ES2242533B2

ES2242533B2 - PROCEDURE FOR OBTAINING THE STABILITY PARAMETERS OF BOATS BY MEASURES WITH CLINOMETERS.

Info

Publication number: ES2242533B2
Application number: ES200400975A
Authority: ES
Inventors: Ricardo Abad Arroyo; M. Del Rosario Bravo Ramos
Original assignee: Universidad Politecnica de Madrid
Current assignee: M. DEL ROSARIO BRAVO RAMOS
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2007-10-01
Anticipated expiration: 2024-04-22
Also published as: WO2005101953A2; WO2005101953A3; ES2242533A1; EP1749739A2

Abstract

Procedimiento para la obtención de los parámetros de estabilidad de barcos mediante medidas con clinómetros. El procedimiento para la realización de la experiencia de estabilidad en buques mediante un equipo basado en la utilización de clinómetros se fundamenta en un algoritmo desarrollado para poder utilizar clinómetros gravitacionales en buques discriminando la componente de la señal debida al ángulo de escora, aunque el buque esté balanceándose, y en una metodología que se fundamenta en considerar los estados de equilibrio desde un punto de vista dinámico teniendo en cuenta las perturbaciones del par escorante. El procedimiento se materializa en un equipo que consta de un sistema original de calibración del clinómetro y en otro sistema, que permite registrar la evolución en el tiempo de la medida, analizarla y establecer índices de fiabilidad. El algoritmo desarrollado permite también determinar el centro de gravedad de un buque mediante un sistema independiente de la experiencia de estabilidad.Procedure for obtaining the stability parameters of ships through measurements with clinometers. The procedure for the realization of the experience of stability in ships by means of a team based on the use of clinometers is based on an algorithm developed to be able to use gravitational clinometers on ships discriminating the component of the signal due to the angle of heel, even if the ship is balancing, and in a methodology that is based on considering the states of equilibrium from a dynamic point of view taking into account the perturbations of the peer pair. The procedure is materialized in a device consisting of an original clinometer calibration system and another system, which allows the evolution of the measurement to be recorded, analyzed and established reliability indices. The algorithm developed also allows the center of gravity of a ship to be determined by a system independent of the stability experience.

Description

Procedimiento para la obtención de los parámetros de estabilidad de barcos mediante medidas con clinómetros.Procedure for obtaining the ship stability parameters through measurements with clinometers

Se trata de un procedimiento para obtener los parámetros de estabilidad de barcos, aplicable a todo tipo de barcos y artefactos flotantes. En adelante, el término "barco" engloba a todos ellos: barcos, buques, yates, artefactos flotantes, vehículos semisumergibles, etcétera.This is a procedure to obtain the ship stability parameters, applicable to all types of ships and floating artifacts. Henceforth, the term "ship" encompasses to all of them: ships, ships, yachts, floating artifacts, semi-submersible vehicles, etc.

Technical sector

La invención se encuadra en el sector naval, más concretamente en la experiencia de estabilidad que se realiza en los barcos, necesaria para determinar los parámetros referentes a su estabilidad, concretamente la altura metacéntrica inicial (GM) y el centro de gravedad.The invention falls within the naval sector, more specifically in the experience of stability that is carried out in the ships, necessary to determine the parameters related to your stability, specifically the initial metacentric height (GM) and the gravity center.

State of the art

De todos los parámetros que definen la estabilidad inicial de un barco, el único que no es posible determinar, con la precisión necesaria, mediante cálculos teóricos es la posición vertical del centro de gravedad. Para obtener este parámetro se realiza un proceso experimental con el barco denominado "la experiencia de estabilidad".Of all the parameters that define the initial stability of a ship, the only one that is not possible determine, with the necessary precision, by theoretical calculations It is the vertical position of the center of gravity. To get this parameter an experimental process is performed with the ship named "the experience of stability".

La experiencia de estabilidad es una prueba exigida por la Administración en barcos de nueva construcción (antes de salir del astillero) y en todos aquellos barcos que hayan sufrido alguna modificación estructural. La prueba es determinante para conocer todos los parámetros indicadores de las características de estabilidad de un barco, de ahí su importancia y exigencia de realización.The stability experience is a test required by the Administration in newly built ships (before leaving the shipyard) and in all those ships that have suffered Some structural modification. The test is decisive for know all the indicator parameters of the characteristics of stability of a ship, hence its importance and demand for realization.

La experiencia de estabilidad básicamente consiste en someter al barco a diferentes pares escorantes conocidos, por lo general moviendo pesos de banda a banda del barco, y medir, para cada par escorante, el ángulo de escora que adopta el barco, en cada una de las situaciones de equilibrio estático. También en la prueba se toman otros datos (marcas de calados del barco cuando está adrizado para obtener, mediante las curvas hidrostáticas, el desplazamiento y la posición del metacentro, relación de pesos del barco (magnitud y posición), tanto propios, que no forman parte de su peso en rosca, como ajenos; superficies libres, etc.). Con la información obtenida y aplicando leyes básicas de hidrostática
se obtienen los parámetros buscados: la altura metacéntrica transversal y la posición vertical del centro de gravedad.The stability experience basically involves subjecting the ship to different known stinging pairs, usually moving weights from band to band of the ship, and measuring, for each stinging pair, the angle of heel that the ship adopts, in each of the static balance situations. Also in the test other data are taken (ship's draft marks when it is gripped to obtain, by means of hydrostatic curves, the displacement and the position of the metacenter, the vessel's weight ratio (magnitude and position), both its own, that do not form part of its weight in thread, like others, free surfaces, etc.). With the information obtained and applying basic hydrostatic laws
the desired parameters are obtained: the transverse metacentric height and the vertical position of the center of gravity.

Como es lógico, por la naturaleza de la prueba, durante la realización de la misma no puede hacerse ninguna actividad en el barco, salvo la de la experiencia, y no puede haber más personas en el barco que las dedicadas a realizar la experiencia.Of course, by the nature of the test, during the realization of the same can not be done activity on the ship, except that of experience, and there can be more people on the ship than those dedicated to the experience.

Debido a que el enfoque tradicional aborda la prueba como un proceso estático, cuando las condiciones meteorológicas (viento, olas, etc.) son relativamente desfavorables, no se puede realizar la experiencia.Because the traditional approach addresses the test as a static process when conditions Weather (wind, waves, etc.) are relatively unfavorable, The experience cannot be realized.

En la actualidad la medida del ángulo de escora, en la experiencia de estabilidad, se realiza, mayoritariamente, mediante péndulos. El empleo de clinómetros está contemplado en la resolución A749 (18) de la Organización Marítima Internacional (O.M.I.).At present the heel angle measurement, in the experience of stability, it is carried out, mostly, through pendulums. The use of clinometers is contemplated in the Resolution A749 (18) of the International Maritime Organization (O.M.I.).

El problema técnico que plantea el empleo de péndulos en la medida del ángulo de escora es que, en la inmensa mayoría de las ocasiones, el proceso en el que se realiza la experiencia de estabilidad es un proceso dinámico y no estático. Es decir, según la teoría en la que se apoya la metodología tradicional, el único par escorante al que está sometido el barco, es el debido al par estático producido por las diferentes disposiciones de los pesos utilizados en la experiencia, sin embargo, la realidad es bien distinta: al estar el barco a la intemperie, está sometido a la acción de pares escorantes incontrolados provocados por rachas de viento, la acción de las olas, tensiones imprevistas en las amarras, etcétera. Esto hace que el barco no adquiera un ángulo de escora estático sino que oscile en torno a diferentes posiciones de equilibrio.The technical problem posed by the use of pendulums in the measure of the angle of heel is that, in the immense most of the times, the process in which the Stability experience is a dynamic and non-static process. Is say, according to the theory on which the methodology is based traditional, the only stinging pair to which the ship is subjected, it is due to the static torque produced by the different provisions of the weights used in the experience, without However, the reality is quite different: the ship being at weathering, is subject to the action of stinging pairs uncontrolled caused by gusts of wind, the action of waves, unforeseen tensions in the moorings, etc. This makes the boat does not acquire a static heel angle but oscillates in around different equilibrium positions.

Desde el enfoque estático del proceso, lo anterior es correcto, es decir, si representáramos las evoluciones del par escorante y de los ángulos de escora y del péndulo, en función del tiempo, éstas serían líneas rectas horizontales y el ángulo del péndulo coincidiría, dentro de los márgenes del error de la medida, con el ángulo de escora. También habría una correspondencia biunívoca entre el ángulo de escora (ángulo del péndulo) y el par escorante.From the static approach of the process, what previous is correct, that is, if we represent the evolutions of the stinging pair and the angles of the heel and the pendulum, in function of time, these would be straight horizontal lines and the pendulum angle would match, within the margins of the error of the measure, with the angle of heel. There would also be a biunivocal correspondence between the angle of heel (angle of pendulum) and the stinging pair.

Sin embargo, el enfoque dinámico del proceso de cada una de las situaciones de equilibrio del barco en las que se realizan las medidas es una combinación de dos sistemas dinámicos: el del barco y el del péndulo.However, the dynamic approach to the process of each of the ship's equilibrium situations in which it The measurements performed are a combination of two dynamic systems: the one on the ship and the one on the pendulum.

En este caso (dinámico), las evoluciones del ángulo del péndulo no coinciden con las del ángulo de escora y no hay una correspondencia biunívoca con el par escorante. Es decir, en un instante dado, el ángulo del péndulo no coincide con el ángulo de escora y éste no coincide con el correspondiente el par escorante en ese instante.In this case (dynamic), the evolutions of the pendulum angle do not match those of the heel angle and not there is a biunivocal correspondence with the choosing pair. That is, in at a given moment, the angle of the pendulum does not match the angle of heel and this does not match the corresponding stinging pair in that instant.

En la metodología tradicional se supone que el péndulo oscila alrededor de una posición de equilibrio y que ésta coincide con el ángulo de escora debido al par escorante "conocido". La realidad es que esa posición de equilibrio, alrededor de la que oscila el péndulo, irá fluctuando de acuerdo con las variaciones del par escorante.In the traditional methodology it is assumed that the pendulum swings around an equilibrium position and that this matches the angle of heel due to the stinging torque "known". The reality is that that equilibrium position, around which the pendulum oscillates, it will fluctuate according to the variations of the stinging pair.

Por otro lado, la metodología tradicional recomienda que los péndulos utilizados sean de la mayor longitud posible con objeto de conseguir las mayores precisiones posibles en la lectura del ángulo de escora. Esto plantea problemas, en ocasiones, para encontrar la adecuada ubicación de los péndulos en el barco y en la comodidad del observador (factor esencial en la medida) para tomar las lecturas.On the other hand, the traditional methodology recommends that the pendulums used be of the greatest length possible in order to achieve the highest possible accuracy in Heel angle reading. This poses problems, in occasions, to find the right location of the pendulums in the ship and the comfort of the observer (essential factor in the measure) to take the readings.

Es importante hacer notar que las lecturas del péndulo en el caso dinámico difieren notablemente del caso de que se trate de un proceso estático. En el caso estático, el péndulo se queda en una posición fija y el observador dispone de todo el tiempo que sea necesario para realizar la lectura. Sin embargo en el caso dinámico, el péndulo está en constante movimiento, por lo que habrá errores asociados con el observador.It is important to note that the readings of the pendulum in the dynamic case differ markedly from the case that Try a static process. In the static case, the pendulum will is in a fixed position and the observer has all the time that is necessary to perform the reading. However in the case dynamic, the pendulum is in constant motion, so there will be errors associated with the observer.

En resumen la utilización de péndulos, en la medida del ángulo de escora en la experiencia de estabilidad presenta numerosas desventajas:In summary the use of pendulums, in the heel angle measurement in the stability experience It has numerous disadvantages:

\bullet?: Es un sistema dinámico y las evoluciones del ángulo que forma con la vertical (que es la medida que facilita) no siguen a las evoluciones del ángulo de escora producidas por los momentos escorantes incontrolados que se producen durante la medida, por lo que introduce errores en la misma. Estos errores son mayores cuanto mayores sean los pares escorantes incontrolados llegando a un límite a partir del cual hay que suspender la experiencia.It is a dynamic system and the evolutions of the angle that forms with the vertical (which is the measure which facilitates) do not follow the heel angle evolutions produced by uncontrolled stinging moments that occur during the measurement, so it introduces errors in it. These errors are greater the greater the sighting pairs uncontrolled reaching a limit from which you have to Suspend the experience.

\bullet?: No hay registro de la medida y se deja a la pericia del observador la asignación de la medida por lo que introduce un factor subjetivo que conlleva errores asociados con el observador.There is no record of the measure and the assignment of the measure is left to the observer's expertise by which introduces a subjective factor that leads to associated errors with the observer

\bullet?: El hecho de que los péndulos sean de longitud grande plantea, en ocasiones, problemas para encontrar una ubicación adecuada y en la comodidad del observador, factor esencial en la precisión de la medida.The fact that the pendulums are large, sometimes poses problems for find a suitable location and in the comfort of the observer, Essential factor in measurement accuracy.

La utilización de sistemas basados en clinómetros, en lugar de péndulos, en la medida del ángulo de escora presenta básicamente dos ventajas y una dificultad en el caso de clinómetros gravitacionales.The use of systems based on clinometers, instead of pendulums, to the extent of heel angle It presents basically two advantages and a difficulty in the case of gravitational clinometers.

Las ventajas son:The advantages are:

\bullet?: El sistema registra directamente el ángulo de escora por lo que se elimina el sistema dinámico del péndulo.The system records directly the angle of heel so the dynamic system of the pendulum.

\bullet?: Registra y almacena la evolución en el tiempo del ángulo de escora durante el tiempo en que se realiza la medida. El análisis de este registro permitirá determinar con más precisión la medida del ángulo de escora.Record and store the evolution in the time of the angle of heel during the time in which Make the measurement. The analysis of this record will determine more accurately measure the angle of heel.

Los clinómetros los podemos clasificar en dos grandes grupos:The clinometers can be classified in two large groups:

\bullet?: Inerciales. Son aquellos que, tanto en estático como en dinámico, generan una señal proporcional al ángulo de inclinación. Inertials They are those that, both static and dynamic, generate a signal proportional to the angle of inclination.

\bullet?: Gravitacionales. Son los que toman como referencia la aceleración de la gravedad. En realidad son acelerómetros que, en estático, generan una señal proporcional al seno del ángulo de inclinación. Sin embargo en dinámico, se ven afectados por las aceleraciones en la dirección de la medida. Gravitational They are those that take as a reference the acceleration of gravity. Actually they are accelerometers that, in static, generate a signal proportional to the sine of the inclination angle. However, in dynamic, they are affected by accelerations in the direction of the measurement.

La dificultad, a la que hacíamos referencia anteriormente, en el empleo de clinómetros gravitacionales en la medida del ángulo de escora es que cuando el barco está oscilando alrededor de la posición de equilibrio, la lectura del clinómetro se ve afectada por las aceleraciones inducidas por el movimiento de balance.The difficulty, to which we referred previously, in the use of gravitational clinometers in the heel angle measure is that when the boat is swinging around the equilibrium position, the clinometer reading is is affected by accelerations induced by the movement of balance.

Sin embargo, la presente invención incorpora un algoritmo, entendido como un conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución de un problema, en el que, a partir del registro del clinómetro gravitacional, se obtiene la componente debida al ángulo de escora que va adoptando el barco en cada instante.However, the present invention incorporates a algorithm, understood as an ordered and finite set of operations that allows to find the solution of a problem, in the which, from the registration of the gravitational clinometer, is obtained the component due to the angle of heel that the ship is adopting in every instant.

La invención también analiza la evolución temporal del ángulo de escora y establece unos índices de calidad en la medida.The invention also analyzes the evolution of the angle of heel and establishes quality indices in measure.

Igualmente incluye un procedimiento original de calibración/comprobación del sistema de medida del ángulo de escora con objeto de dotarle de la fiabilidad necesaria para cumplir los requisitos de la O.M.I.It also includes an original procedure of calibration / testing of the heel angle measurement system in order to provide the necessary reliability to comply with the requirements of the O.M.I.

Finalmente, el sistema es susceptible de ser implementado con las conexiones de un anemómetro y una veleta con objeto de registrar, simultáneamente con el ángulo de escora, la dirección y velocidad del viento, lo que permitirá aumentar las prestaciones del sistema, pudiendo realizar experiencias de estabilidad en condiciones meteorológicas que, con la metodología tradicional, no se realizarían.Finally, the system is likely to be implemented with the connections of an anemometer and a weather vane with object of registering, simultaneously with the angle of heel, the wind direction and speed, which will increase the system benefits, being able to carry out experiences of stability in meteorological conditions that, with the methodology traditional, would not be performed.

Detailed description of the invention

La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de los parámetros de estabilidad de barcos, especialmente la altura metacéntrica inicial (GM) y la posición del centro de gravedad, mediante medidas con clinómetros y se lleva a cabo mediante dos modos de realización.The present invention relates to a procedure for obtaining the stability parameters of ships, especially the initial metacentric height (GM) and the position of the center of gravity, using measurements with clinometers and It is carried out by two embodiments.

El procedimiento para la realización de la experiencia de estabilidad en buques mediante un equipo basado en la utilización de clinómetros se fundamenta en un algoritmo desarrollado para poder utilizar clinómetros gravitacionales en buques discriminando la componente de la señal debida al ángulo de escora, aunque el buque esté balanceándose, y en una metodología que se fundamenta en considerar los estados de equilibrio desde un punto de vista dinámico teniendo en cuenta las perturbaciones del par escorarte. El procedimiento se materializa en un equipo que consta de un sistema original de calibración del clinómetro y en otro sistema, que permite registrar la evolución en e! tiempo de la medida, analizarla y establecer índices de fiabilidad. El algoritmo desarrollado permite también determinar el centro de gravedad de un buque mediante un sistema independiente de la experiencia de estabilidad.The procedure for carrying out the ship stability experience through a team based on Clinometer utilization is based on an algorithm developed to be able to use gravitational clinometers in ships discriminating the signal component due to the angle of heel, even if the vessel is swinging, and in a methodology that it is based on considering the equilibrium states from a point dynamic view taking into account torque disturbances to pick you up The procedure is materialized in a team consisting of of an original clinometer calibration system and in another system, which allows to record the evolution in e! time of the measure, analyze it and establish reliability indices. The algorithm developed also allows to determine the center of gravity of a vessel through a system independent of the experience of stability.

El primer modo consiste en la obtención de los parámetros de estabilidad mediante la realización de la experiencia de estabilidad basándose en la medida y registro, mediante clinómetros, del ángulo de escora del barco en las diferentes situaciones de equilibrio en las que se basa la experiencia de estabilidad, así como en el análisis del registro del ángulo de escora, que permite considerar los efectos dinámicos, que se producen en dichas situaciones de equilibrio, debidos a pares escorantes incontrolados (principalmente rachas de viento y olas) y evaluar las zonas del registro donde la fiabilidad de la medida del ángulo de escora es mayor. Este modo de realización es aplicable tanto a clinómetros inerciales como a gravitacionales ya que en el caso de que se utilicen clinómetros gravitacionales se ha desarrollado un algoritmo que permite filtrar la componente de la señal del clinómetro debida al ángulo de escora, eliminando la componente debida al movimiento de balance del barco.The first way is to obtain the stability parameters by conducting the experience of stability based on measurement and recording, by clinometers, of the angle of the boat's heel in the different equilibrium situations on which the experience of stability, as well as in the analysis of the angle register of heel, which allows to consider the dynamic effects, which they produce in such equilibrium situations, due to peers uncontrolled stingrays (mainly wind gusts and waves) and evaluate the areas of the register where the reliability of the measurement of the Heel angle is greater. This embodiment is applicable both inertial and gravitational clinometers since in the If gravitational clinometers are used, developed an algorithm that allows filtering the component of the clinometer signal due to heel angle, eliminating the component due to the balance movement of the ship.

El segundo modo de realización consiste en la determinación del centro de gravedad del barco mediante el análisis de los registros de dos clinómetros gravitacionales situados en crujía, en la misma vertical y a diferentes alturas sobre la línea base del barco.The second embodiment consists of the determination of the center of gravity of the ship by analysis of the records of two gravitational clinometers located in creaking, on the same vertical and at different heights above the line boat base.

A continuación se describen las etapas en las que se basa la invención. El procedimiento objeto de la invención se describe en los dos modos de realización de la misma.The stages in the that the invention is based on. The process object of the invention is described in the two embodiments thereof.

1st) Checking, calibration and zeroing of the inclinometer

La primera etapa consiste en la comprobación, calibración y puesta a cero del clinómetro y se realiza en tierra firme mediante las siguientes piezas: un acoplamiento del clinómetro (figura 1), una plataforma niveladora (figura 2) y diferentes generadores de ángulos calibrados (figura 3), y siguiendo una metodología desarrollada específicamente para este fin. El material en que constituye las piezas debe de ser rígido, indeformable y de muy bajo coeficiente de dilatación térmica, inferior a 2x10^{-5} ºK^{-1}, como por ejemplo el metacrilato. Las medidas de las piezas deben satisfacer las siguientes condiciones y hay infinitos conjuntos de medidas, manteniendo la proporción de las piezas, con los que se puede construir el sistema de piezas.The first stage consists of checking, calibration and zeroing of the clinometer and is done on land sign using the following parts: a clinometer coupling (figure 1), a leveling platform (figure 2) and different calibrated angle generators (figure 3), and following a methodology developed specifically for this purpose. The material in which it constitutes the pieces must be rigid, indeformable and of very low coefficient of thermal expansion, less than 2x10-5 ºK -1, such as methacrylate. The measures of pieces must meet the following conditions and there are infinite sets of measures, maintaining the proportion of the pieces, with The ones that can build the parts system.

La metodología desarrollada es la siguiente:The methodology developed is as follows:

El clinómetro (E) se fija al acoplamiento (A) como se representa en la figura 1. El acoplamiento está construido a partir de un prisma rectangular cuyas caras superior (donde va apoyado el clinómetro) e inferior son perfectamente paralelas. En los extremos de la cara inferior están alojados dos cilindros, D, calibrados de 6 mm de diámetro. Los cilindros son paralelos y sus ejes están separados una distancia B de 101.56 mm, o múltiplos. El espesor de la pieza, C, será el suficiente para dotar de rigidez a la pieza, al menos, 10 mm.The clinometer (E) is fixed to the coupling (A) as depicted in figure 1. The coupling is constructed to from a rectangular prism whose upper faces (where it goes supported the clinometer) and lower are perfectly parallel. In the ends of the lower face are housed two cylinders, D, 6 mm diameter calibrated. The cylinders are parallel and their axes are separated a distance B of 101.56 mm, or multiples. He piece thickness, C, will be sufficient to provide stiffness to the piece, at least 10 mm.

Sobre una mesa estable se coloca la pieza representada en la figura 2, que es una plataforma niveladora (K) y que consiste en un tablero horizontal de superficies perfectamente lisas. La plataforma se apoya en la mesa mediante los tres tornillos H, I y J. Los tornillos H e I están separados una distancia (F) de, como mínimo, 120 mm y en la parte superior llevan unos mandos para poder ser accionados con las manos. El tornillo J está separado una distancia (G) de, como mínimo, 100 mm de la recta que une H e I y está embutido en la plataforma para dejar espacio para las maniobras que se hacen con el clinómetro. Con ayuda de un nivel de burbuja bidimensional y los tornillos niveladores, H e I, se nivela la plataforma con la precisión del nivel de burbuja.The piece is placed on a stable table represented in figure 2, which is a leveling platform (K) and which consists of a horizontal surface board perfectly smooth. The platform rests on the table using the three screws H, I and J. Screws H and I are separated a distance (F) from, at least 120 mm and at the top they have controls for be able to be operated with the hands. The screw J is separated one distance (G) of at least 100 mm from the line linking H and I and is embedded in the platform to allow room for maneuvering They are made with the clinometer. With the help of a bubble level two-dimensional and leveling screws, H and I, the Platform with bubble level accuracy.

A continuación se utiliza el clinómetro como nivel de precisión de centésima de grado. Para ello se coloca en la dirección de nivelación (paralela a línea que une los tornillos niveladores, H e I) y se toma lectura. Seguidamente se gira el clinómetro 180º y se vuelve a tomar lectura. Se corrige con los tornillos niveladores, H e I, buscando la convergencia de las dos lecturas. Se repite el proceso hasta que ambas lecturas sean iguales. En este momento la plataforma está nivelada en la dirección de nivelación con la precisión de centésima de grado y se toma el cero del clinómetro.The clinometer is then used as Accuracy level of hundredth grade. To do this it is placed in the leveling direction (parallel to the line joining the screws levelers, H and I) and reading is taken. Then the 180º clinometer and reading again. It corrects with the leveling screws, H and I, looking for the convergence of the two readings The process is repeated until both readings are same. At this time the platform is level in the direction leveling with the hundredth grade precision and you take the Clinometer zero.

Con ayuda de generadores de ángulos calibrados, que son piezas como la reflejada en las figura 3, colocados en la plataforma niveladora y en la dirección de nivelación, con un valor de L de 100.00 mm y con diferentes valores de M y N, ajustados a la centésima de milímetro, se consiguen ángulos ajustados a la centésima de grado, colocando la pieza de acoplamiento del clinómetro (con el clinómetro), representada en la figura 1, sobre esta pieza, como se indica en la figura 4. Con ello se comprueba la calibración del clinómetro. En caso necesario, y con ayuda de esas piezas, se realiza el calibrado del clinómetro.With the help of calibrated angle generators, which are pieces like the one shown in figure 3, placed in the leveling platform and leveling direction, with a value of 100.00 mm L and with different values of M and N, adjusted to the hundredth of a millimeter, angles adjusted to the hundredth grade, placing the coupling piece of the clinometer (with the clinometer), represented in figure 1, on this piece, as indicated in figure 4. This checks the clinometer calibration. If necessary, and with the help of those pieces, the calibration of the clinometer is performed.

2nd) Record, through the clinometer, of the evolution temporary angle of boat heel

El clinómetro se instala en el barco en crujía con su eje sensible en la dirección perpendicular al plano de crujía. En función del modo de realización se procede de diferente manera.The clinometer is installed on the ship in creaking with its sensitive axis in the direction perpendicular to the plane of bay. Depending on the embodiment, it proceeds differently way.

En el caso de que los parámetros de estabilidad se obtengan a partir de la experiencia de estabilidad, se instalará sólo un clinómetro que registrará las evoluciones del ángulo de escora del barco en las diferentes situaciones de equilibrio en las que se basa la experiencia de estabilidad. Es recomendable que la duración de los registros sea superior a diez veces el período propio de balance del barco.In case the stability parameters obtained from the stability experience, it will be installed only a clinometer that will record the evolution of the angle of boat heel in the different situations of balance in the The stability experience is based. It is recommended that the duration of records exceeds ten times the period own balance of the boat.

En este caso, si el clinómetro utilizado es del tipo gravitacional, el registro se procesará mediante un algoritmo desarrollado para filtrar la componente de la señal del clinómetro correspondiente al ángulo de escora. Las hipótesis en las que se basa el algoritmo son las siguientes:In this case, if the clinometer used is gravitational type, the record will be processed by an algorithm developed to filter the clinometer signal component corresponding to the angle of heel. The hypotheses in which The algorithm bases are as follows:

\bullet?: Las aceleraciones perturbadoras de la señal son debidas a las aceleraciones transversales inducidas por giros respecto a un eje.Disturbing accelerations of the signal are due to induced transverse accelerations by turns relative to an axis.

\bullet?: Los ángulos que se producen deben de ser tales que la diferencia entre el ángulo (expresado en radianes) y el seno del ángulo sea inferior a la precisión establecida en la medida.The angles that occur they must be such that the difference between the angle (expressed in radians) and the sine of the angle is less than the precision established to the extent.

En el caso de la experiencia de estabilidad estas condiciones se cumplen ya que las oscilaciones de balance son muy pequeñas y se realizan en torno del eje longitudinal que pasa por el centro de gravedad del barco y los ángulos que se producen son del orden de 2 grados.In the case of the stability experience These conditions are met since the balance oscillations are very small and are made around the longitudinal axis that passes by the center of gravity of the ship and the angles that occur They are of the order of 2 degrees.

Para explicar el algoritmo supongamos que el clinómetro está a una altura "h" sobre el eje de giro y sometido a un movimiento oscilatorio irregular, el proceso es el siguiente:To explain the algorithm, suppose the clinometer is at a height "h" on the axis of rotation and subjected to irregular oscillatory movement, the process is the next:

1º)1st): Se hace la transformada de Fourier del registro del clinómetro.Be does the Fourier transform of the register of the inclinometer.

2º)2nd): A cada armónico de la transformada de Fourier se le corrige del siguiente modo:TO each harmonic of the Fourier transform is corrected from the following mode:

\phi = \frac{g}{g + \omega^{2}h}\ C\hskip1,5cm Si h está por encima del eje de giro.\ phi = \ frac {g} {g + \ omega2h} \ C \ hskip1.5cm If h is above axis of turn.

\phi = \frac{g}{g - \omega^{2}h}\ C\hskip1,5cm Si h está por debajo del eje de giro.\ phi = \ frac {g} {g - \ omega2 h} \ C \ hskip1.5cm If h is below axis of turn.

\quadquad: Siendo:Being:

\phi: \ phi:: la amplitud del ángulo de escora correspondiente al armónicothe width of the angle of heel corresponding to harmonic

g: g:: la aceleración de la gravedadgravity acceleration

\omega: \omega:: la frecuencia angular del armónicothe angular frequency of the harmonic

C: C:: la amplitud de la señal del clinómetro correspondiente al armónicoclinometer signal amplitude corresponding to the harmonic

3º)3rd): Se suman todos los armónicos y la señal obtenida corresponde al registro de la evolución del ángulo en el tiempo.Be sum all harmonics and the signal obtained corresponds to record of the evolution of the angle over time.

En el caso de la obtención del centro de gravedad del barco mediante el análisis de los registros de dos clinómetros gravitacionales, se instalarán dos clinómetros gravitacionales, en la misma vertical y a diferentes alturas en el barco, y se registrará la evolución temporal del ángulo de escora en ambos. En este modo de realización, la duración de los registros se recomienda que sea del orden de 100 veces el período propio de balance del barco.In the case of obtaining the center of ship's gravity by analyzing the records of two gravitational clinometers, two clinometers will be installed gravitational, in the same vertical and at different heights in the ship, and the temporal evolution of the heel angle will be recorded in both of them. In this embodiment, the duration of the records is recommends that it be of the order of 100 times the proper period of ship balance.

3rd) Analysis of the records obtained

La última etapa consiste en el análisis de los registros de la evolución en el tiempo del ángulo de escora, obtenidos en la etapa anterior. También en esta etapa, el análisis de los registros es diferente en función del modo de realización del procedimiento objeto de la invención.The last stage consists in the analysis of records of the time angle of the heel angle, obtained in the previous stage. Also at this stage, the analysis of the records is different depending on the mode of realization of the procedure object of the invention.

En el caso de que los parámetros de estabilidad se obtengan a partir de la experiencia de estabilidad, el análisis consiste en determinar la zona del registro en la que los pares escorantes incontrolados (debidos a rachas de viento, olas, etcétera) han sido mínimos. Para ello se establece, en primer lugar, la secuencia de máximos y mínimos del registro y los instantes en los que se producen estos máximos y mínimos. Seguidamente, a partir de la relación anterior, se define una nueva relación de los ángulos de escora del barco, junto con los instantes en los que se producen, correspondientes a los pares escorantes que han actuado sobre el barco durante el registro. Finalmente haciendo un análisis estadístico de esta última relación se define la zona del registro óptima y con ella el ángulo de escora asociado al registro que será el promedio de los ángulos de escora de la zona óptima del registro y el error asociado a la medida del ángulo de escora, que será el error cuadrático medio de dichos ángulos de escora.In case the stability parameters are obtained from the stability experience, the analysis consists in determining the area of the register in which the pairs uncontrolled stings (due to gusts of wind, waves, etc.) have been minimal. For this, it is established, first, the maximum and minimum sequence of the record and the instants in those that produce these maximums and minimums. Next, starting from the previous relation, a new relation of the angles is defined of heel of the ship, together with the moments in which they occur, corresponding to the stinging pairs that have acted on the ship during registration. Finally doing an analysis statistic of this last relation the registration area is defined optimal and with it the angle of heel associated with the record that will be the average heel angles of the optimal area of the log and the error associated with the measurement of the angle of heel, which will be the mean square error of said heel angles.

En el caso de que los parámetros de estabilidad se obtengan mediante el segundo modo de realización de la invención, el análisis de los registros se basa en el algoritmo desarrollado para "filtrar" la componente del ángulo de escora de las señales producidas por los dos clinómetros gravitacionales.In case the stability parameters are obtained by the second embodiment of the invention, The analysis of the records is based on the algorithm developed to "filter" the heel angle component of the signals produced by the two gravitational clinometers.

Description of the figures

La figura 1 representa el acoplamiento (A) del clinómetro (E). Dicho acoplamiento está construido a partir de un prisma rectangular cuyas caras superior (donde va apoyado el clinómetro) e inferior son perfectamente paralelas. En los extremos de la cara inferior están alojados dos cilindros, D, calibrados de 6 mm de diámetro. Los cilindros son paralelos y sus ejes están separados una distancia B de 101.56 mm, o múltiplos. El espesor de la pieza, C, será el suficiente para dotar de rigidez a la pieza, al menos, 10 mm.Figure 1 represents the coupling (A) of the clinometer (E). Said coupling is constructed from a rectangular prism whose upper faces (where the clinometer) and lower are perfectly parallel. In the extremes two cylinders, D, calibrated for 6 mm in diameter. The cylinders are parallel and their axes are separated a distance B of 101.56 mm, or multiples. The thickness of the piece, C, will be enough to provide the piece with rigidity, at least 10 mm

La figura 2 representa la plataforma niveladora (K) y consiste en un tablero horizontal de superficies perfectamente lisas. La plataforma se apoya en la mesa mediante los tres tornillos H, I y J. Los tornillos H e I están separados una distancia (F) de, como mínimo, 120 mm y en la parte superior llevan unos mandos para poder ser accionados con las manos. El tornillo J está separado una distancia (G) de, como mínimo, 100 mm de la recta que une H e I y está embutido en la plataforma para dejar espacio para las maniobras que se hacen con el clinómetro.Figure 2 represents the leveling platform (K) and consists of a horizontal surface board perfectly smooth. The platform rests on the table using the three screws H, I and J. Screws H and I are separated a distance (F) from, at least 120 mm and at the top they have controls for be able to be operated with the hands. The screw J is separated one distance (G) of at least 100 mm from the line linking H and I and is embedded in the platform to allow room for maneuvering They are made with the clinometer.

La figura 3 representa los generadores de ángulos calibrados, que son piezas en forma de U, con un valor de L de 100.00 mm, o múltiplos y con diferentes valores de M y N, ajustados a la centésima de milímetro, se consiguen ángulos ajustados a la centésima de grado.Figure 3 represents the generators of calibrated angles, which are U-shaped pieces, with a value of L 100.00 mm, or multiples and with different values of M and N, adjusted to the hundredth of a millimeter, angles are achieved adjusted to the hundredth grade.

La figura 4 indica como colocar las diferentes piezas para conseguir los ángulos calibrados a la centésima de grado. Para ello se coloca, sobre la plataforma estabilizadora (K), el generador de ángulo calibrado (Ñ) y sobre éste, la pieza de acoplamiento del clinómetro (A) (con el clinómetro (E)). El ángulo al que se somete el clinómetro en la figura es aresen(N/B). Si se gira la pieza de acoplamiento (A) (con el clinómetro (E)) 180º, el ángulo que se obtiene es -arcsen(N/B). Si la pieza de acoplamiento (A) (con el clinómetro (E)) se apoya de tal forma que el cilindro (D) apoye sobre el lado de cota M, se obtienen los ángulos aresen(M/B) y -arcsen(M/B).Figure 4 indicates how to place the different pieces to get the angles calibrated to the hundredth of grade. For this, it is placed on the stabilizing platform (K), the calibrated angle generator (Ñ) and on it, the piece of coupling of the clinometer (A) (with the clinometer (E)). The angle to which the clinometer is submitted in the figure is aresen (N / B). If the coupling part (A) is rotated (with the clinometer (E)) 180º, the angle obtained is -arcsen (N / B). If the piece coupling (A) (with the clinometer (E)) is supported in such a way that the cylinder (D) rests on the side of dimension M, the angles aresen (M / B) and -arcsen (M / B).

1st embodiment of the invention Stability experience

El procedimiento para la obtención de los parámetros de estabilidad mediante la invención consiste en hacer la experiencia de estabilidad, pero utilizando el clinómetro en lugar del péndulo para la medida del ángulo de escora. Las etapas de este modo de realización son las siguientes:The procedure for obtaining stability parameters by the invention consists in making the stability experience, but using the clinometer instead of the pendulum to measure the angle of heel. The stages of this embodiment are the following:

1st) Check / calibration and zeroing of the inclinometer

Se realiza en tierra firme antes de comenzar la experiencia. Para ello se coloca la plataforma niveladora (figura 2) en una mesa estable y, con la ayuda de un nivel de burbuja bidimensional, se nivela. Después se utiliza el clinómetro, que se coloca en la pieza de acoplamiento como se indica en la figura 1, como nivel de precisión, colocándose en la plataforma niveladora en la dirección paralela a los tornillos de nivelación (H e I de la figura 2), tomándose lectura de la señal del clinómetro. Posteriormente se gira el clinómetro 180º y se vuelve a tomar lectura. Si las dos lecturas anteriores no son iguales, se ajustan los tornillos de nivelación hasta que las dos lecturas converjan. En este momento el clinómetro está en posición horizontal con precisión de centésima de grado y en esa posición la lectura debería ser "0.00º". Si no fuera así, se tara el clinómetro asignando a esa posición el valor "cero".It is done on land before starting the experience. For this, the leveling platform is placed (figure 2) on a stable table and, with the help of a bubble level two-dimensional, level. Then the clinometer is used, which is placed on the coupling piece as indicated in figure 1, as a level of precision, placing on the leveling platform in the direction parallel to the leveling screws (H and I of the Figure 2), taking the clinometer signal reading. Subsequently the clinometer is rotated 180º and taken again reading. If the two previous readings are not equal, they are adjusted the leveling screws until the two readings converge. In this moment the clinometer is in horizontal position with precision hundredth grade and in that position the reading should be "0.00º". If not, the clinometer is assigned by assigning that position the value "zero".

A continuación, y según se indica en la figura 4, se coloca el clinómetro (E) en su pieza de acoplamiento (A), con los diferentes ángulos que proporcionan los generadores de ángulos calibrados (Ñ), que, a su vez, están sobre la plataforma niveladora (K), y se comprueba la calibración del clinómetro. Si fuera necesario, y con ayuda de esas piezas, se vuelve a calibrar el clinómetro.Then, and as indicated in the figure 4, the clinometer (E) is placed in its coupling piece (A), with the different angles that the angle generators provide calibrated (Ñ), which, in turn, are on the leveling platform (K), and the clinometer calibration is checked. If i were necessary, and with the help of those pieces, the inclinometer.

2nd) Registration, by the clinometer, of the angle of boat heel

Una vez calibrado, el clinómetro se coloca en cualquier lugar del barco, la única condición es que esté en crujía.Once calibrated, the clinometer is placed in anywhere on the ship, the only condition is that it is in bay.

La duración de los registros del ángulo de escora se establecerá en función del período propio de balance del barco y será superior a 10 veces el período propio del barco. Supongamos un barco cuyo período propio está situado en torno a 10 segundos. En este caso la duración del registro será de 2 minutos.The duration of the angle records of escora will be established based on the balance sheet's own period of boat and will exceed 10 times the ship's own period. Suppose a ship whose own period is located around 10 seconds. In this case the duration of the registration will be 2 minutes

En el caso de que el clinómetro utilizado sea del tipo gravitacional, se anotan las coordenadas del punto donde se coloca el clinómetro, así como el trimado del barco, con objeto de determinar la distancia del mismo al eje horizontal que pasa por el centro de gravedad del barco. A esta distancia la llamaremos h. Como es obvio, inicialmente se desconoce la posición del centro de gravedad del barco (que es uno de los parámetros que se pretende obtener) y, por lo tanto, se desconoce el valor de h. Este problema se resuelve mediante un proceso iterativo: En primer lugar se asigna un valor estimado de la posición del centro de gravedad del barco. A continuación se ejecuta el proceso obteniéndose la posición del centro de gravedad del barco. Se repite el proceso con el valor de la posición del centro de gravedad del barco obtenido en la primera iteración, etcétera. El proceso converge en dos iteraciones.In the event that the clinometer used is of the gravitational type, the coordinates of the point where place the clinometer, as well as the trim of the ship, in order to determine its distance from the horizontal axis that passes through the center of gravity of the ship. At this distance we will call it h. Obviously, initially the position of the center of the ship's gravity (which is one of the parameters that is intended get) and, therefore, the value of h is unknown. This problem It is solved by an iterative process: First it is assigned an estimated value of the position of the center of gravity of the ship. TO then the process is executed obtaining the position of the center of gravity of the ship. The process is repeated with the value of the position of the center of gravity of the ship obtained in the first iteration, etc. The process converges in two iterations.

En este caso, en el que el clinómetro utilizado es de tipo gravitacional, se utilizará el algoritmo desarrollado para filtrar la componente del registro de la señal del clinómetro correspondiente al ángulo de escora y que consiste en:In this case, in which the clinometer used It is gravitational, the algorithm developed will be used to filter the clinometer signal register component corresponding to the angle of heel and consisting of:

a)to): Hacer la transformada de Fourier del registro del clinómetro.Do Fourier transform of the clinometer register.

b)b): A cada armónico de la transformada de Fourier corregirlo del siguiente modo:TO each harmonic of the Fourier transform correct it from the following mode:

\quadquad: Siendo:Being:

h: h:: la distancia del mismo al eje horizontal que pasa por el centro de gravedad del barcothe distance from it to the horizontal axis that passes by the center of gravity of the ship

g: g:: la aceleración de la gravedadgravity acceleration

c)C): Se suman todos los armónicos y la señal obtenida corresponde al registro de la evolución en el tiempo del ángulo de escora del barco.Be sum all harmonics and the signal obtained corresponds to record of the evolution in time of the angle of heel of the ship.

3rd) Analysis of the registry and obtaining the parameters ship stability

El siguiente paso es obtener el ángulo de escora. Para ello se aplica el siguiente procedimiento:The next step is to get the angle of list. For this, the following procedure is applied:

\bullet?: Con el registro obtenido por el clinómetro, se genera la relación de máximos y mínimos con los instantes en que se producen:With the record obtained by the Clinometer, the ratio of maximum and minimum with the moments when they occur:

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

t_{1}t_ {1} M_{1}M_ {1} t_{2}t_ {2} m_{2}m_ {2} ...... ...... t_{n}t_ {n} m_{n}m_ {n}

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

: Donde las m mayúsculas indican los máximos y las m minúsculas los mínimos y t_{1}, t_{2}, ..., t_{n} son los instantes en los que se producen los máximos y los mínimos.Where the m uppercase indicate the maximums and the lowercase m the minimums and t_ {1}, t_ {2}, ..., t_ {n} are the moments when They produce the highs and lows.

\bullet?: De esa tabla se eliminan aquellas parejas de máximos y mínimos consecutivos cuya separación en el tiempo sea inferior a 1.5 segundos (filtrado de armónicos cuyo período es inferior a 3 segundos).From that table they are removed those pairs of consecutive highs and lows whose separation in time it is less than 1.5 seconds (harmonic filtering whose period is less than 3 seconds).

\bullet?: A partir de la tabla anterior se construye una nueva tabla cuyo primer elemento, \frac{(M_{1} + 2m_{2} + M_{3})}{4}, se corresponde con el segundo de la tabla antigua y el último, \frac{(m_{n-2} + 2M_{n-1} + m_{n})}{4}, con el penúltimo de la tabla antigua, de la forma siguiente:From the previous table it is construct a new table whose first element, \ frac {(M_ {1} + 2m_ {2} + M_ {3}}} {4}, corresponds to the second in the table old and last, \ frac {(m_ {n-2} + 2M_ {n-1} + m_ {n}}} {4}, with the penultimate of the table old, as follows:

       \newpage\ newpage

t_{1}t_ {1} -- t_{2}t_ {2} \frac{(M_{1} + 2m_{2} + M_{3})}{4}\ frac {(M_ {1} + 2m_ {2} + M_ {3})} {4} ...... ...... t_{n-1}t_ {n-1} \frac{(m_{n-2} + 2M_{n-1} + m_{n})}{4}\ frac {(m_ {n-2} + 2M_ {n-1} + m_ {n}} {4} t_{n}t_ {n} --

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

\bullet?: Si representamos los valores de la última tabla, se podrán apreciar las zonas de inestabilidad de la medida, aquellas en las que se han producido pares escorantes incontrolados de naturaleza aleatoria y se podrá seleccionar la zona del registro más estable. Para ello se construye una rutina mediante la cual se elige la zona continua del registro de un minuto de duración cuyo error cuadrático medio de los valores contenidos en la zona, sea mínima. El valor promedio de los valores de esa zona será el valor asignado al ángulo de escora. El índice de calidad será el error cuadrático medio y en los casos en que no haya una zona lo suficientemente estable del registro, se recomendará repetir la medida.If we represent the values of the last table, you can see the areas of instability of the measure, those in which there have been stinging pairs uncontrolled of a random nature and the zone can be selected of the most stable record. For this a routine is built by which the continuous one minute registration zone is chosen of duration whose mean square error of the values contained in The area is minimal. The average value of the values in that area will be the value assigned to the angle of heel. The quality index it will be the mean square error and in cases where there is no sufficiently stable area of the record, it will be recommended to repeat measure.

\bullet?: La rutina anterior permitirá "controlar" los pares escorantes incontrolados de naturaleza aleatoria (errores accidentales), sin embargo cuando se producen pares escorantes incontrolados uniformes (errores sistemáticos), por ejemplo un viento constante sobre un costado del barco, la rutina anterior no es capaz de detectar este error. Para ello se implementa el equipo con uno (o varios) anemómetro(s) y veleta(s) para registrar simultáneamente con el ángulo de escora su información. Esta información permitirá "controlar" los errores sistemáticos de la medida debidos al viento.The previous routine will allow "control" the uncontrolled stinging pairs of nature random (accidental errors), however when they occur uniform uncontrolled sighting pairs (systematic errors), by example a constant wind on the side of the ship, the routine Previous is not able to detect this error. This is implemented the equipment with one (or several) anemometer (s) and wind vane (s) to record simultaneously with the angle of heel your information. This information will allow "control" errors Systematic measurement due to wind.

El resto de la experiencia de estabilidad es equivalente al método tradicional: A partir de las parejas de puntos (par escorante, ángulo de escora) y del desplazamiento del barco, se construye la curva de brazos adrizantes GZ = f(tangente(ángulo de escora)), y, mediante regresión lineal, se determina la altura metacéntrica (GMc) del barco en la situación de carga de la experiencia de estabilidad. A partir de la altura metacéntrica y con ayuda de las curvas hidrostáticas, se obtiene la posición del centro de gravedad del barco.The rest of the stability experience is equivalent to the traditional method: From the pairs of points (torque, angle of heel) and ship displacement, build the curve of adrizante arms GZ = f (tangent (heel angle)), and, by linear regression, the metacentric height (GMc) of the ship in the situation is determined loading stability experience. From the height metacentric and with the help of hydrostatic curves, the position of the center of gravity of the ship.

2nd embodiment of the invention Determination of the height of the center of gravity of a ship through simultaneous records of two clinometers gravitational

El algoritmo desarrollado para "filtrar" la componente del ángulo de escora de las señales producidas por los clinómetros gravitacionales, puede tener una segunda aplicación y es la determinación directa del centro de gravedad de un barco.The algorithm developed to "filter" the heel angle component of the signals produced by the gravitational clinometers, can have a second application and is Direct determination of the center of gravity of a ship.

Para ello se colocan dos clinómetros en el barco, en crujía y en la misma vertical. Cuanto mayor sea la separación entre ellos, mayor será la precisión de la medida.For this, two clinometers are placed in the boat, in creaking and on the same vertical. The higher the separation between them, the greater the accuracy of the measurement.

La hipótesis en la que se basa este procedimiento es que el movimiento de balance se produce en torno al eje longitudinal (horizontal) que pasa por el centro de gravedad del barco, o bien, respecto de un eje paralelo al anterior del cual se puede deducir la posición vertical del centro de gravedad.The hypothesis on which this is based procedure is that the balance movement occurs around the longitudinal (horizontal) axis that passes through the center of gravity of the ship, or, with respect to an axis parallel to the previous one of which You can deduce the vertical position of the center of gravity.

El procedimiento consta de las siguientes fases:The procedure consists of the following phases:

1º) Comprobación/calibración y puesta a cero de los clinómetros. En este modo de realización de la invención es muy importante que las señales generadas por los dos clinómetros sean completamente iguales cuando los clinómetros están en la misma situación tanto estática como dinámica. Para ello será necesario realizar, aparte del calibrado estático, un calibrado dinámico consistente en colocar los dos clinómetros en un oscilador mecánico y ajustar los filtros del sistema para que en la banda de frecuencias en torno al período natural de balance del barco, las señales sean completamente iguales.1st) Check / calibration and reset of the clinometers . In this embodiment of the invention it is very important that the signals generated by the two clinometers are completely equal when the clinometers are in the same situation, both static and dynamic. For this, it will be necessary to perform, apart from static calibration, a dynamic calibration consisting of placing the two clinometers on a mechanical oscillator and adjusting the system filters so that in the frequency band around the natural period of balance of the ship, the signals are completely the same

2º) Registro y procesado de las señales de los dos clinómetros. Se registrarán las señales procedentes de los clinómetros durante un tiempo suficientemente largo (del orden de 100 veces el período propio de balance del barco). A partir de los registros se establece un rutina de optimación consistente en lo siguiente:2nd) Registration and processing of the signals of the two clinometers . The signals from the clinometers will be recorded for a sufficiently long time (of the order of 100 times the ship's own balance period). From the records an optimization routine is established consisting of the following:

1)one): Se establece un conjunto de valores de KG (distancia del c.d.g. del barco a la línea base) fijando un KG mínimo, un KG máximo y un incremento de KG.Be set a set of KG values (distance of the c.d.g. of the boat to the baseline) setting a minimum KG, a maximum KG and a KG increase.

2)2): Para cada KG del conjunto anterior se aplica el algoritmo a los registros C1(t) y C2(t) de los 2 clinómetros obteniéndose C1corr(t) y C2corr(t) de la siguiente forma:For each KG of the previous set applies the algorithm to the records C1 (t) and C2 (t) of the 2 clinometers obtaining C1corr (t) and C2corr (t) as follows:

a)to): Se hace la transformada de Fourier de los registros C1(t) y C2(t).Be makes the Fourier transform of registers C1 (t) and C2 (t).

b)b): A cada armónico de la transformada de Fourier se le corrige del siguiente modo:TO each harmonic of the Fourier transform is corrected from the following mode:

\phi_{\omega}1 = \frac{g}{g + \omega^{2}h1}\ C_{\omega}1\hskip1,5cm Para el clinómetro C1.\ phi {omega} 1 = \ frac {g} {g + \ omega2 h1} \ C _ {\ omega} 1 \ hskip1,5cm For inclinometer C1.

\phi_{\omega}2 = \frac{g}{g + \omega^{2}h2}\ C_{\omega}2\hskip1,5cm Para el clinómetro C2.\ phi {2} = \ frac {g} {g + \ omega2 h2} \ C _ {\ omega} 2 \ hskip1,5cm For inclinometer C2

\quadquad: Siendo:Being:

\phi_{\omega}1: \ phi {omega} 1:: la amplitud del ángulo de escora correspondiente al armónico del clinómetro C1.the width of the angle of heel corresponding to the harmonometer of the C1 clinometer.

\phi_{\omega}2: \ phi {2}:: la amplitud del ángulo de escora correspondiente al armónico del clinómetro C2.the width of the angle of heel corresponding to the harmonic of the C2 clinometer.

g: g:: la aceleración de la gravedad.the acceleration of gravity.

\omega:\omega:: la frecuencia angular del armónico.The angular frequency of the harmonic.

h1= h1 =: KC1-KG (KC1 es la altura del clinómetro 1 sobre línea base).KC1-KG (KC1 is the height of the clinometer 1 on baseline).

h2= h2 =: KC2-KG (KC2 es la altura del clinómetro 2 sobre línea base).KC2-KG (KC2 is the height of the clinometer 2 on baseline).

C_{\omega}1: C? 1:: la amplitud de la señal del clinómetro correspondiente al armónico del clinómetro C1.clinometer signal amplitude corresponding to the harmonometer of the C1 clinometer.

C_{\omega}2: C? 2:: la amplitud de la señal del clinómetro correspondiente al armónico del clinómetro C2.clinometer signal amplitude corresponding to the harmonic of the C2 clinometer.

c)C): Se suman todos los armónicos de cada clinómetro y las señales obtenidas son C1corr(t) y C2corr(t).Be add all the harmonics of each clinometer and the signals obtained they are C1corr (t) and C2corr (t).

3)3): Se calcula el valor del KG para el cual los dos registros, C1corr(t) y C2corr(t), son iguales, que corresponde a la posición vertical del centro de gravedad del barco.Be calculates the value of the KG for which the two records, C1corr (t) and C2corr (t), are equal, corresponding to the vertical position of the center of gravity of the ship.

Claims

1. Procedure for obtaining the stability parameters of ships by means of measurements with clinometers characterized in that for the measurement of the boat's heel angle, in situations of equilibrium of the stability experience, it is composed of the following 3 stages:

1)one): Comprobación, calibración y puesta a cero del clinómetro en tierra firme mediante la colocación de una plataforma niveladora (figura 2) en una mesa estable y su nivelado con un nivel de burbuja bidimensional, posterior lectura del clinómetro colocado en la pieza de acoplamiento (figura 1) en la dirección paralela a los tornillos de nivelación (H e I de la figura 2), a continuación giro del clinómetro 180º y nueva lectura hasta que converja con la anterior y se asigne el valor "cero", y por último con ayuda de los generadores de ángulo calibrado (figura 3), se coloca el clinómetro con los diferentes ángulos que proporcionan esas piezas (figura 4), y se comprueba la calibración del clinómetro.Checking, calibration and commissioning zero of the clinometer on the mainland by placing a leveling platform (figure 2) on a stable table and its leveling with a two-dimensional bubble level, subsequent reading of the clinometer placed on the coupling piece (figure 1) in the direction parallel to the leveling screws (H and I of the Figure 2), then 180º clinometer rotation and new reading until it converges with the previous one and the value "zero" is assigned, and finally with the help of calibrated angle generators (figure 3), the clinometer is placed with the different angles that they provide those parts (figure 4), and the calibration is checked of the clinometer.

2)2): En el caso de emplearse clinómetros gravitacionales: Filtrado de los registros del clinómetro eliminando la componente debida a la aceleración inducida por el movimiento de balance del barco, y obtención de las evoluciones del ángulo de escora en las diferentes situaciones de equilibrio de la experiencia de estabilidad.At case of using gravitational clinometers: Filtering of clinometer records eliminating the component due to the acceleration induced by the ship's balance movement, and obtaining the heel angle evolutions in the different equilibrium situations of stability experience.

3)3): Análisis de los registros del ángulo de escora obtenidos y determinación de las zonas óptimas en las que los pares escorantes incontrolados han sido mínimos con objeto de asignar el ángulo de escora del barco, en cada situación de equilibrio, más preciso y asignar también la precisión de la medida con objeto de su validación o su repetición.Analysis of the angle records of heel obtained and determination of the optimal areas in which uncontrolled stinging pairs have been minimal in order to assign the angle of the boat's heel, in each situation of balance, more precise and also assign measurement accuracy in order to validate or repeat it.

2. Procedure for obtaining the stability parameters of ships by means of measurements with clinometers according to claim 1, characterized in that the filtering of the records is applied in the case where gravitational clinometers are used and consists of an algorithm that filters the signal corresponding to the angle of heel of the signal obtained by the clinometer, located at a height "h" on the axis of rotation and subjected to an irregular oscillatory movement (in conditions of waves and wind), makes the Fourier transform of the clinometer register, and corrects each harmonic of said transformed by:

\ phi = \ frac {g} {g + \ omega2h} \ C \ hskip1.5cm If h is above axis of turn.

\ phi = \ frac {g} {g - \ omega2 h} \ C \ hskip1.5cm If h is below axis of turn.

\quadquad: Siendo:Being:

g: g:: la aceleración de la gravedadgravity acceleration

C: C:: la amplitud de la señal del clinómetro correspondiente al armónico.clinometer signal amplitude corresponding to the harmonic.

\quadquad: Y, por último, suma todos los armónicos constituyendo la señal que corresponde al registro de la evolución del ángulo en el tiempo.And finally, add all the harmonics constituting the signal that corresponds to the evolution record of the angle in time.

3. Procedure for obtaining the stability parameters of ships by means of measurements with clinometers according to claims 1 and 2, characterized in that the assignment of the heel angle is performed by analyzing the logs of the heel angle evolutions to determine the zones optimal in which uncontrolled stinging pairs have been minimal, in order to assign the angle of the boat's heel, in each equilibrium situation, more precise and also assign the accuracy of the measurement.

1º)1st): Se establece la longitud del registro en función del período natural de balance del barco. Del orden de 20 veces el período natural.Be sets the length of the record based on the natural period of ship balance. Of the order of 20 times the period natural.

2º)2nd): Con el registro obtenido se genera la relación de máximos y mínimos con los instantes en que se produ-cen.With the record obtained generates the relation of maximums and minimums with the moments in which they occur.

3º)3rd): De esa relación se eliminan aquellas parejas de máximos y mínimos consecutivos cuya separación en el tiempo sea inferior a 1.5 segundos (filtrado de armónicos cuyo período es inferior a 3 segundos).From that relationship eliminates those pairs of maximums and minimums Consecutive whose time separation is less than 1.5 seconds (harmonic filtering whose period is less than 3 seconds).

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4º)4th): A partir de la relación anterior se construye una tabla cuyo primer elemento, \frac{(M_{1} + 2m_{2} +M_{3})}{4}, se corres- {}\hskip15cm ponde con el segundo instante (t_{2}) de la relación anterior y el último, \frac{(m_{n-2} + 2M_{n-1} + m_{n})}{4}, con el penúltimo instante (t_{n-1}) de la relación anterior.TO from the previous relationship a table is constructed whose first element, \ frac {(M_ {1} + 2m_ {2} + M_ {3})} {4}, corresponds {} \ hskip15cm ponders with the second instant (t_ {2}) of the previous and last relationship, \ frac {(m_ {n-2} + 2M_ {n-1} + m_ {n}}} {4}, with the penultimate instant (t_ {n-1}) of the previous relationship.

5º)5th): Se selecciona, de la representación de la tabla, la zona del registro más estable. Para ello se elige la zona continua del registro cuya duración sea la mitad del tiempo del registro y cuyo error cuadrático medio de los valores contenidos en la zona, sea mínima. El valor promedio de los valores de esa zona será el valor asignado al ángulo de escora. El índice de fiabilidad será el error cuadrático medio y en los casos en que no haya una zona lo suficientemente estable del registro, se recomendará repetir la medida.Be select, from the table representation, the registration area more stable. For this, the continuous area of the register is chosen whose duration is half the time of registration and whose error Mean quadratic of the values contained in the area, be minimal. The average value of the values of that zone will be the assigned value at the angle of heel. The reliability index will be the error middle quadratic and in cases where there is no area what stable enough of the record, it will be recommended to repeat the measure.

6º)6th): Cuando se producen pares escorantes incontrolados uniformes (errores sistemáticos), por ejemplo un viento constante sobre un costado del barco, se implementa el equipo con uno (o varios) anemómetro(s) y veleta(s) para registrar simultáneamente con el ángulo de escora su información y medir los errores sistemáticos de la medida debidos al viento.When stinging pairs occur uncontrolled uniforms (systematic errors), for example a constant wind on the side of the ship, the equipment with one (or several) anemometer (s) and weather vane (s) to register simultaneously with the choose your information angle and measure the systematic errors of the measure due to the wind.

4. Procedure for obtaining the stability parameters of ships by means of measurements with clinometers characterized in that the determination of the center of gravity of a ship is carried out by means of the simultaneous registration of two clinometers located on the ship in creaking and on the same vertical and because It includes the following operations:

1º)1st): Comprobación/calibración y puesta a cero de los clinómetros. Las señales generadas por los dos clinómetros deben ser completamente iguales cuando los clinómetros están en la misma situación tanto estática como dinámica. Para ello se realiza un calibrado estático y un calibrado dinámico consistente en colocar los dos clinómetros en un oscilador mecánico y ajustar los filtros del sistema para que en la banda de frecuencias en torno al período natural de balance del barco, las señales sean completamente iguales. Checking / calibration and zeroing of the clinometers . The signals generated by the two clinometers must be completely equal when the clinometers are in the same situation, both static and dynamic. For this, a static calibration and a dynamic calibration are performed consisting of placing the two clinometers on a mechanical oscillator and adjusting the system filters so that in the frequency band around the natural period of balance of the ship, the signals are completely equal.

2º)2nd): Registro y procesado de las señales de los dos clinómetros. Se registrarán las señales procedentes de los clinómetros durante un tiempo suficientemente largo (del orden de 100 veces el período propio de balance del barco). A partir de los registros: Registration and processing of the signals of the two clinometers . The signals from the clinometers will be recorded for a sufficiently long time (of the order of 100 times the ship's own balance period). From the records:

1º)1st): Se establece un conjunto de valores de KG (distancia del c.d.g. del barco a la línea base) fijando un KG mínimo, un KG máximo y un incremento de KG.Be set a set of KG values (distance of the c.d.g. of the boat to the baseline) setting a minimum KG, a maximum KG and a KG increase.

2º)2nd): Para cada KG del conjunto anterior se aplica el algoritmo a los registros C1(t) y C2(t) de los 2 clinómetros obteniéndose C1corr(t) y C2corr(t) de la siguiente forma:For Each KG of the previous set applies the algorithm to the C1 (t) and C2 (t) records of the 2 clinometers obtaining C1corr (t) and C2corr (t) of the following shape:

b)b): A cada armónico de la transformada de Fourier se le corrige la desviación debida a la aceleración inducida por el movimiento de balance del siguiente modo:TO each harmonic of the Fourier transform corrects the deviation due to acceleration induced by the movement of balance as follows:

\ phi {omega} 1 = \ frac {g} {g + \ omega2 h1} \ C _ {\ omega} 1 \ hskip1,5cm For inclinometer C1.

\ phi {2} = \ frac {g} {g + \ omega2 h2} \ C _ {\ omega} 2 \ hskip1,5cm For inclinometer C2

\quadquad: Siendo:Being:

g:g:: la aceleración de la gravedad.the acceleration of gravity.

\omega: \omega:: la frecuencia angular del armónico.The angular frequency of the harmonic.

h1= h1 =: KC1-KG (siendo KC1 la altura del clinómetro 1 sobre línea base).KC1-KG (where KC1 is the height of clinometer 1 on baseline).

h2= h2 =: KC2-KG (siendo KC2 la altura del clinómetro 2 sobre línea base).KC2-KG (KC2 being the height of clinometer 2 on baseline).

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c)C): Se suman todos los armónicos de cada clinómetro y las señales obtenidas son C1corr(t) y C2corr(t).Be add up all the harmonics of each clinometer and the signals obtained are C1corr (t) and C2corr (t).

3º)3rd): Se calcula el valor del KG para el cual los dos registros, C1corr(t) y C2corr(t), son iguales, que corresponde a la posición vertical del centro de gravedad del barco.Be calculates the value of the KG for which the two records, C1corr (t) and C2corr (t), are equal, corresponding to the vertical position of the center of gravity of the ship.

5. Procedure for obtaining the stability parameters of ships by means of measurements with clinometers characterized in that the determination of the GM (metacentric height) is made from the own balance period obtained by statistical spectral analysis of the balance register, which comprises the following operations:

1º)1st): Comprobación/calibración y puesta a cero del clinómetro en tierra firmeChecking / calibration and setting zero of the clinometer on the mainland

2º)2nd): Obtención del coeficiente que relaciona el periodo propio de balance del barco con su altura metacéntrica, haciendo la prueba de estabilidad para determinar la altura metacéntrica (GM) y tomando registros de balance del barco en diferentes situaciones de navegación, para obtener el período propio de balance del barcoObtaining the coefficient that relates the ship's own balance period with its height metacentric, doing the stability test to determine the metacentric height (GM) and taking boat balance records in different navigation situations, to get the period own boat balance

3º)3rd): Registro y procesado de la señal del clinómetro. Se registrará la señal procedente del clinómetro durante un tiempo suficientemente largo (del orden de 100 veces el período propio de balance del barco), y a partir de los registros se hace un análisis espectral estadístico que consiste en:Registration and signal processing of the inclinometer. The signal from the clinometer will be recorded for a long enough time (of the order of 100 times the own period of balance of the ship), and from the records a statistical spectral analysis is made consisting of:

1)one): Dividir el registro principal en muestras de menor tamaño y decaladas un tiempo concreto, que se establecen en función del tipo de barco.Split the main record into smaller samples and decayed a specific time, which set according to the type of ship.

2)2): A cada muestra del registro principal se le aplica la transformada de Fourier, sobre un rango de períodos que abarcan los posibles períodos propios de balance del barco, y eligiendo la máxima longitud de la muestra que sea múltiplo del período sobre el que se aplica la transformada de Fourier, obteniendo para cada muestra dos espectros, el normalizado (todas las muestras tienen el mismo peso) y el acumulado.TO each sample of the main register is applied the transform of Fourier, over a range of periods that cover the possible own periods of balance of the ship, and choosing the maximum sample length that is a multiple of the period over which apply the Fourier transform, obtaining for each sample two spectra, the normalized (all samples have the same weight) and the accumulated.

3)3): A partir del estudio de ambos espectros se determina el período propio de balance del barco (T_{\phi}) y la altura metacéntrica (GM) se obtiene por la fórmula:TO from the study of both spectra the period is determined own balance of the boat (T _ \ phi) and metacentric height (GM) is obtained by the formula:

GM = (K \ Bd / T \ phi) 2

: Siendo K el coeficiente obtenido en las pruebas realizadas con el barco y B su manga.Being K the coefficient obtained in the tests carried out with the ship and B its sleeve.