Opis patentowy opublikowano: 89 09 30 145482 C^.-clNIA Int. Cl.4 B63B 39/12 Twórcy wynalazku: Evgeny Vasilievich Naidenov, Georgy Ivanovich Belozerovf VIktor Evgenievich Salovf Ivan Veniaminovich Zakharov Uprawniony z patentu: Evgeny Vasilievich Jfeidenov, Georgy Ivanovich Belozerov, Viktor Evgenievich Salov. fran Veniaminovich Zakharow, Leningrad (Zwiazek Socjalistycznych Republik Radzieckich) UKLAD AUTOMATYCZNEJ KONTROLI ZANURZENIA I STATECZNOSCI STATKU Frzedmiotem wynalazku Jest uklad automatycznej kontroli zanurzenia i statecznosci statku,przeznaczony do kontroli zwlaszcza charakterystyk nawigacyjnych statku# Uklad wedlug wynalazku znajduje zastosowanie na statkach dowolnego typu, majacych wypornosc powyzej Jednego tysiaca ton rejestrowych, na przyklad, na tankowcach, kontene¬ rowcach, statkach typu "RO-RO" i „RO-FLOW", statkach do przewozu drewna, do przewozu rudy, masowcach, trawlerach rybackich i platformach plywajacych.Znane sa rózne sposoby i uklady, przeznaczone do kontroli zanurzania, statecznosci i ogólnej wytrzymalosci statku.Znany Jest, na przyklad, sposób kontroli ogólnej wytrzymalosci statku, oparty na ocenie ogólnego momentu zginajacego, sil scinajacych lub naprezen, powstajacych w wyniku ogólnego zgiecia kadlubu statku.Jeden ze znanych ukladów, zainstalowany na statku 0LIMPIC CHALLENGER o nosnosci 65 000 ton, zawiera projektor, zainstalowany posrodku statku i kierujacy wiazke swiatla na lusterko, zainstalowane w nadbudówce rufowej. Wiazka odbita od lusterka trafia na fo- toelement usytuowany w poblizu projektora. Frzy odchyleniu wiazki fotoelement wytwarza sygnal, doprowadzany do mechanizmu obracajacego lusterko, który to sygnal powoduje obró¬ cenie lusterka tak, aby wiazka powrócila na miejsce poprzednie. Kat obrócenia lusterka stanowi sygnal wyjsciowy czujnika wygiecia statku. Uwzgledniajac, ze w róznych przekrojach kadluba momenty zginajace i sily scinajace maja rózne wartosci, mozna dojsc do wniosku, ze ta metoda nie zapewnia mozliwosci uzyskania dokladnych wyników, R)za tym, obydwa opi¬ sane powyzej sposoby nie kontroluja statecznosci statku.2 145 482 Znane sa równiez uklady do kontroli ogólnej wytrzymalosci statku, zapewniajace mozliwosc bezposredniego pomiaru naprezen w kadlubie statku, wykorzystujace czujniki ten- sorezystorowe, takie Jak na przyklad, uklad "WEDAR" (Norwegia). Uklad Jest przeznaczony do pomiaru obciazenia spowodowanego wiatrem na morzu* Zmiane obciazenia zewnetrznego zapew¬ nia sie poprzez zmiane kursu statku i Jego predkosci.W sklad ukladu wchodza prawy i lewy czujniki pokladowe, mierzace sumaryczne na¬ prezenia spowodowane pionowym momentem zginajacym w przekroju srodkowym, przyspieszenio- mierz dziobowy przeznaczony do pomiaru przemieszczenia pionowego statku, elektroniczne urzadzenie wzmacniajace oraz blok przetwarzania zmierzonych wartosci usytuowany w kabinie sterowej, Jak równiez srodki sygnalizacyjne.Przy osiagnieciu granicznego poziomu naprezen wytwarza sie sygnal alarmowy, lifoda tego ukladu Jest to, ze nie rozwiazuje on zagadnien zwiazanych z kontrola zanurzenia i statecznosci, a poza tym wspomniane powyzej przyrzady do kontroli wytrzyma¬ losci nie znalazly szerokiego rozpowszechnienia ze wzgledu na wady konstrukcyjne.Jednym z ukladów przeznaczonych do kontroli zanurzenia i statecznosci statku Jest •uklad firmy INTERING. Dla okreslenia zanurzenia na statku instaluje sie dwa hydrostatycz¬ ne mierniki zanurzenia na dziobie i na rufie. Okreslenie wysokosci metacentrycznej moze byc dokonane na podstawie okreslonych doswiadczalnie: momentu przechylajacego, wypornosci statku i przyrostu kata przechylu spowodowanego momentem przechylajacym.W znanym ukladzie INTERING realizowane Jest tylko automatyczne przechylanie stat¬ ku, to znaczy przetlaczanie cieczy (balastu) do cysterny przechylowej za pomoca sprezarki.Wartosc momentu przechylajacego zawsze pozostaje wartoscia stala, okolo 50-60 tm - w za¬ leznosci od typu statku. Wartosc przyrostu kata przechylu okresla sie na podstawie wskaza¬ nia przyrzadu do pomiaru przechylu statku, który to przyrzad stanowi zwykla poziomnice o podstawie równej dwa metry. Dokladnosc okreslenia przyrostu kata przechylu za pomoca po- ziomnicy wynosi 0,1 stopnia lukowego. Wada tego ukladu Jest mala dokladnosc i duza pra¬ cochlonnosc operacji okreslania wysokosci metacentrycznej. tela dokladnosc tego ukladu spowodowana Jest tym, ze w ukladzie zastosowany Jest miernik kata przechylu, którego wartosc podzialkt wynosi 0,1 stopnia, Jak równiez tym, ze wykorzystuje sie staly moment przechylajacy, co przy malej wysokosci metacentrycznej do¬ prowadza do tego, ze statek uzyskuje niedopuszczalne duze przechylenie, nawet do 8°, co moze spowodowac przemieszczenie ladunku, poniewaz zwykle przechylanie realizuje sie po zakonczeniu zaladunku, przed wejsciem statku w morze, podczas zabezpieczania ladunku przed przemieszczeniem. Fbza tym przy takich katach przechylu zmniejsza sie dokladnosc oblicza¬ nia wysokosci meta centrycznej. lfa przyklad, dla kata przechylu 8°, przy malej wysokosci metacentrycznej blad wzgledny wynosi okolo 10# (patrz publikacja Najdenov E.V. "Kmtrol' posadki i ostoJcivosti sudna", Moskwa, "Transport", 1983; str. 111-112).Irzy duzej wysokosci metacentrycznej staly moment przechylajacy wywoluje przechyl, którego wartosc jest bardzo mala, 0,3-0,4°, co Jest porównywalne z bledem pomiaru przy¬ rostu kata przechylu. Doprowadza to do powstawania duzych bledów przy obliczaniu wysokosci metacentrycznej, osiagajacych 2596. Dlatego stosowanie takich ukladów nie pozwala, po pierwsze, eksploatowac statku w sposób ekonomiczny, w tym przypadku, Jezeli blad w obli¬ czeniach pociaga za soba bezpodstawne zawyzanie wartosci wysokosci metacentrycznej albo po drugie, moze spowodowac awarie statku, jezeli blad obliczenia odchyla sie w kierunku minimalnej wartosci wysokosci metacentrycznej.Znany jest uklad automatycznej kontroli zanurzenia i statecznosci statku, którego zasada dzialania opiera sie o pomiar stopnia przechylania statku. Uklad zawiera czujnik kontrolny zanurzania statku, czujnik kata przechylu, zespól powodujacy przechylanie statku ze sterowanymi recznie i automatycznie zaworami i zespolem zasilajacym.Czujniki sa polaczone z obwodem ksztaltowania sygnalu, który wspólpracuje z zespo¬ lem obliczajacym, okreslajacym wartosc wysokosci metacentrycznej. Uklad ma centralny blok sterowania dzialaniem wszystkich Jego zespolów (patrz, na przyklad,publikacja lfeJdenov E#V. "Ifontrol' posadki i ostojcivosti sudna", Itoskwa, "Transport", 1983, str. 115-121).145 482 3 Zastosowanie takiego ukladu doprowadza do nastepujacych skutków* Frzy malej statecznosci statku, zastosowanie opisanego powyzej ukladu powoduje znaczne przechylenie statku, w praktyce niedopuszczalne, natomiast przy duzej statecznosci nie zapewnia potrzebnego przechylenia statku, co doprowadza do zwiekszenia bledu przy okresleniu wysokosci metacentrycznej* Uklad odznacza sie niezbyt duza szybkoscia dzialania.Irzy zastosowaniu przechylania w morzu, dokladnosc okreslania wypornosci Jest bar¬ dzo mala ze wzgledu na brak kompensowania, zaleznego od predkosci, naporu wody. Nie sa uwzgledniane wplywy inne ich wielkosci, takich Jak glebokosc zanurzania i inne# Rza tym uklad nie zapewnia mozliwosci kontroli ogólnej wytrzymalosci.Celem wynalazku Jest opracowanie automatycznej kontroli zanurzania i statecznosci statku, pozbawionego wad znanych tego typu ukladów, który zapewnilby mozliwosc zwiekszenia dokladnosci obliczenia wartosci wysokosci metacentrycznej, mozliwosc bezawaryjnej eksplo¬ atacji statku oraz mozliwosc zwiekszenia efektywnosci eksploatacji statku poprzez zwiek¬ szenie ilosci przewozonego ladunku i zmniejszenia ilosci balastu* Uklad automatycznej kontroli zanurzenia i statecznosci statku wedlug wynalazku, -zawiera blok wartosci zadanej przechylania statku, do którego wyjscia ma wlaczony sygnali¬ zator kata przechylu, polaczony na wyjsciu z Jednym z wejsc pierwszego komparatora, zas drugie Jego wejscie Jest polaczone z blokiem wartosci zadanej przechylenia statku, a na wejsciu Jest polaczony z blokiem zasilajacym zespól przechylania, natomiast z wyjsciami czujników polaczony Jest blok okreslajacy srednie zanurzenie statku, który wlaczony Jest do drugiego wejscia komparatora, a do Jego pierwszego wejscia wlaczony Jest blok zadanej wartosci zanurzenia statku, przy czym wyjscie komparatora Jest polaczone z wejsciem ste¬ rujacego bloku* Uklad wedlug wynalazku zawiera nadajnik czasowy dolaczony do wejscia sterujacego bloku, który ustala przedzialy czasowe trwajacego okresu przechylenia statku dla okresle¬ nia wysokosci metacentrycznej* Uklad ten ma co najmniej Jeden czujnik naprezen mecha¬ nicznych, powstajacych w kadlubie statku, zainstalowany na sciance usytuowanej w plasz¬ czyznie srodkowej kadluba i ma co najmniej Jeden czujnik temperatury kadluba oraz czujnik temperatury wody, z których kazdy Jest dolaczony do odpowiedniego wejscia obwodu ksztal¬ towania sygnalów, a Jego wyjscie Jest polaczone z wejsciem bloku obliczania wzdluznego momentu deadweightu* Uklad wedlug wynalazku zawiera czujniki kontroli zapasów na statku dolaczone do wejscia obwodu ksztaltowania i wytwarzania sygnalów, na których podstawie koryguje sie obliczona wartosc wysokosci metacentrycznej* Przedmiot wynalazku Jest przedstawiony na przykladzie Jego wykonania uwidocznio¬ nym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia blokowy schemat ukladu automatycznej kontroli zanurzania i statecznosci statku, wedlug wynalazku, a fig. 2 przedstawia blokowy schemat obliczeniowego bloku wedlug wynalazku* Uklad automatycznej kontroli zanurzenia i statecznosci statku zawiera dwa czujni¬ ki 1 , 2 (fig* 1 ), dla kontroli zanurzenia statku 3* Czujniki te sa zainstalowane na dzio¬ bie i na rufie* Uklad zawiera równiez czujnik 4 przechylu* Czujniki 1 i 2 przeznaczone do kontroli zanurzenia, w przypadku omawianego przykladu realizacji wynalazku, sa wykonane Jako plywakowe mierniki poziomu, natomiast Jako czujnik przechylu 4 Jest wykorzystany przechylomierz wahadlowy* Jednakze zamiast Jednego przechylomierza wahadlowego mozna za¬ stosowac dwa Jednakowe czujniki kontroli zanurzenia statku usytuowane na pokladach statku w najbardziej Jego szerokim miejscu* Nbga to byc, na przyklad, takie same czujniki, Jak czujniki 1 i 2* Przy tym, tangens kata przechylu okresla sie Jako stosunek róznicy ich wskazan do odleglosci miedzy nimi* Czujniki 1 i 2 oraz 4 sa dolaczone do odpowiednich wejsc obwodu 5 ksztaltowania sygnalów* Obwód 5 ksztaltowania sygnalów Jest przeznaczony do przeksztalcenia róznych sygna¬ lów wyjsciowych czujników w sygnaly nadajace sie do dalszego przetwarzania przez zespól liczacy* fyjscia obwodu 5 ksztaltowania sygnalów Jest polaczone z wejsciem bloku 8 inter¬ fejsu wejscie-*ryjscie informacji, który to blok 6 zapewnia mozliwosc Jednoczesnej pracy szeregu czujników z blokiem 7 obliczenia wartosci metacentrycznej wysokosci h*4 145 482 Blok 7 oblicza wartosc h, wartosc wypornosci Dt srednie zanurzenie Tf kat prze¬ chylu 6 oraz kat differentu statku Y .Do wejscia obwodu 5 ksztaltowania sygnalów dolaczone Jest wyjscie zespolu 8 prze¬ chylenia statku 3, który zawiera pompe 9 oraz balastowe zbiorniki 10, polaczone z pompa 9 przewodami 11 z zaworami 12. W zbiornikach 10 umieszczone sa mierniki 13 poziomu cieczy* Sygnaly z wyjsc tych mierników 13 poziomu cieczy sa doprowadzane do wejscia obwodu 5 ksztal¬ towania sygnalów.Uklad zawiera równiez blok 14 przeznaczony do sterowania dzialaniem wszystkich Jego zespolów oraz zasilajacy blok 15.Zgodnie z wynalazkiem uklad automatycznej kontroli zawiera blok 16 wartosci zadanej przechylu statku, polaczony z jego wyjsciem sygnalizator 17 kata przechylu oraz kompara¬ tor 18, Do pierwszego wejscia komparatora 18 dolaczone jest wyjscie sygnalizatora 17, a do drugiego wejscia - wyjscie bloku 16 zadanej wartosci przechylu statku. Wyjscie komparatora 18 Jest dolaczone do zasilajacego bloku 15 celem zapewnienia mozliwosci wlaczenia i odla- - czenia pompy 9 zespolu 8 przechylajacego statek.Uklad jest wyposazony w czasowy nadajnik 19 zrealizowany jako generator sygnalu taktujacego podlaczony do wejscia bloku 14. Generator 19 sygnalu taktujacego wytwarza sygna¬ ly wyznaczajace przedzialy czasowe, w których dokonuje sie przechylania statku 3 dla okres¬ lenia wysokosci metacentrycznej h.Rza tym uklad zawiera blok 20 okreslenia zanurzenia statku 3, którego wejscia sa dolaczone do wyjsc czujników 1,2 kontroli zanurzenia, blok 21 zadanej wartosci zanurzenia statku 3 oraz drugi komparator 22. Do pierwszego wejscia komparatora 22 dolaczony jest blok 21, do drugiego Jego wejscia - blok 20, a wyjscie komparatora 22 jest polaczone z wejsciem sterujacego bloku 14.Ife statku 3, dla zapewnienia mozliwosci okreslania wzdluznego momentu deadweightu, zainstalowany Jest co najmniej Jeden czujnik 23 naprezen mechanicznych, powstajacych w ka¬ dlubie 24 statku 3. Czujniki 23 sa instalowane w przekroju srodkowym kadluba 24. Liczba czujników 23 zalezy od wymaganej dokladnosci okreslania wytrzymalosci mechanicznej kadluba.Na przyklad, uwaza sie, ze wystarczy zainstalowac w przekroju srodkowym kadluba 24, na jego obwodzie, trzy jednakowe czujniki.Oprócz czujników 23 naprezen mechanicznych na statku 3 sa instalowane czujniki 25 temperatury kadluba 24 oraz czujnik 26 temperatury wody. Wyjscia czujników 23, 24, 25 sa polaczone z wyjsciami obwodu 5 ksztaltowania sygnalów, którego^ wyjscie jest dolaczone do wejscia bloku 27 obliczania wzdluznego momentu deadweightu.Uklad jest wyposazony takze w czujniki kontroli zapasów na statku, za których po¬ moca okresla wartosc korekcji wysokosci metacentrycznej. Sa to nastepujace czujniki: czuj¬ nik 28 kontroli ilosci balastu, czujnik 29 kontroli zuzycia paliwa, czujnik 30 kontroli zuzycia zapasów wody. Wyjscia czujników 28, 29, 30 sa dolaczone do wejsc obwodu 5 ksztal¬ towania sygnalów.Blok 7 obliczania wartosci wysokosci metacentrycznej, blok 20 okreslenia zanurza¬ nia statku i blok 27 obliczenia wzdluznego momentu deadweightu moga byc zrealizowane w po¬ staci jednego obliczeniowego bloku 31, który jest elektroniczna maszyna cyfrowa. R?zy tym wygodnym i praktycznie uzasadnionym Jest wykorzystac, nie tylko ogólnie, znana i stosowa¬ na powszechnie elektroniczna maszyne cyfrowa, ale równiez specjalna elektroniczna maszyne cyfrowa, na przyklad taka, której schemat blokowy jest przedstawiony na fig. 2.Obliczeniowy blok 31 zawiera zespól 32 wejscia-wyjscia (fig.2) poczatkowych wa¬ runków i parametrów, pamiec 33 dolaczona do wyjscia zespolu 32, pamiec 34 dla zapamiety¬ wania danych wejsciowych, której wejscie jest polaczone z wyjsciem pamieci 33, a wyjscie - z wejsciem procesora 35,do którego drugiego wejscia dolaczony jest blok 6 interfejsu.Wyniki obliczen sa wyprowadzane do odczytujacego zespolu 36 i drukarki 37.Uklad automatycznej kontroli zanurzania i statecznosci statku wedlug wynalazku dziala w sposób nastepujacy.145 482 5 Ody statek stoi na redzie lub przy nadbrzezu, sternik, dla okreslenia statecznosci i zanurzenia statku, wlacza za pomoca bloku 14 zasilajacy blok 15* Do zespolu 8 przechyla¬ nia doprowadza sie sygnal sterujacy, który powoduje, ze ciecz balastowa Jest przepompowy¬ wana do jednego z balastowych zbiorników 10# W wyniku, powstaje moment przechylajacy. Rrzed rozpoczeciem przechylania, sternik ustala za pomoca bloku 16 zadane wartosci przechylania statku; wartosc przechylenia, zwykle 2-3°. ft*zy osiagnieciu ustalonej wartosci kata prze¬ chylu, sygnalizator 17 kata przechylu wytwarza analogowy sygnal elektryczny, który jest doprowadzany do komparatora 18, który realizuje porównanie sygnalów z bloku 16 wartosci za¬ danej przechylenia statku i z sygnalizatora 17 kata przechylu. Ody te dwie wartosci staja sie równe, komparator przepuszcza sygnal sterujacy, który zostaje doprowadzony do zasilaja¬ cego bloku 15 i wylacza pompe 9 zespolu 8 przechylania statku.Sygnaly odwzorowujace wartosci zanurzenia statku, przechylu i momentu sa doprowa¬ dzane z wejsc odpowiednich czujników 1, 2, 4 i 13 poprzez obwód 5 ksztaltowania sygnalów i interfejs wejscia-wyjscia 6 do bloku 7 obliczania wartosci wysokosci metacentrycznej i do bloku 20 okreslania sredniego zanurzenia statku.Obwód 5 ksztaltowania sygnalów jestpprzeznaczony do przeksztalcania i skalowania sygnalów z dowolnego czujnika, co ma na celu uzyskanie znormalizowanych sygnalów pradu sta¬ lego. Obwód zawiera uklady progowe. Interfejs 6 wejscia-wyjscia zapewnia jednoczesna prace dowolnej liczby czujników z obliczeniowym blokiem 31 poprzez rozdzielenie w czasie procesów obliczenia wartosci i zanurzenia.Obliczenie sredniego zanurzenia dokonuje sie wedlug nastepujacego wzoru: T = \ (T, + T2), gdzie: T- - wartosc zanurzenia statku w czesci dziobowej, T2 - wartosc zanurzenia statku w czesci rufowej.Rza tym oblicza sie wartosc kata differentu statku wedlug nastepujacego wzoruj tg Y - E gdzie: L - dlugosc kadluba statku miedzy punktami, w których zainstalowane sa czujniki 1, 2.W bloku 7 obliczania wartosci wysokosci metacentrycznej realizowane jest wyliczenie wartosci h wedlug znanego wzoru: A© D gdzie: h - poczatkowa wysokosc meta centryczna statku, D - wypornosc objetosciowa, A9 - przyrost kata przechylu, M - moment przechylajacy, lifortosc D wypornosci statku okresla sie wedlug wzoru: D » S T gdzie: T - wartosc sredniego zanurzenia, S - powierzchnia na wodnicy (m )? Do pamieci 34 danych wejsciowych wprowadzane sa i przechowywane sa dane z "Infor¬ macji kapitana dotyczace statecznosci" (na przyklad, skala ton na 1 cm zanurzenia lub w in¬ nej postaci krzywa wypornosci). Za pomoca tej informacji i zamierzonych faktycznych zanurzen w czesci dziobowej i czesci rufowej, okresla sie wartosc wypornosci D. lifertosc momentu przechylajacego jest okreslana na podstawie poziomu wody w balasto¬ wym zbiorniku 10, za którego pomoca dokonuje przechylania statku 3# za pomoca miernika 13 poziomu i na podstawie informacji o ramieniu i objetosci odpowiadajacych temu poziomowi, które to dane sa przechowywane w pamieci 34 do zapamietywania danych wyjsciowych.6 145 482 Wartosc przyrostu kata przechylu 6 Jest odwzorowywana sygnalem wytwarzanym preez czujnik 4 kata przechylu* Wartosc przyrostu 6 kata przechylu okresla sie wedlug nastepujacego wzoru: e = ed - a, gdzie: Qi- wartosc kata przechylu przed rozpoczeciem przechylania statku, 6v- wartosc kata przechylu po zakonczeniu przechylania.Iroces okreslania meta centrycznej wysokosci h moze byc powtórzony automatycznie.W tym celu sternik powinien ustalic albo czas za pomoca zadajnika 19 czasu, za którego pomoca moga byc ustalone przedzialy czasowe, w których wedlug opinii sternika, powinno sie powtarzac doswiadczalne przechylanie statku, na przyklad co 1 godzina, co dwie go¬ dziny, co trzy godziny, co 24 godziny, do 48 godzin, albo zmiana zanurzenia statku za pomoca bloku 21 zadajnika wartosci zanurzania statku (który mozna miec postac zwyklego potencjometru), gdy sternik zadaje wartosc zmiany zanurzenia, na przyklad, 0,5 m; 1,0; 2,0 m* Rrzy tym do komparatora 22 doprowadzany Jest sygnal z bloku 20 okreslania zanurze- " nia statku odpowiadajacy wartosci sredniego zanurzenia T* Tfen sygnal w komparatorze 22 jest porównywany z wartoscia zadana za pomoca bloku 21 zadajnika wartosci zanurzenia stat¬ ku i w przypadku, gdy te sygnaly sa równe, komparator 22 przepuszcza sygnal sterujacy, który zostaje doprowadzony do sterujacego bloku 14# Wówczas przeprowadza sie ponowne prze¬ chylanie statku, az do momentu uzyskania przez sterownika niezbednych danych o stanie statku* Obliczeniowy blok 31 realizuje obliczenia i wyniki tego obliczenia przesyla do drukarki 37. Wyniki obliczenia okreslaja parametry charakterystyki statycznej statecznos¬ ci statku, granicznych wartosci kata charakterystyki ramienia, statecznosci, wartosci jry- pornosci zanurzenia w czesci dziobowej i w czesci rufowej, differentu, przechylu* Otrzy¬ mane dane pozwalaja sternikowi wyrabiac poglad na temat faktycznych wartosci zanurzenia 1 statecznosci statku* Wszystkie wymienione wartosci sa porównywane w procesorze 35 z war¬ tosciami granicznymi, które sa przechowywane w pamieci 34 przeznaczonej do zapamietywania danych wejsciowych* Za pomoca czujnika 23 naprezen mechanicznych w kadlubie 24 statku, (w którym moze byc przetwornik tensometryczny lub magnetyczny) i na podstawie danych, uzyskiwanych z czujnika 25 temperatury kadluba statku (których moze byc kilka), oraz danych z czujnika 25 temperatury wody, w bloku 27 przeznaczonym do obliczania wzdluznego momentu deadweightu oblicza sie Jego faktyczna wartosc* Poza tym, za pomoca informacji, przechowywanej w pa¬ mieci 14 przeznaczonej do zapamietywania danych wejsciowych w bloku 27 przeznaczonym do obliczania momentu wzdluznego deadweightu, dokonuje sie, w zwykly sposób, obliczenia wskazników wytrzymalosci w róznych przekrojach kadluba statku, momentu zginajacego w prze¬ kroju srodkowym, strzalki ugiecia* Te informacje porównuje sie w procesorze 35 z wartos¬ ciami granicznymi przechowywanymi w pamieci 34 danych wejsciowych, a nastepnie kieruje sie do przyrzadu 36 odczytujacego i drukarki 37* W czasie rejsu na morzu dokonuje sie korekty wartosci zanurzenia, statecznosci i wzdluznego momentu deadweightu na podstawie informacji, doprowadzonej do obliczeniowego bloku 31 z: czujników 28 kontroli ilosci balastu (które instaluje sie w zbiornikach balas¬ towych), czujników 29 kontroli zuzycia paliwa, czujników 30 kontroli zuzycia zapasów vody do picia i do mycia. Korekty dokonuje sie znanymi sposobami* Wyniki korekty sa wydrukowy- wane drukarka 37 dla oceny stanu statku* Uklad automatycznej kontroli zanurzenia i sta¬ tecznosci pozwala w ten sposób okreslic nastepujace parametry statku: zanurzenie w czesci dziobowej, zanurzenie w czesci rufowej, srednie zanurzenie, different, wypornosc, nosnosc (deadweight), przechyl statyczny, wysokosc metacentryczna, jej wartosci graniczne, charak¬ terystyke statecznosci i jej elementy podstawowe, obliczeniowy okres kolysania statku, wzdluzny moment deadweightu i jego wartosci graniczne.145 482 7 Uklad wytwarza informacje dla kapitana majace charakter zalecen, a dotyczace racjo¬ nalnego rozmieszczenia lub przemieszczania ladunku na statku celem zwiekszenia zdolnosci przewozowej statku. Rnadto, uklad umozliwia zwiekszenie zdolnosci przewozowej statku do 20%f w zaleznosci od charakteru przewozonego towaru.Fraktycznie, w czasie eksploatacji statku, kapitan Jest stale zmuszany do wyszuki¬ wania rozwiazan kompromisowych. Z Jednej strony ciazy na nim obowiazek zapewnienia dosta¬ tecznej statecznosci, wytrzymalosci i dopaszczalnego zanurzenia, a z drugiej strony powinny byc zachowane zdolnosci przewozowe statku. Bezwzgledny priorytet przy tym zawsze maja wzgledy bezpieczenstwa zeglugi, poniewaz utrata statku i ladunku stanowia ekstremalny wa¬ riant nieefektywnosci Jego eksploatacji.Stosowany szeroko sposób obliczeniowy kontroli charakterystyk zanurzenia i statecz¬ nosci daje bledy nawet w przypadku Jego realizacji za pomoca techniki obliczeniowej. Sad podstawowy, powstajacy przy obliczaniu, wynika z niedokladnosci operatywnego wprowadzania wspólrzednych srodków ciezkosci ladunków i ich mas. Dla kompensowania prawdopodobnego bledu w celach ubezpieczeniowych, kapitan statku czesto swiadomie podejmuje decyzje o zamierzonym zmniejszeniu ladunku, nie przyjmuje ladunku pokladowego, w sposób nieuzasadniony zwieksza "ilosc balastu. Jednakze zbyt duza statecznosc moze byc równie niebezpieczna dla statku, Jak zbyt mala.Uklad wedlug wynalazku rozwiazuje problem praktycznego zapewnienia dostatecznej 1 nienadmiernej statecznosci na podstawie bardziej dokladnego okreslenia faktycznych cha¬ rakterystyk statecznosci zanurzenia i wytrzymalosci oraz prognozowania ich zmian w proce¬ sie eksploatacji statku.Dzieki wynalazkowi statek zamiast nadmiernego balastu moze przyjmowac dodatkowy ladunek, co zapewni zwiekszenie Jego zdolnosci przewozowej. W tym przypadku, Jezeli nie ma dodatkowego ladunku, uklad wedlug wynalazku pozwala zaoszczedzic pewna ilosc paliwa, la¬ ka oszczednosc wynika z tego faktu, ze statek nie wozi zbednego balastu. Oszczednosci pa¬ liwa moga osiagnac 15*.Z powyzszego widac, ze zastosowanie ukladu automatycznej kontroli zanurzenia i sta¬ tecznosci pozwala zwiekszyc efektywnosc ekonomiczna eksploatacji statków. PLThe patent description was published: 89 09 30 145482 C ^ .- clNIA Int. Cl.4 B63B 39/12 Inventors: Evgeny Vasilievich Naidenov, Georgy Ivanovich Belozerovf VIktor Evgenievich Salovf Ivan Veniaminovich Zakharov Patent holder: Evgeny Vasilievich Jfeidenov, Georozerovich Ivanovich Viktor Evgenievich Salov. fran Veniaminovich Zakharow, Leningrad (Union of Soviet Socialist Republics) AUTOMATIC DRAIN AND STABILITY CONTROL SYSTEM The subject of the invention is the automatic draft and stability control system, designed to control, in particular, the navigational characteristics of a vessel of any type # The above-mentioned buoyancy control system is applicable One thousand registered tons, for example, on tankers, container ships, RO-RO and RO-FLOW vessels, timber, ore, bulk carriers, fishing trawlers and floating platforms. Various methods are known. and systems designed to control the draft, stability and overall strength of a ship. There is, for example, a method of checking the overall strength of a ship, based on an assessment of the overall bending moment, shear forces or stresses arising from the overall bending of the ship's hull. , installed on the 0LIM vessel PIC CHALLENGER with a capacity of 65,000 tons, includes a projector, installed in the center of the vessel, and directing a beam of light to a mirror installed in the aft superstructure. The beam reflected from the mirror goes to the photo element located near the projector. When the beam is deflected, the photoelement produces a signal which is fed to the mirror turning mechanism, which signal causes the mirror to rotate so that the beam returns to its original position. The angle of rotation of the mirror is the output signal of the ship's bending sensor. Taking into account that in different sections of the hull the bending moments and shear forces have different values, it can be concluded that this method does not provide the possibility of obtaining accurate results, R) therefore, both methods described above do not control the stability of the ship.2 145 482 Systems for controlling the overall strength of a ship are also known, providing the possibility of direct measurement of stresses in the ship's hull, using ten-resistor sensors, such as, for example, the "WEDAR" system (Norway). The system is designed to measure the load caused by the wind at sea * The change of the external load is ensured by the change of the ship's course and its speed. The system consists of right and left on-board sensors, measuring the sum of the presences caused by the vertical bending moment in the mid-section, accelerated - a bow gauge designed to measure the vertical displacement of the ship, an electronic amplifying device and a unit for processing the measured values located in the steering cabin, as well as signaling means. When the limit stress level is reached, an alarm is generated, the life of this system is that it does not solve the problems related to with draft and stability control, and the above-mentioned strength testers have not been widely used due to structural defects. One of the systems designed to control the draft and stability of the ship is the INTERING system. To determine the draft, two hydrostatic draft gauges are installed fore and aft on the ship. Determination of the metacentric height can be made on the basis of the experimentally determined: heeling moment, displacement of the ship and the increase in heel angle caused by the heeling moment. In the known INTERING system, only automatic tilting of the ship is realized, i.e. the liquid (ballast) is transferred to the tipping tank by a compressor The value of the heeling moment always remains constant, about 50-60 tm - depending on the type of ship. The value of the increment of the angle of heel is determined from the reading of the ship's heel measuring instrument, which is an ordinary spirit level with a base of two meters. The accuracy of determining the heel angle increment with the use of a level is 0.1 arc degree. The disadvantage of this system is the low accuracy and high laboriousness of the operation of determining the metacentric height. The tele-accuracy of this system is due to the fact that the system uses a heel angle meter, the division value of which is 0.1 degrees, as well as the fact that a constant heeling moment is used, which at a low metacentric height leads to the fact that the ship obtains an unacceptable high bank angle, even up to 8 °, which may cause the cargo to shift, since usually the tilting is performed after loading is completed, before the ship enters sea, while securing the cargo against displacement. Therefore, at such angles of heel the accuracy of calculating the meta-centric height is reduced. lfa example, for a heel angle of 8 °, with a low metacentric height, the relative error is around 10 # (see Najdenov EV publication "Kmtrol 'posadki i ostoJcivosti sudna", Moscow, "Transport", 1983; pp. 111-112). of the metacentric height, the constant heeling moment causes a heel, the value of which is very small, 0.3-0.4 °, which is comparable to the error in measuring the increase in the heel angle. This leads to large errors in the calculation of the metacentric height, reaching 2596. Therefore, the use of such systems does not allow, firstly, to operate the ship economically, in this case if the calculation error entails an unjustified overestimation of the metacentric height value or second, it may cause ship damage if the calculation error deviates towards the minimum value of the metacentric height. The automatic draft and stability control system is known, the principle of which is based on the measurement of the degree of the ship's heel. The system includes a ship's draft control sensor, a heel angle sensor, a tipping unit with manually and automatically controlled valves and a power unit. The sensors are connected to a signal shaping circuit which works with a calculator to determine the metacentric height value. The system has a central control unit for the operation of all its units (see, for example, the publication lfeJdenov E # V. "Ifontrol 'posadki i ostojcivosti sudna", Itoskwa, "Transport", 1983, pp. 115-121). 145 482 3 The use of such The system leads to the following effects * When the ship's stability is low, the use of the above-described system causes a significant tilt of the ship, in practice unacceptable, while with high stability it does not provide the necessary bank of the ship, which leads to an increase in the error when determining the metacentric height * The system is characterized by not too high speed When using tilting in the sea, the accuracy of determining the buoyancy is very low due to the lack of compensation of the water pressure dependent on the speed. The effects of other dimensions, such as the depth of immersion and others, are not taken into account # Therefore, the system does not provide the possibility to control the overall strength. The aim of the invention is to develop an automatic control of the draft and stability of the ship, free from the disadvantages of known systems of this type, which would provide the possibility of increasing the accuracy of metacentric height, the possibility of failure-free operation of the ship and the possibility of increasing the efficiency of the ship's operation by increasing the amount of transported cargo and reducing the amount of ballast * Automatic draft and stability control system according to the invention, - includes the set value block of the ship's inclination, the output of which is switched on the heel angle signaling device is connected at the output to one of the inputs of the first comparator, and its second input is connected to the ship's heel set point value block, and at the input it is connected to the unit supplying the heeling unit, while It is connected to the outputs of the sensors. There is a block that determines the average draft of the ship, which is connected to the second input of the comparator, and to its first input is connected. There is a block of the set value of the ship's draft, the output of the comparator is connected to the input of the control block * The system according to the invention includes a time transmitter connected to the control input of the block that determines the time intervals of the ship's heeling period for the determination of the metacentric height * This system has at least one mechanical stress sensor arising in the hull of the ship, installed on a wall situated in the median plane of the hull and has at least One hull temperature sensor and a water temperature sensor, each of which is connected to a corresponding input of the signal formation circuit, and its output is connected to the input of the longitudinal dead weight calculation unit * The inventive system includes sensors for controlling the inventory on the ship included e to the input of the circuit for shaping and generating signals, on the basis of which the calculated value of the metacentric height is corrected. Object of the invention It is illustrated by an example of its implementation shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the automatic draft and stability control system according to 2 shows a block diagram of a computational block according to the invention. The automatic draft and stability control system includes two sensors 1, 2 (FIG. 1) for the control of the ship's draft 3. These sensors are installed on the boat and at the stern * The system also includes a tilt sensor 4 * The sensors 1 and 2 for draft control, in the case of this embodiment of the invention, are made as float level gauges, while as tilt sensor 4 a pendulum tilt gauge is used * However, instead of one pendulum tilt gauge it can be ¬ Use two identical contact sensors the role of the ship's draft situated on the decks of the ship at its widest point * Nbga are, for example, the same sensors as sensors 1 and 2 * In this case, the tangent of the tilt angle is defined as the ratio of the difference between their indicated values to the distance between them * Sensors 1 and 2 and 4 are connected to the corresponding inputs of the signal shaping circuit 5 * Signal shaping circuit 5 It is designed to transform the various sensor outputs into signals suitable for further processing by the counting unit * the shaping circuit 5 output 5 is connected to the input of block 8 interface input-* information output, which block 6 provides the possibility of simultaneous operation of a series of sensors with block 7 calculating the metacentric height value h * 4 145 482 Block 7 calculates the value h, the value of buoyancy Dt average draft Tf, angle 6 and angle ship Y. The input of the shaping circuit 5 is connected to the output of the tilt unit 8 of vessel 3, which includes pump 9 and ballast tanks 10, connected to pump 9 by lines 11 with valves 12. In tanks 10 are liquid level gauges 13 * The signals from the outputs of these liquid level gauges 13 are fed to the input of the signal shaping circuit 5 The system also includes a block 14 intended to control the operation of all its units and a power supply unit 15. According to the invention, the automatic control system comprises a block 16 for the set point value of the ship, a heel angle indicator 17 connected to its output and a comparator 18, To the first input of the comparator. 18, the output of the signaling device 17 is connected, and to the second input - the output of block 16 of the set value of the ship's heel. The output of the comparator 18 is connected to the supply block 15 to provide the possibility of switching on and off the pump 9 of the heeling unit 8. The system is equipped with a time transmitter 19 implemented as a clock generator connected to the input of block 14. The clock generator 19 generates a clock signal. they define the time intervals in which the heeling of the ship 3 is performed to determine the metacentric height h. Again, the system includes a block 20 for determining the draft of the ship 3, the inputs of which are connected to the outputs of the draft control sensors 1,2, block 21 of the draft value of the ship 3 and the second comparator 22. Block 21 is connected to the first input of the comparator 22, to the second input of the comparator - block 20, and the output of comparator 22 is connected to the input of the control block 14.Ife of vessel 3, in order to be able to determine the longitudinal dead weightt moment, at least One mechanical stress sensor 23 arising ch in each 24 of the ship 3. Sensors 23 are installed in the mid-section of the hull 24. The number of sensors 23 depends on the required accuracy for determining the hull's mechanical strength. For example, it is believed that it is sufficient to install in the mid-section of hull 24, on its perimeter, three identical sensors. In addition to the mechanical stress sensors 23, ship 3 has hull temperature sensors 25 and a water temperature sensor 26. The outputs of the sensors 23, 24, 25 are connected to the outputs of the signal shaping circuit 5, the output of which is connected to the input of the longitudinal dead weight calculation block 27. The system is also equipped with ship inventory control sensors, from which it determines the value of the height correction metacentric. These are the following sensors: a ballast quantity control sensor 28, a fuel consumption control sensor 29, a water supply consumption control sensor 30. The outputs of the sensors 28, 29, 30 are connected to the inputs of the signal shaping circuit 5. Block 7 for calculating the metacentric height value, block 20 for determining the draft of the ship, and block 27 for calculating the longitudinal moment of deadweight may be performed in the form of one computational block 31. which is an electronic digital machine. Therefore, it is convenient and practical to use, not only the generally known and commonly used electronic digital machine, but also a special electronic digital machine, for example one whose block diagram is shown in Fig. 2. input-output set 32 (Fig. 2) of initial conditions and parameters, memory 33 connected to the output of set 32, memory 34 for storing input data, the input of which is connected to the memory output 33, and the output to the input of the processor 35 to which the second input is connected the interface block 6. The calculation results are output to the reading unit 36 and the printer 37. The automatic draft and stability control system according to the invention operates as follows. 145 482 5 When the vessel is standing on the roadstead or near the quay, the helmsman to determine the stability and draft of the ship, it is switched on by means of block 14 of the supplying block 15 *. a control which causes the ballast fluid to be pumped into one of the ballast tanks 10. As a result, a heeling moment is generated. Before he / she starts heeling, the helmsman uses block 16 to set the desired values for the ship's heel; tilt value, usually 2-3 °. When a predetermined value of the heel angle is reached, the heel angle indicator 17 produces an analog electrical signal which is fed to comparator 18 which compares the signals from the ship's heel target block 16 and from the heel angle indicator 17. When these two values become equal, the comparator passes a control signal which is fed to the supply block 15 and turns off the pump 9 of the ship's heeling unit 8. The signals representing the draft, heel and torque values are supplied from the inputs of the respective sensors 1, 2, 4 and 13 through the signal shaping circuit 5 and the input-output interface 6 to the metacentric altitude calculation block 7 and to the ship mean draft determination block 20. The signal shaping circuit 5 is designed to convert and scale the signals from any sensor to obtaining normalized DC signals. The circuit includes threshold circuits. The 6 input-output interface provides simultaneous operation of any number of sensors with computational block 31 by separating the calculation of the value and the draft in time. Calculation of the average draft is made according to the following formula: T = \ (T, + T2), where: T- - value the ship's draft in the fore part, T2 - the value of the ship's draft in the stern part. Therefore, the value of the ship's differential angle is calculated according to the following model: tg Y - E where: L - length of the ship's hull between the points where sensors 1, 2.W are installed block 7 calculating the value of the metacentric height, the calculation of the value of h is performed according to the known formula: A © D where: h - initial centric height of the ship, D - volumetric displacement, A9 - increase of the heel angle, M - heeling moment, lifetime D of the ship displacement is determined according to the formula: D »ST where: T - mean draft value, S - waterline area (m)? In the input data memory 34, data from the "Master's Stability Information" (for example, the ton scale per 1 cm draft or in some other form a buoyancy curve) is entered and stored. By means of this information and the intended actual drafts in the fore and stern parts, the value of the displacement is determined D. The heeling moment lifetime is determined from the water level in the ballast tank 10, with which the vessel is heeled 3 # by means of the 13th level gauge. and on the basis of the arm and volume information corresponding to this level, which data is stored in memory 34 for storing the output data. 6 145 482 Tilt angle increment value 6 is mapped by a signal generated by sensor 4 tilt angle * Tilt angle 6 increment value is determined by according to the following formula: e = ed - a, where: Qi is the value of the heel angle before the vessel starts heeling, 6v is the value of the heel angle after finishing heeling. The process of determining the meta-centric height h may be repeated automatically. For this purpose, the helmsman should determine either the time by means of a time setter 19 with which they can be determined these time intervals in which, in the opinion of the helmsman, the experimental tilting of the vessel should be repeated, for example every 1 hour, every two hours, every three hours, every 24 hours, up to 48 hours, or changing the vessel's draft by means of block 21 of the adjuster the draft value of the vessel (which may take the form of a simple potentiometer) when the helmsman specifies a draft change value, for example, 0.5 m; 1.0; 2.0 m * At this point, a signal from block 20 for determining the ship's draft corresponding to the average draft T * Tf is supplied to comparator 22.This signal in comparator 22 is compared with the set value by means of block 21 of the ship's draft adjuster and in the case of when these signals are equal, comparator 22 passes a control signal which is fed to control block 14 # The tilt of the ship is then performed until the controller obtains the necessary ship condition data * Computing block 31 performs the calculations and the results of this. the calculations are sent to the printer 37. The results of the calculations determine the parameters of the static stability characteristics of the ship, the limiting values of the angle of the arm, stability, values of the draft intensity in the bow and stern part, differen- tial, heel * The obtained data allow the helmsman to make an overview of the topic of actual draft values and ship stability * All the listed values are compared in the processor 35 with the limit values which are stored in the input data memory 34 * By means of a mechanical stress sensor 23 in the ship's hull 24 (which may be a strain gauge or a magnetic transducer) and on the basis of the data obtained from the ship's hull temperature sensor 25 (which may be several) and the data from the water temperature sensor 25, in block 27 intended for the calculation of the longitudinal moment of deadweight, its actual value is calculated * In addition, by means of information stored in memory 14 for the input data in block 27 for the calculation of longitudinal dead weightt, the usual calculation of the strength factors in the various sections of the ship's hull, bending moment in the median section, deflection arrows * This information is compared in processor 35 with storage limits memory for 34 input data and then directed to reading instrument 36 and printer 37 * During a voyage at sea, the values of the draft, stability and longitudinal deadweight are corrected on the basis of information supplied to computational block 31 of: sensors 28 quantity control ballast (which is installed in ballast tanks), sensors 29 for controlling fuel consumption, sensors 30 for controlling the consumption of water for drinking and washing. Corrections are made using known methods * The results of the correction are printed out by a printer 37 to assess the ship's condition * The automatic draft and stability control system thus allows the following parameters to be determined: bow draft, stern draft, average draft, different , displacement, deadweight, static heel, metacentric height, its limit values, stability characteristics and its basic elements, design rolling period, deadweight longitudinal moment and its limit values. 145 482 7 The system produces information for the master of the nature of Recommendations on the rational stowage or handling of cargo on board in order to increase the carrying capacity of the ship. In addition, the system makes it possible to increase the carrying capacity of the ship up to 20% f, depending on the nature of the goods carried. In fact, during the operation of the ship, the captain is constantly forced to find compromise solutions. On the one hand, it is obliged to ensure sufficient stability, strength and draft, and on the other hand, the transport capacity of the ship should be preserved. The safety of navigation is always of absolute priority here, since the loss of a ship and cargo constitute an extreme condition for the inefficiency of its operation. The widely used computational method of controlling draft characteristics and stability gives errors even in the case of its implementation by means of computational techniques. The basic court that arises during the calculation results from the inaccuracy of the operative introduction of the coordinate centers of gravity of the loads and their masses. In order to compensate for the probable error for insurance purposes, the captain of the ship often consciously makes decisions about the intended reduction of the cargo, does not accept the deck cargo, and unreasonably increases the amount of ballast. However, too much stability may be as dangerous for the ship as too small. solves the problem of the practical provision of sufficient and non-excessive stability on the basis of a more accurate determination of the actual characteristics of the draft stability and strength and forecasting their changes in the ship's operation process. Thanks to the invention, the ship can take on additional cargo instead of excessive ballast, which will increase its carrying capacity. In this case, if there is no additional cargo, the system according to the invention allows a certain amount of fuel to be saved, but the saving is due to the fact that the ship does not carry unnecessary ballast. The fuel savings can be 15%. that the use of an automatic draft and stability control system allows to increase the economic efficiency of ship operation. PL