RU1782863C - Способ контрол остойчивости судна - Google Patents

Abstract

Использование: эксплуатаци  судов. Сущность изобретени : способ контрол  остойчивости судна включает в себ  измерение параметров свободной бортовой качки, вычисление метацентрической высоты Нм и сравнение полученного значени  с порогом. Измерение параметров свободной бортовой качки осуществл ют электромагнитными волнами, направленными перпендикул рно диаметральной плоскости судна. Далее производ т частотное детектирование прин тых отраженных сигналов и измер ют частоту модул ции. Начальную метацентрическую высоту вычисл ют по формуле Нм ( С В/ 2 л Q)2, где С - известный числовой коэффициент, завис щий от типа и водоизмещени  судна; В - ширина ватерлинии в районе мидельш- пангоута; Q- частота модул ции радиосигнала , отраженного от судна. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ё

Description

Изобретение относитс  к эксплуатации судов.

Традиционный расчетный метод определени  остойчивости, основанный на составлении и проверке -грузового плана путем расчета моментов инерции азмбЩа- емых на борту грузов, неточен из-за больших погрешностей в определении масс и координат центров т жести прин тых грузов , запасов и балласта, особенно разнородных по своему составу.

В насто щее врем  существуют пр мые методы определени  остойчивости судна, основанные на вычислении его начаЯь ной метацентрической высоты по непосредственно измер емым параметрам, от котбрых она зависит, например способ и его модификации , основанные на искусственном креновании судна путем приема в креновые цистерны заборной воды или перемещении на один из бортов грузов, масса которых

известна точно, измерении разности углов крена до и после креновани  и вычислении начальной метацентрической высоты по известной формуле.

Известен также способ основанный на измерении периода собственных колебаний судна с помощью прецизионного гироскопа с ма тниковой коррекцией, включенного в электрическую схему между обмотками электрического генератора, после чего по известной формуле вычисл етс  начальна  метацентрическа  высота.

Недостатком данного способа, как и предыдущих,  вл етс  то, что он не позвол ет производить контроль остойчивости судна дистанционно без использовани  оперативных данных о значении тех или иных параметров, необходимых дл  расчета начальной метацентрической высоты и получаемых от лиц судовой команды, которые могут оказатьс  необъективными Таким обXf 00 N5 00

ON СА)

разом, данный способ недостаточно достоверен .

Цель изобретени  - повышение достоверности данных об остойчивости судна, путем обеспечени  дистанционного ее контрол .

Поставленна  цель достигаетс  в частности , за счет измерени  параметров свободной бортовой качки с помощью излучени  электромагнитных волн перпендикул рно диаметральной плоскости судна, частотного детектировани  прин тых отраженных сигналов и измерени  частоты их модул ции.

Сущность изобретени  состоит в следующем . Период свободной бортовой качки Тб при слабом волнении св зан с начальной метацентрической высотой Нм соотношением

HM (CB/T6f,(1)

где С - известный числовой коэффициент, завис щий от типа и водоизмещени  судна;

В - ширина ватерлинии в районе ми- дельшпангоута.

С другой стороны, он может быть найден локационными методами: положение судна, колеблющегос  с борта на борт, может быть описано мгновенным значением его угла крена се.

a(t) OmSin(Q- t+p),

(2)

где От - амплитуда бортовой качки;

Q- ее кругова  частота;

р- начальна  фаза качки.

Из выражени  (2) по формуле Эйлера

v(t) a(t).LBp.

где вр - рассто ние от колеблющейс  точки QT оси вращени  (штрих означает производную по времени),

наход т линейную скорость перемещени  элементов настроек и мачт судна: ,

v(t) От Up И -cos( и t + 0 (3)

С учетом формулы, св зывающей скорость перемещени  объекта со сдвигом допле- ровской частоты Рд отраженного от него радиолокационного сигнала,

с - 2vr ,

где vr - радиальна  составл юща  скорости перемещени  объекта;

с - скорость света в воздухе;

fH - несуща  частота зондирующего сигнала .

Из выражени  (3) получают

2 От LBp fH Q

cos(Qt )

(4)

Таким образом, в результате качки судна доплеровска  частота отраженных от него зондирующих сигналов РЛС приобретает гармоническую зависимость от времени с

частотой, совпадающей с частотой качки.

Помимо бортовой качки судно испытывает также килевую, котора  ввиду большого сопротивлени  воды имеет преимущественно характер вынужденных

0 колебаний с частотой, определ емой состо нием морской поверхности. Суммарные колебани  судна при произвольном ракурсе его колебаний представл ют собой суперпозицию обоих колебаний. Однако, если ло5 цировать его в борт, килева  качка не внесет вклада в доплеровский спектр отраженного радиолокационного сигнала, и можно примен ть формулу (4). Дл  этого необходимо размещать радиолокатор на тра0 верее проход щих судов.

В итоге несуща  частота зондирующих сигналов РЛС, отраженных от качающегос  перпендикул рно лучу судна, оказываетс  промоделирована доплеровской частотой,

5 измен ющейс  по гармоническому закону (4). Дл  выделени  частоты бортовой качки необходимо выполнить частотную демодул цию прин того сигнала и измерить частоту модул ции, св занную с периодом качки

0 по формуле

In

тг

Затем с помощью соотношени  (1) определ етс  начальна  метацентрическа  высота

5 судна Нм. котора  сравниваетс  с заданным порогом.

Пример технической реализации предложенного способа приведен на чертеже: 1 - передатчик; 2 - приемник; 3 - частотный

0 демодул тор; 4 - измеритель частоты; 5 - умножитель; 6 - блок сменных констант; 7 - квадратор; 8 - устройство сравнени  с nopoj гом.х

Радиолокационный сигнал излучаетс 

5 на несущей частоте f передатчиком 1 в направлении , перпендикул рном диаметральной плоскости судна, и после отражени  от последнего принимаетс  приемником 2. С выхода приемника сигнал поступает на вход

0 частотного демодул тора 3, где происходит выделение частотной огибающей прин того радиолокационного сигнала, которой тот оказалс  промодулирован при отражении от судна в результате качки последнего. С

5 выхода частотного демодул тора 3 сигнал с несущей частотой, равной частоте модул ции О, поступает на вход измерител  частоты 4, с выхода которого снимаетс  сигнал, пропорциональный численному значению

Тб

измеренной частоты. Этот сигнал поступает на первый вход умножител  5. На второй вход умножител  5 подаетс  сигнал с выхода блока сменных констант 6, численно равС В произведению „ „. . где С и В ный

2л

числовые параметры,  вл ющиес  паспортными характеристиками судна и вводимые в блок сменных констант 6 вручную, перед началом измерени . С выхода умножител  5

С В сигнал, пропорциональный -- О, постуЈ . Уь

пает на вход квадратора 7, где он квадриру- етс , а результат с выхода квадратора 7 подаетс  на вход устройства сравнени  с порогом 8, где он сравниваетс  с заданным порогом, соответствующим значению безопасной дл  плавани  начальной мета центрической высоты, и определ етс  запас остойчивости контролируемого судна. Воз- можность дистанционного измерени  начальной метацентрической высоты при значении только основных паспортных данных этого типа судна дает возможность проводить контроль его остойчивости вне порта и делает его независимым от информации о значении тех или иных необходимых дл  расчетов параметров, сообщаемых лицами судовой команды, и, как следствие, более достоверным.

Claims (2)

1.Способ контрол  остойчивости судна, включающий измерение параметров свободной бортовой качки, вычисление начальной метацентрической высоты Нм и сравнение полученного значени  с порогом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности данных об остойчивости судна путем обеспечени  дистанционного ее контрол , измерение параметров свободной бортовой качки осуществл ют электромагнитными волнами, направленными перпендикул рно к ральной плоскости судна, производ т ас- тотное детектирование прин тых отраженных сигналов и измер ют частоты модул ции.

2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что начальную метацентрическую высоту вычисл ют по формуле:

СВ 2

Нм-КЧп

Р:

где С - известный числовой коэффициент, завис щий от типа и водоизмещени  судна; В - ширина ватерлинии в районе ми- дел ьш пан гоута;

Q - частота модул ции радиосигнала, отраженного от судна.