RU2445230C2 - Launching and lifting gear - Google Patents
Launching and lifting gear Download PDFInfo
- Publication number
- RU2445230C2 RU2445230C2 RU2010124009/11A RU2010124009A RU2445230C2 RU 2445230 C2 RU2445230 C2 RU 2445230C2 RU 2010124009/11 A RU2010124009/11 A RU 2010124009/11A RU 2010124009 A RU2010124009 A RU 2010124009A RU 2445230 C2 RU2445230 C2 RU 2445230C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boom
- lifting
- input
- output
- cable
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Jib Cranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судовой технике, а именно к тем судовым спускоподъемным устройствам, которые выполняют операции спуска и подъема подводных объектов, связанных с судном кабель-тросом.The invention relates to marine technology, and in particular to those marine launching devices that perform the descent and lifting operations of underwater objects associated with a cable cable vessel.
Известно спускоподъемное устройство, содержащее установленную на судне подъемную лебедку с устройством управления приводом этой лебедки, трос, один конец которого заведен на барабан подъемной лебедки, а другой прикреплен к подводному объекту, а также задатчик и измеритель скорости троса, акселерометр, подвешенный к оси грузового блока лебедки, и интегрирующий фильтр. Входы устройства управления приводом подъемной лебедки подключены к выходам задатчика и измерителя скорости троса, а также к выходу интегрирующего фильтра, вход которого соединен с выходом акселерометра [1]. При отсутствии качки судна устройство управления воздействует на привод лебедки по принципу отрицательной обратной связи так, чтобы разность выходных сигналов задатчика и измерителя скорости троса равнялась нулю. При этом скорость, с которой трос уходит в воду, равна заданной скорости. При наличии качки акселерометр измеряет вертикальную составляющую ускорения качки оси грузового блока лебедки, а выходной сигнал интегрирующего фильтра пропорционален вертикальной составляющей скорости качки оси грузового блока лебедки. Этот сигнал вычитается из задающего сигнала; Поэтому скорость перемещения троса относительно судна равна разности скоростей: заданной и качки, а по отношению к невзволнованной поверхности воды скорость троса практически равна заданной скорости. Тем самым происходит компенсация влияния качки судна на скорость перемещения подводного объекта при вертикальном направлении схода троса с грузового блока под воду.A launching device is known comprising a hoist winch mounted on a ship with a hoist drive control device, a cable, one end of which is connected to a hoist winch drum, and the other is attached to an underwater object, as well as a rope gear and speed meter, an accelerometer suspended from the axis of the cargo block winches, and an integrating filter. The inputs of the drive winch drive control device are connected to the outputs of the master and the cable speed meter, as well as to the output of the integrating filter, the input of which is connected to the output of the accelerometer [1]. In the absence of ship pitching, the control device acts on the winch drive according to the principle of negative feedback so that the difference between the output signals of the master and the cable speed meter is zero. In this case, the speed with which the cable goes into water is equal to the specified speed. In the presence of pitching, the accelerometer measures the vertical component of the pitching acceleration of the axis of the winch cargo block, and the output signal of the integrating filter is proportional to the vertical component of the pitching speed of the axis of the winch cargo block. This signal is subtracted from the reference signal; Therefore, the speed of movement of the cable relative to the vessel is equal to the difference of speeds: the set and the pitching, and with respect to the unexcited surface of the water, the speed of the cable is almost equal to the set speed. This compensates for the effect of the ship's rolling on the speed of movement of the underwater object in the vertical direction of the descent of the cable from the cargo block under the water.
У этого известного устройства имеются следующие недостатки. Во-первых, компенсация скорости, с которой перемещается ось грузового блока лебедки при качке судна, является неполной, когда судно находится в дрейфе, или на подводный объект действует течение. По этим причинам направление схода троса с грузового блока под воду отличается от вертикали. Во-вторых, подвешенный акселерометр раскачивается под действием других, кроме вертикальной, видов качки. При этом возникают две дополнительные погрешности измерения ускорения. Первая из них вызвана отклонением оси акселерометра от вертикали. Вторая погрешность связана с тем, что акселерометр, подвешенный к оси грузового блока лебедки, измеряет не только ускорение качки, но и центробежное ускорение, вызванное его качанием вокруг оси подвеса.This known device has the following disadvantages. Firstly, the compensation of the speed with which the axis of the winch cargo block moves when the ship is rocking is incomplete when the ship is in drift or a current acts on the underwater object. For these reasons, the direction of descent of the cable from the cargo block under the water is different from the vertical. Secondly, a suspended accelerometer swings under the influence of other types of rolling except vertical. In this case, two additional errors of acceleration measurement arise. The first of them is caused by the deviation of the axis of the accelerometer from the vertical. The second error is due to the fact that the accelerometer suspended from the axis of the winch's cargo block measures not only the pitching acceleration, but also the centrifugal acceleration caused by its swing around the suspension axis.
Эти недостатки отсутствуют у второго аналога [2], защищенного авторским свидетельством на 32 года ранее публикации заявки на патент по первому аналогу [1]. Отличие второго аналога от первого заключается в том, что у второго аналога акселерометр установлен на подвижном основании, один конец которого шарнирно закреплен на оси, совпадающей с осью грузового блока, а другой опирается на сходящую с грузового блока ветвь троса. Тем самым свободное качание акселерометра вокруг оси подвеса отсутствует. Акселерометр измеряет только ту составляющую качки оси грузового блока, которая направлена вдоль ветви троса, сходящей с этого блока в воду.These disadvantages are absent in the second analogue [2], protected by
У первого и второго аналогов имеются два общих существенных недостатка. Первый из них заключается в том, что в процессе компенсации влияния качки судна-носителя при малой или нулевой заданной скорости происходит непрерывное сматывание-наматывание троса на барабан лебедки. Такое движение троса сопровождается его изгибными деформациями при прохождении блоков лебедки. Медные жилы кабель-троса допускают всего 1000-2000 изгибов при прохождении через блоки. Этот ресурс может быть израсходован за несколько часов непрерывной работы лебедки. Поэтому оба аналога можно использовать только в том случае, когда судно и подводный объект связаны не кабель-тросом, а простым тросом (канатом), что исключает возможность передачи электроэнергии на подводный объект.The first and second analogues have two common significant drawbacks. The first of them consists in the fact that in the process of compensating for the influence of the rolling of the carrier vessel at a low or zero predetermined speed, there is continuous winding-winding of the cable on the winch drum. This movement of the cable is accompanied by its bending deformations during the passage of the winch blocks. The copper conductors of the cable rope allow only 1000-2000 bends when passing through the blocks. This resource can be spent in several hours of continuous operation of the winch. Therefore, both analogues can be used only when the vessel and the underwater object are connected not by a cable-cable, but by a simple cable (rope), which excludes the possibility of electric power transmission to the underwater object.
Второй общий недостаток обоих аналогов - это их неспособность удерживать подводный объект на постоянной глубине в автоматическом режиме. Глубина погружения подводного объекта определяется средним по времени значением длины троса, смотанного с барабана лебедки. Как глубина погружения, так и длина троса в системах автоматического управления указанных аналогов являются ненаблюдаемыми величинами. Поэтому даже при заданном с задатчика нулевом значении скорости троса и идеальной работе акселерометра и интегрирующего фильтра глубина погружения подводного объекта будет непрерывно изменяться. Одним из факторов такого поведения системы автоматического управления скоростью лебедки является вес троса. При подъеме грузового блока под действием качки судна длина участка троса, находящегося между грузовым блоком и подводным объектом, под действием сигнала интегрирующего фильтра увеличится. Появится дополнительное усилие в тросе, вызванное приращением веса указанной части троса. Это усилие будет препятствовать полному возвращению смотанного участка троса обратно на барабан лебедки во время опускания грузового блока. Без вмешательства оператора с барабана лебедки постепенно сойдет весь трос, и подводный объект окажется на максимальной глубине.The second common drawback of both analogues is their inability to hold an underwater object at a constant depth in automatic mode. The immersion depth of the underwater object is determined by the time-average value of the length of the cable wound from the winch drum. Both the immersion depth and the cable length in the automatic control systems of these analogues are unobservable values. Therefore, even if the cable speed is set to zero from the setter and the accelerometer and integrating filter work perfectly, the depth of immersion of the underwater object will continuously change. One of the factors of this behavior of the automatic winch speed control system is the weight of the cable. When lifting the cargo block under the action of the ship’s rolling, the length of the cable section located between the cargo block and the underwater object will increase under the action of the signal of the integrating filter. An additional force will appear in the cable, caused by the increment in the weight of the specified part of the cable. This force will prevent the full return of the coiled portion of the cable back to the winch drum while lowering the cargo block. Without operator intervention, the entire cable will gradually leave the winch drum, and the underwater object will be at maximum depth.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа спускоподъемное устройство. Оно содержит установленную на судне подъемную лебедку, кабель-трос, один конец которого заведен на барабан подъемной лебедки, а другой прикреплен к подводному объекту, компенсаторное устройство, акселерометр, первый и второй командные блоки, а также первый и второй управляющие блоки. Подвижным элементом компенсаторного устройства является снабженная приводом подъемно-опускная стрела, у которой ось вращения, расположенная в плоскости, параллельной плоскости ватерлинии судна, закреплена в установленной на судне колонне компенсаторного устройства. Головной и дополнительный блоки этой стрелы охвачены кабель-тросом. Вход первого управляющего блока подключен к первому командному блоку, а выход - к управляющему входу двигательного устройства привода подъемной лебедки. Первый и второй выходы второго управляющего блока подключены соответственно к первому и второму управляющим входам двигательного устройства привода подъемно-опускной стрелы. Первый вход второго управляющего блока подключен ко второму командному блоку, а второй вход этого блока, подключенный к выходу акселерометра, связан внутри второго управляющего блока с его вторым выходом. Привод подъемно-опускной стрелы выполняет функцию системы автоматического управления тем приложенным к подъемно-опускной стреле моментом, который создает двигательное устройство этого привода.Closest to the technical nature of the claimed device is a tripping device selected as a prototype. It contains a lifting winch mounted on the vessel, a cable cable, one end of which is connected to the drum of the lifting winch, and the other is attached to an underwater object, a compensating device, an accelerometer, the first and second command units, as well as the first and second control units. The movable element of the compensating device is a lifting and lowering boom equipped with a drive, in which the axis of rotation, located in a plane parallel to the plane of the waterline of the vessel, is fixed in the column of the compensating device installed on the vessel. The head and additional blocks of this arrow are covered by a cable. The input of the first control unit is connected to the first command unit, and the output is connected to the control input of the motor device of the hoist winch drive. The first and second outputs of the second control unit are connected respectively to the first and second control inputs of the motor device of the drive of the lifting and lowering boom. The first input of the second control unit is connected to the second command unit, and the second input of this unit, connected to the output of the accelerometer, is connected inside the second control unit with its second output. The drive of the lifting and lowering boom performs the function of an automatic control system for the moment applied to the lifting and lowering boom, which creates the motor device of this drive.
Дополнительный блок прикреплен к той части подъемно-опускной стрелы, которая прилегает к ее оси. Акселерометр установлен на головную часть стрелы так, что его ось чувствительности направлена перпендикулярно продольной оси стрелы [3].The additional unit is attached to that part of the lifting and lowering boom, which is adjacent to its axis. The accelerometer is mounted on the head of the boom so that its axis of sensitivity is directed perpendicular to the longitudinal axis of the boom [3].
Основное перемещение подводного объекта по вертикали производится подъемной лебедкой: по команде первого командного блока привод этой лебедки обеспечивает пуск и остановку привода подъемной лебедки, а также сматывание или наматывание кабель-троса на барабан этой лебедки с заданной скоростью. Второй командный блок через второй управляющий блок задает первую составляющую сигнала, поступающего на первый управляющий вход двигательного устройства привода подъемно-опускной стрелы. Этой составляющей управляющего сигнала соответствует такое значение момента, приложенного к подъемно-опускной стреле со стороны ее привода, который уравновешивает сумму тех моментов, также приложенных к подъемно-опускной стреле, которые обусловлены весом этой стрелы, кабель-троса и подводного объекта в воде. Пока сигнал от акселерометра не передается на управляющий вход двигательного устройства привода подъемно-опускной стрелы, она остается неподвижной по отношению к корпусу судна, чему способствуют силы трения, действующие в механической части привода стрелы. При достижении подводным объектом нужной глубины по команде второго командного блока из выходного сигнала акселерометра начинает формироваться вторая составляющая сигнала, поступающего на управляющий вход привода подъемно-опускной стрелы. Способ формирования указанного сигнала в простейшем случае - это усиление выходного сигнала акселерометра. Указанной второй составляющей управляющего сигнала соответствует приложенный к стреле со стороны ее привода динамический момент, который равен произведению эквивалентного момента инерции механической части привода, приведенного к оси стрелы, на угловое ускорение стрелы. Под действием указанной второй составляющей управляющего сигнала начинает работать привод подъемно-опускной стрелы, изменяя угол ее наклона относительно корпуса судна. При этом соответствующим образом изменяется высота оси головного блока, и тем самым компенсируется влияние его качки. Система автоматического управления этим приводом действует так, чтобы сигнал акселерометра поддерживать вблизи его нулевого значения. Когда, например, под воздействием морского волнения судно опускается, эта система автоматического управления поднимает стрелу. При этом направленное вниз ускорение качки судна уравновешивается направленным вверх ускорением головного конца стрелы относительно корпуса судна. И, наоборот, при движении судна вверх стрела опускается. При идеальной компенсации, когда сигнал акселерометра равен нулю, усилие в тросе ниже головного блока неизменно, оно равно сумме веса подводного объекта и троса в воде. Поэтому, как декларируется в заявке на патент [3], глубина погружения подводного объекта остается неизменной. (В действительности же она, как показано ниже, медленно изменяется.) Информация о физических полях океана на этой глубине, полученная приборами подводного объекта, передается по кабель-тросу на судно. Трос при идеальной компенсации не перетягивается взад-вперед по блокам лебедки, изгибные деформации участков троса, прилегающих к дополнительному и головному блокам, пренебрежимо малы. Благодаря таким особенностям работы прототип в отличие от первого и второго аналогов позволяет использовать для связи с подводным объектом не только трос, но и кабель-трос. При этом время наработки кабель-троса на отказ из-за обрыва медных жил достаточно велико.The main movement of the underwater object vertically is carried out by a lifting winch: at the command of the first command unit, the drive of this winch provides start and stop of the drive of the lifting winch, as well as winding or winding the cable-rope on the drum of this winch at a given speed. The second command unit through the second control unit sets the first component of the signal supplied to the first control input of the motor device of the drive lifting and lowering boom. This component of the control signal corresponds to such a value of the moment applied to the lifting and lowering boom from the side of its drive, which balances the sum of those moments also applied to the lifting and lowering arrow, which are caused by the weight of this arrow, cable, and underwater object in water. As long as the signal from the accelerometer is not transmitted to the control input of the motor device of the lifting and lowering boom drive, it remains stationary in relation to the hull of the vessel, which is facilitated by the friction forces acting in the mechanical part of the boom drive. When the underwater object reaches the desired depth at the command of the second command unit, the second component of the signal begins to form from the output signal of the accelerometer, which arrives at the control input of the lifting and lowering boom drive. The method of generating this signal in the simplest case is to amplify the output signal of the accelerometer. The indicated second component of the control signal corresponds to the dynamic moment applied to the boom from the side of its drive, which is equal to the product of the equivalent moment of inertia of the mechanical part of the drive reduced to the boom axis and the angular acceleration of the boom. Under the action of the specified second component of the control signal, the drive of the lifting and lowering boom starts to work, changing the angle of its inclination relative to the hull of the vessel. At the same time, the height of the axis of the head unit changes accordingly, and thereby the influence of its pitching is compensated. The automatic control system of this drive operates so that the accelerometer signal is maintained near its zero value. When, for example, a ship lowers under the influence of sea waves, this automatic control system raises the boom. In this case, the downward acceleration of the pitching of the vessel is balanced by the upward acceleration of the head end of the boom relative to the hull of the vessel. And, on the contrary, when the ship moves up, the arrow lowers. With perfect compensation, when the accelerometer signal is zero, the force in the cable below the head unit is constant, it is equal to the sum of the weight of the underwater object and the cable in water. Therefore, as declared in the patent application [3], the immersion depth of the underwater object remains unchanged. (In reality, it, as shown below, is slowly changing.) Information on the physical fields of the ocean at this depth, obtained by instruments of an underwater object, is transmitted via a cable to the ship. The cable, with perfect compensation, is not pulled back and forth along the winch blocks, the bending deformations of the sections of the cable adjacent to the additional and head blocks are negligible. Thanks to such features of work, the prototype, unlike the first and second analogues, allows using not only a cable, but also a cable cable for communication with an underwater object. At the same time, the operating time of the cable cable for failure due to the breakage of copper conductors is quite large.
Прототипу присущи четыре основных недостатка. Первый, наиболее важный, недостаток аналогичен второму общему недостатку обоих аналогов. Прототип не обеспечивает постоянство глубины погружения подводного объекта в течение сколько-нибудь продолжительного интервала времени, по отношению к периоду качки судна. Положение стрелы и ее скорость относительно корпуса судна являются с точки зрения теории автоматического управления ненаблюдаемыми величинами. Наблюдаемая величина - ускорение головного участка стрелы - является не первой, как у аналогов, а второй производной регулируемой величины, то есть положения подвижного элемента - головного участка стрелы. Поэтому у прототипа в еще большей мере, чем у аналогов, проявляется указанный недостаток - с течением времени глубина погружения подводного объекта увеличивается. Помимо качаний относительно своей оси, у стрелы имеется еще одна составляющая ее движения - постепенный поворот вниз. Через некоторое время стрела станет останавливаться в нижнем предельном положении на все более продолжительный период. При этом компенсация влияния качки судна сначала нарушается, а затем полностью исключается. Одним из факторов такого поведения компенсаторного устройства является проявление сил трения в оси стрелы и в остальных элементах механической части привода стрелы. Момент всех сил трения, приведенный к оси стрелы, арифметически складывается с суммой моментов нагрузки от веса стрелы, кабель-троса и подводного объекта, также приведенных к указанной оси, при движении стрелы вверх. При обратном движении стрелы момент трения вычитается из этой суммы. Результатом того, что момент двигателя, необходимый для движения стрелы вверх, больше, чем в обратном направлении, и является наличие постоянной составляющей скорости ее движения вниз.The prototype has four main disadvantages. The first, most important, drawback is similar to the second general drawback of both analogues. The prototype does not ensure the constancy of the depth of immersion of an underwater object for any lengthy time interval, relative to the rolling period of the vessel. The position of the boom and its speed relative to the hull of the vessel are, from the point of view of the theory of automatic control of unobserved values. The observed value - the acceleration of the head section of the boom - is not the first, as with analogues, but the second derivative of an adjustable value, that is, the position of the movable element - the head section of the boom. Therefore, the prototype, even more than its counterparts, manifests this drawback - over time, the depth of immersion of the underwater object increases. In addition to swings about its axis, the arrow has another component of its movement - a gradual turn down. After a while, the arrow will stop in the lower limit position for an increasingly long period. In this case, the compensation of the effect of the pitching of the vessel is first violated, and then completely excluded. One of the factors of this behavior of the compensating device is the manifestation of friction in the axis of the boom and in the remaining elements of the mechanical part of the boom drive. The moment of all frictional forces, reduced to the boom axis, arithmetically sums up with the sum of the load moments from the weight of the boom, cable-rope and underwater object, also reduced to the specified axis, when the boom moves up. When the arrow moves backward, the friction moment is subtracted from this amount. The result of the fact that the engine moment necessary for the boom to move up is greater than in the opposite direction, and there is a constant component of its downward speed.
Второй недостаток этого устройства - недостаточная и кратковременная компенсация влияния качки судна при постоянной скорости подъемной лебедки. При перемещении подводного объекта в кабель-тросе возникает дополнительное усилие, вызванное трением этого объекта и кабель-троса о воду. Оно проявляется аналогично рассмотренному действию сил трения в механизме компенсаторного устройства: при работе подъемной лебедки на подъем стрела получит направленную вниз постоянную составляющую своей скорости, пока не займет крайнее нижнее положение. А при работе подъемной лебедки на спуск стрела переместится в крайнее верхнее положение.The second disadvantage of this device is the insufficient and short-term compensation of the influence of the ship's pitching at a constant speed of the lifting winch. When moving an underwater object in the cable, additional force arises caused by the friction of this object and the cable against water. It manifests itself similarly to the considered action of the frictional forces in the mechanism of the compensating device: when the winch is working to lift the boom will receive a downward constant component of its speed until it reaches its lowest position. And when the winch is operating on the descent, the boom will move to its highest position.
Третий недостаток этого устройства заключается в том, что из-за принятого расположения дополнительного блока (ось дополнительного блока не совпадает с осью стрелы) компенсация вызванного качкой судна перемещения головного блока стрелы является неполной. При движении головного участка стрелы вверх относительно корпуса судна длина участка троса от барабана подъемной лебедки до точки схода кабель-троса с головного блока увеличивается. Следовательно, при остановленной подъемной лебедке во время такого движения, несмотря на сохранение постоянной высоты оси головного блока относительно дна моря, подводный объект будет перемещаться вверх, а при движении стрелы в обратном направлении подводный объект станет опускаться. Кроме того, непрерывное протягивание кабель-троса через головной блок стрелы сопровождается его изгибными деформациями, что сокращает его срок службы.The third disadvantage of this device is that due to the accepted arrangement of the additional unit (the axis of the additional unit does not coincide with the axis of the arrow), the compensation of the movement of the head block of the arrow caused by the rolling of the vessel is incomplete. When the head section of the boom moves upward relative to the hull of the vessel, the length of the cable section from the drum of the lifting winch to the point where the cable-cable leaves the head unit increases. Therefore, when the lifting winch is stopped during such movement, despite maintaining a constant height of the axis of the head block relative to the bottom of the sea, the underwater object will move upward, and when the arrow moves in the opposite direction, the underwater object will lower. In addition, the continuous pulling of the cable through the head block of the boom is accompanied by its bending deformations, which reduces its service life.
Четвертый недостаток прототипа - это пониженная надежность проводов электрических линий, по одной из которых подается питание акселерометра, а по другой передается его выходной сигнал. Эти провода переходят с неподвижной, по отношению к судну, части устройства на подъемно-опускную стрелу, к головной части которой прикреплен акселерометр. При работе компенсаторного устройства указанные провода подвергаются непрерывным изгибным деформациям, сокращающим время безотказной работы этих линий.The fourth disadvantage of the prototype is the reduced reliability of the wires of the electric lines, one of which feeds the accelerometer, and the other sends its output signal. These wires pass from the stationary, relative to the vessel, part of the device to a lifting and lowering boom, to the head of which an accelerometer is attached. During the operation of the compensating device, these wires are subjected to continuous bending deformations, which reduces the time of failure-free operation of these lines.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности использования подводного объекта путем уменьшения отклонений глубины погружения подводного объекта под действием качки судна-носителя, обеспечения постоянства среднего значения как глубины погружения подводного объекта, так и скорости изменения этой глубины, а также повышение надежности работы спускоподъемного устройства.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of using an underwater object by reducing deviations of the depth of immersion of the underwater object under the action of the rolling ship, ensuring a constant average value of both the depth of immersion of the underwater object and the rate of change of this depth, as well as improving reliability tripping device.
Поставленная задача достигается тем, что в спускоподъемное устройство, содержащее установленную на судне подъемную лебедку, кабель-трос, один конец которого заведен на барабан подъемной лебедки, а другой прикреплен к подводному объекту, компенсаторное устройство, подвижным элементом которого является снабженная приводом подъемно-опускная стрела, у которой ось вращения, расположенная в плоскости, параллельной плоскости ватерлинии судна, закреплена в установленной на судне колонне компенсаторного устройства, а головной и дополнительный блоки этой стрелы охвачены кабель-тросом, а также акселерометр, первый и второй командные блоки, первый управляющий блок, вход которого подключен к первому командному блоку, а выход - к управляющему входу двигательного устройства привода подъемной лебедки, и второй управляющий блок, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму управляющим входам двигательного устройства привода подъемно-опускной стрелы, первый вход второго управляющего блока подключен ко второму командному блоку, а второй вход второго управляющего блока подключен к выходу акселерометра, причем привод подъемно-опускной стрелы выполняет функцию системы автоматического управления тем приложенным к подъемно-опускной стреле моментом, который создает двигательное устройство этого привода, введены первый и второй интегрирующие фильтры, компаратор, а также измерительные преобразователи перемещения и скорости перемещения подъемно-опускной стрелы относительно основания компенсаторного устройства, кроме того, дополнительный блок свободно насажен на оси вращения подъемно-опускной стрелы, а акселерометр прикреплен к колонне компенсаторного устройства так, что направление измеряемого им ускорения перпендикулярно плоскости ватерлинии судна, выход акселерометра подключен к входу первого интегрирующего фильтра, выход которого подключен к третьему входу второго управляющего блока и к входу второго интегрирующего фильтра, выход которого подключен к четвертому входу второго управляющего блока, пятый и шестой входы которого подключены соответственно к выходам измерительных преобразователей перемещения и скорости перемещения подъемно-опускной стрелы, первый, второй и третий входы компаратора подключены соответственно к выходам второго командного блока, второго интегрирующего фильтра и измерительного преобразователя перемещения подъемно-опускной, стрелы, а выход компаратора подключен к седьмому входу второго управляющего блока.The task is achieved by the fact that in the launching device containing the lifting winch installed on the vessel, a cable cable, one end of which is connected to the drum of the lifting winch, and the other is attached to the underwater object, a compensating device, the movable element of which is a lifting and lowering boom equipped with a drive , in which the axis of rotation, located in a plane parallel to the plane of the waterline of the vessel, is fixed in the column of the compensating device installed on the vessel, and the head and additional The first blocks of this boom are covered by a cable, as well as the accelerometer, the first and second command blocks, the first control unit, the input of which is connected to the first command unit, and the output to the control input of the motor device of the hoist winch drive, and the second control unit, the first and the second outputs of which are connected respectively to the first and second control inputs of the motor device of the drive of the lifting and lowering boom, the first input of the second control unit is connected to the second command unit, and the second input is second the control unit is connected to the output of the accelerometer, and the drive of the lifting and lowering boom performs the function of an automatic control system for the moment applied to the lifting and lowering boom, which creates the motor device of this drive, the first and second integrating filters, a comparator, as well as displacement and speed transducers are introduced the movement of the lifting and lowering boom relative to the base of the compensating device, in addition, the additional unit is freely mounted on the axis of rotation of the lift o-lowering boom, and the accelerometer is attached to the column of the compensating device so that the direction of the acceleration measured by it is perpendicular to the plane of the waterline of the vessel, the output of the accelerometer is connected to the input of the first integrating filter, the output of which is connected to the third input of the second control unit and to the input of the second integrating filter, the output which is connected to the fourth input of the second control unit, the fifth and sixth inputs of which are connected respectively to the outputs of the displacement transducers moving speed hoisting boom standpipe, the first, second and third inputs of the comparator are connected respectively to the outputs of the second shell unit, the second integrating filter, and transducer-moving lifting standpipe, arrows, and the comparator output is connected to the seventh input of the second control unit.
Отличительные признаки предлагаемого решения выполняют следующие функциональные задачи.Distinctive features of the proposed solutions perform the following functional tasks.
Признаки «…в спускоподъемное устройство… введены первый и второй интегрирующие фильтры, …выход акселерометра подключен к входу первого интегрирующего фильтра, выход которого подключен к третьему входу второго управляющего блока и к входу второго интегрирующего фильтра, выход которого подключен к четвертому входу второго управляющего блока…» позволяют осуществить управление приводом подъемно-опускной стрелы по возмущению - по значениям вызванных качкой судна перемещения, а также скорости и ускорения оси подъемно-опускной стрелы. Тем самым компенсируется влияние инерционных свойств элементов указанного привода, а также сил трения в его механической части.Signs "... the first and second integrating filters are introduced into the hoisting device ... the accelerometer output is connected to the input of the first integrating filter, the output of which is connected to the third input of the second control unit and to the input of the second integrating filter, the output of which is connected to the fourth input of the second control unit ... »Allow you to control the drive of the lifting and lowering boom perturbation - according to the values caused by the rolling of the vessel displacement, as well as the speed and acceleration of the axis of the lifting and lowering boom. This compensates for the influence of the inertial properties of the elements of the specified drive, as well as the friction forces in its mechanical part.
Признаки «…в спускоподъемное устройство… введены измерительные преобразователи перемещения и скорости перемещения подъемно-опускной стрелы относительно основания компенсаторного устройства, …пятый и шестой входы второго управляющего блока подключены соответственно к выходам измерительных преобразователей перемещения и скорости перемещения подъемно-опускной стрелы» позволяют осуществить управление приводом подъемно-опускной стрелы по отклонению значений указанных величин от соответствующих им заданных значений перемещения и скорости перемещения оси подъемно-опускной стрелы. Первое из этих значений задается командным блоком, а второе выработано во втором управляющем блоке. При этом во время качки судна сохраняется постоянной высота оси головного блока стрелы относительно морского дна, что компенсирует влияние качки судна на глубину погружения подводного объекта.The signs "... in the hoisting device ... the measuring transducers of the displacement and movement speeds of the lifting and lowering boom relative to the base of the compensating device, ... the fifth and sixth inputs of the second control unit are connected respectively to the outputs of the measuring transducers of displacement and the speed of movement of the lifting and lowering booms" allow controlling the drive lifting and lowering boom on the deviation of the values of the indicated values from the corresponding setpoints of displacement and the speed of movement of the axis of the lifting and lowering boom. The first of these values is set by the command block, and the second is generated in the second control block. At the same time, during the rolling of the vessel, the height of the axis of the boom head block remains constant relative to the seabed, which compensates for the effect of the rolling of the vessel on the immersion depth of the underwater object.
Признак «…дополнительный блок свободно насажен на оси вращения подъемно-опускной стрелы…» позволяет достигнуть постоянства длины участка троса от барабана подъемной лебедки до точки схода кабель-троса с головного блока при изменении угла наклона этой стрелы по отношению к корпусу судна. Тем самым повышается точность компенсации влияния качки судна на глубину погружения подводного объекта.The sign "... an additional unit is freely mounted on the axis of rotation of the lifting and lowering boom ..." allows you to achieve a constant length of the cable section from the drum of the lifting winch to the point where the cable comes from the head unit when the angle of inclination of this arrow relative to the hull of the vessel changes. This increases the accuracy of compensating for the effect of the ship’s rolling on the immersion depth of the underwater object.
Признак «…акселерометр прикреплен к колонне компенсаторного устройства так, что направление измеряемого им ускорения перпендикулярно плоскости ватерлинии судна…» позволяет исключить изгибные деформации проводов электрических линий, подключенных к акселерометру, и измерять ускорение оси подъемно-опускной стрелы в указанном направлении.The sign "... the accelerometer is attached to the column of the compensating device so that the direction of the acceleration measured by it is perpendicular to the plane of the vessel’s waterline ..." eliminates bending deformation of the wires of the electric lines connected to the accelerometer and measures the acceleration of the axis of the lifting and lowering boom in the indicated direction.
Признак «…в спускоподъемное устройство введен… компаратор, первый, второй и третий входы компаратора подключены соответственно к выходам второго командного блока, второго интегрирующего фильтра и измерительного преобразователя перемещения подъемно-опускной стрелы, а выход компаратора подключен к седьмому входу второго управляющего блока» позволяет сократить время переходного процесса, возникающего при переводе спускоподъемного устройства в режим работы с компенсацией влияния качки судна.The sign "... a comparator is introduced into the hoisting device, the first, second and third inputs of the comparator are connected respectively to the outputs of the second command unit, the second integrating filter and the measuring transducer of the lifting and lowering boom, and the output of the comparator is connected to the seventh input of the second control unit" allows the time of the transition process that occurs when the launching device is put into operation with compensation for the influence of the ship’s pitching.
Технический результат, который достигается при решении такой задачи, выражается в следующем:The technical result that is achieved when solving such a problem is expressed in the following:
для обеспечения сколь угодно длительной, выполняемой с высокой точностью, компенсации влияния качки судна на глубину погружения подводного объекта как при остановленном, так и при работающем приводе подъемной лебедки, в систему автоматического управления компенсаторным устройством вносятся следующие изменения:in order to ensure an arbitrarily long, performed with high accuracy, compensation for the influence of the ship pitching on the depth of immersion of the underwater object, both when the winch drive is stopped and while running, the following changes are made to the automatic control system of the compensating device:
а) перемещение головного участка подъемно-опускной стрелы по отношению к корпусу судна и скорость этого перемещения становятся наблюдаемыми величинами,a) the movement of the head portion of the lifting and lowering boom with respect to the hull and the speed of this movement become observable,
б) регулирование этих величин производится как в функции их отклонения от заданных значений, так и по возмущению - по значениям вызванных качкой судна перемещения, а также скорости и ускорения оси подъемно-опускной стрелы,b) the regulation of these quantities is carried out both as a function of their deviation from the set values, and perturbation - according to the values caused by the rolling of the vessel moving, as well as the speed and acceleration of the axis of the lifting and lowering boom,
в) ось дополнительного блока совмещается с осью подъемно-опускной стрелы, при этом изменения угла наклона этой стрелы по отношению к корпусу судна не влияют на длину участка троса от барабана подъемной лебедки до точки схода кабель-троса с головного блока, что исключает причину неполной компенсации влияния качки судна;c) the axis of the additional unit coincides with the axis of the lifting and lowering boom, while changes in the angle of inclination of this arrow relative to the hull of the vessel do not affect the length of the cable section from the drum of the lifting winch to the point of the cable-cable exit from the head unit, which eliminates the reason for incomplete compensation the effects of ship pitching;
г) акселерометр помещается не на подъемно-опускной стреле, а на неподвижной по отношению к корпусу судна конструкции, что исключает появление изгибных деформаций проводов электрических линий, подключенных к акселерометру.d) the accelerometer is placed not on the lifting and lowering boom, but on a structure that is stationary with respect to the hull of the vessel, which eliminates the appearance of bending deformations of the wires of electric lines connected to the accelerometer.
На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решение поставленной задачи. Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем и пригодно для использования.Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result, i.e. due to this combination of essential features of the invention, it became possible to solve the problem. Therefore, the claimed invention is new, has an inventive step and is suitable for use.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено расположение элементов судового спускоподъемного устройства; на фиг.2 показан вид спускоподъемного устройства сверху, совмещенный с разрезом по А-А и с функциональной схемой спускоподъемного устройства; на фиг.3 приведена развернутая структурная схема системы автоматического управления положением подъемно-опускной стрелы.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the location of the elements of the ship hoisting device; figure 2 shows a top view of the lifting device, combined with a section along aa and with a functional diagram of the lifting device; figure 3 shows a detailed structural diagram of a system for automatically controlling the position of the lifting and lowering boom.
Спускоподъемное устройство 1, предназначенное для спуска и подъема подводного объекта 2, содержит установленную на судне-носителе 3 подъемную лебедку 4. На барабан 5 этой лебедки запасован верхний конец кабель-троса 6, а его нижний конец соединен с подводным объектом 2. Установленное на судне-носителе 3 компенсаторное устройство 7 имеет подвижный элемент, выполненный в виде подъемно-опускной стрелы 8. Ось 9 крепления стрелы 8, расположенная в плоскости, параллельной плоскости ватерлинии судна, закреплена в колонне 10 компенсаторного устройства 7. Указанная колонна установлена на судне-носителе 3. Стрела 8 соединена с приводом 11 компенсаторного устройства 7. Передаточное устройство привода 11, предназначенное для поворота стрелы 8 вокруг оси 9, показано условно в виде механизма с передачей, содержащей зубчатую рейку 12, ось 13 которой закреплена в стреле 8, и зубчатое колесо 14. Возможно и какое-либо другое конструктивное исполнение указанного привода для изменения угла наклона стрелы 8, например с задним стреловым полиспастом. Кабель-трос 6 охватывает головной блок 15 стрелы 8 и дополнительный блок 16, свободно насаженный на ось 9 этой стрелы.The
Функциональная схема спускоподъемного устройства приведена на фиг.2. Управляющий вход двигательного устройства 17 привода подъемной лебедки 4 подключен к выходу первого управляющего блока 18, вход которого подключен к первому командному блоку 19. Первый и второй управляющие входы двигательного устройства 20 привода подъемно-опускной стрелы 8 подключены соответственно к первому и второму выходам второго управляющего блока 21, первый вход которого подключен к второму командному блоку 22. В устройство входят также измерительные преобразователи перемещения 23 и скорости перемещения 24 подъемно-опускной стрелы 8 относительно колонны 10 (относительно основания компенсаторного устройства). Кроме того, устройство содержит акселерометр 25, который прикреплен к колонне 10 компенсаторного устройства так, что направление измеряемого им ускорения перпендикулярно плоскости ватерлинии судна, а также первый 26 и второй 27 интегрирующие фильтры. Выход акселерометра 25 подключен к второму входу второго управляющего блока 21 и к входу первого интегрирующего фильтра 26, выход которого подключен к третьему входу второго управляющего блока 21 и к входу второго интегрирующего фильтра 27. Выход фильтра 27 подключен к четвертому входу второго управляющего блока 21, пятый и шестой входы которого подключены соответственно к выходам измерительных преобразователей перемещения 23 и скорости перемещения 24 подъемно-опускной стрелы. Первый вход компаратора 28 соединен с выходом командного блока 22, второй вход компаратора 28 - с выходом второго интегрирующего фильтра 27, а третий вход компаратора 28 - с выходом измерительного преобразователя перемещения 23 подъемно-опускной стрелы 8. Выход компаратора 28 подключен к седьмому входу второго управляющего блока 21.Functional diagram of the lifting device is shown in figure 2. The control input of the
Двигательное устройство 20 привода подъемно-опускной стрелы 8 входит в состав системы автоматического управления (САУ) тем приложенным к подъемно-опускной стреле моментом, который создает это двигательное устройство. Структурная схема САУ указанным моментом показана на фиг.3. В контур управления этой САУ входят сумматор 29 и регулятор 30 того момента, который приложен к этой стреле со стороны двигательного устройства 20. На первый вход сумматора 29 момента, подключенный к первому управляющему входу двигательного устройства 20, с первого выхода второго управляющего блока 21 поступает выходной сигнал Mu этого блока. На второй вход сумматора 29 момента, подключенный к второму управляющему входу двигательного устройства 20, через второй управляющий блок 21 поступает выходной сигнал Ma акселерометра 25. Выход сумматора 29 момента с выходным сигналом ΔM подключен к входу упомянутого регулятора 30 момента. Выходной сигнал u регулятора 30 момента подводится к управляющему входу преобразователя 31. Этот преобразователь управляет параметрами энергии, которая поступает в двигатель 32 и преобразуется в нем в механическую работу. САУ моментом двигательного устройства 20 является системой с регулированием по отклонению указанного момента от суммы значений моментов, заданных на первом и втором входах сумматора 29 момента. Для обеспечения такой функции с выхода преобразователя 31 на третий вход упомянутого сумматора момента подается, с обратным знаком, сигнал M, пропорциональный моменту двигателя 32. В зависимости от разновидности применяемого двигателя (гидравлический, электрический постоянного или переменного тока) этот сигнал получается измерением какой-то физической величины, которая функционально связана с моментом двигателя 32. В частности, при использовании двигателя постоянного тока, в том числе бесконтактного, такой величиной является ток двигателя. Пропорционально-интегральный (или какой-либо подобный ему) регулятор 30 момента обеспечивает необходимое быстродействие и точность работы привода 20.The
САУ моментом двигательного устройства 20 является подсистемой САУ более высокого уровня - САУ положением стрелы 8. В состав этой САУ входят и другие, показанные на фиг.2, элементы спускоподъемного устройства 1: второй командный блок 22, второй управляющий блок 21, акселерометр 25, первый 26 и второй 27 интегрирующие фильтры, измерительные преобразователи 23 (перемещения - угла наклона) и 24 (скорости перемещения - угловой скорости) стрелы 8, а также компаратор 28.The self-propelled guns moment of the
САУ положением (перемещением) стрелы 8 может иметь различную структуру. Наиболее простыми и удобными в настройке являются системы подчиненного регулирования. Дальнейшее описание работы устройства будет дано на примере трехконтурной системы подчиненного регулирования, структурная схема которой показана на фиг.3. В этой САУ, помимо регулирования по отклонению положения и скорости стрелы 8, осуществляется регулирование и по вызванным качкой судна 3 возмущениям: ускорению, скорости и перемещению оси 9 крепления стрелы 8. Эти сигналы подаются в САУ через ключи 33, 34 и 35, управляющие входы которых подключены к выходу компаратора 28. В состав такой САУ, кроме перечисленных выше элементов, входят включенные в состав второго управляющего блока 21 сумматор 36 и регулятор 37 скорости стрелы 8, а также сумматор 38 и регулятор 39 положения стрелы 8. Внутренний контур, контур момента двигателя 32, образует описанную выше САУ моментом двигательного устройства 20. Регулирование по возмущению (ускорению оси 9 крепления стрелы 8) осуществляется с помощью сигнала Ma акселерометра 25, выход которого через ключ 33 соединен со вторым входом сумматора 29 момента. Контур момента охвачен контуром скорости стрелы 8, в который входят упомянутые сумматор 36 и регулятор 37 скорости. Выход последнего подключен к первому входу сумматора 29 момента, а вход - к выходу упомянутого сумматора 36 скорости стрелы 8. На первый и второй входы этого сумматора подаются соответственно выходной сигнал νu регулятора 39 положения стрелы 8 и, с обратным знаком, через шестой вход второго управляющего блока 21, выходной сигнал ν измерительного преобразователя 24 скорости перемещения стрелы 8. Третий вход сумматора 36 скорости соединен через третий вход второго управляющего блока 21 и ключ 34 с выходом первого интегрирующего фильтра 26, выходной сигнал которого νa пропорционален скорости качки оси 9 крепления стрелы 8. Выходной сигнал Δν сумматора 36 скорости подводится к входу регулятора 37 скорости, например пропорциональному. Этот регулятор, при отсутствии сигнала νa с выхода первого интегрирующего фильтра 26, поддерживает заданное с выхода регулятора 39 положения стрелы 8 значение νu угловой скорости стрелы по отношению к корпусу судна 3. Контур скорости ν стрелы 8 охвачен контуром положения стрелы 8, в который входит находящийся в составе управляющего блока 21 регулятор 39 положения. Вход этого регулятора подключен к выходу сумматора 38 положения стрелы 8. На первый и второй входы этого сумматора подаются соответственно выходной сигнал hu второго командного блока 22 через первый вход второго управляющего блока 21 и, с обратным знаком, через пятый вход второго управляющего блока 21 выходной сигнал h измерительного преобразователя 23 перемещения стрелы 8. Третий вход сумматора 38 положения стрелы 8 соединен через четвертый вход второго управляющего блока 21 и ключ 35 с выходом второго интегрирующего фильтра 27, выходной сигнал ha которого пропорционален вызванному качкой судна перемещению оси 9 крепления стрелы 8. Выходной сигнал Δh сумматора 38 положения подводится к входу регулятора 39 положения, например пропорциональному. Этот регулятор, при отсутствии сигнала с выхода второго интегрирующего фильтра 27, поддерживает заданное с выхода второго командного блока 22 значение угла наклона стрелы по отношению к корпусу судна 3. Перемещение h оси головного блока стрелы 8 относительно плоскости, которая параллельна плоскости ватерлинии судна и проходит через ось 9 стрелы 8, определяется выражением h=Lsinφ, где L - расстояние между осью 9 стрелы 8 и осью головного блока 15, φ - угол наклона стрелы 8 к плоскости ватерлинии судна. При небольших углах поворота стрелы 8, по отношению к плоскости ватерлинии судна, приведенное выражение принимает вид h=Lφ. Следовательно, выходной сигнал преобразователя 23, измеряющего угол φ, пропорционален перемещению h. На том же основании выходной сигнал преобразователя 24, измеряющего угловую скорость стрелы 8, пропорционален не только угловой скорости ω двигателя 32, но и скорости 
В спускоподъемном устройстве используются не интеграторы, а интегрирующие фильтры, чтобы исключить наличие постоянных составляющих выходных сигналов этих элементов. Указанные постоянные составляющие определяются моментом времени, с которого начинается процесс интегрирования. Акселерометр 25 измеряет ускорение оси подъемно-опускной стрелы в направлении, которое перпендикулярно плоскости ватерлинии судна. В установившемся режиме преобразования сигнала акселерометра 25 выходные сигналы первого интегрирующего фильтра 26 и второго интегрирующего фильтра 27 пропорциональны соответственно вызванным качкой судна составляющим скорости и перемещения оси 9 подъемно-опускной стрелы 8 в том же направлении. В измерительной технике, используемой для измерения переменной величины по доступному сигналу производной этой величины, часто применяют простейшие интегрирующие фильтры, передаточная функция которых, как у апериодического звена первого порядка. Возникающая постоянная составляющая выходного сигнала затухает с постоянной времени фильтра. Применительно к рассматриваемому случаю для обеспечения требуемой точности интегрирования переменной составляющей входного сигнала эта постоянная времени должна быть во много раз (в десятки и сотни) больше, чем средний период качки судна. Начальный переходный процесс в фильтре можно считать завершенным, когда после включения фильтра пройдет время, которое превосходит указанную постоянную времени не менее чем в 5 раз. Это время составляет около 10 минут. Интегрирующие фильтры более высокого порядка могут обеспечивать меньшую погрешность интегрирования переменной величины при меньшей продолжительности начального переходного процесса.In the hoisting device, integrators are not used, but integrating filters to exclude the presence of constant components of the output signals of these elements. The indicated constant components are determined by the point in time from which the integration process begins. The
Спускоподъемное устройство работает следующим образом.The lifting device operates as follows.
Акселерометр 25, первый интегрирующий фильтр 26 и второй интегрирующий фильтр 27 вводятся в действие до начала спускоподъемных операций на время, которое превосходит продолжительность переходных процессов, сопровождающих начало работы указанных фильтров.The
Основное перемещение подводного объекта (опускание на поверхность воды, выход на заданную глубину погружения, подъем на судно) осуществляют путем сматывания или наматывания кабель-троса 6 на барабан 5 подъемной лебедки 4 под действием двигательного устройства 17 этой лебедки со скоростью, заданной первым командным блоком 19. Заданное значение скорости поступает на управляющий вход двигательного устройства 17 через первый управляющий блок 18.The main movement of the underwater object (lowering to the surface of the water, reaching a predetermined immersion depth, boarding the ship) is carried out by winding or winding the cable 6 onto the drum 5 of the lifting winch 4 under the action of the
Работа спускоподъемного устройства начинается с выполнения предварительных операций: подъема подводного объекта с палубы судна и перемещения его в забортное пространства. Эти операции производятся при отключенных от САУ положением стрелы 8 сигналах акселерометра 25 и интегрирующих фильтров 26 и 27 (ключи 33, 34 и 35 находятся в разомкнутом состоянии). Сначала по сигналу командного блока 22 стрела 8 переводится в крайнее положение, в котором высота головного блока 15 по отношению к палубе судна 3 имеет максимальное значение. Потом с помощью подъемной лебедки 4 подводный объект поднимается над палубой, а по сигналу второго командного блока 22 стрела 8 переводится в среднее положение, при котором подводный объект оказывается в забортном пространстве судна 3. Переходный процесс перемещения стрелы заканчивается, когда заданное с командного блока 22 значение hu угла поворота стрелы относительно плоскости ватерлинии судна, например нулевое, становится равным значению h, измеренному преобразователем 23.The operation of the launching device begins with the preliminary operations: lifting the underwater object from the deck of the vessel and moving it to the outboard space. These operations are performed when the accelerometer signals 25 and integrating
По сигналу, поданному командным блоком 22, вступает в действие компаратор 28, который сравнивает выходные сигналы измерительного преобразователя 23 h и интегрирующего фильтра 27 ha. В момент, когда оба этих сигнала становятся равными друг другу, компаратор 28 подает во второй управляющий блок 21 сигнал на начало работы компенсаторного устройства. По этому сигналу ключи 33, 34 и 35 замыкаются, при этом выходы акселерометра 25, первого 26 и второго 27 интегрирующих фильтров подключаются соответственно к второму входу сумматора 29 момента, третьему входу сумматора 36 скорости стрелы 8 и третьему входу сумматора 38 положения стрелы 8. В этот момент выходные сигналы второго интегрирующего фильтра 27 ha и акселерометра 25 Ma близки к нулевым значениям.By the signal supplied by the
С этого момента времени САУ положением стрелы 8 начинает работать по отработке основного возмущения - скорости качки, которое в виде сигнала νa задается с выхода первого интегрирующего фильтра 26. Эта САУ поддерживает скорость
В САУ положением стрелы 8 имеются элементы, обладающие инерционностью: двигатель и механическая часть привода компенсаторного устройства 7. Поэтому компенсация влияния качки судна происходит с некоторой погрешностью. Для снижения ее в САУ вводится еще один сигнал регулирования по возмущению. Это выходной сигнал Ma акселерометра 25, подаваемый на вход сумматора 29 момента. Такой сигнал способствует снижению времени запаздывания действия компенсаторного устройства 7 по отношению к процессу качки оси стрелы 8. У наружного контура положения стрелы 8 частота среза во много раз меньше частот качки судна. Поэтому этот контур выполняет, в основном, свою главную функцию - стабилизацию заданного среднего значения угла наклона стрелы 8. Однако этот контур может практически полностью подавить переменные составляющие в выходном сигнале νu регулятора 39 положения только при крайне низкой частоте среза. При этом быстродействие такого контура регулирования становится недопустимо малым. Это противоречие удается устранить тем, что на третий вход сумматора 38 положения стрелы 8 подается выходной сигнал ha второго интегрирующего фильтра 27. В итоге в выходном сигнале νu регулятора 39 положения будет присутствовать постоянная составляющая, которая пропорциональна среднему значению отклонения стрелы 8 от заданного положения. На выходе регулятора скорости эта составляющая превратится в составляющую Mu, которая приведет к появлению постоянной составляющей, обеспечивающей необходимое среднее значение приложенного к стреле 8 момента двигательного устройства 20. Эта составляющая момента уравновешивает момент от веса стрелы 8, подводного объекта 2 и кабель-троса 6. Перемещения головного блока 15 практически полностью компенсируют перемещения оси стрелы 8, а усилие в кабель-тросе 6 в точке, где он сходит с блока 15, не изменяется и равно весу соответствующего участка кабель-троса и подводного объекта.In the self-propelled guns, the position of the
Спуск подводного объекта в воду осуществляется с помощью подъемной лебедки 4. Вес подводного объекта в воде меньше, чем на воздухе, а вода оказывает сопротивление его перемещению. Поэтому при вхождении подводного объекта в воду среднее значение угла наклона стрелы 8 начнет уменьшаться (колебания головной части стрелы немного переместятся вверх). По мере увеличения глубины погружения подводного объекта и роста длины и веса кабель-троса, находящегося в воде, среднее значение угла наклона стрелы 8 будет увеличиваться. Еще больше вырастет среднее значение этого угла при работе подъемной лебедки 4 на подъем подводного объекта. Это произойдет из-за изменения направления той составляющей усилия в кабель-тросе, которая обусловлена трением подводного объекта 2 и кабель-троса 6 о воду. Параметры регуляторов 37 и 39, входящих в управляющий блок 21, можно выбрать такими, что указанные отклонения среднего значения угла наклона стрелы 8 не будут превосходить нескольких градусов.The descent of the underwater object into the water is carried out using a lifting winch 4. The weight of the underwater object in water is less than in air, and the water resists its movement. Therefore, when an underwater object enters water, the average value of the angle of inclination of the
При остановленной подъемной лебедке и наличии перемещений стрелы 8, которые компенсируют влияние качки судна, головной 15 и дополнительный 16 блоки стрелы 8 практически не вращаются. Возникающие при этом изгибные деформации кабель-троса в местах его подхода к блоку 16 и схода с блока 15 незначительны и мало влияют на износ кабель-троса, что выгодно отличает предлагаемое устройство от его аналогов. Действие САУ положением стрелы 8 с отрицательной обратной связью по углу наклона стрелы 8 обеспечивает стабилизацию глубины погружения подводного объекта 2 при остановленной подъемной лебедке. Это свойство предлагаемого устройства выгодно отличает его от прототипа.When the lifting winch is stopped and there are movements of the
Таким образом, применение заявленного устройства повышает эффективность использования подводного объекта при нахождении его под водой в условиях развитого морского волнения.Thus, the use of the claimed device increases the efficiency of using an underwater object when it is under water in conditions of developed sea waves.
Источники информацииInformation sources
1. United States Patent Application Publication, Pub. No.: 2005/0242332. / Shuji Ueki, Hirohumi Doi, Shogo Miyajima, Kenzo Hasegava, Hiroshi Satoh. Pub. Date: Jul.2, 2009. ([0026]-[0042], Fig.1, 2, 3 - первый аналог).1. United States Patent Application Publication, Pub. No .: 2005/0242332. / Shuji Ueki, Hirohumi Doi, Shogo Miyajima, Kenzo Hasegava, Hiroshi Satoh. Pub. Date: Jul.2, 2009. ([0026] - [0042], Fig. 1, 2, 3 - the first analogue).
2. Авторское свидетельство СССР №559350, кл. Н02Р 5/06, В63В 27/08. Устройство для управления электродвигателем судовой лебедки. / Кувшинов Г.Е., Урываев К.П. // 1977, БИ №19 - второй аналог.2. USSR author's certificate No. 559350, cl. Н02Р 5/06,
3. United States Patent Application Publication, Pub. No.: 2005/0242332. / Shuji Ueki, Hirohumi Dot, Shogo Miyajima, Kenzo Hasegava, Hiroshi Satoh. Pub. Date: Jul.2, 2009. ([0007]-[0009], Fig.4 - прототип).3. United States Patent Application Publication, Pub. No .: 2005/0242332. / Shuji Ueki, Hirohumi Dot, Shogo Miyajima, Kenzo Hasegava, Hiroshi Satoh. Pub. Date: Jul.2, 2009. ([0007] - [0009], Fig. 4 is a prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124009/11A RU2445230C2 (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Launching and lifting gear |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124009/11A RU2445230C2 (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Launching and lifting gear |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010124009A RU2010124009A (en) | 2011-12-20 |
| RU2445230C2 true RU2445230C2 (en) | 2012-03-20 |
Family
ID=45403884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010124009/11A RU2445230C2 (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Launching and lifting gear |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2445230C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2513343C2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Round-trip device |
| RU2694069C1 (en) * | 2019-01-23 | 2019-07-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Device for electric power supply of underwater facility from shipboard carrier |
| CN111170176A (en) * | 2020-01-03 | 2020-05-19 | 大连理工大学 | Active stabilization control method suitable for offshore and onshore load hoisting |
| RU201463U1 (en) * | 2020-08-13 | 2020-12-16 | Вадим Тимофеевич Пака | LIFTING DEVICE FOR SENSING THE WATER ENVIRONMENT ON THE WAY OF THE SHIP |
| RU203864U1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "СЛК" | Lifting device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4021019A (en) * | 1975-03-24 | 1977-05-03 | British Columbia Research Council | Heave compensating cranes |
| SU559350A1 (en) * | 1975-01-06 | 1977-05-25 | Дальневосточный Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им. В.В.Куйбышева | Device for controlling a shipboard electric winch |
| GB2001035A (en) * | 1977-07-14 | 1979-01-24 | Automatic Drilling Mach | Hook mounted vertical compensating apparatus |
| US6505574B1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-01-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Vertical motion compensation for a crane's load |
| RU2381133C1 (en) * | 2008-06-04 | 2010-02-10 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) | Ascending-descending device |
-
2010
- 2010-06-11 RU RU2010124009/11A patent/RU2445230C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU559350A1 (en) * | 1975-01-06 | 1977-05-25 | Дальневосточный Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им. В.В.Куйбышева | Device for controlling a shipboard electric winch |
| US4021019A (en) * | 1975-03-24 | 1977-05-03 | British Columbia Research Council | Heave compensating cranes |
| GB2001035A (en) * | 1977-07-14 | 1979-01-24 | Automatic Drilling Mach | Hook mounted vertical compensating apparatus |
| US6505574B1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-01-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Vertical motion compensation for a crane's load |
| RU2381133C1 (en) * | 2008-06-04 | 2010-02-10 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) | Ascending-descending device |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2513343C2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Round-trip device |
| RU2694069C1 (en) * | 2019-01-23 | 2019-07-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Device for electric power supply of underwater facility from shipboard carrier |
| CN111170176A (en) * | 2020-01-03 | 2020-05-19 | 大连理工大学 | Active stabilization control method suitable for offshore and onshore load hoisting |
| CN111170176B (en) * | 2020-01-03 | 2021-03-26 | 大连理工大学 | Active stabilization control method suitable for offshore or onshore load hoisting |
| RU201463U1 (en) * | 2020-08-13 | 2020-12-16 | Вадим Тимофеевич Пака | LIFTING DEVICE FOR SENSING THE WATER ENVIRONMENT ON THE WAY OF THE SHIP |
| RU203864U1 (en) * | 2021-02-12 | 2021-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "СЛК" | Lifting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010124009A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2445230C2 (en) | Launching and lifting gear | |
| EP3426592B1 (en) | Method of detecting a magnitude of a load applied to a hoisting motor in a material handling system, method of determining a magnitude of a load applied to a matrial handling system when the load is lifted using a plurality of hoisting motors and motor drive | |
| US20110260126A1 (en) | Winching apparatus and method | |
| EP2896589B1 (en) | Method and apparatus | |
| EP3303204B1 (en) | Method and apparatus for adaptive motion compensation | |
| US20130245815A1 (en) | Crane controller with division of a kinematically constrained quantity of the hoisting gear | |
| CN103318776A (en) | Active heave compensation control system and control method thereof | |
| EP2332821B1 (en) | Method of controlling the position of moored marine vessels | |
| GB2448432A (en) | Apparatus and Method for Heave Compensation | |
| KR20080078653A (en) | Device for preventing sway of suspended load | |
| EP3105162B1 (en) | Damping system, vessel equipped with damping system and damping method | |
| EP0312336B1 (en) | Improvements in hoisting devices | |
| RU2495784C1 (en) | Method of controlling underwater craft submergence and device to this end | |
| US3675794A (en) | Winch arrangements | |
| CN113697688B (en) | Loading and unloading equipment for ship cargoes, compensation method and device and offshore platform thereof | |
| RU2513343C2 (en) | Round-trip device | |
| CN215905758U (en) | Wave compensation simulation device | |
| RU2585500C1 (en) | Hoisting device | |
| RU2381133C1 (en) | Ascending-descending device | |
| CN113479794B (en) | Wave compensation simulation device | |
| EP2700604A1 (en) | Anti-sway control method and arrangement | |
| CN103613000A (en) | Self-balance type control method for offshore crane | |
| Tomczyk et al. | The optimization of the flexibly suspended loads transport by microprocessor controlled overhead cranes | |
| Xu et al. | Modeling and analysis of rope flexibility in deep sea lifting operations | |
| Wong et al. | Robust active heave compensated winch-driven overhead crane system for load transfer in marine operation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160612 |