PL56958B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 15.III.1969 KI. 42 m4, 7/70 MKP G06g \jffj0 Twórca wynalazku: mgr inz. Zdzislaw Duh-Iiribor Wlasciciel patentu: Gdanskie Zaklady Radiowe, Gdansk (Polska) Automatyczny kalkulator statecznosci statków Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do au¬ tomatycznego obliczania podstawowych parametrów statecznosci obiektów plywajacych w zaleznosci od ciezaru i rozkladu ladunku oraz balastów.Wlasciwosci nawigacyjne statku zaleza zarówno od geometrycznych wymiarów i ksztaltów kadlu¬ ba jak i od sumarycznego ciezaru oraz wspólrzed¬ nych srodka ciezkosci statku. Zadania eksploata¬ cyjne narzucaja zwykle wymiary i ciezary ladun¬ ku, natomiast dowolnie, choc w ograniczonym za¬ kresie, mozna wybierac wspólrzedne srodków ciez¬ kosci, czyli rozklad przestrzenny poszczególnych partii ladunku. W praktyce przed zaladowaniem zaklada sie pewien rozklad i oblicza sie wplyw tego rozkladu na statecznosc statku. W celu wy¬ znaczenia rozkladu ladunku optymalnego ze wzgle¬ dów ekonomicznych i bezpieczenstwa zeglugi na¬ lezy skonfrontowac obliczone na podstawie zalo¬ zonego rozkladu parametry statecznosciowe, jak moment ciezarowy wzdluzny, moment wyporu, pro¬ mien metacentryczny, przeglebienie dzioba w sto¬ sunku do rufy, okres kolysan i inne, z wartoscia¬ mi dopuszczalnymi, lub zalecanymi tych parame¬ trów.Zaleznie od wyniku konfrontacji zaklada sie inny rozklad ladunku i powtórnie liczy sie wymienione parametry, lub uznaje sie zalozony rozklad za od¬ powiedni. Obliczanie parametrów dokonuje sie wie¬ lokrotnie, praktycznie przed kazdym rejsem, po¬ lo 15 25 30 niewaz ladunki sa na ogól zróznicowane co do wy¬ miarów i ciezaru.W celu ograniczenia pracochlonnosci zmudnych obliczen i przyspieszenia procesu przygotowania planu zaladunku stosuje sie kalkulatory automa¬ tyczne, przyspieszajace prace obliczeniowa dzieki automatyzacji pewnych etapów obliczen. Sa to ma¬ szyny analogowe mechaniczne, lub elektryczne.Elektryczny kalkulator sklada sie z sieci oporników i potencjometrów polaczonych w uklad mostkowy, galwanometru i zródla pradu elektrycznego. Ra¬ miona mostka zawieraja potencjometry i oporniki nastawne, odwzorowujace obciazenia, czyli ciezary, lub momenty dzialajace na statek. Równowage elektryczna mostka osiaga sie przez obrót poten¬ cjometru z jednoczesna obserwacja galwanometru.Z polozenia rotora potencjometru opatrzonego skala odczytuje sie w stanie równowagi wartosc obliczanego parametru. Do odwzorowania momen¬ tów, czyli iloczynów ciezarów i odleglosci te zna¬ ne kalkulatory zawieraja grupy potencjometrów, sprzezonych mechanicznie i przelaczniki pozwala¬ jace w sposób skokowy zmieniac odwzorowanie odleglosci, na których dzialaja ciezary nastawialne przez obrót rotorów potencjometrów w sposób ciag¬ ly. Ograniczona liczba wymienionych przelaczni¬ ków, bedaca koniecznym kompromisem na rzecz prostoty obslugi stanowi jednak zródlo bledów od¬ wzorowania momentów. 569583 Ponadto dokladnosc wskazan urzadzen mostko¬ wych jest uwarunkowana precyzja w równowaze¬ niu mostka przed odczytem, a pospiech, nieunik¬ niony przed zaladunkiem statku, nie sprzyja do- * kladnosci manipulacji i przez to prowadzi do dal¬ szych uchybów w wynikach obliczen, a nawet do uszkodzen kalkulatora.Celem wynalazku jest maksymalne uproszczenie obslugi kalkulatora i eliminacja znacznej czesci bledów wystepujacych przy obliczaniu parametrów V statecznosciowych za pomoca znanych kalkulato¬ rów. Zadaniem jest konstrukcja kalkulatora, który wymaga prostego wprowadzania danych, nasta- wialnych w sposób bezstopniowy i umozliwia bez¬ zwloczny, bezposredni odczyt zadanego parametru statecznosciowego.Powyzszy cel zostal osiagniety przez zastosowa¬ nie ukladów elektrycznego mnozenia napiec, skla¬ dajacych sie ze znanych potencjometrów nastaw¬ nych ciezarów ladunków i kaskadowo z nimi pola¬ czonych potencjometrów nastawnych odleglosci srodków tych ciezarów od rufy, lub od dna statku, celem analogowego obliczania iloczynów tych wielkosci, czyli momentów sil. Okazalo sie korzystne wlaczenie pomiedzy stopnie wymienio¬ nych kaskad dodatkowo wzmacniaczy separacyj¬ nych celem uniezaleznienia podzialu napiecia przez pierwszy potencjometr kazdej kaskady od wplywu drugiego potencjometru kaskady.Wyjscia potencjometrów przeznaczonych do wpro¬ wadzania jednoimiennych danych sa grupowo po¬ laczone z ukladami elektronicznego sumowania celem wytworzenia analogowych sygnalów sumy ciezarów statku, sumarycznego momentu wzdluz¬ nego i sumarycznego momentu wysokosciowego.Ponadto w kalkulatorze zastosowano znane ukla¬ dy dzielenia elektronicznego, do których doprowa¬ dzono polaczenia odpowiednio: do jednego — z wyjscia sumatora momentów wzdluznych i z wyj¬ scia sumatora ciezarów — celem uzyskania sygna¬ lu analogowego poziomej wspólrzednej srodka ciez¬ kosci oraz do drugiego z nich — z sumatora mo¬ mentów wysokosciowych i z sumatora ciezarów — celem uzyskania sygnalu analogowego pionowej wspólrzednej srodka ciezkosci statku z ladunkiem.Sumator ciezarów jest poza tym polaczony z wej¬ sciami znanych, w zasadzie, elektronicznych prze¬ ksztaltników funkcyjnych do przetwarzania, z uwzglednieniem okreslonych wlasciwosci hydrosta¬ tycznych statku, elektrycznego sygnalu analogowego sumy ciezarów na sygnaly analogowe wzniosu mc- tacentrum, sredniego zanurzenia, momentu wyporu i jednostkowego momentu przeglebiajacego. Dal¬ szy sumator, zastosowany w kalkulatorze jest po¬ laczony z wymienionym ukladem dzielenia, pro¬ dukujacym sygnal analogowy pionowej wspólrzed¬ nej srodka ciezkosci statku i z wymienionym przeksztaltnikiem funkcyjnym, produkujacym sy¬ gnal wzniosu metacentrum.Z wyjscia tego sumatora otrzymuje sie sygnal analogowy wysokosci metacentrycznej, przy czym to wyjscie jest polaczone z dodatkowym przeksztal¬ tnikiem funkcyjnym, produkujacym sygnal analo¬ gowy okresu kolysan statku, zalezny od sygnalu 4 wysokosci metacentrycznej. Ponadto kalkulator za¬ wiera zespól elektronicznie sumujacy sygnal ana¬ logowy momentu wyporu statku i sygnal analogo¬ wy (o odwróconej biegunowosci) momentu cieza- 5 rowego wzdluznego, doprowadzone z zespolów wy¬ zej wymienionych, a wyjscie tego sumatora jest polaczone z dodatkowym ukladem dzielenia, do którego jest doprowadzony, jako dzielnik, z prze¬ ksztaltnika wyzej wymienionego, sygnal jednostko- 10 wego momentu przeglebiajacego, celem uzyskania sygnalu przeglebienia dzioba w stosunku do rufy.Kalkulator zawiera ponadto komutator i pola¬ czony z nim woltomierz do odczytywania parame¬ trów statecznosciowych, obliczanych w formie ana- 15 logowej przy czym do komutatora sa doprowadzo¬ ne polaczenia z wyjsc sumatorów i przeksztaltni¬ ków produkujacych sygnaly analogowe interesuja¬ cych parametrów jak pionowa wspólrzedna srodka ciezkosci statku, wysokosc metacentryczna, okres 20 kolysan, srednia glebokosc zanurzenia, moment wy¬ poru, moment przeglebiajacy, przeglebienie, suma¬ ryczny ciezar i wzdluzna wspólrzedna srodka ciez¬ kosci statku.Wymieniony woltomierz najkorzystniej ma po- 25 stac woltomierza cyfrowego, przy czym komutator zawiera dodatkowe zestyki do zalaczania lampek wyswietlajacych odpowiednie miana fizyczne i prze¬ cinek dziesietny. Czesc potencjometrów nastawnych i/lub oporników przelaczalnych, reprezentujaca cie- 30 zar kadluba statku, stalego wyposazenia, zbiorni¬ ków i balastów oraz momenty wzdluzny i wyso¬ kosciowy tych-mas Jest odlaczalna wspólnym wy¬ lacznikiem od innych zespolów kalkulatora celem umozliwienia uzycia kalkulatora do obliczen doty- 35 czacych poszczególnych ladowni, lub pomieszczen poza statkiem. Ponadto kalkulator zawiera urzadze¬ nia przelaczajace do przerywania zasilania poten¬ cjometrów nastawnych i zalaczania okreslonego na¬ piecia do wejsc zespolów sumujacych sygnaly ana- 40 logowe ciezarów i momentów lub, alternatywnie, do wejscia woltomierza — celem sprawdzania stanu technicznego zespolów kalkulatora.Dzieki opisanemu rozwiazaniu zostala stworzo¬ na mozliwosc szybkiego automatycznego wylicza- 45 nia z dobra dokladnoscia wspólrzednych srodka ciezkosci i sumy ciezarów ladunku wewnatrz kaz¬ dej ladowni, a nawet w czesci ladowni, po czym mozna z duza dokladnoscia, wykorzystujac bezstop- niowe nastawianie ciezarów i odleglosci, odwzo- 50 rowac rzeczywiste warunki obciazenia statku la¬ dunkiem. Praca kalkulatora jest praktycznie bez¬ zwloczna. Wyniki obliczen sa gotowe natychmiast po wprowadzeniu danych. Celem odczytania,które¬ gokolwiek z obliczonych parametrów wystarcza M proste uruchomienie jednym z przycisków odpo¬ wiednich zestyków komutatora.Odczytane wartosci parametrów nie zostaja wy¬ mazane i mozna je odczytywac wielokrotnie, w dowolnej kolejnosci. Mozliwa jest ciagla obser- 63 wacja zmieniajacej sie wartosci interesujacego pa¬ rametru podczas ciaglej zmiany którejkolwiek z wartosci zadanych, lub nawet przy jednoczesnej zmianie dwu wartosci zadanych.Ta wlasciwosc umozliwia, miedzy innymi, szyb- 65 kie wyszukanie optymalnej, ze wzgledów statecz-& ilosciowych, lokalizacji okreslonej jednostki, lub partii ladunku, Kalkulator umozliwia w szczegól¬ nosci wypróbowanie, w krótkim czasie, wielu wa¬ riantów rozkladu ladunku przy czym wszystkie dane^ okreslajace wariant wybrany sa jednoczes¬ nie zapamietane w postaci okreslonych -nastaw i moga byc zapisane, jako podstawa do opracowa¬ nia planu zaladunku statku.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, który przed¬ stawia schemat ideowy kalkulatora. Blok N ozna¬ cza grupe dziewieciu potencjometrów nastawnych, opatrzonych podzlalkami mianowanymi w tonach.Te potencjometry sa wyjsciami polaczone z wej¬ sciami wzmacniaczy separacyjnych 8 o wysokiej opornosci wejsciowe], wzmocnieniu k = 1 i o bar¬ dzo niskiej opornosci wyjsciowej. Dwie dalsze gru¬ py nx i tvl po dziewiec potencjometrów z podzial- kami mianowanymi w metrach sa polaczone swymi skrajnymi wyprowadzeniami do wyjsc wzmacnia¬ czy separacyjnych 8. Montazowo potencjometry wy¬ mienionych trzech grup sa pogrupowane w trójki w ten sposób, ze w kazdej trójce znajduje sie je¬ den z potencjometrów grupy N i po jednym z grup nx oraz ttz. Wyjscia wszystkich potencjometrów grupy nx sa polaczone z wejsciami elektronicznego ukladu operacyjnego 2x sumowania napiec. Po¬ dobnie wyjscia potencjometrów grupy 7tz sa pola¬ czone z sumatorem operacyjnym Hz, a wyjscia wzmacniaczy separacyjnych S sa polaczone z ana¬ logicznym sumatorem ^p.Dodatkowo do sumatorów 2x9 2i i 2v sa dopro¬ wadzone polaczenia z wyjsc zespolu C, skladajacego sie z nastawnych dzielników napiec i przelaczni¬ ków. Wymienione polaczenia zespolu C z sumatora¬ mi przebiegaja przez zestyki wylacznika K2, które¬ go dzwignia jest wyprowadzona na plyte czolowa kalkulatora, a jej dwie pozycje sa oznaczone: „La¬ downia" i „Statek".Na rysunku wylacznik K2 jest przedstawiony w polozeniu „Ladownia". Do ukladu C dzielników oraz do skrajnych wyprowadzen potencjometrów grupy N jest doprowadzone napiecie stabilizowa¬ ne z zasilacza F przez przelacznik B „Praca" — Kontrola" (na rysunku w pozycji „Praca"). Napie¬ cia wyjsciowe sumatorów 2x, 2v i 2x sa sygna¬ lami analogowymi odpowiednio: sumarycznego mo¬ mentu ciezarowego wzdluznego, sumy ciezarów i sumarycznego momentu wysokosciowego.Do obliczania parametrów statecznosciowych, za¬ leznych od ksztaltów i wymiarów kadluba statku i bezposrednio od sumarycznego ciezaru, zastosowa¬ no cztery operacyjne przeksztaltniki funkcyjne fj f* fj i t4 i polaczono ich wejscia z sumatorem ^p produkujacym sygnal analogowy sumarycznego cie¬ zaru statku. Na wyjsciach wymienionych przeksztal¬ tników otrzymuje sie odpowiednio sygnaly analo¬ gowe wzniosu metacentrum, sredniej glebokosci zanurzenia, momentu wyporu statku i jednostko¬ wego momentu przeglebiajacego.Do obliczania wspólrzednych wypadkowego srod¬ ka ciezkosci statku, lub ladowni, zastosowano dwa uklady operacyjne elektronicznego dzielenia X i Z, do których doprowadzono sygnaly wypadkowych momentów — jako dzielne — z zespolów operacyj- 6 nych odpowiednio 2x i 2* ora* sygnal sumarycz¬ nego ciezaru z zespolu £p — jako dzielniki. Sy¬ gnal analogowy wzniosu metacentrum z przeki*taltT nika fi oraz sygnal pionowej wspólrzednej srodka 5 ciezkosci z zespolu operacyjnego dzielenia % sa do¬ prowadzone do sumatora operacyjnego r* który w znany sposób wytwarza sygnal analogowy róznicy wymienionych parametrów, czyli sygnal wysokosci nietacentrycznej. 10 Przeksztaltnik funkcyjny r produkuje sygnal ana¬ logowy okresu bocznych kolysan statku, uzaleznio¬ ny od sygnalu wysokosci metaoentrycznej, dopro¬ wadzonego z sumatora i». Sumator elektroniczny M, przelaczony do wyjsc sumatora 2x momentów 11 ciezarowych wzdluznych i przeksztaltnika opera¬ cyjnego f, generujacego sygnal momentu wyporu, produkuje sygnal róznicy tych wielkosci, czyli mo¬ mentu przeglebiajacego. Wyjscia przeksztaltnika funkcyjnego ti9 produkujacego sygnal jednostko- * wego momentu przeglebiajacego i sumatora M pro¬ dukujacego moment przeglebiajacy sa polaczone z ukladem t elektronicznego dzielenia, który wy¬ twarza sygnal przeglebienia dzioba w stosunku do rufy statku.** Wyjscia omówionych zespolów, produkujacych sygnaly analogowe interesujacych parametrów sta¬ tecznosciowych sa polaczone z komutatorem K, w którym oprócz zestyków uruchamianych za po¬ moca przycisków, zalaczajacych wybrany sygnal * do woltomierza II i W znajduja sie równiez na¬ stawne dzielniki napiec, dopasowujace poziom przenoszonych sygnalów do zakresu woltomierza.Dodatkowe zestyki komutatora K sluza do zala¬ czania lampek L umieszczonych pod plyta czolowa i przyslonietych maskami z wycietymi oznaczenia¬ mi zmian fizycznych obliczanych parametrów oraz przecinkami dziesietnymi.W wykonanym urzadzeniu zastosowano do od¬ czytywania wyników Woltomierz cyfrowy oraz po- ** laczenie wejscia tego woltomierza przez wylacz¬ nik Q ze zródlem F stabilizowanego napiecia. To polaczenie i wylacznik sluza do sprawdzania wol¬ tomierza U, W i zródla napiecia F.Kalkulator mozna latwo przystosowac do wspól- 45 pracy z drukarka, lub innym urzadzeniem reje¬ stracji, albo przetwarzania danych. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 50 1. Automatyczny kalkulator statecznosci statków zawierajacy potencjometry do wprowadzania danych znamienny, tym, ze sklada sie z ukladów mnozenia napiec elektrycznych utworzonych, celem obliczania momentów sil, przez kaskado- 55 we polaczenia potencjometrów nastawnych cie¬ zarów (N) i potencjometrów nastawnych odle¬ glosci (rcx, nz) najkorzystniej z zastosowaniem wzmacniaczy separacyjnych (S) wlaczonych mie- . dzy stopnie kaskad, i ponadto sklada sie z elek- 60 tronicznych ukladów sumowania napiec, z któ¬ rych jeden (2Tx) jest polaczony z wyjsciami po¬ tencjometrów nastawnych (nx) poziomych wspól¬ rzednych srodków ciezkosci poszczególnych par¬ tii ladunku, drugi uklad sumowania (2*p) jest 65 polaczony, najkorzystniej przez wzmacniacze se-56958 7 paracyjne (S), z wyjsciami potencjometrów na¬ stawnych (N) ciezarów, a trzeci uklad sumo¬ wania (2z) jest polaczony z wyjsciarni poten¬ cjometrów (tzz) nastawiania pionowych wspól¬ rzednych srodków ciezkosci partii ladunku, jak 5 równiez sklada sie z przeksztaltników funkcyj¬ nych flf f2, f3, f4, polaczonych z wymienionym sumatorem (^p) sygnalów analogowych ciezarów i generujacych napiecia analogowe odpowiednio wzniosu metacentrum, sredniej glebokosci zanu- 10 rzenia, momentu wyporu statku i jednostkowego momentu przeglebiajacego w zaleznosci od okreslonych wlasciwosci hydrostatycznych i od wartosci .doprowadzanego sygnalu analogowego sumy ciezarów statku, oraz sklada sie z ukla- 15 dów elektronicznych dzielenia (X, Z), z których jeden jest polaczony z wymienionym sumatorem (2x) napiec analogowych momentów ciezaro¬ wych wzdluznych i z wymienionym sumatorem (^p) napiec analogowych ciezarów, celem wy- 2p twarzania sygnalu analogowego wzdluznej wspólrzednej srodka ciezkosci statku, a drugi uklad dzielenia (Z) jest polaczony z wymienio¬ nym sumatorem (Hz) sygnalów iloczynów cie¬ zarów i ich pionowych wspólrzednych oraz z 25 sumatorem (^p) sygnalów ciezarów, celem wy¬ twarzania sygnalu analogowego pionowej wspól¬ rzednej srodka ciezkosci statku, a ponadto skla¬ da sie z sumatora (r) polaczonego z ostatnio wy¬ mienionym ukladem (Z) dzielenia i z wymie- 30 nionym przeksztaltnikiem funkcyjnym (fj) gene¬ rujacym sygnal wzniosu metacentrum statku, celem automatycznego obliczania wysokosci me- tacentrycznej, z przeksztaltnika funkcyjnego (t) polaczonego z wymienionym sumatorem (r), pro- 35 dukujacym sygnal wysokosci metacentrycznej, celem wytwarzania sygnalu analogowego okresu kolysan bocznych statku, z sumatora elektro¬ nicznego (M) polaczonego z wymienionym suma¬ torem (Hx) sygnalów wzdluznych momentów 40 8 ciezarowych i z wymienionym przeksztaltnikiem funkcyjnym (f3) generujacym sygnal analogowy momentu wyporu statku — celem wytwarzania sygnalu momentu przeglebiajacego, jak równiez sklada sie z ukladu elektronicznego dzielenia (t) polaczonego z wymienionym sumatorem (M) wy¬ twarzajacym sygnal momentu przeglebiajacego i z wymienionym przeksztaltnikiem funkcyjnym (f4) generujacym jednostkowy moment przegle- biajacy — celem wytworzenia sygnalu analogo¬ wego przeglebienia dzioba w stosunku do rufy statku, z komutatora (K) polaczonego z wyjscia¬ mi zespolów operacyjnych (Hz, Z, r, I, f2, f3, M, t, 2i, X i 2x) wytwarzajacych sygnaly analo¬ gowe interesujacych parametrów statecznoscio¬ wych oraz z woltomierza (U—W) polaczonego z komutatorem, do odczytywania obliczonych pa¬ rametrów.

2. Automatyczny kalkulator wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tym, ze zawiera grupe potencjometrów lub/i przelaczalnych oporników nastawnych (C) reprezentujacych ciezary i momenty ciezarowe kadluba, zbiorników i balastów statku oraz urza¬ dzenie odlaczajace (K2) wymieniona grupe (C) od zespolów operacyjnych (21x, ^p, Hz) sumo¬ wania napiec.

3. Automatyczny kalkulator wedlug zastrz. 1 i 2 znamienny tym, ze jako woltomierz (U-W) do odczytywania obliczanych parametrów posiada przetwornik analogowo-cyfrowy i wskaznik cy¬ frowy oraz lampki (L) do wyswietlania znaków pisarskich, polaczone z komutatorem (K).

4. Automatyczny kalkulator wedlug zastrz. 1—3 znamienny tym, ze zawiera urzadzenia przela¬ czajace (B i Q) do zalaczania stabilizowanego napiecia ze zródla (F) do zespolów sumujacych (Hx, ^p, Hz) lub i do przetwornika analo- gowo-cyfrowego (U) celem sprawdzania po¬ prawnosci dzialania kalkulatora.KI. 42 m4, 7/70 56958 MKP G 06 g 1LA \ Tu N I 1I--1 % Ul W-S ~l L ! X X J ';! f3 f* M t t l w a 0 u PL