Система стабилизации полупогруженного плавучего средства

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистнческик

Республик (1 1) 958220 (51) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 03.02.81 (21) 3247624/27-11 с присоединением заявки РЙ— (23) йриоритет—

Опубликовано 15. 09. 82. Бюллетень М 34

* Дата опубликования описания 15. 09. 82 (51) М. Кл.

В 63 В 39/06

11вударетвкквый квквтвт

СССР аю авлвк кзобрвтвнкй к открыткй (53) УД К 629. 12. .532.59.075 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. А. Васильев, С. Д. Добровольский, Ю. Н. Черныш и Э. А. Янчевски

q, Е11ТЛО

1 .ч ТЕ 1 ЯЯЩСо,АЯ

@1r) ßОТЕКА. (71 ) Заявитель (54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛУПОГРУЖЕННОГО

ПЛАВУЧЕГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к судовой автоматике и используется для стабилизации полупогруженного плавучего средства.

Известен стабилизатор углов крена и дифферента корабля на подводных крыльях, который содержит датчик угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и через первый инвертор с первым входом второго сумматора, задатчик и датчик угла дифферента, выходы которых соединены со входами бло ка сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора и через .второй инвертор со вторым sxo» дом. второго сумматора, датчики обратных связей носового и кормового закрылков, выходы которых соединены с третьим входами первого и второго щ сумматоров соответственно (1 1.

Недостатком этого устройства является то, что использование его приво" дит к провалам по осадке судна. Это

2 происходит по той причине, что суда на подводных крыльях и полупогруженные суда имеют переменный ходовой диф ферент в зависимости от скорости хо= да. Так, например, при больших скоростях хода и отсутствии стабилизатора дифферента эти суда имеют большой положительный дифферент, что создает приращение подьемной силы на подврдных крыльях (СПК) или гондолах (ППС) за счет положительного угла атаки.

Эта сила удерживает судно от провалов по осадке. При работающем стабилизаторе дифферента и заданном значении дифферента (У с = 0") стабилизатор удерживает т = О, в результате чего исчезает поддерживающая сила от положительного угла"атаки, и судно получает провал по осадке. В результате провала по осадке происходит сниже ние скорости хода за счет возрастания сил сопротивления-, ухудшение мореходных качеств судна вследствие увеличения замывов корпуса и ударов

958220 волн о днище, что также приводит к снижению точности стабилизации судна и дополнительным потерям скорости хода.

Цель изобретения — улучшение море- 3 ходных качеств и повышение точности стабилизации судна.

Поставленная цель достигается тем, что система- стабилизации полупогруженного судна, содержащая задатчик и датчик угла дифферента., выходы которых соединены со входами блока срав- нения, датчик угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и через 13 первый инвертор с первым входом второго сумматора, второй инвертор, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, датчик обратных связей горизонтальных носового и кор- >> мового рулей, выходы которых соединены с третьими входами первого и второго сумматоров соответственно, снабжена .датчиком скорости хода судна, первым и вторым пороговым устройством, пер- 33 вым и вторым логическим элементом НЕ, логическим элементом ИЛИ, первым и вторым коммутационными ключевыми устройствами, входы которых соединены с выходом блока сравнения, а выход первого коммутационного ключевого устройства соединен с .вторым входом первого сумматора, выход второго коммутационного ключевого устройства соединен с входом второго инвертора, выход датчика скорости хода судна сое3$ динен с входами первого и второго пороговых устройств, выходы которых соединены с входами первого и второго логических элементов НЕ, выход пер40 вого логического элемента НЕ, а также выход второго порогового устройства соединен с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом второго коммутационного ключевого устройства, а выход второго логического элемента НЕ соединен с управляющим входом первого коммутационного . ключевого устройства.

На фиг. 1 изображена структурнофункциональная схема системы стабилизации полупогруженного судна; на фиг. 2 представлена зависимость в безразмерной .форме ходового дифферента в функции от скорости хода полупогруженного судна.

Система содержит задатчик 1 углов дифферента и датчик 2 углов дифферен ф та, выходы которых соединены со вхо= дами блока 3 сравнения, датчик 4 угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 5 и через первый инвертор 6 с первым входом второго сумматора 7, второй инвертор 8, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 7, датчики 9 и 10 обратных связей горизонтальных носового и кормового рулей, выходы которых. соединены с третьими входами первого и второго сумматоров 5 и 7 соответственно.

Кроме того, система содержит датчик 11 скорости .хода судна, первое и второе пороговые устройства 12 и 13, первый и второй логические элементы

НЕ 14 и 15, логический элемент ИЛИ 16, первое и второе коммутационные ключевые устройства 17 и 18, входы которых соединены с выходом блока 3 сравнения, а выход первого коммутационного ключевого устройства 17 соединен с вторым входом первого сумматора 5, выход второго коммутационного ключевого устройства 18 соединен со входом второго. инвертора 8, Выход датчика ll скорости хода. судна соединен со входами первого и второго порогоМ вых устройств 12 и 13, выходы которых соединены со входами первого и второго логических элементов НЕ 14 и

15. Выходы первого логического элемента HE 14 и второго порогового устройства 13 соединены со входами логического элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с управляющим входом второго коммутационного устройства 18, а выход второго логического элемента

НЕ 15 соединен с управляющим входом первого коммутационного ключевого устройства 17.

Система стабилизации полупогруженного судна работает следующим образом.

Сигнал угловой скорости дифферента поступает с датчика 4 на первый вход первого сумматора 5 и через инвертор

6 - на первый вход второго сумматора

7. Сигналы заданного значения угла дифферента и текущего значения угла дифферента поступают с выходов задатчика 1 и датчика 2 соответственно на входы блока 3 сравнения. Сигнал рас-. согласования углов дифферента (аМ =

=Ч -43, ) с выхода, блока 3 сравнения постуйает на входы первого и второго коммутационных ключевых устройств 17 и IS соответственно. С выхода коммута

958220

5 ционного ключевого устройства 17, когда оно открыто, сигнал рассогласования углов дифферента (nV) поступает на второй вход первого сумматора

5, а с выхода коммутационного ключе- S ваго устройства 18, когда оно открыто, сигнал рассогласования дифферента (ьЧ ) через инвертор 8 поступает на второй вход второго сумматора 7.

Управление коммутационными ключевыми устройствами 17 и l8 производится .таким образом, чтобы носовые и кормовые рули создавали не осредненную топящую силу, а подъемную осредненную силу, что соответствует их от" >> клонению в среднем в нижнем положении. На фиг. 2 по оси абсцисс отложены значения скорости хода V, отнесенные к максимальному значению скорости Я, акс, по оси ординат .отложе- 20 ны значения ходового дифферента Ч ход, отнесенные к значению ходового дифферента,на максимальной скорости. Вся область ходовых значений дифферента может быть разбита на три участка: 2S

А - область малых значений скорости, Б - область средних значений скорости, В - область больших значений скорости хода. На первом участке значение 1 ход = О, на втором 1 ко*« О, íà 30 третьем - М хо >> О. Кроме того, на первом участке эффективность носовых и кормовых рулей мала, из-за того, что скорость хода мала, а яа участках

Б и В она достаточна для того, чтобы осуществлять стабилизацию среднего значения дифферента при помощи одних носовых или кормовых рулей.

Носовые и кормовые рули управляются системой всегда в противофазе при стабилизации дифферента судна, так что на одних рулях создается средняя подъемная сила, а на других - топящая.

В соответствии с фиг. 2 необходимо, чтобы стабилизация среднего значения дифферента производилась на участке

А посредством носовых и кормовых ру" лей; на участке Б - посредством только носового руля, так как включение сигнала рассогласования дифферента

50 на сумматор кормового горизонтального руля приводит к отклонению в среднем кормового руля вверх, что создает в среднем топящую силу и ведет к провалу по осадке судна; на участке

В - посредством только кормовых гари"

SS зонтальных рулей, так как включение сигнала ь М на сумматор 5 носового горизонтального руля заставляет от;

6 клонить в среднем носовой руль вверх, что создает в среднем топящую силу на нем, и провалить судно по осадке.

Рассмотренная программа управления носовыми и кормовыми рулями осуществляется при помощи датчика 11, устройств 12 и 13, логических элементов

14, 15 и 16.

Сигнал скорости хода судна с выхо-. да датчика 11 скорости хода поступает на выходыпервого и второго пороговых устройств 12 и 13. При V < Ч, где

V .- нижняя граница второго участка па скорости, пороговые устройства 12 и 13 не выдают сигналы на входы логических элементов НЕ 14 и 15.соответственно, и логические элементы НЕ 14 и

15 находятся в исходном состоянии, т. е. на их.выходах есть сигналы.

Сигнал с выхода элемента 14 через ло,гический элемент ИЛИ 16 поступает на .управляющий вход коммутационного клю,чевого устройства 18 и удерживает его в открытом состоянии. Сигнал с выхода элемента НЕ 15 поступает на управляющий вход коммутационного ключевого устройства 17 и также удерживает

его в открытом состоянии. Сигнал с выхода датчика 9 обратной связи носового руля поступает на третий вход первого сумматора 5; а сигнал с выха" да датчика 10 обратной связи кормово го руля поступает на третий вход второго сумматора 7. В результате на сумматорах 5 и 7 формируются следующие законы управления носовым и кормовым рулями по дифференту

Ц . Н Н ,6 - „-KHü -1 „ „,к к к ( При достижении значения V ) Ч 1 срабатывает первое пороговое устройство 12

:и выдает сигнал на элемент НЕ 14, нв . выходе которого при этом исчезает сигнал. Соответственно исчезают сигналы на входе и выходе элемента ИЛИ 16 и, как следствие, исчезает сигнал на управляющем входе коммутационного ключевого устройства 18, которое закры» вается, и с выхода ключевого устройства 18 через инвертор 8 сигнал и 4 на второй вход сумматора 7 не поступает. Законы управления па дифферемту при этом имеют вид

95822 бк=К"м-к У. (М формула изобретения

Поскольку среднее значение сигнала 4 равно О, кормовые рули в среднем нахо- дятся в нулевом положении и не создают в среднем топящей силы. Носовые рули в среднем находятся в нижнеи положе, нии (фиг. 2) и создают в среднем подь.емную силу . При Ч ). Vq срабатывает 10 второе пороговое устройство 13 и выдает сигнал на элемент НЕ 15, а через элемент ИЛИ 16 - на управляющий вход второго ключевого устройства

;18, которое при этом снова открыва ется и пропускает на сумматор 7 сигнал д 4 . В то же время на выходе элемента HE 15 сигнал исчезает, и коммутационное ключевое .устройство 17 закрывается, при этом сигнал д У .не попадает на второй вход первого сумматора 5. На сумматорах 5 и 7 формируются законы управления носовым и кормовым рулями по дифференту в виде

6 =к Ф+к дУ-к сР„.Я)

Ч, сР

К К Y

alp этом среднее положение носового руля нулевое, и он не создает в сред- 30 нем топящей силы, в то время как кормовой руль в среднем создает подьемную силу, удерживая судно от провалов по осадке.

Использование изобретения позволя- з ет повысить скорость хода, улучшить мореходные качества и повысить точ. ность стабилизации судна при движении на спокойной воде и волнении.

Система стабилизации полупогруженного плавучего средства, содержащая задатчик и датчик углов дифферента, 1

О 8 выходы которых соединены с входами блока сравнения, датчик угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и через первый инвертор с первым входом второго сумматора, второй инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, датчики обратных связей горизонтальных носового и кормового рулей, выходы которых соединены с третьими входами первого и второго сумматоров соответственно, отличающаяся тем, что, с целью улучшения мореходных качеств и повышения точности стабилизации судна, она снабжена датчиком скорости хода судна, первым и вторым пороговым устройством, первым и вторым логическим элементом НЕ, логическим элементом ИЛИ, первым и вторым коммутационными ключевыми устройствами, входы которых соединены с выходом блока сравнения, а выход первого коммутационного ключевого устройства соединен с вторым входом первого сумматора, выход второго коммутационного, ключевого устройства соединен с входом второго инвертора, выход датчика скорости хода судна соединен с входами первого и второго пороговых устройств, выходы которых соединены с входами первого и второго логических элементов НЕ, выход первого логического элемента НЕ, а также выход второго порогового устройства соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом второго коммутационного ключевого устройства, а выход второго логического элемента НЕ соединен с управляющим входом первого коммутационного ключевого устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР и 384731, кл. 8 63 8 39/04, 1971.

958220

Фи 2

Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6708/23

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Саблин

Редактор H. Швыдкая Техред Ж,Кастелевич Корректор