Przedmiotem wynalazku jest wzbudnik bocznych kolysan modeli statków, sluzacych do symulowania na wodzie spokojnej momentu wymuszajacego, spowodo¬ wanego dzialaniem na statek fal morskich,zwlaszcza nieregularnych.Znane rozwiazania wzbudników pozwalaja na symu¬ lowanie dzialania tylko fali regularnej, a ponadto maja rózne niedogodnosci, utrudniajace poslugiwanie sie nimi w okretowych badaniach modelowych. Stosowane dotychczas wzbudniki mozna podzielic pod wzgledem zasady dzialania na trzy typy.Do pierwszego typu mozna zaliczyc wzbudniki z nie¬ zrównowazona statycznie wzgledem osi obrotu bada¬ nego modelu para jednakowych ciezarów, krazacych synchronicznie i przeciwbieznie dookola pionowej osi, lub z ciezarem, wykonujacym poprzeczne w stosunku do modelu ruchy oscylacyjne. Moment wymuszajacy koly¬ sanie sklada sie glównie z momentu statystycznego poru¬ szajacych sie ciezarów wzgledem chwilowej osi obrotu modelu oraz czesciowo z momentu skladowej poprze¬ cznej bezwladnej reakcji wzgledem tejze osi. Poniewaz polozenie chwilowej osi kolysan modelu nie jest z góry znane, ustalenie dokladnej wartosci momentu przechyla¬ jacego, uwarunkowane jest wyznaczeniem w trakcie prób równiez polozenia chwilowej osi kolysan, co znacznie komplikuje pomiary i zwieksza pracochlonnosc ich opra¬ cowania, przy czym realizacja momentu wymuszajacego o zadanej amplitudzie moze wymagac kilku kolejnych przyblizen. Ponadto przy zdejmowaniu charakterystyki amplitudowo-czestotliwosciowej kolysan modelu, odpo¬ wiadajacej— zgodnie z najbardziej rozpowszechniona praktyka—falom regularnym o stalej w przyblizeniu wysokosci, konieczne jest zmienianie nastaw amplitud 5 ruchu lub promieni krazenia ciezarów wzbudnika, co wymaga manipulacji bezposrednio wewnatrz trudno dostepnego podczas prób modelu kadluba.Drugi typ obejmuje wzbudniki wykorzystujace moment precesji zyroskopu. Ruch precesyjny o danej 10 czestotliwosci kolowej powodowany jest przez silnik elektryczny. Moment precesyjny jest proporcjonalny do iloczynu: czestotliwosci kolowej obrotów wirnika zyroskopu, czestosci kolowej ruchu precesyjnego oraz sinusa kata miedzy wektorem predkosci obrotowej 15 zyroskopu i wektorem ruchu precesyjnego. Dla wyelimi¬ nowania zaklócajacych momentów wzgledem osi po¬ przecznych modelu potrzebnyjest uklad zlozony z dwóch zyroskopów. Mimo znacznego stopnia skomplikowania, wzbudniki tego typu wymagaja przy zdejmowaniu 20 charakterystyki amplitudowo-czestotliwosciowej, odpo¬ wiadajacej falom regularnym o stalej w przyblizeniu wysokosci, zmiany kata nachylenia wirnika zyroskopu przy zmienianiu czestosci wymuszenia, dokonywanej poprzez zmiane czestosci ruchu precesyjnego. Zmiana 25 tego kata wymaga bezposredniego dostepu do wnetrza kadluba podczas prób modelu.Trzeci typ — to wzbudniki z calkowicie zrównowazo¬ nymi statycznie dwiema parami ciezarów, krazacych wzgledem -esi pionowych. Kazda z par osadzona jest na3 112 108 4 osobnym pionowym walku, utozyskowanym obrotowo, przy czym plaszczyzna obrotu jednego z ciezarów pary jest polozona wyzej, niz pozostalego. Wzajemna odleg¬ losc plaszczyzn jest dla obu par jednakowa. Walki pio¬ nowe obracaja sie synchronicznie w przeciwnych kierunkach. Fazy ruchu sa tak dobrane, ze skladowe poprzeczne sil odsrodkowych daja dwie pary silprzechy¬ lajacych model, o momencie zmiennym sinusoidalnie w funkcji czasu; skladowe podluzne sil odsrodkowych zawsze równowaza sie. Wzbudniki tego typu realizuja wymuszenie sinusoidalne o znanej z góry wartosciampli¬ tudy momentu wymuszjacego. Zdejmowanie charaktery¬ styk amplitudowo-czestotliwosciowych nie nastrecza trudnosci wystepujacych przy poslugiwaniu siewzbudni¬ kami wyzej opisanych typów, lecz urzadzenie jest malo zwarte i cechuje je duzy moment bezwladnosci wzgledem chwilowej osi kolysan modelu oraz wysokie usytuowanie srodka ciezkosci, co utrudnia, a czasami wrecz uniemoz¬ liwia uzyskanie dla ukladu model—wzbudnik, wymaga¬ nych wartosci poprzecznego momentu bezwladnosci i wysokosci srodka ciezkosci.Podane powyzej niedogodnosci znanych typów wzbudników wplywaja niekorzystnie na walory eksploa¬ tacyjne tych urzadzen. Natomiast wspólna im wszystkim cecha, polegajaca na niemozliwosci symulowania dziala¬ nia fali nieregularnej ma znaczenie daleko istotniejsze.Przy kolysaniachbocznych wystepujeznacznanieraz nie¬ liniowosc kata kolysania statku wzgledem amplitudy wymuszenia, glównie spowodowana nieliniowoscia momentu statecznosci statycznej oraz mometnu tlumie¬ nia.Powazne nieliniowosci moga wystapic równiezwprzy¬ padku statku zaopatrzonego w urzadzenie tlumiace koly¬ sania, szczególnie gdy nastepuje „nasycenie" momentu stabilizacyjnego po przekroczeniu okreslonych kryty¬ cznych przemieszczen cieczy stabilizacyjnej czy tez organu roboczego. Charakterystki widmowe i statysty¬ czne kolysania bocznego na fali nieregularnej w ogólnym przypadku nie moga byc wiec obliczone znanymi meto¬ dami stochastycznymi za posrednictwem funkcji przeno¬ szenia uzyskanej z charakterystyki amplitudowo-czesto- tliwosciowej, lecz musza byc wyznaczone w warunkach, odpowiadajacych dzialaniu fali nieregularnej.Celem wynalazku jest zapewnienie mozliwosci symu¬ lowania dzialania na statek fali nieregularnej o zadanym rozkladzie gestosci widmowej wysokosci fali.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie jako organu roboczego wzbudnika ciala fizycznego wykonu¬ jacego ruchy oscylacyjne wokól osipoziomej, równoleg¬ lej do plaszczyzny symetrii modelu. Reakcja bezwladna przy obrotowych oscylacjach organu roboczego daje zmienny w czasie moment przechylajacy model.Zaleta urzadzenia wedlug wynalazku jest mozliwosc symulowania dzialania fali nieregularnej. Inna zaletajest mozliwosc zdejmowania charakterystyki amplitudowo- czestotliwosciowej kolysan regularnych modelu bez dokonywania podczas prób jakichkolwiek manipulacji wewnatrz modelu, bez wzgledu na przyjeta postac zale¬ znosci wysokosci symulowanej fali od jej dlugosci.Jeszcze inna zaleta urzadzenia wedlug wynalazku jest mozliwosc umieszczania go wewnatrz modelu w sposób szczególnie korzystny z punktu widzenia zadoscuczynie¬ nia wymaganiom podobienstwa dynamicznego modelu do statku, to znaczy zrealizowania wymaganego poloze- 5 nia srodka ciezkosci modelu oraz jego momentu bezwladnosci.Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wzbudnik z czesciowym przekrojem w widoku z boku, 10 fig. 2 — wzbudnik w widoku z góry, a fig. 3 — widok od strony rufy. Organ roboczy 1, wykonany w postaci tar¬ czy, osadzonyjest na walku 2 silownika obrotowego 3, w tym przypadku hydraulicznego, zamocowanego do fun¬ damentu 5. Moment reakcji organu roboczego przenosi 15 sie z silownika za posrednictwem plyty € na model 7 kadluba statku. Oscylacyjny ruch obrotowy organu roboczego realizowany jest za pomoca standardowego ukladu hydraulicznego, skladajacego siemiedzyinnymiz pompy oleju, serwo-zawoni, filtru i zbiornika oleju, nie 20 pokazanych na rysunku. Przebieg ruchu jest zadawany sygnalem elektrycznym z odpowiedniego generatora, nie pokazanego na rysunku w petli sprzezenia zwrotnego, przy czym przetwornik 4 na osi silownika obrotowego daje sygnal proporcjonalny do zrealizowanego kata 25 wychylenia tarczy organu roboczego 1 od polozenia srodkowego. Generatorem zadawanego sygnalu steruja¬ cego moze byc specjalny syntezer harmoniczny, magne¬ tofon pomiarowy lub maszyna analogowa. Alternatyw¬ nie do wprawiania organu roboczego w obrotowy ruch 30 oscylacyjny, moze byc uzyty inny uklad napedowy, na przyklad wykorzystujac silnik elektryczny zamiast silow¬ nika obrotowego 3.Przy podawaniu sinusoidalnego sygnaluelektrycznego z generatora, organ roboczy 1 wzbudnika wykonuje 35 wahania harmoniczne o amplitudzie proporcjonalnej do amplitudy napiecia sygnalu. Reakcja organu roboczego daje wówczas moment wymuszajacy o amplitudzie pro¬ porcjonalnej do iloczynu kwadratu czestosci kolowej i amplitudy wahan. Poniewaz moment wymuszajacy 40 pochodzacy od oddzialywania fali regularnej na model jest proporcjonalny do iloczynu kwadratu jej czestosci kolowej i wysokosci orazwyspólczynnika,uwzgledniaja¬ cego wplyw stosunku szerokosci modelu dodlugoscifali, wiec amplituda wahan wzbudnika jest proporcjonalna 45 do iloczynu wysokosci symulowanej fali i wartosci tego wspólczynnika, która dla fal dlugich w porównaniu do szerokosci modelujest bliskajednosci, a dlafal krótszych moze byc wyznaczona ze znanych wzorówprzyblizonych lub z prób modelu stojacego bokiem do fali regularnej o 50 rozpatrywanej czestosci. Droga cechowania ukladu mozna ustalic zaleznosc miedzy amplituda napiecia syg¬ nalu sterujacego i amplituda wychylenia organu robo¬ czego, co pozwala na wysterowanie wzbudnika stosow¬ niedowymaganej wysokosci i dlugoscisymulowanej fali. 55 Przy symulowaniu za pomoca wzbudnika, wymuszen odpowiadajacych dzialaniu fali nieregularnej o danym widmie, przewaznie aproksymuje sie ja suma dostate¬ cznie duzej ilosci skladowych fal regularnych o róznych czestosciach i odpowiednich wysokosciach i komponuje 60 sie sygnal sterujacy bedacy suma sygnalów sinusoidal-5 112108 6 nych, powodujacych odwzorowanie dzialania na model poszczególnych fal skladowych. Pod wplywem tak skom¬ ponowanego sygnalu sterujacego ruchorganu roboczego 1 wzbudnika spowoduje wymuszenie, bedace suma wymuszen harmonicznych odpowiadajacych wymusze¬ niom od poszczególnych fal regularnych, aproksymuja- cych dana fale nieregularna.Alternatywnie elektryczny sygnal sterujacy moze byc komponowany droga filtracji bialego szumu lub odpo¬ wiedniej obróbki zapisu naturalnej fali morskiej. 10 Zastrzezenie patentowe Wzbudnik bocznych kolysan modeli statków, sluzacy do symulowania na wodzie spokojnej momentu wymu¬ szajacego kolysania statku pod wplywem fal morskich, zwlaszcza nieregularnych, znamienny tym, ze ma orgtn roboczy (1) osadzony trwale na poziomym walku (2) zespolu napedowego, któryjest zamocowany dokadluba modelu (7) i tak wysterowany, ze nadaje roboczemu organowi (1) regularne lub nieregularne wahania wokól osi walka (2).Fiq 3 PL