RU167580U1 - Физическая имитационная модель судна - Google Patents
Физическая имитационная модель судна Download PDFInfo
- Publication number
- RU167580U1 RU167580U1 RU2016125532U RU2016125532U RU167580U1 RU 167580 U1 RU167580 U1 RU 167580U1 RU 2016125532 U RU2016125532 U RU 2016125532U RU 2016125532 U RU2016125532 U RU 2016125532U RU 167580 U1 RU167580 U1 RU 167580U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- motor
- sna
- trolley
- stepper motor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B71/00—Designing vessels; Predicting their performance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области определения характеристик водных транспортных средств и может быть использована для моделирования поведения судов в зависимости от сигналов управления двигательно-движительным комплексом. Физическая имитационная модель судна содержит тележку в виде платформы с носовой и кормовой частями. Платформа установлена на четыре мотор-колеса. В носовой и кормовой части платформы установлено по одной антенне СНС и акселерометру. В центре платформы установлен блок управления. К блоку управления подключены источник питания, антенны СНС, акселерометры. Мотор-колесо на металлической вилке снабжено шаговым двигателем перемещений и поворотным шаговым двигателем, абсолютным энкодером. Вилка установлена на платформе с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на 360°. Модель позволяет проводить маневровые операции в условиях моделирования маневровых операций на большом пространстве, а также сократить затраты на проведение опытов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Полезная модель относится к области определения характеристик водных транспортных средств и может быть использована для моделирования поведения судов в зависимости от сигналов управления двигательно-движительным комплексом.
Известна установка для буксировочных испытаний модели судна в опытовом бассейне (А.с. СССР N 1057362, опубл. 30.11.1983), содержащая жестко закрепленную на буксировочной тележке раму, по горизонтальным направляющим которой перемещается каретка, связанная с динамометром и снабженная роликами, в которых находится вертикальная штанга, соединенная с буксируемой в канале бассейна моделью судна.
Недостатком известной установки является ограничение диапазона перемещений модели размерами канала. Установка не позволяет проводить маневровые испытания модели судна и, следовательно, определять показатели качества управления судном.
Известен способ маневренных испытаний модели судна в опытовом бассейне и устройство для его осуществления (Пат. РФ №2132796, опубл. 10.07.1999), описывающий экспериментальный способ и устройство проведения испытаний судна в опытовом бассейне. Устройство содержит корпус, размещенный на тележке, вертикальный вал на подшипниках, связанный с приводом поворота модели, включающий электродвигатель с редуктором, рычаг, жестко соединенный с вертикальным валом, динамометр с тензорезисторами и датчик угла поворота. Устройство дополнительно снабжено угловым редуктором, датчиком скорости движения тележки, концевыми выключателями, направляющими лыжами, направляющей державкой и ЭВМ. Изобретение направлено на повышение эффективности использования ледового поля и ледового бассейна в целом, а также повышение достоверности результатов измерения действующих на модель внешних сил и моментов.
Недостаток заключается в следующем. Ограничена область перемещения модели судна размерами опытового бассейна, кроме того, невозможно без существенных материальных затрат увеличить размеры бассейна. Также угол поворота модели не может превышать 10°, что не позволяет в полной мере проводить маневровые испытания модели судна и определять показатели качества управления судном.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в расширении диапазона моделируемых процессов, обеспечении маневровых операций в неограниченном пространстве.
Для достижения указанного технического результата в физической имитационной модели судна, содержащей тележку, поворотный двигатель, датчик угла поворота (энкодер), компьютер, источник питания, тележка выполнена в виде платформы, имеющей носовую часть и кормовую часть в крайних точках которых установлено по антенне СНС и акселерометру, в центре платформы установлен блок управления, к которому подключены антенны СНС, акселерометры и источник питания, тележка снабжена четырьмя мотор-колесами, каждое из которых снабжено шаговым двигателем перемещений, поворотным шаговым двигателем и абсолютным энкодером, колесо установлено на горизонтальном валу шагового двигателя перемещений, вал которого вместе с колесом закреплен на вилке, которая в свою очередь размещена на вертикальном валу поворотного шагового двигателя, прикрепленного к жестко установленной на платформе П-образной пластине.
Благодаря подобной конструкции физической имитационной конструкции модели судна (ФИМС) возможно проводить маневровые операции на неограниченном пространстве и расширить диапазон моделируемых процессов.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.
На фиг. 1 показан общий вид ФИМС, на фиг. 2 - общий вид мотор-колеса, на фиг. 3 приведена схема системы правления ФИМС, на фиг. 4 - схема перемещения ФИМС с поворотом.
Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит тележку, тележка выполнена в виде платформы 1. Платформа 1 имеет носовую и кормовую части (на фиг. 1, 2 не обозначены). Платформа 1 снабжена четырьмя поворотными мотор-колесами 2. В центре платформы 1 установлен блок 3 управления. К блоку 3 управления подключены две антенны спутниковой навигационной системы (СНС) 4, одна антенна 4 расположена в крайней точке носовой части, другая - в крайней точке кормовой части платформы 1. К блоку 3 управления подключены также два акселерометра 5, один в крайней точке носовой части, другой - в крайней точке кормовой части платформы 1. К блоку 3 управления подключен также источник питания 6.
Каждое мотор-колесо 2 (фиг. 2) снабжено поворотным шаговым двигателем 8, шаговым двигателем 10 перемещений, абсолютным энкодером 12. Колесо 2 установлено на горизонтальном валу (на фиг. 2 не обозначен) шагового двигателя 10 перемещений. Горизонтальный вал шагового двигателя 10 перемещений вместе с колесом закреплен на вилке 7, вал проходит через отверстия в стальной вилке 7 и закреплен к вилке 7 болтами. Вилка 7 размещена на вертикальном валу (на фиг. 2 не обозначен) поворотного шагового двигателя 8 за счет чего вилка 7 вместе с колесом может осуществлять поворот вокруг вертикальной оси на 360°. Опора вилки 7 на платформу 1 осуществлена при помощи опорного подшипника 9. Поворотный шаговый двигатель 8 прикреплен к П-образной стальной пластине 11, которая в свою очередь жестко закреплена на платформе 1. На вертикальном валу (на фиг. 1, 2 не обозначен) поворотного шагового двигателя 8 размещен абсолютный энкодер 12, а также опорный подшипник 9 и сама вилка 7. С помощью абсолютного энкодера 12 определяют текущий угол поворота вилки 7 относительно носа платформы 1. Блок 3 управления (фиг. 2) содержит управляющий компьютер 13, два приемника 14 сигналов спутниковых навигационных систем (СНС), четыре двухосных контроллера 15 шаговых двигателей 8 и 10, четыре двухосных драйвера 16 шаговых двигателей 8 и 10, радиомодем 17.
Устройство работает следующим образом.
При старте системы управляющий компьютер 13 опрашивает абсолютные энкодеры 12 каждого мотор-колеса 2, и посредством контроллеров 15 шаговых двигателей и драйверов 16 шаговых двигателей выдает управляющие сигналы на поворотные шаговые двигатели 8 таким образом, чтобы все колеса 2 заняли одинаковые положения параллельно осевой линии платформы 1.
В течение всей продолжительности работы устройства сигналы спутниковых навигационных систем (СНС) GPS и ГЛОНАСС принимаются при помощи антенн 4 СНС, расположенных соответственно в крайних точках носа и кормы платформы 1, и обрабатываются приемниками 14 сигналов СНС, расположенными в блоке управления 3. Координаты носа и кормы регистрируются в памяти управляющего компьютера 13 и передаются оператору установки посредством радиомодема 17.
Для повышения точности позиционирования носа и кормы используют акселерометры 5, расположенные соответственно в крайних точках носа и кормы. В течение всей продолжительности работы устройства ускорения по осям продольных, поперечных и вертикальных перемещений, а также угловые скорости по вращению вокруг этих осей регистрируются в памяти управляющего компьютера 13 и передаются оператору установки посредством радиомодема 17.
Оператор может управлять движением модели (фиг. 4), задавая перемещение центра платформы GL и угол поворота γ управляющему компьютеру 13 через радиомодем 17. В случае прямолинейного движения задача управления шаговыми двигателями перемещений 10 тривиальна и не требует дополнительных расчетов. В случае криволинейного движения управляющий компьютер 13 рассчитывает требуемые перемещения мотор-колес 2 по формулам:
где Rc - радиус окружности, которую описывает геометрический центр G физической модели;
Н - расстояние (база) между осями поворота передних и задних мотор-колес 2 ФИМС одного борта.
Обозначим через sig знак угла поворота γ:
При повороте платформы налево sig<0, при повороте направо sig>0.
Тогда значения углов поворота γ1 и γ2 для поворотных шаговых двигателей 8 передних мотор-колес рассчитывают по формулам (3) и (4).
где L - расстояние между осями поворота левого и правого передних или задних мотор-колес.
Углы поворота для задних мотор-колес γ3 и γ4 рассчитывают как:
Расстояния, которые должны пройти мотор-колеса левого и правого бортов (AL1 и CL2 на фиг. 4 соответственно), вычисляют в соответствии с формулами:
Управляющий компьютер 13 посредством контроллеров 15 шаговых двигателей и драйверов 16 шаговых двигателей выдает управляющие сигналы на поворотные шаговые двигатели 8 таким образом, чтобы все колеса 11 заняли положения относительно осевой линии платформы 1 в соответствии с рассчитанными значениями углов γ1…γ4. По завершении выставления колес 11 на заданные углы рассчитанные значения AL1 и CL2 переводят в импульсы управления шаговыми двигателями 10 перемещений левого и правого бортов соответственно за счет управляющего компьютера 13, который посредством контроллеров 15 шаговых двигателей и драйверов 16 шаговых двигателей выдает управляющие сигналы на шаговые двигатели перемещений 10 таким образом, чтобы сопряженные с ними колеса 11 совершили требуемое количество оборотов в соответствии с рассчитанными значениями AL1 и CL2. Это приведет к перемещению платформы 1 по дуге окружности с радиусом Rc.
Скоростью перемещения устройства управляет компьютер 13, задавая частоту следования импульсов, которые контроллеры 15 шаговых двигателей 8 и 10 передают на драйверы 16 шаговых двигателей 8 и 10. В свою очередь драйверы 16 шаговых двигателей с этой частотой изменяют комбинацию сигналов на обмотках шаговых двигателей 10 перемещений, что приводит к вращению валов шаговых двигателей 10 перемещений со строго определенной скоростью, определяемой элементарным углом поворота вала шагового двигателя 10 перемещений и заданной частотой следования импульсов.
Claims (3)
1. Физическая имитационная модель судна, содержащая тележку, поворотный двигатель, датчик угла поворота (энкодер), компьютер, источник питания, отличающаяся тем, что тележка выполнена в виде платформы, имеющей носовую часть и кормовую часть, в крайних точках которых установлено по антенне СНС и акселерометру, в центре платформы установлен блок управления, к которому подключены антенны СНС, акселерометры и источник питания, тележка снабжена четырьмя мотор-колесами, каждое из которых снабжено шаговым двигателем перемещений, поворотным шаговым двигателем и абсолютным энкодером, колесо установлено на горизонтальном валу шагового двигателя перемещений, вал которого вместе с колесом закреплен на вилке, которая в свою очередь размещена на вертикальном валу поворотного шагового двигателя, прикрепленного к жестко установленной на платформе П-образной пластине.
2. Модель судна по п.1, отличающаяся тем, что блок управления включает компьютер, два приемника сигналов СНС, четыре двухосных контроллера шаговых двигателей, четыре двухосных драйвера шаговых двигателей, радиомодем.
3. Модель судна по п.1, отличающаяся тем, что вилка и П-образная пластина выполнены из стали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125532U RU167580U1 (ru) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | Физическая имитационная модель судна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125532U RU167580U1 (ru) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | Физическая имитационная модель судна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167580U1 true RU167580U1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58451402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016125532U RU167580U1 (ru) | 2016-06-24 | 2016-06-24 | Физическая имитационная модель судна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167580U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1441674A1 (ru) * | 1986-03-05 | 1995-09-10 | Л.П. Руссин | Самоходное транспортное средство |
RU2132796C1 (ru) * | 1998-01-05 | 1999-07-10 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Способ маневренных испытаний модели судна в опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
RU87681U1 (ru) * | 2009-05-05 | 2009-10-20 | Владимир Юрьевич Костров | Самоходное транспортное средство |
CN103175693A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-06-26 | 河南科技大学 | 一种混合动力四驱拖拉机试验台 |
-
2016
- 2016-06-24 RU RU2016125532U patent/RU167580U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1441674A1 (ru) * | 1986-03-05 | 1995-09-10 | Л.П. Руссин | Самоходное транспортное средство |
RU2132796C1 (ru) * | 1998-01-05 | 1999-07-10 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Способ маневренных испытаний модели судна в опытовом бассейне и устройство для его осуществления |
RU87681U1 (ru) * | 2009-05-05 | 2009-10-20 | Владимир Юрьевич Костров | Самоходное транспортное средство |
CN103175693A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-06-26 | 河南科技大学 | 一种混合动力四驱拖拉机试验台 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103528740B (zh) | 螺旋桨推力及磁力传动力矩测量装置 | |
CN109367738B (zh) | 一种水下自主作业机器人及其作业方法 | |
CN104215426A (zh) | 一种喷水推进器内流场和外特性测量装置及其测量方法 | |
CN102826208B (zh) | 高精度海洋磁力测量拖曳装置 | |
CN112357004A (zh) | 一种中试艇海试系统及其进行舰船总体性能测试的方法 | |
CN104648613B (zh) | 一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置 | |
CN202928573U (zh) | Gps无验潮水深测量测杆竖直实时控制装置 | |
CN104062092B (zh) | 船模旋臂试验中的测量机构 | |
CN108001625B (zh) | 一种浮标方位控制装置及控制方法 | |
RU2610149C1 (ru) | Буксируемый подводный аппарат, оснащенный гидроакустической аппаратурой для обнаружения заиленных объектов и трубопроводов и последующего их мониторинга | |
CN102336254A (zh) | 一种减摇鳍电液控制方法 | |
RU167580U1 (ru) | Физическая имитационная модель судна | |
US8381584B1 (en) | Model hull testing method, platform, and system | |
JP2006248477A (ja) | 水中航走体の航走制御方法及び水中航走体 | |
CN203461075U (zh) | 船用可调螺距全回转的桨叶螺距反馈机构 | |
KR100520820B1 (ko) | 횡동요를 포함한 선박의 조종성능 추정용 구속모형시험장치 | |
CN114397006B (zh) | 一种振荡和操舵运动下的螺旋桨流噪声测量系统 | |
CN202966599U (zh) | 小型无人自动测量船 | |
KR20170036234A (ko) | 라이다 장치 및 그의 모션 제어방법 | |
RU132773U1 (ru) | Подводный робот с внешними движителями | |
US2872272A (en) | Automatic relative position plotter | |
CN103407564B (zh) | 船用可调螺距全回转的桨叶螺距反馈机构 | |
CN204568036U (zh) | 一种稳定下潜装置及具有该装置的水下无人潜航器 | |
RU163732U1 (ru) | Телеуправляемый подводный аппарат с колесным шасси для освидетельствования состояния корпусных конструкций судов | |
KR101772219B1 (ko) | 실내 수조 환경에서의 선박 평면 운동 계측 시스템 및 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170212 |