NO140948B - Anordning for maaling av et skips dreiehastighet ved hjelp av en dreiehastighetsfoeler - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for måling av et

skips dreiehastighet, hvor anordningen omfatter en dreiehastighetsføler.

Dreiehastighetsfølere, såsom gyrohastighetsføleren, vibrasjonstrådføleren, svingemasseføleren eller stemmegaffel-føleren, er generelt kjente og reagerer primært på bevegelser om én akse..

.For eksempel er svingemasseføleren kjent fra US-PS

2 455 939 .

Ifølge US-PS 2 455 939 skal føleren opphenges på

fjærer for å tilveiebringe en antivibrasjonsmontering. På grunn av det faktum av et skip er utsatt for en rekke bevegelser, såsom rotasjonsbevegelser om sin langsgående (rulling), tverrgående (stamping) og vertikale (giring) akse, synes den informasjon som fremvises ved hjelp av en sådan opphengt føler, å være intet-sigende.

Videre er f.eks stemmegaffelføleren kjent fra DE-AS 1 269 398. Det viste seg imidlertid umulig å gjøre praktisk bruk av de data som ble tilveiebrakt ved hjelp av denne føler.

Det ble da foreslått å understøtte en dreiehastighetsføler ombord på et skip ved hjelp av en stabilisert- plattform,

dvs. en plattform som automatisk og kontinuerlig holdes i horisonte stilling, uansett bevegelsene av skipets konstruksjon, f.eks. kommandobroen på skipet, på tilsvarende måte som på luftfartøyer,

for således å måle asimut-dreiehastigheten. Anvendelsen av en sådan - kostbar - stabilisert plattform viste seg ikke å være noen løsning på det problem å forsyne skipspersonalet med nøyaktig og meningsfylt dreiehastighetsinformasjon under mange forskjellige

forhold, alene på grunn av det faktum av asimut-dreiehastigheten for et skip stadig endres som en følge av den kombinerte virkning av rulle- og stampebevegelse.

Det ble funnet at under fortøyningsmanøvrer, havne-anløp og manuell styring med strak kurs dreier skip sjelden- med hastigheter over 9° pr. min. (0,15° pr. sek.). Oppløsningen for en dreiehastighetsindikator bør følgelig være slik at en brøkdel av dette maksimum lett kan tolkes av en operatør. Det ble også funnet at den maksimale dreiehastighet som med sannsynlighet vil inntreffe under hvilke . som helst forhold, er av størrelsesorden 36° pr. min. Det ble videre oppdaget at feilinnretting av føleren vil forårsake feilaktige utgangssignaler, f.eks. ca. i2 pr. min., dvs. mange ganger det meningsfylte utgangssignal fra instrumentet, som kan være 1° pr. min. ved fortøyningsmanøvrer eller 3° pr. min. ved havneanløpsmanøvrer.

Det er således et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning for måling av et skips dreiehastighet på en slik måte at responsen på rulle- og stampebevegelser av skipet er neglisjerbar, og slik at nøyaktig dreiehastighetsinformasjon oppnås under mange forskjellige forhold.

Ovennevnte formål oppnås ved tilveiebringelse av en anordning som er kjennetegnet ved de karakteriserende trekk ifølge det etterfølgende krav 1.

Denne anordning gjør det mulig å innrette føleren

med sin responsakse meget nøyaktig parallelt med skipets vertikalakse, og å fastgjøre føleren i denne innrettede stilling.

Det har vist seg at en dreiehastighetsføler av stemme-gaffeltypen (DE-AS 1 269 398) er av særlig fordel ved anvendelse ombord på skip på grunn av dens lange, uforstyrrede levetid da de mekaniske deler knapt utsettes for slitasje. Man har videre oppdaget at referanseverdistabiliteten for denne type føler er meget god, slik at nøyaktigheten av anordningen for måling av et skips dreiehastighet ved starten av en reise holdes innenfor den inn^--stilte snevre grense både under reisen og under fortøyningsmanøve-ren ved reisens slutt, som kan være mer enn 30 dager senere.

Dette er selvsagt av største viktighet da skipspersonalet til

stadighet må kunne stole på utrustningen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk perspektivriss av et med en anordning ifølge oppfinnelsen utstyrt skip og de i forbindelse med dette opptredende bevegelseskomponenter, fig. 2-5 viser detaljer ved understøttelsen for dreiehastighetsføleren, og fig. 6 viser detaljer ved en stemmegaffel-dreiehastighetsføler slik den fortrinnsvis benyttes ved en anordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser et skip 1 som består av en baug 2 og en hekk 3 og hvis midtskipsdel 6 er inntegnet strekpunktert i sin vannrette stilling 6'. Skipet 1 utfører rullebevegelser om skipets lengdeakse 8 hhv. Z-aksen, og dessuten også bevegelser om tverrskips- eller stampeaksen X. Skipets vertikalakse er betegnet med Y. På skipet er stivt festet en dreiehastighetsføler 20, og nærmere bestemt slik at dennes x-, y- og z-akser svarer til skipets tilsvarende bevegelsesakser. Da en sådan dreiehastighetsføler i hovedsaken bare reagerer på bevegelser av skipet om en eneste akse, er anordningen utført slik at dreiehastighetsføleren bare reagerer på bevegelser av skipet om Y-aksen.

Skipets dreiebevegelser om Y-aksen blir bestemt av roret uten hensyn til skipets aktuelle stilling. En stasjonært eller fast montert dreiehastighetsf øler. registrerer derfor bare dreiehastigheter som opptrer i et plan i hvilket skipets bevegelser kan påvirkes ved hjelp av roret.

Ved rulle- og stampebevegelsene, som bare i liten grad kan påvirkes ved hjelp av roret, dreier det seg pr. definisjon om dreiebevegelser av skipet om skipets X- hhv. Z-akse. Ved tilsvarende anordning av dreiehastighetsføleren skjer bevegelser om disse sistnevnte akser også alltid om føleranordningens x- og z-akse.

Riktignok er dreiehastighetsfølere i prinsipp kons-truert slik at de bare reagerer på bevegelser om en eneste akse, men på grunn av material- og fremstillingsufullkommenheter reagerer alle -om ann i mindre grad - på bevegelser om de to øvrige akser. Føleranordningene reagerer i praksis i en liten grad også på bevegelser om x- og z-aksen. Dette fenomen blir i det følgende

betegnet som "kryssaksefølsomhet".

Ved fremstilling av føleranordningen blir det om-hyggelig sørget for at kryssaksefølsomheten bare er minimal.

For at denne viktige egenskap ikke skal gå tapt, er det av like stor betydning at føleranordningen i den fullstendige instrument-ering innrettes nøyaktig, og at det også sørges' for en like nøy-aktig innretting av instrumentet på skipet.. En mangelfull hensyn-tagen til dette krav fører til at den effektive kryssaksefølsom-het blir betydelig høyere enn den blir angitt av fremstilleren for føleranordningen alene.

Betydningen av en riktig innretting av føleranord-ningen hhv. av hele instrumentet fremgår av følgende eksempel:

Under antagelse av en enkel harmonisk bevegelse gjelder følgende: Rullingsvinkelforskyvning: $ = 5° sin wt

Rullingsvinkelhastighet:

Av dette følger: max (maksimal rullingshastighet) = w>5°/sek.

Feilaktig utgangssignal = effektiv kryssaksekopling x rullingshastighet;

imidlertid er den effektive kryssaksekopling lik 0,01 + sin 3°, slik at følgende fremkommer:

Feilaktig utgangssignal (toppverdi) :

ø = w.5.(0,01 + sin 3°) grad/sek.

= 2' IqJ (0,01 + 0,052).60grad/min.

Således oppnår man som spissverdi: 0 = ll,7°/min. Ut fra det foregående eksempel vil man innse at feilinnrettingen av føleranordningen i praksis fører til en økning av kryssaksefølsomheten for en føleranordning av høy kvali-tet med en faktor på mer enn 6.

Virkningen av en aksial feilinnretting i rullings-planet ble med hensikt utelatt i den foregående beregning. En sådan feilinnretting gjør seg i praksis gjeldende på liknende måte som en feilinnretting med hensyn til stampeaksen. I det til-felle at man beregner de kombinerte virkninger av stampe- og rullebevegelser, gjelder reglene for superposisjon.

Den nødvendige nøyaktige innretting av dreiehastighetsføleren skjer med en understøttelse 43 som er nærmere vist på fig. 2-5. Fig. 2 viser front- eller forsiden, fig. 3 viser den høyre side og fig. 4 viser undersiden av denne understøttelse.

Dreiehastighetsføleren 40 er f.eks. ved hjelp av

skruer 41 festet til en øvre plate eller topplate 42 av understøt-telsen 43 som dessuten omfatter en midtre plate 44 og en nedre plate 45, av hvilke sistnevnte er tilpasset til å forbindes stivt med skipsskroget eller skipskonstruksjonen, og for dette formål er forsynt med tre åpninger 46, 47 og 48. Topplaten 42 er forbundet med den midtre plate 44 ved hjelp av to rulleledd eller rullehengsler 49 og 50, for at topplaten 42 skal kunne innstilles f.eks. innenfor et område på 2° på begge sider av horisontalplanet. For horisontal innstilling av topplaten 42 er det anordnet en inn-stillingsanordning 51 med et håndratt 52, en låsemutter 53 og en stillskrue 55. Den midtre plate 44 er likeledes ledd- eller hengsel-forbundet med en nedre plate 45, og nærmere bestemt ved hjelp av to konushengsler av hvilke det ene er vist i forstørret delsnitt på fig. 5. En nedadragende ribbe 56 på den midtre plate 44 er forbundet med en tilhørende, oppadragende ribbe 57 på den nedre plate 45 ved hjelp av en tapp eller aksel 58 som er forsynt med en konisk lagerspiss 59 som passer inn i en konisk boring 60 i ribben 57. På akselen 58 er påskrudd en mutter 61 som er sikret ved hjelp av en andre mutter 62. De to tilstedeværende konushengsler hhv. spisslagre gjør det mulig å eliminere all uakseptabel lagerklaring.

Hellingsvinkelen for den midtre plate 44 i forhold

til den nedre plate 45, som f.eks. kan endres 4° til begge sider

av horisontalen, kan innstilles ved hjelp av en innstillings - eller justeringsanordning 63 som på tilsvarende måte som innstillings-anordningen 51 omfatter et håndratt 64, en låsemutter 65 og en stillskrue 67.

Understøttelsen 43 gjør det mulig å innstille hellingsvinkelen for det plan i hvilket dreiehastighetsføleren er anordnet, langs to hengselakser som forløper parallelt med dette plans to hovedakser.

Fig. 6 viser et snittbilde av en stemmegaffel-dreiehastighetsføler 200 slik den fortrinnsvis benyttes ved en anordning ifølge oppfinnelsen. Denne av ett eneste stykke be-stående dreiehastighetsføler 200 består av et husavsnitt 201, frontveggavsnitt 202 og 203, sideveggavsnitt 204 og 205, som i ett plan normalt på tegningsplanet kan ha en tykkelse på f.eks. 36 mm, samt en stemmegaffel 206 med et skaft 207 og en balansedel 208. Skaftet 207 strekker seg ifølge fig. 6 mellom frontveggavsnittene 202 og 203 og i rett vinkel på disse, og dets lengdeakse er anordnet symmetrisk i forhold til sideveggavsnittene 204 og 205. Tindene 209 og 210 av den egentlige stemmegaffel 206 strekker seg fra en tverrdel 211.

Stemmegaffelen 206 drives elektronisk ved hjelp av en anordning som omfatter to ytre elektroder 212 og 213.og en eneste, indre elektrodekonstruksjon 214 som omslutter skaftet 207. Nær yttersiden av hver av tindene 209 og 210 er anordnet en elektromag-netisk måleverdigiver 215 hhv. 216, slik at det i disse måleverdi-givere genereres en svingende, elektromotorisk kraft så snart tindene utfører svingninger. Måleverdigiverne 215 og 216 er på

ikke vist måte koplet i serie og koplet til inngangen til en heller ikke vist forsterker på hvis utgang det fremkommer en spenning som tilføres til elektrodene 212, 213 og 214, slik at stemmegaffelen 206 drives med en frekvens som svarer til stemmegaffelens naturlige svingefrekvens.

Dersom den således drevne stemmegaffel 206 anordnes

på en slik måte at stemmegaffelskaftets 207 akse forløper parallelt med et skips Y-akse ifølge fig. 1, og dersom den deretter dreies om denne akse, blir det i stemmegaffelskaftet 207 frembrakt torsjonssvingninger med en amplitude som er avhengig av dreiehastigheten. Ifølge fig. 6 er det anordnet to måleverdioppfangere 217 og 218

ved hjelp av hvilke størrelsen og fasen av disse torsjonssvingninger detekteres, hvorved disse målestørrelser representerer stemmegaffelens 206 dreiehastighet og dreieretning og kan fremvises eller indikeres på direkte eller indirekte måte.

Claims (2)

1. Skyvevindu hvor karmen og rammen

hver består av fire deler som sammen danner åpningens ramme og har en tetnings-anordning festet til sidestykkene av rammen, karakterisert ved at rammedelene (14, 16, 18, 20) holdes sammen av et bøyelig, strammet sammenbindingsmiddel (21), f. eks. en tråd eller et stålbånd, hvis endedeler festes til hverandre.

2. Skyvevindu ifølge påstand 1, karakterisert ved kombinasjonen av en karm (12) med et toppstykke (14) og et bunnstykke (16), hvorav hvert omfatter vegger som avgrenser indre (22) og ytre kanaler (24), hvilket bunnstykke (16) har indre (32) og ytre spor (34) eller skinner i den indre henholdsvis ytre kant, en indre ramme (50) forskyvbar på de indre spor (32), hvilken ramme har et første overlappende sidestykke (58), en ytre ramme (80) forskyvbar på det ytre spor (34), hvilken ytre ramme (80) har et annet overlappende sidestykke (88) som kan ligge an mot den indre rammes overlappende sidestykke (58), idet sidestykkene har klaringsåpninger for kanalene, samt en vertikal tetnings-anordning (120) som ligger utenpå åpningene (72, 74) og festet til et av sidestykkene (88). Anførte publikasjoner: Dansk patent nr. 52 607. U.S. patent nr. 2 889 587.