковский Я.И. и др.

2. Заявка 5032476/11 от 17.02.1992 г., опубликована 10.04.1996 г. «Способ контроля остойчивости и скорости судна». Заявители: Нечаев Ю.И. и др.

3. Заявка 94030622/11 от 08.08.1996 г., опубликована 27.09.1997 г. «Способ контроля остойчивости судна». Заявители: Нечаев Ю.И. и др.

Способ определения параметра транспортного средства, согласно которому регистрируют процесс колебаний транспортного средства, затем производят спектральный анализ колебаний, определяют частоту максимальной амплитуды составляющей спектра, которая является частотой собственных колебаний транспортного средства, отличающийся тем, что регистрируют колебания в виде переменных ускорений в четырех точках транспортного средства, расположенных в ортогональной системе с координатами (0; 0; 0), (1x; 0; 0), (0; 1y; 0), (0; 0; 1z), после чего для каждой из ортогональных осей определяют разность двух ускорений, затем производят спектральный анализ n реализаций разности ускорений, усредняют между собой полученные n спектров для нахождения частоты собственных колебаний транспортного средства, после чего производят спектральный анализ n реализаций ускорений, зарегистрированных в точке начала координат, и определяют усредненную амплитуду спектральной составляющей данного ускорения на частоте собственных колебаний транспортного средства, которую затем делят на усредненную амплитуду спектральной составляющей разности ускорений на частоте собственных колебаний, а результат деления умножают на величину соответствующей координаты lx,y,z, в результате чего находят значение координаты центра массы транспортного средства по данной ортогональной оси.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к балансировочной системе для ротора, используемого в турбомашинном оборудовании. Пассивная динамическая инерционная балансировочная система ротора включает в себя множество балансировочных элементов, посаженных на вал ротора в местах расчетного максимального модального отклонения вала.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к определению тензора инерции летательных аппаратов и других тел цилиндрической формы, и могут быть использованы в авиации, космической технике и других отраслях промышленности.

Изобретения относятся к балансировочной технике и могут быть использованы для балансировки роторов. Балансировочный станок содержит основание, стойку и колебательную систему, содержащую люльку, подвесную тягу и опорную тягу.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности для измерений массовых характеристик изделий авиационной и космической областей машиностроения.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию для испытания буровых рабочих органов. Технический результат заключается в повышении эффективности и расширении диапазона возможностей путем измерения крутящего момента, осевого усилия и скорости погружения рабочего органа, а также путем использования в эксперименте рабочих органов больших диаметров и значительного сокращения времени на проведение испытаний в естественных условиях без подготовки образцов.

Изобретение относится к способу определения запаса усталостной прочности каната, поддерживающего строительную конструкцию, а также к устройству определения запаса усталостной прочности такого каната.

Изобретение относится к автомобильному оборудованию, в частности к устройствам для закрепления автомобильного колеса на валу балансировочного станка. Зажимное устройство (1) выполнено с опорным фланцем (2) с несколькими радиально подвижными ведомыми центрирующими элементами (3) на нем для центрирующего зацепления в центрирующее отверстие колесного диска и с зажимной втулкой (4), аксиально подвижной относительно фланца (2).

Изобретение относится к испытаниям газосепараторов, используемым при добыче нефти с высоким газосодержанием. Стенд для испытания газосепараторов содержит накопительную емкость с сопряженным с ней стендовым гравитационным газожидкостным сепаратором, подпорный насос, систему приготовления газожидкостной смеси с источником газа, блок моделирования внутрискважинных условий для размещения испытуемых машин и электродвигателей к ним.

Изобретение относится к определению массово-инерционных характеристик космических аппаратов (КА). Способ включает ориентацию КА и стабилизацию в инерциальной системе координат (ИСК) его строительной оси, ближайшей к оси максимального момента инерции.

Изобретение относится к определению массово-инерционных характеристик космических аппаратов (КА). Согласно способу при совпадении направления на Солнце с плоскостью орбиты КА совмещают строительную ось КА, отвечающую его максимальному моменту инерции, с этим направлением.

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.

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).

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

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 машиностроительной, строительной, химической промышленности, производящей или использующей помольно-смесительные агрегаты с устройствами автоматического уравновешивания. Устройство автоматического подавления вибрации содержит помольно-смесительный агрегат, включающий станину 1, жестко закрепленные на ней вертикальные колонки 2 с ползунами 3, раму 4, несущую три помольные камеры 5 и соединенную шарнирно с ползунами 3 и эксцентриковым валом 9. Дополнительный полый вал 11 установлен во внутренних опорах 12, кинематически связан через промежуточную шестерню с эксцентриковым валом 9. Установленный на одной из внутренних опор 12 датчик вибрации 32 связан своим входом через модуль ввода 25 с программируемым контроллером. При этом устройство содержит двухпозиционный релейный элемент 24, датчики загрузки 34 и выгрузки 35 материала и кнопку запуска 31 цикла загрузки. Кнопка запуска 31 связана через модуль ввода с контроллером и одновременно с последовательно соединенными логическим элементом «НЕ» 30, двумя Т-триггерами 28, 29 и RS-триггером 27, связанным своим выходом с первым входом логического элемента «И» 26, второй вход которого соединен с первым выходом контроллера посредством модуля вывода 25. Выход элемента «И» 26 связан с управляющей обмоткой двухпозиционного релейного элемента 24, контакты которого соединены со вторым и третьим выходами контроллера через модуль вывода 25, а выход двухпозиционного релейного элемента 24 связан через блок усилительно-преобразовательных устройств 23 с электрическими входами двух электромагнитных муфт. Выход датчика загрузки 34 соединен с первым входом компаратора массы 33, а выход датчика выгрузки 35 - со вторым его входом, причем выход компаратора 33 с помощью модуля ввода 25 связан со вторым входом контроллера. Способ автоматического подавления вибрации, основанный на информации о величине вибрации и предусматривающий в соответствии с алгоритмом включение той или иной электромагнитной муфты и перемещение дополнительного противовеса, заключается в том, что подавление вибрации осуществляют за счет организации комбинированного движения к ее экстремуму, сочетающего обучающий поиск экстремума и программное движение по траектории дрейфа экстремальной статической характеристики. Характеристику получают в результате обучения на первом цикле технологического процесса помола. Обучающий поиск экстремума производят по методу запоминания экстремума, при котором одновременно запоминают значения вибрации и проинтегрированные значения управляющих воздействий, по которым в конце первого цикла определяют скорость дрейфа статической характеристики. На последующих циклах, осуществляемых путем программного движения со скоростью, определенной на первом цикле, в случае превышения вибрации в пределах заданной зоны нечувствительности по сравнению с аналогичным значением, полученным на первом цикле, осуществляют эпизодическое включение системы поиска на три поисковых движения с последним движением, равным по времени половинному движению предыдущего. В изобретении обеспечивается повышение эффективности подавления вибрации. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх