RU2522671C1 - Automated ship-heeling system - Google Patents
Automated ship-heeling system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522671C1 RU2522671C1 RU2012154563/11A RU2012154563A RU2522671C1 RU 2522671 C1 RU2522671 C1 RU 2522671C1 RU 2012154563/11 A RU2012154563/11 A RU 2012154563/11A RU 2012154563 A RU2012154563 A RU 2012154563A RU 2522671 C1 RU2522671 C1 RU 2522671C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- cylinder
- working fluid
- pipe
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания технических средств контроля остойчивости судна на волнении и на спокойной воде, включая аварийные ситуации.The invention relates to the field of shipbuilding and relates to the creation of technical means for monitoring the stability of a vessel on waves and calm water, including emergency situations.
Известна креновая система (см. а.с. СССР №409917 и дополнительное к нему а.с. СССР №624819) для определения остойчивости, принятая в качестве прототипа, содержащая цистерны правого и левого бортов, трубопровод с электромагнитными клапанами, балластный насос для перекачки жидкости, датчики верхнего и нижнего уровней воды в цистернах и кренометр.Known roll system (see USSR AS No. 409917 and additional USSR AS No. 624819) for determining stability, adopted as a prototype, containing tanks of starboard and starboard sides, a pipeline with electromagnetic valves, a ballast pump for pumping liquids, sensors for upper and lower water levels in tanks and a rollometer.
Однако при использовании такой системы (как и любой другой использующей цистерны) требуется цистерна относительно большого постоянного объема около одного борта и цистерна такого же объема около другого борта. Объем этих цистерн для каждого судна определяется из условия получения кренящего момента, наклоняющего судно при любом состоянии нагрузки на угол 2÷4 градуса. В соответствии с метацентрической формулой остойчивости величина начальной поперечной метацентрической высоты зависит от приращения угла крена, обусловленного указанным кренящим моментом, и водоизмещения. Для перекачки при этом заданного объема воды из цистерны одного борта в цистерну другого борта потребуется значительное время. При многократном накренении судна (с целью повышения точности определения начальной поперечной метацентрической высоты) многократно возрастет и время перекачки заданного объема воды из цистерны одного борта в цистерну другого борта и обратно.However, when using such a system (like any other tank using a tank), a tank of relatively large constant volume of about one side and a tank of the same volume near the other side are required. The volume of these tanks for each vessel is determined from the condition of obtaining a heeling moment, tilting the vessel under any load condition at an angle of 2 ÷ 4 degrees. In accordance with the metacentric stability formula, the initial transverse metacentric height depends on the increment of the angle of heel due to the indicated heeling moment and the displacement. It will take considerable time to pump a predetermined volume of water from the tank of one side into the tank of the other side. With multiple heeling of the vessel (in order to increase the accuracy of determining the initial transverse metacentric height), the time for pumping a given volume of water from the tank of one side to the tank of the other side and back will increase many times.
Для обеспечения начала работы креновой системы потребуется дополнительное время для того, чтобы заполнить забортной водой одну из используемых ею цистерн на одном борту и освободить от воды (при необходимости) другую из используемых цистерн на другом борту.To ensure the start of the roll system, additional time will be required in order to fill one of the tanks used by it on board one side with overboard water and to empty (if necessary) the other of the tanks used on the other side.
При аварийных наклонениях судна, а также при его качке на волнении датчики верхнего и нижнего уровней воды в цистернах (требует не менее четырех датчиков уровня) могут давать неточные сигналы начала или окончания их заполнения или освобождения от воды. Таким образом, одна из цистерн может быть не заполнена водой до необходимого уровня, а другая не освобождена от воды до необходимого уровня. При этом в цистернах могут иметь место свободные поверхности воды. Так как система перекачки воды между указанными цистернами разомкнутая, то могут иметь место инерционные выбросы некоторой части воды через их воздушные трубы, сообщаемые с атмосферой, потери воды от теплового расширения, испарения. Кроме того, при различной температуре и солености, используемой в системе в качестве рабочего тела воды, ее плотность может отличаться от расчетной плотности. При этом вес перемещенной воды как рабочего тела и перемещение положения центра тяжести такого рабочего тела могут быть определены с ошибкой, привести к уменьшению точности задаваемого кренящего момента и соответственно к уменьшению точности определения остойчивости.In case of emergency inclinations of the vessel, as well as when it rolls on a wave, the sensors of the upper and lower water levels in the tanks (requires at least four level sensors) can give inaccurate signals of the beginning or end of their filling or release from water. Thus, one of the tanks may not be filled with water to the required level, and the other is not emptied of water to the required level. In this case, free water surfaces can take place in tanks. Since the water pumping system between these tanks is open, inertial emissions of some water through their air pipes connected to the atmosphere, water loss from thermal expansion, and evaporation can occur. In addition, at different temperatures and salinity used in the system as a working fluid of water, its density may differ from the calculated density. In this case, the weight of the displaced water as a working fluid and the displacement of the center of gravity of such a working fluid can be determined with an error, leading to a decrease in the accuracy of the set heeling moment and, accordingly, to a decrease in the accuracy of determining stability.
Отсутствие в креповой системе инструментального приборного (с электрическим выходом) контроля осадки и углов дифферента судна, вычислительного устройства и соответственно автоматизированного процесса кренования судна понижает точность, быстродействие и надежность работы этой системы.The absence in the crepe system of instrumental instrumentation (with electrical output) of control of the draft and angles of the trim of the vessel, a computing device and, accordingly, of the automated heeling of the vessel reduces the accuracy, speed and reliability of this system.
Не все элементы креновой системы могут использоваться в любое время эксплуатации судна (штатные судовые балластные цистерны, насосы, запорная арматура, трубопроводы и т.п. могут быть использованы для других целей). Элементы системы, заполненные водой, не могут использоваться при отрицательных температурах. Элементы системы, предназначенные для создания кренящего момента, как правило, не могут быть выполнены единым компактным моноблоком и быть установленными на эксплуатирующемся судне, например, на верхнюю палубу без значительных проектных и заводских переделок.Not all elements of the roll system can be used at any time during the operation of the vessel (standard ship ballast tanks, pumps, valves, pipelines, etc. can be used for other purposes). System elements filled with water cannot be used at low temperatures. System elements designed to create a heeling moment, as a rule, cannot be made as a single compact monoblock and cannot be installed on an operating vessel, for example, on the upper deck without significant design and factory alterations.
В рассматриваемой системе постоянный балласт, из одной цистерны перекачанный в другую цистерну, должен создавать кренящий момент, наклоняющий судно в нормальных условиях эксплуатации на угол 2÷4 градуса. Однако минимальная разрешенная поперечная метацентрическая высота (особенно в аварийных условиях эксплуатации) для данного судна может быть меньше среднего разрешенного ее значения в 3÷5 раз. При этом соответственно изменение угла крена, обусловленное указанным фиксированным кренящим моментом данной системы, может достигать 10÷20 градусов, что особенно в аварийных условиях является недопустимым.In the system under consideration, permanent ballast, transferred from one tank to another tank, should create a heeling moment, tilting the vessel under normal operating conditions by an angle of 2-4 degrees. However, the minimum permitted transverse metacentric height (especially in emergency operating conditions) for a given vessel may be 3–5 times less than its average permitted value. In this case, accordingly, a change in the angle of heel due to the indicated fixed heeling moment of this system can reach 10 ÷ 20 degrees, which is especially unacceptable in emergency conditions.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении быстродействия, точности, надежности работы системы в эксплуатационных и аварийных условиях при определении поперечной метацентрической высоты, в первую очередь, вблизи ее минимально допустимых значений, наиболее опасных для данного судна, в уменьшении пространства, занимаемого системой, в упрощении ее размещения и использования на судне.The present invention is aimed at solving the problem of improving the speed, accuracy, reliability of the system in operational and emergency conditions when determining the transverse metacentric height, first of all, near its minimum permissible values, the most dangerous for this vessel, in reducing the space occupied by the system , in simplification of its placement and use on the ship.
Технический результат достигается тем, что рабочее тело выполнено в виде размещенного в расположенной поперек диаметральной плоскости судна трубе-цилиндре поршня, имеющего на своих торцах демпферы-фиксаторы, под которые в торцах трубы-цилиндра образованы ответные фиксирующие гнезда, расположенные с возможностью обеспечения зазора между торцом поршня-рабочего тела и внутренним торцом трубы-цилиндра. Причем датчики крайних положений перемещающегося в трубе-цилиндре поршня-рабочего тела расположены в торцовых оконечностях трубы-цилиндра, а их выходы соединены с входами введенного в систему вычислительного устройства. При этом пространство щелевого зазора одной оконечности трубы-цилиндра сообщено трубопроводом с напорным и засасывающим патрубками насоса через электромагнитные клапаны, а пространство щелевого зазора другой его оконечности сообщено трубопроводом также с засасывающим и напорным патрубками насоса через другие аналогичные клапаны. Причем труба-цилиндр с поршнем-рабочим телом, трубопроводы с электромагнитными клапанами и полости насоса при этом полностью заполнены жидкостью, имеющей удельный вес, меньший удельного веса поршня-рабочего тела. При этом система оснащена дифферентометром и осадкомером, выходы которых, а также выход кренометра соединены с входами упомянутого вычислительного устройства, с выходами которого соединены входы электромагнитных клапанов и насоса через согласующие устройства, выполненные преимущественно в виде твердотельных реле.The technical result is achieved by the fact that the working fluid is made in the form of a piston cylinder-cylinder located in the transverse diametric plane of the vessel, having at its ends damper-clamps, under which mating retaining sockets are formed at the ends of the cylinder-tube, which can provide a gap between the end the piston-working fluid and the inner end of the pipe-cylinder. Moreover, the extreme position sensors of the piston-working fluid moving in the pipe-cylinder are located at the end ends of the pipe-cylinder, and their outputs are connected to the inputs of the computing device introduced into the system. In this case, the space of the gap gap of one end of the pipe-cylinder is indicated by the pipeline with the pressure and suction nozzles of the pump through the electromagnetic valves, and the space of the gap of the other end is indicated by the pipeline also with the suction and pressure nozzles of the pump through other similar valves. Moreover, the pipe-cylinder with a piston-working fluid, pipelines with electromagnetic valves and pump cavities are completely filled with a liquid having a specific gravity less than the specific gravity of the piston-working fluid. In this case, the system is equipped with a trimometer and a precipitation meter, the outputs of which, as well as the output of the rollometer, are connected to the inputs of the mentioned computing device, the outputs of which are connected to the inputs of the electromagnetic valves and the pump through matching devices, made mainly in the form of solid-state relays.
При этом пространства щелевых зазоров в оконечностях трубы-цилиндра сообщены между собой трубопроводом через регулируемый электромагнитный клапан, к гидравлическим входам которого параллельно подсоединен преобразователь разности давлений, электрический выход которого соединен с входом вычислительного устройства, с выходом которого через согласующее устройство соединен электрический вход упомянутого электромагнитного клапана.At the same time, the spaces of gap gaps in the ends of the pipe-cylinder are interconnected by a pipeline through an adjustable solenoid valve, to the hydraulic inputs of which a pressure difference converter is connected in parallel, the electrical output of which is connected to the input of the computing device, with the output of which through the matching device the electrical input of the said electromagnetic valve is connected .
При этом в качестве датчиков крайних положений перемещающегося в трубе-цилиндре поршня-рабочего тела использованы герконы, установленные на торцах трубы-цилиндра, с постоянными магнитами, размещенными на демпферах-фиксаторах поршня-рабочего тела.In this case, as the sensors of the extreme positions of the piston-working fluid moving in the cylinder-cylinder, reed switches mounted on the ends of the cylinder-cylinder are used, with permanent magnets placed on the damper-clamps of the piston-working fluid.
Кроме того, осадкомер выполнен в виде двух преобразователей разности давлений, расположенных на одной нормали к основной плоскости судна, работающих одновременно, положительные входы которых сообщены с водным забортным пространством, а их отрицательные входы сообщены с атмосферой.In addition, the precipitation gauge is made in the form of two pressure difference transducers located on one normal to the main plane of the vessel, operating simultaneously, the positive inputs of which are in communication with the waterboard space, and their negative inputs are in communication with the atmosphere.
Наряду с этим система оснащена блоком световой и звуковой сигнализации, с входом которого соединен выход вычислительного устройства.Along with this, the system is equipped with a light and sound alarm unit, with the input of which the output of the computing device is connected.
При этом известный кренящий момент, создаваемый системой, наклоняющий судно на угол 2÷4 градуса, задается для значений поперечной метацентрической высоты вблизи ее минимально допустимых (критических) значений для данного судна. При этом точность определения поперечной метацентрической высоты (при этих критических значениях) будет максимальной, а при значениях поперечной метацентрической высоты, имеющей большие значения, чем критические при указанном фиксированном кренящем моменте, дадут меньшее изменение угла крена и соответственно уменьшится точность определения этой высоты. Однако при этом увеличится запас остойчивости, и этим будет компенсировано уменьшение точности определения поперечной метацентрической высоты.Moreover, the known heeling moment created by the system, tilting the vessel at an angle of 2-4 degrees, is set for the transverse metacentric height near its minimum permissible (critical) values for this vessel. In this case, the accuracy of determining the transverse metacentric height (at these critical values) will be maximum, and at values of the transverse metacentric height, which is larger than the critical values at the indicated fixed heeling moment, will give a smaller change in the angle of heel and, accordingly, the accuracy of determining this height will decrease. However, this will increase the stability margin, and this will compensate for the decrease in the accuracy of determining the transverse metacentric height.
Выполнение этого условия обеспечит возможность многократно уменьшить вес поршня-рабочего тела и объем рабочей жидкости, еще больше повысить быстродействие системы.The fulfillment of this condition will provide the opportunity to repeatedly reduce the weight of the piston-working fluid and the volume of the working fluid, to further increase the speed of the system.
Выполнение рабочего тела в виде размещенного в расположенной поперек диаметральной плоскости судна трубе-цилиндре поршня (выполненного, например, из свинца, стали, чугуна с заданными геометрическими размерами, известным объемом и положением центра тяжести), имеющего удельный вес, существенно больший, чем удельный вес рабочей жидкости, перемещающей поршень-рабочее тело в трубе-цилиндре на фиксированное расстояние, позволяет создать компактный моноблок-систему замкнутого типа, предназначенную для быстрого создания и точного определения (по сравнению с прототипом) кренящего момента при различных углах наклонения судна как на спокойной воде, так и в условиях качки на волнении, включая аварийные условия, например, при обледенении.The execution of the working fluid in the form of a piston-cylinder located in the transverse diametric plane of the vessel (made, for example, of lead, steel, cast iron with predetermined geometric dimensions, known volume and position of the center of gravity), having a specific gravity significantly greater than the specific gravity working fluid that moves the piston-working fluid in the pipe-cylinder at a fixed distance, allows you to create a compact closed-type monoblock system, designed for quick creation and accurate determination (As compared to the prior art), the heeling moment at various angles of inclination of the vessel as in calm water and in conditions of rolling in a seaway, including fault conditions, such as icing.
Размещение на торцах поршня-рабочего тела демпферов-фиксаторов, под которые в торцах трубы-цилиндра образованы ответные фиксирующие гнезда, позволяет при их контакте практически исключить удары торцов поршня-рабочего тела о торцы трубы-цилиндра, а также обеспечить зазор между ними, гарантируя этим свободный отход поршня-рабочего тела от его крайнего положения в трубе-цилиндре. Кроме того, демпферы-фиксаторы обеспечивают фиксированное известное расстояние между крайними положениями центра тяжести поршня-рабочего тела в трубе-цилиндре.Placement of dampers-clamps on the ends of the piston-working medium, under which response locking sockets are formed at the ends of the pipe-cylinder, when they contact, virtually eliminates the impacts of the ends of the piston-working fluid on the ends of the pipe-cylinder, and also provide a gap between them, guaranteeing this free withdrawal of the piston-working fluid from its extreme position in the pipe-cylinder. In addition, the dampers-clamps provide a fixed known distance between the extreme positions of the center of gravity of the piston-working fluid in the pipe-cylinder.
Размещение в торцах трубы-цилиндра датчиков крайних положений (требуется всего два, а не четыре датчика), перемещающегося в трубе-цилиндре поршня-рабочего тела, позволяет определить его наличие и фиксацию в той или иной оконечности трубы-цилиндра.The placement of extreme position sensors at the ends of the pipe-cylinder (only two, not four sensors are required) moving in the pipe-cylinder of the piston-working fluid, allows to determine its presence and fixation in one or another end of the pipe-cylinder.
Введение в систему вычислительного устройства позволяет автоматизировать процесс кренования судна, повысить быстродействие и точность вычисления параметров остойчивости.Introduction to the system of a computing device allows you to automate the roll of the vessel, to increase the speed and accuracy of the calculation of stability parameters.
Полное заполнение рабочей жидкостью трубы-цилиндра с находящимся в нем поршнем-рабочим телом, трубопроводов с электромагнитными клапанами, полостей насоса обусловлено необходимостью исключения в них наличия свободных поверхностей и воздушных полостей, за счет чего повышаются точность определения остойчивости и улучшаются эксплуатационные характеристики работы такой замкнутой системы.The full filling with working fluid of a cylinder pipe with a piston-working fluid inside it, pipelines with electromagnetic valves, pump cavities is due to the need to exclude the presence of free surfaces and air cavities in them, thereby increasing the accuracy of determining stability and improving the operational characteristics of such a closed system .
Оснащение системы дифферентометром и осадкомером с использованием вычислительного устройства обеспечивает оперативное вычисление водоизмещения судна.Equipping the system with a trimometer and a precipitation meter using a computing device enables the on-line calculation of the ship's displacement.
Сообщение трубопроводом между собой пространств щелевых зазоров в оконечностях трубы-цилиндра через регулируемый электромагнитный клапан, к гидравлическим входам которого параллельно подключен преобразователь разности давлений, позволяет обеспечить управляемый и контролируемый перепад давления на поршне-рабочем теле внутри трубы-цилиндра.The pipeline communicating with each other the spaces of gap gaps in the ends of the pipe-cylinder through an adjustable solenoid valve, to the hydraulic inputs of which a pressure difference converter is connected in parallel, allows for a controlled and controlled pressure drop across the piston-working medium inside the pipe-cylinder.
Использование герконов, установленных на торцах трубы-цилиндра, с постоянными магнитами, установленными на демпферах-фиксаторах поршня-рабочего тела, позволяет определять момент фиксации и нахождение этого поршня в одной из оконечностей трубы-цилиндра.The use of reed switches mounted on the ends of the pipe-cylinder, with permanent magnets mounted on the damper-clamps of the piston-working fluid, allows you to determine the moment of fixation and the location of this piston in one of the ends of the pipe-cylinder.
Выполнение осадкомера в виде двух преобразователей разности давлений, работающих одновременно, размещенных на одной нормали к основной плоскости, положительные входы которых сообщены с водным забортным пространством, а их отрицательные входы сообщены с атмосферой, позволяет определять мгновенные значения осадки в связанной с судном системе координат, не требуя при этом внесения поправок на мгновенные значения углов крена и дифферента.The implementation of the precipitation gauge in the form of two pressure difference transducers operating simultaneously located on the same normal to the main plane, the positive inputs of which are connected with the waterboard space, and their negative inputs are connected with the atmosphere, allows you to determine the instantaneous values of draft in the coordinate system associated with the vessel, not while requiring amendments to the instantaneous angles of heel and trim.
Оснащение системы блоком световой и звуковой сигнализации позволяет предупреждать экипаж судна об опасных значениях измеряемых и вычисляемых этой системой параметров.Equipping the system with a light and sound alarm unit allows you to warn the ship's crew about the dangerous values of the parameters measured and calculated by this system.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, где на фиг.1 показана схема предлагаемой автоматизированной системы кренования судна, на фиг.2 показана схема расположения на судне трубы-цилиндра с размещенным в нем поршнем-рабочем телом, на фиг.3 показана схема расположения на судне осадкомера.The essence of the invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of a proposed automated ship tilt system, Fig. 2 shows a layout of a pipe-cylinder on a ship with a piston-working fluid placed in it, and Fig. 3 shows a layout diagram of a precipitation gauge on a ship .
Предлагаемая автоматизированная система кренования судна (фиг.1) состоит из рабочего тела, выполненного в виде размещенного в расположенной поперек диаметральной плоскости судна трубе-цилиндре 1 поршня 2, имеющего на своих торцах демпферы-фиксаторы 3. Под демпферы-фиксаторы в торцах 4 трубы-цилиндра 1 образованы ответные фиксирующие гнезда 5, выполненные с возможностью обеспечения зазора 6 между торцом поршня-рабочего тела 2 и внутренним торцом трубы-цилиндра 1. Система включает также датчики крайних положений 7 перемещающегося в трубе-цилиндре 1 поршня-рабочего тела 2, расположенные в торцах 4 или оконечностях трубы-цилиндра 1, выходы которых соединены с входами введенного в систему вычислительного устройства 8. При этом пространство щелевого зазора 6 одной оконечности трубы-цилиндра 1 сообщено трубопроводом 9 с напорным 10 и засасывающим 11 патрубками насоса 12 через электромагнитные клапаны 13 и 14, а другое аналогичное пространство сообщено трубопроводом 9 также с напорным 10 и засасывающим 11 патрубками насоса 12 через другие аналогичные клапаны 15 и 16. Труба-цилиндр 1 с поршнем-рабочим телом 2, трубопроводы 9 с электромагнитными клапанами 13-16 и полости насоса 12 при этом полностью заполнены рабочей жидкостью 17, имеющей удельный вес, меньший удельного веса поршня-рабочего тела 2. Система имеет дифферентометр 18, кренометр 19 и осадкомер 20. К выходам упомянутого вычислительного устройства подсоединены входы электромагнитных клапанов 13-16 через согласующие устройства 21-24, выполненные преимущественно в виде твердотельных реле с гальванической развязкой. Согласующие устройства 21-24 могут быть выполнены также в виде других дистанционно управляемых от вычислительного устройства 8 выключателей, пускателей, обеспечивающих включение или выключение электромагнитных клапанов 13-16.The proposed automated ship heeling system (FIG. 1) consists of a working fluid made in the form of a
При этом внутреннее пространство щелевых зазоров 6 трубы-цилиндра 1 через торцы 4 может быть сообщено между собой трубопроводом 9 через регулируемый электромагнитный клапан (вентиль) 25, гидравлические входы которого сообщены с входами преобразователя разности давлений 26. Электрический выход преобразователя разности давлений 26 соединен с входом вычислительного устройства 8, с выходом которого через согласующее устройство 27 соединен электрический вход упомянутого электромагнитного клапана (вентиля) 25.In this case, the internal space of the slit gaps 6 of the pipe-
В качестве датчиков крайних положений 7 перемещающегося в трубе-цилиндре 1 поршня-рабочего тела 2 использованы герконы, под которые на демпферах-фиксаторах поршня-рабочего тела установлены постоянные магниты 28.As sensors of the extreme positions 7 of the piston-working
Осадкомер 20 выполнен в виде двух преобразователей разности давлений 29 и 30, выходы которых соединены с входами вычислительного устройства 8, размещенных на одной нормали к основной плоскости судна, работающих одновременно, положительные входы которых сообщены с водным забортным пространством, а отрицательные входы сообщены с атмосферой.The sediment meter 20 is made in the form of two
Система оснащена блоком 31 световой и звуковой сигнализации, с входом которого соединен выход вычислительного устройства.The system is equipped with a light and sound alarm unit 31, the input of which is connected to the output of the computing device.
При определении начальной поперечной остойчивости судна предлагаемую систему не требуется изначально заполнять рабочей жидкостью (как в прототипе забортной водой). В связи с относительно малым используемым объемом система всегда заполнена, как правило, морозостойкой рабочей жидкостью 17. При этом внутри трубы-цилиндра 1, рабочих полостей клапанов 13-16 и 25, насоса 12 и преобразователя разности давлений 26, трубопроводов 9 имеется рабочая жидкость 17, а свободные поверхности и воздушные полости отсутствуют.When determining the initial transverse stability of the vessel, the proposed system does not need to be initially filled with working fluid (as in the prototype outboard water). Due to the relatively small used volume, the system is always filled, as a rule, with a frost-resistant working fluid 17. Moreover, inside the pipe-
Поршень-рабочее тело 2 изготавливается из материала с относительно большим удельным весом, например из свинца, стали, чугуна и т.п. Рабочая жидкость 17 должна иметь минимальный удельный вес.The piston-working
Система всегда готова к работе (не требует затрат времени на заполнение ее забортной водой), в связи с чем не изменяет водоизмещение и остойчивость судна.The system is always ready for operation (it does not require time to fill it with sea water), and therefore does not change the displacement and stability of the vessel.
Автоматизированная система кренования судна работает следующим образом.Automated tilt the vessel operates as follows.
По сигналам от вычислительного устройства 8, через согласующие устройства 21-24 открываются клапаны 13 и 14 (или 15 и 16), через согласующее устройство 32 включается насос 12, перекачивающий рабочую жидкость 17, открытый электромагнитный клапан (вентиль) 25 частично прикрывается, перепад давления на котором контролируется преобразователем разности давлений 26. Необходимый перепад давления рабочей жидкости 17 на торцах поршня-рабочего тела 2, обеспечиваемый насосом 12, перемещает в трубе-цилиндре 1 поршень-рабочее тело 2 до упора демпфера-фиксатора 3 в фиксирующее гнездо 5, выполненное в торцовой оконечности 4 трубы-цилиндра 1. При этом между поперечной торцовой поверхностью поршня-рабочего тела 2 и внутренней поверхностью торцовой оконечности 4 трубы-цилиндра 1 образуется фиксированный щелевой зазор 6. При этом выдавливаемая из гнезда 5 рабочая жидкость 17 смягчает удар поршня-рабочего тела 2 о торцовую оконечность 4 трубы-цилиндра 1.According to the signals from the computing device 8, valves 13 and 14 (or 15 and 16) are opened through matching devices 21-24, a pump 12 is turned on through matching device 32, which transfers the working fluid 17, the open solenoid valve (valve) 25 is partially covered, the pressure drop which is controlled by the pressure difference converter 26. The necessary pressure difference of the working fluid 17 at the ends of the piston-working
При контакте демпфера-фиксатора 3 с фиксирующим гнездом 5 срабатывает геркон-датчик крайнего положения 7 поршня-рабочего тела 2, так как постоянный магнит 28, установленный на демпфере-фиксаторе 3, замыкает этот геркон. При этом сигнал с датчика положения 7, подаваемый на вычислительное устройство 8, подтверждает, что поршень-рабочее тело 2 находится в одном из крайних положений в трубе-цилиндре 1. С этого момента времени накренение судна, обусловленное перемещением поршня-рабочего тела 2 в трубе-цилиндре 1, прекращается и начинается запись массивов данных на заданном интервале времени, получаемых по сигналам от кренометра 20, дифферентометра 18, преобразователей разности давлений 29 и 30 осадкомера 19. По этим данным в вычислительном устройстве 8 определяются равновесные значения угла крена Θ1, угла дифферента Ψ и осадки Т, а с использованием данных о наружной поверхности корпуса судна определяются объемное V и весовое водоизмещение D.When the damper-latch 3 is in contact with the fixing socket 5, the reed switch-sensor of the extreme position 7 of the piston-working
После прекращения записи указанных массивов данных на заданном интервале времени по сигналу вычислительного устройства 8 открываются клапаны 15 и 16 (или 13 и 14) и поршень-рабочее тело 2 перемещается в трубе-цилиндре 1 до упора в другую сторону. Далее сигнал с датчика положения 7, подаваемый на вычислительное устройство 8, подтверждает, что поршень-рабочее тело 2 находится в другом из крайних положений в трубе-цилиндре 1. При этом опять начинается запись массивов данных на заданном интервале времени, получаемых по сигналам от кренометра, дифферентометра, преобразователей разности давлений осадкомера. По этим данным в вычислительном устройстве 8 также определяются равновесные значения угла крена Θ2, угла дифферента Ψ и осадки Т, а с использованием данных о наружной поверхности корпуса судна подтверждается весовое водоизмещение D.After stopping the recording of these data arrays at a predetermined time interval by the signal of the computing device 8, the valves 15 and 16 (or 13 and 14) open and the piston-working
В предлагаемой системе для каждого судна в прямом положении кренящий момент является величиной постоянной, обеспечивающей фиксированное изменение угла крена ΔΘ=Θ2-Θ1, ориентировочно в пределах 2-4 градусов, при максимально разрешенном для этого судна водоизмещении и при минимально разрешенном для него значении поперечной метацентрической высоты.In the proposed system, for each vessel in the forward position, the heeling moment is a constant value that provides a fixed change in the angle of heel ΔΘ = Θ2-Θ1, approximately within 2-4 degrees, with the maximum displacement permitted for this vessel and with the minimum transverse metacentric value heights.
Поперечная метацентрическая высота h определяется по формулеThe transverse metacentric height h is determined by the formula
h=MKp/(D·sinΔΘ),h = MKp / (D sin sinΘ),
где ΔΘ=Θ2-Θ1 - изменение угла крена в градусах;where ΔΘ = Θ2-Θ1 is the change in the angle of heel in degrees;
Θ1 - угол крена судна (по сигналу от кренометра) при положении поршня рабочего тела 2 в одном из крайних положений в трубе-цилиндре 1;Θ1 - angle of heel of the vessel (according to the signal from the krenometer) when the piston of the working
Θ2 - угол крена судна (по сигналу от кренометра) при положении поршня рабочего тела 2 в другом из крайних положений в трубе-цилиндре 1;Θ2 - the angle of heel of the vessel (signal from the rollometer) when the piston of the working
D - весовое водоизмещение судна при определении поперечной метацентрической высоты;D - weight displacement of the vessel when determining the transverse metacentric height;
Мкр - кренящий момент, задаваемый системой.Mkr - the heeling moment set by the system.
Мкр определяется по формуле:CDM is determined by the formula:
Мкр=(Рпрт-Рж)·l·cosΘ0,Мкр = (Рпрт-Рж) · l · cosΘ0,
где: l - расстояние между центрами тяжести в крайних точках фиксации поршня-рабочего тела - вблизи одного или другого бортов;where: l is the distance between the centers of gravity at the extreme points of fixation of the piston-working fluid - near one or the other sides;
Рпрт и Рж - вес поршня-рабочего тела и вес жидкости, вытесненной поршнем рабочим телом, соответственно;Rprt and Rzh - the weight of the piston-working fluid and the weight of the fluid displaced by the piston by the working fluid, respectively;
Θ0 - равновесное значение угла крена.Θ0 is the equilibrium value of the angle of heel.
Осадка Т0 в месте установки осадкомера вычисляется по следующей формуле:Sediment T0 at the installation site of the precipitation meter is calculated by the following formula:
где Z1 - аппликата нижнего преобразователя разности давлений 29 осадкомера 20;where Z1 is the applicate of the lower
Z2 - аппликата верхнего преобразователя разности давлений 30 осадкомера 20;Z2 - applicate of the upper transducer of the
P1, Р2 - текущие значения давлений, измеряемых преобразователями разности давлений 29 и 30 соответственно.P1, P2 - current pressure values measured by
С целью повышения точности определения начальной поперечной метацентрической высоты h при однократном креновании (особенно в условиях качки на волнении) его необходимо выполнять многократно, а полученные при этом значения hi необходимо усреднять, например, методом скользящего среднего.In order to increase the accuracy of determining the initial transverse metacentric height h during a single roll (especially in conditions of rolling on waves), it must be performed repeatedly, and the values of hi obtained in this case must be averaged, for example, by the moving average method.
Экспериментальная проверка макета предлагаемой автоматизированной системы кренования судна, установленной на его мореходной модели, в условиях спокойной воды и при качке на нерегулярном волнении, а также экспериментальная проверка крупномасштабного макета такой системы подтвердили работоспособность указанной системы с ее достаточными быстродействием и точностью определения параметров поперечной остойчивости судна, простотой эксплуатации, что ее выгодно отличает от прототипа.Experimental verification of the layout of the proposed automated ship tilt system, installed on its seaworthy model, in calm water and during irregular waves, as well as experimental verification of a large-scale model of such a system confirmed the operability of this system with its sufficient speed and accuracy of determining the parameters of the transverse stability of the vessel, ease of operation, which compares favorably with the prototype.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154563/11A RU2522671C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Automated ship-heeling system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154563/11A RU2522671C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Automated ship-heeling system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2522671C1 true RU2522671C1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51217459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012154563/11A RU2522671C1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Automated ship-heeling system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2522671C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169161U1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-03-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | SHIP STABILITY CONTROL DEVICE |
RU2616505C1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-04-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Active onboard pacifier of vessel pitching |
RU2668003C1 (en) * | 2017-10-31 | 2018-09-25 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Device for measuring ship draft in sea motions |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU409917A1 (en) * | 1971-07-09 | 1974-01-05 | ||
SU482351A1 (en) * | 1972-07-21 | 1975-08-30 | Ship heeling device | |
SU624819A2 (en) * | 1976-02-16 | 1978-09-25 | Предприятие П/Я М-5261 | Roll-decreasing system |
SU1495202A1 (en) * | 1987-09-14 | 1989-07-23 | Предприятие П/Я Р-6109 | Method of ship heeling |
EP0438787A1 (en) * | 1990-01-24 | 1991-07-31 | INTERING GmbH | Procedure for the determination of the stability of loaded vessels |
NL1033904C2 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-02 | Sygo B V | Ship's stability representing parameter determining method, involves determining swinging time of ship from measured course of water, and determining parameter such as metacentric height of ship based on swinging time |
-
2012
- 2012-12-17 RU RU2012154563/11A patent/RU2522671C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU409917A1 (en) * | 1971-07-09 | 1974-01-05 | ||
SU482351A1 (en) * | 1972-07-21 | 1975-08-30 | Ship heeling device | |
SU624819A2 (en) * | 1976-02-16 | 1978-09-25 | Предприятие П/Я М-5261 | Roll-decreasing system |
SU1495202A1 (en) * | 1987-09-14 | 1989-07-23 | Предприятие П/Я Р-6109 | Method of ship heeling |
EP0438787A1 (en) * | 1990-01-24 | 1991-07-31 | INTERING GmbH | Procedure for the determination of the stability of loaded vessels |
NL1033904C2 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-02 | Sygo B V | Ship's stability representing parameter determining method, involves determining swinging time of ship from measured course of water, and determining parameter such as metacentric height of ship based on swinging time |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616505C1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-04-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Active onboard pacifier of vessel pitching |
RU169161U1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-03-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" | SHIP STABILITY CONTROL DEVICE |
RU2668003C1 (en) * | 2017-10-31 | 2018-09-25 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Device for measuring ship draft in sea motions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101535888B1 (en) | System and method for the active and passive stabilization of a vessel | |
CN106441507B (en) | The system and method for non-intruding and continuous level gauging are carried out in hydrostatic column | |
RU2522671C1 (en) | Automated ship-heeling system | |
CN110550163A (en) | automatic ship trim adjusting system based on optimal trim | |
Karpov et al. | The integration of the video monitoring, inertial orientation and ballast systems for container ship's emergency stabilization | |
KR101010989B1 (en) | Monitoring and controlling method of sloshing to liquid cargo in ship | |
CN105292397A (en) | Method, system and device for monitoring and pre-warning inland ship stability in real time | |
ES2749874T3 (en) | Device and method for determination regarding the level of liquid in containers | |
KR20210016424A (en) | How to manage the fill level in the tank | |
KR20120062093A (en) | Device for measuring draft of ship | |
Ikeda et al. | Roll damping of a sharp-cornered barge and roll control by a new-type stabilizer | |
CN106370477A (en) | Seaborne deep seawater intaking and temperature measuring circulation system | |
KR20130068305A (en) | Draught measuring devices | |
CN210822675U (en) | Automatic ship trim adjusting system based on optimal trim | |
KR20160053667A (en) | System for controlling position of ship | |
RU2466901C1 (en) | Method for vessel's weight determination | |
KR101271042B1 (en) | Decision method of correction factor for calculating light weight of ship | |
Ruponen et al. | Experimental and numerical study on progressive flooding in full-scale | |
CN107298157A (en) | The roof-mounted drinking water measurement apparatus of ocean platform and FPSO ocean platforms | |
van der Molen et al. | Innovative technologies to accurately model waves and moored ship motions | |
RU2616505C1 (en) | Active onboard pacifier of vessel pitching | |
KR102001391B1 (en) | A fuel storage facility for ships with excellent leakage prevention capability | |
RU2466900C1 (en) | Method for vessel's weight and height of center of gravity determination | |
Nogueira et al. | Hydraulic research for the new lock in terneuzen | |
US3083568A (en) | Device used in connection with ship log based on measurement of the dynamic pressure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210202 |