Способ размагничивания судна и устройство для его реализации



Способ размагничивания судна и устройство для его реализации
Способ размагничивания судна и устройство для его реализации
Способ размагничивания судна и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2616508:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)

Изобретение относится к размагничивающим устройствам, в частности к устройствам, предназначенным для размагничивания судов и подводных лодок на стационарных станциях. Предложен способ размагничивания судна, при котором на три ортогонально расположенные вблизи судна обмотки размагничивания поочередно разряжают батарею накопительных конденсаторов, при этом емкость, индуктивность и сопротивление разрядного контура выбирают исходя из получения затухающего колебательного режима разряда батареи, а замыкание разрядной цепи производят через двунаправленные ключи коммутатора в течение времени, достаточного для окончания колебательного процесса. Предложено также устройство для реализации указанного способа. Технический результат заключается в повышении качества и ускорении процесса размагничивания судна, а также в снижении энергозатрат при работе устройства размагничивания. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к размагничивающим устройствам, в частности к устройствам, предназначенным для размагничивания судов и подводных лодок на стационарных станциях.

Известны способы размагничивания крупногабаритных деталей (Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник в 2-х книгах под ред. В.В. Клюева, кн. 2. - М.: Машиностроение, 1976, с. 8-10), основанные на их помещении в соленоиды переменного тока различной частоты с последующим уменьшением тока в соленоидах или удалением деталей из центральной части соленоидов на расстояние, на котором напряженность поля размагничивающего устройства можно принять равной нулю. Недостатками способов является сложность получения токов размагничивания, имеющих затухающий колебательный характер, или необходимость механического удаления объекта размагничивания из рабочей зоны соленоидов.

Известен способ размагничивания крупногабаритных изделий (патент RU 2157014, МПК Н01F 13/00, 27.09.2000), заключающийся в воздействии на изделие двух переменных магнитных полей с уменьшающейся амплитудой, частота одного из которых совпадает с собственной основной частотой механического резонанса изделия. Недостаток способа также состоит в сложности формирования двух затухающих токов размагничивания, один из которых имеет треугольную форму, а другой - прямоугольную.

Наиболее близким к предлагаемым способу и устройству является размагничивающее устройство для морских судов (патент СА 1283163, МПК B63G 9/06, H01F 13/00, 16.04.1991). Известный способ заключается в поочередном апериодическом разряде батареи накопительных конденсаторов через переключатель полярности, катушку индуктивности и один из ключей коммутатора на три ортогонально расположенные вблизи судна обмотки размагничивания. При этом величину и полярность разрядного тока меняют в соответствии с измеренными в указанных плоскостях намагниченностями судна. Недостатком способа является неоптимальная форма разрядного импульса тока, представляющего собой одиночный однополярный импульс, не обеспечивающий быстрого и эффективного размагничивания судна. Кроме того, из-за апериодического характера разряда батареи накопительных конденсаторов ток через включенные тиристоры переключателя полярности и коммутатора не достигает нулевого значения. При этом в конце разряда не происходит автоматическое отключение зарядного устройства от задействованной обмотки размагничивания, и требуется принудительное выключение соответствующих тиристоров.

Целью предлагаемого изобретения является оптимизация формы импульса разрядного тока, создающего размагничивающее магнитное поле, благодаря чему повышается эффективность и скорость размагничивания судна. Кроме того, колебательный характер разрядного тока упрощает отключение отработавшей обмотки размагничивания от батареи накопительных конденсаторов.

Поставленная цель достигается тем, что емкость, индуктивность и сопротивление разрядного контура выбирают исходя из получения затухающего колебательного режима разряда батареи накопительных конденсаторов. При этом замыкание разрядной цепи производят через один из выполненных двунаправленными ключей коммутатора в течение времени, достаточного для окончания колебательного процесса.

Для того чтобы разряд носил колебательный характер необходимо выполнение неравенства:

где R - активное сопротивление разрядного контура;

L - индуктивность разрядного контура, включающая в себя индуктивности катушки и обмотки размагничивания с учетом влияния судна. На практике величина индуктивности обмотки размагничивания пренебрежимо мала по сравнению с индуктивностью катушки;

С - емкость батареи накопительных конденсаторов.

Так для устройства размагничивания, описанного в прототипе, С=0,8 Ф, a L~0,45 Гн. При этом критическое значение сопротивления

Для перевода устройства из режима апериодического разряда в колебательный режим при заданных значениях С и L необходимо снизить сопротивление R контура, например, за счет применения сверхпроводящих материалов или увеличения сечения кабелей, которыми наматываются катушка индуктивности и обмотки размагничивания. В частности, при снижении сопротивления R до 0,5 Ом декремент затухания (показатель, характеризующий быстроту затухания колебаний) составит величину:

При этом амплитуда тока второй (отрицательной) полуволны будет примерно равна 40% от амплитуды первой (положительной) полуволны, а амплитуда третьей полуволны - соответственно 10%.

Частота собственных колебаний резонансного контура приблизительно будет иметь значение:

а длительность полупериода - 2 сек, что вполне достаточно для размагничивания объектов с толщиной стенок до 50-60 мм.

Для обеспечения протекания знакопеременного разрядного тока в коммутаторе должны быть применены двунаправленные ключи, остающиеся открытыми в течение одного-двух периодов разрядной частоты контура, достаточных для практически полного завершения колебательного процесса.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства размагничивания судна, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на управляющих входах двунаправленных ключей и разрядных токов в контуре и напряжений на батарее накопительных конденсаторов.

Устройство размагничивания судна 1 включает в себя три ортогонально расположенные вблизи судна 1 обмотки размагничивания 2, 3; 4; 5, 6, подключенные через коммутатор 7, катушку индуктивности 8 и переключатель полярности 9 к батарее 10 накопительных конденсаторов. Батарея 10 связана с выходом регулируемого зарядного устройства 11, подсоединенного к электрической сети 12. Устройство размагничивания содержит также блок управления 13, одни из входов 14 которого соединены с магнитометрами 15, 16, 17, 18, 19, размещенными вблизи судна 1, другие входы 20, 21 - с полюсами батареи 10, а выходы 22 и 23 - с регулирующими входами устройства 11 и переключателя 9. Устройство размагничивания отличается тем, что коммутатор 7 выполнен на трех двунаправленных ключах 24, 25, 26 в виде выпрямительных мостов 27, 28, 29, одни выводы диагоналей переменного тока которых подключены к соответствующим обмоткам размагничивания 2, 3; 4; 5, 6, другие выводы - к выходной клемме катушки 8, а в диагонали постоянного тока мостов 27, 28, 29 включены тиристоры 30, 31, 32. С управляющими электродами тиристоров 30, 31, 32 через последовательно соединенные формирователи 33, 34, 35 длительности управляющего напряжения в виде ждущих мультивибраторов 36, 37, 38 и импульсные усилители 39, 40, 41 связаны выходы 42, 43, 44 блока 13.

Устройство размагничивания судна работает следующим образом. Размагничиваемое судно 1 заводится на станцию размагничивания, состоящую из трех ортогонально расположенных обмоток размагничивания 2, 3; 4; 5, 6 и магнитометров 15, 16, 17, 18, 19. По результатам измерения намагниченностей судна в указанных плоскостях блок управления 13 с помощью выходов 22, 23 задает необходимые величину напряжения заряда батареи 10 и полярность выходного напряжения переключателя 9. После этого на выходе 42 появляется импульс, запускающий формирователь 33 (мультивибратор 36). Длительность выходного импульса формирователя 33 в зависимости от скорости затухания разрядного тока в контуре размагничивания устанавливается с помощью RC цепи мультивибратора 36 несколько меньшей одного или двух полных периодов разрядной частоты. Сформированный импульс через усилитель 39 поступает на управляющий вход ключа 24, открывая тиристор 30. В результате батарея 10 через переключатель 9 катушку 8 и двунаправленный ключ 24 разряжается на обмотку 2, 3. По окончании импульса усилителя 39 и при достижении колеблющимся разрядным током нулевого значения тиристор 30 автоматически закрывается, отключая обмотку 2, 3 от батареи 10. На фиг. 2 на двух верхних диаграммах показан случай формирования одного полного периода разрядного тока, а на двух нижних диаграммах - случай формирования двух полных периодов. К концу разряда на батарее 10 сохраняется небольшое остаточное напряжение той же полярности, что и в начале разряда. Автоматическое отключение обмотки размагничивания позволяет также не отключать зарядное устройство 11 от батареи 10, что упрощает и ускоряет процесс перезаряда батареи 10 для последующего разряда ее на очередную обмотку размагничивания. Аналогичным образом работает устройство и при разряде батареи на обмотки размагничивания 4, 5, 6. Использованные в устройстве двунаправленные ключи 24, 25, 26 могут быть реализованы и на другой элементной базе, например на симисторе или сочетании выпрямительного моста и транзистора IGBT. В качестве переключателя полярности 9 может быть применен мощный контактор с двумя замкнутыми и двумя разомкнутыми контактами.

Таким образом, предложенный способ и устройство обеспечивают получение оптимальной формы тока, пропускаемого через размагничивающие обмотки. При этом достигается повышение качества и ускорение процесса размагничивания, снижаются затраты электроэнергии и упрощается эксплуатация устройства.

1. Способ размагничивания судна, при котором на три ортогонально расположенные вблизи судна обмотки размагничивания через переключатель полярности, катушку индуктивности и один из ключей коммутатора поочередно разряжают батарею накопительных конденсаторов, величину и полярность разрядного тока которой меняют в соответствии с измеренными в указанных плоскостях намагниченностями судна, отличающийся тем, что емкость, индуктивность и сопротивление разрядного контура выбирают исходя из получения затухающего колебательного режима разряда батареи накопительных конденсаторов, а замыкание разрядной цепи производят через один из выполненных двунаправленными ключей коммутатора в течение времени, достаточного для окончания колебательного процесса.

2. Устройство размагничивания судна, включающее в себя три ортогонально расположенные вблизи судна обмотки размагничивания, подключенные через коммутатор, катушку индуктивности и переключатель полярности к батарее накопительных конденсаторов, связанной с выходом регулируемого зарядного устройства, подсоединенного к электрической сети, и блок управления, одни из входов которого соединены с магнитометрами, размещенными вблизи судна, другие входы - с полюсами батареи накопительных конденсаторов, а первый и второй выходы - с регулирующими входами зарядного устройства и переключателя полярности напряжения, отличающееся тем, что коммутатор выполнен на трех двунаправленных ключах в виде выпрямительных мостов, одни выводы диагоналей переменного тока которых подключены к соответствующим обмоткам размагничивания, другие выводы - к выходной клемме катушки индуктивности, а в диагонали постоянного тока мостов включены тиристоры, с управляющими электродами которых через последовательно соединенные формирователи длительности управляющего напряжения и импульсные усилители связаны третий, четвертый и пятый выходы блока управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации магнитных свойств магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr путем их частичного размагничивания. Технический результат состоит в повышении точности и стабильности работы навигационного оборудования и систем авиационной автоматики.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для размагничивания бурового инструмента непосредственно в составе колонны бурильных труб. Устройство для размагничивания содержит катушку для пропускания размагничиваемой колонны бурильных труб, ротор для вращения колонны бурильных труб, размещенный на устье скважины выше катушки, систему управления электроприводом буровой лебедки, предназначенной для спуска-подъема колонны бурильных труб в обсадную колонну скважины.

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.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к размагничиванию судов с ферромагнитными корпусами, и касается вопросов определения оптимальных параметров цикла электромагнитной обработки (ЭМО).

Изобретение относится к намагничивающему устройству для магнитно-порошкового контроля колес. Технический результат состоит в повышении плотности магнитного потока.

Изобретение относится к способам для размагничивания рельсов. Способ устранения остаточной неравномерной намагниченности рельсов заключается в том, что на размагничивающей установке устанавливают одновременно два электромагнита, включенных разнополюсно.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания вращательного движения механической системы на постоянном токе. Технический результат - создание магнитного двигателя постоянного тока с использованием косокруговой конфигурации ротор-статорного или ротор-роторного магнитных полей (в зависимости от конструктивного исполнения).

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам. Технический результат состоит в упрощении намагничивания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при исследовании физической природы так называемого магнитного трения и его связи с магнитной восприимчивостью ферромагнетика, помещенного в изменяющееся внешнее магнитное поле.

Изобретение относится к электротехнике, к первичным источникам электроэнергии. Технический результат состоит в обеспечении полного промагничивания намагничиваемых элементов в радиальном направлении и повышении тем самым их магнитных характеристик.

Изобретение относится к области магнитной защиты надводных или подводных объектов. Измерения параметров магнитного поля надводного или подводного объекта на стационарном магнитном стенде выполняют не менее чем в двух его различных фиксированных положениях относительно стенда.

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.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к размагничиванию судов с ферромагнитными корпусами, и касается вопросов определения оптимальных параметров цикла электромагнитной обработки (ЭМО).

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.

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.

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.

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.

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