SU893700A1 - Устройство дл передачи грузов между судами в море в услови х качки - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО дл  ПЕРЕДАЧИ ГРУЗОВ МЕЖДУ СУДАМИ В МОРЕ В УСЛОВИЯХ КАЧКИ

I

Изобретение относитс  к судостроению, в частности к устройствам дл  передачи грузов между судами в море в услови х качки .

Известно устройство дл  передачи грузов между судами в море в услови х качки, содержащее ветви каната, заведенные на две т говые лебедки, св занные с электродвигател ми посто нного тока, грузовую тележку, прикрепленную к одной из ветвей каната и кинематически св занную с другой ветвью каната, а также электронный узел управлени  режимом работы электродвигателей 1.

Недостаток известного устройства - большие затраты электроэнергии.

Цель изобретени  - уменьшение затрат электроэнергии.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что электронный узел управлени  режимом работы электродвигателей содержит два датчика нат жени  ветвей каната, входы которых св заны с т говыми лебедками, два тиристорных преобразовател , выходы которых подключены к первому и второму электродвигател м соответственно, два усилител  нат жени  в ветв х каната, выходы которых

подключены ко входам первого и второго тиристорных преобразователей соответственно , два сумматора, выходы которых подключены ко входам первого и второго усилителей , нат жени  соответственно, усилитель сигналов перемеш,ени  грузовой тележки с двум  выходами, подключенными ко входам первого и второго сумматоров соответственно , а такж задатчики сигналов нат жени  в ветв х каната и сигналов перемещени  грузовой тележки, причем выходы датчиков нат жени  и задатчик сигналов нат жени 

10 подключены ко входам первого и второго сумматоров соответственно, а задатчик сигналов перемещени  грузовой тележки св зан со входом усилител  сигналов перемещени  грузовой тележки.

На фиг. 1 дана кинематическа  схема

15 устройства; на фиг. 2 - функциональна  схема устройства; на фиг. 3 - зависимость угла открывани  тиристоров силовой схемы от напр жени  управлени , подаваемого на вход cncfeMbi импульсно-фазового управлени  (СИФУ); на фиг. 4 - регулировочна 

30 характеристика тиристорных преобразователей; на фиг. 5 - механические характеристики электродвигателей при вьшолнении

опер цмо ьаг жеии  каната; на фиг. 6 - ;v)e.aifn:ieci i e характеристики электродвигателей (рн выполнении операции перемещени  тележки; на фиг. 7 - механические характеристики электродвигателей при отработке качки.

Устройство дл  передачи груза между передающим еуд.ном 1 и принимающим судном 2 содержит мачты 3 и 4, между которыми нат нуты ветви каната 5. Груз находитс  в тележке 6, соединенной с блоком 7 (перемещающимс  по верхней ветви каната 5) и жестко св занной с нижней ветвью каната, петл  которого огибает блок 8 на мачте 4 принимающего судна 2. Два конца, огибаю1цие блоки 9 и 10 на мачте 3 передающего судна 1, соединены с т говыми лебедками 11 и 12. Т говые лебедки 11 и 12 через редукторы 13 и 14 соединены со своими электродвигател ми 15 и 16 посто нного тока. Последние подключены к тиристорным преобразовател м ТП1 и ТП2, которые состо т из силовых схем 17 и 18 и систем 19 и 20 импульсно-фазового управлени . Сигналы управлени  тиристорными преобразовател ми U, , Ujj подаютс  с выходов усилителей 21 и 22 нат жени . На сумматоры 23 и 24 этих усилителей подаютс  сигнал задани  нат жени  Ujj,, выходные сигналы усилител  25 перемещени  и сигналы обратных св зей по нат жению датчиков 26 и 27. Входным сигналом усилител  25  вл етс  сигнал задани  перемещени  грузовой тележки.

В качестве усилителей нат жени  используютс  операционные усилители, а в качестве усилител  перемещени  - парафазный операционный усилитель. Дл  задани  сигналов нат жени  и перемещени  (U и УЗР задатчиков) используютс  бесконтактные сельсины, работающие в трансформаторно .м режиме. В качестве датчиков нат жени  используютс  тензорезисторы.

Устройство работает следующим образом

В исходном состо нии сигналы управлени  Uyj и Uu.j тчристорными преобразовател ми состав т ет 0,5 от номинального значени , а углы открывани  тиристоров равны 90° (рабоча  точка С на фиг. 3). Напр жени  тиристорных преобразователей равны нулю (фиг. 4), и электродвигатели неподвижны .

Дл  выполнени  операции установлени  заданного нат жени  каждый из электродвигателей 15 и 16 включаетс  дл  работы в сторону «Выбирать. При этом подаетс  сигнал нат жени  Uj на сумматоры 23 и 24 и далее на усилители 21 и 22 нат жени  (фиг. 2). Сигналы управлени  Uu( , Uyj на выходе усилителей 21 и 22 нат жени  увеличиваютс , что приводит к уменьщению угла открывани  тиристоров сидовых схем 17 и 18. На зажимах электродвигателей 15 и 16 по вл етс  напр жение, величина которого определ етс  регулировочной характеристикой преобразователей (фиг. 4); электродвигатели начинают вращатьс  и выбирают слабину ветвей каната. При подаче на сумматоры 23 и 24 одного и того же сигнала электродвигатели 15 и 16 будут работать по одинаковым механическим характеристикам (пр мые uJ(S) 1 и tj(S)2 на фиг. 5) с одинаковыми моментами сто нки . После разгона электродвигатели работают практически вхолостую, их рабочие

точки располагаютс  на начальных участках механических характеристик. Но мере выбирани  слабины каната увеличиваетс  нат жение в нем, а следовательно, и сигнал на выходе датчиков 26 и 27 нат жени , напр жение тиристорных преобразователей

и скорости вращени  электродвигателей уменьщаютс , рабочие точки перемещаютс  вниз. В установивщемс  режиме скорости вращени  электродвигателей равны нулю, электродвигатели наход тс  под током и

развивают одинаковые т говые моменты, величина которых соответствует заданному нат жению. Рабочие точки электродвигателей наход тс  в точке А (фиг. 5). Напр жение тиристорных преобразователей равно падению напр жени  в  корных цеп х электродвигателей и составл ет несколько процентов от номинального значени . Тиристорные преобразователи работают в качестве источников тока в выпр мительном режиме . Углы открывани  тиристоров близки к

° Регулировочную характеристику на фиг. 4).

Дл  перемещени  грузовой тележки 6, например, к принимающему судну подаетс  сигнал задани  перемещени  Uj на вход

усилител  25 перемещени  (фиг. 2 с выхода которого снимаютс  два противоположных по знаку и одинаковых по величине сигнала и подаютс  на сумматоры 23 и 24 усилителей 21 и 22 нат жени . При этом увеличиваетс  сигнал управлени  Uyi на

входе тиристорного преобразовател  ТП1 и уменьщаетс  сигнал управлени  U на входе тиристорного преобразовател  ТП2. В соответствии с характеристикой (фиг. 3) уменьщаетс  угол открывани  тиристоров

силовой схемы 17 и увеличиваетс  угол открывани  тиристоров силовой схемы 18. Напр жение на зажимах электродвигател  15 увеличиваетс , а напр жение на зажимах электродвигател  16 уменьщаетс  (см. регулировочную характеристику на фиг. 4).

Это приводит к увеличению момента сто нки электродвигател  15 и к уменьщению момента сто нки электродвигател  16. Нат жение в ветви каната, св занной с электродвигателем 15, увеличиваетс , а нат жение в ветви каната электродвигател  16 уменьщаетс . Механическа  характеристика электродвигател  15 (пр ма5Г i«/(S) 1 на фиг. 6) смещаетс  вправо (пр ма  CJ(S), на фиг. 6), рабоча  точка переходит в точку Б. Одновременно механическа  характеристика электродвигател  16 (пр ма  cJ(S)i на фиг. 6) смещаетс  влево (пр ма  (S) на фиг. 6). Рабоча  точка этого электродвигател  переходит Б точку В. Как только усилие в ветви каната электродвигател  15 станет больше, чем усилие в другой ветви, и достаточно, чтобы прокрутить лебедку электродвигател  16 в сторону «Травить, начнетс  перемещение тележки 6 в направлении принимающего судна. Электродвигатель 15 продолжает работать в двигательном режиме, его скорость будет увеличиватьс  в соответствии с характеристикой iiS(S) , а нат жение в ветви каната, св занной с ним, уменьшаетс . В то же врем  электродвигатель 16 начнет вращатьс  в обратную сторону и переходит в генераторный режим. Его скорость будет расти в соответствии с механической характеристикой, что приведет к росту его тока и к увеличению нат жени  в ветви каната, св занной с ним. В устаноБивщемс  режиме электродвигатели работают в точке Г при заданной скорости вращени  и практически неизменном нат жении в канатах. В этом случае возможны два режима работы тиристорного преобразовател  ТП2. При малых скорост х перемеш,ени  грузовой тележки, когда сигнал управлени  остаетс  больше, чем 0,5, а угол открывани  тиристоров этого преобразовател  меньше 90°, последний работает в выпр мительном режиме, его напр жение положительно и подпитывает  корную цепь электродвигател  16,работаюшего генератором. Однако из-за действи  обратной св зи по нат жению ток этого электродвигател  не превышает значени , соответствующего разности сигналов задани  по нат жению и задани  по скорости перемещени . При средних и больших скорост х, когда сигнал управлени  становитс  меньше 0,5, а угол открывани  больше 90°, тиристорный преобразователь ТП2 переводитс  в инверторный режим, его напр жение отрицательно, и, как только ЭДС электродвигател  16 станет больше по асболютной величине напр жени  тиристорного преобразовател  ТП2, последний начнет отдавать в сеть энергию электродвигател  16.

Дл  остановки грузовой тележки 6 сигнал задани  по скорости уменьшаетс  до нул , и тележка останавливаетс  в заданном положении. Система находитс  в исходном состо нии и поддерживает посто нство нат жени  в канатах.

При реверсе, т. е. при возврате грузовой тележки на передаюшее судно, мен етс  пол рность задающего сигнала по скорости перемещени , что приводит к увеличению сигнала управлени  на тиристорного преобразовател  ТП2, и уменьшению сигнала управлени  на входе тиристорного преобразовател  ТП1. В результате увеличиваетс  нат жение в ветви каната, св занНОЙ с электродвигателем 16, и уменьшаетс  нат жение в ветви каната, св занной с электродвигателем 15. Электродвигатель 16 работает в двигательном режиме, а электродвигатель 15 переходит работать в генераторный режим с отдачей электроэнергии в сеть, тележка перемещаетс  в сторону передающего судна. При этом направление тока в главной цепи остаетс  неизменным, что позвол ет использовать нереверсивные тиQ ристорные преобразователи и уменьшает инерционность системы.

При качке или расхождении судов нат жение в канате будет измен тьс . Автоматическое регулирование нат жени  в канате происходит следующим образом. При движении к принимающему судну 2 (фиг. 2) в установившемс  режиме механические характеристики электродвигателей будут располагатьс  так, как показано на фиг. 7 (пр мые 05(5), tJ(S)2, рабоча  точка А). Пусть судно 1 остаетс  неподвижным, а ка0 чаетс  судно 2. Если судно 2 качнулось вправо, то нат жение в ветв х каната возрастет на величину ASi, и скорость электродвигател  15 начнет уменьшатьс , а скорость электродвигател  16 увеличиватьс .

5 Электродвигатель 15 переходит работать в точку А , а электродвигатель 16 -в точку А. Одновременно увеличиваютс  сигналы обратных св зей на выходе датчиков 26 и 27 нат жени , что приводит к уменьшению сигналов управлени  на входах тиристор0 ных преобразователей ТП1 и ТП2. Вследствие этого увеличиваютс  углы открывани  тиристоров силовых схем 17 и 18 (фиг. 3), и в соответствии с регулировочной характеристикой на фиг. 4 уменьшаетс  напр же ние тиристорного преобразовател  ТП1, работающего выпр мителем, и увеличиваетс  напр жение тиристорного преобразовател  ТП2, работаюшего инвертором. Ток электродвигател  15, определ емый разностью между напр жением выпр мител  ТП1 и

0 ЭДС двигател  15, уменьшаетс , ток электродвигател  16, определ емый разностью между ЭДС двигател  16 и напр жением инвертора ТП2, также уменьшаетс . Это приводит к смешению механических характеристик влево в точку А, (пр мые cJ(S)i

5 и cJ (S)V на фиг. 7) и уменьшению нат жени  в ветв х каната, создаваемого электродвигател ми . В установившемс  режиме нат жение в канате остаетс  практически неизменным S , равным сумме нат жений Si, создаваемого электродвигател ми, и ASi, создаваемого качкой. Электродвигатели работают с разными скорост ми в точках Б и В на фиг. 7.

Claims (2)

1. При уменьшении нат жени  в канате (судно 2 качнулось влево) система отрабатывает этот сигнал таким образом, что механические характеристики электродвигателей смещают  вправо в точку А (пр мые CJ(S) , uJ(S) на фиг. 7), а нат жение в ветв х каната, создаваемое электродвигз тел ми, увеличиваетс  до нат жени  Sj. на фиг. 7. Суммарное нат жение в канате будет равно разности нат жений Sj, создаваемого электродвигател ми, и нат жени  /1S2, создаваемого . При совместной качке обоих судов в канатной дороге происходит алгебраическое суммирование нат жений, создаваемых качкой судна 1 и качкой судна 2. Поэтому система будет отрабатывать результирующее воздействие, равное алгебраической сумме нат жений, создаваемых судном 1 и судном
2. 2. Аналогично поддерживаетс  нат жение в канатах при расхождении или сближении судов. Подъем или опускание тележки 6 на палубу передающего или принимающего судна осуществл етс  путем изменени  нат жени  в канатной дороге. Осуществление рекуперации в электрическую сеть судна энергии приводных электродвигателей и энергии возмущающей силы приводит к снижению затрат электроэнергии и уменьщению динамических нагрузок. Применение тиристорного электропривода с нереверсивными преобразовател ми уменьшает стоимость и массо-габаритные показатели устройства, повышает надежность и быстродействие системы. Кроме того, отпадает необходимость применени  быстро реверсируемых электродвигателей и элек трических дифференциалов. Наиболее важной составл ющей технико-экономического эффекта от использовани  изобретени   вл етс  экономи  электроэнергии , получаема  при осуществлении рекуперации в электрическую сеть судна энергии приводных электродвигателей. Формула изобретени  Устройство дл  передачи грузов между судами в море в услови х качки, содержащее ветви каната, заведенные на две т говые лебедки,св занные с электродвигател ми посто нного тока, грузовую тележку, прикрепленную к одной из ветвей каната и кинематически св занную с другой ветвью каната, а также электронный узел управлени  режимом работы электродвигателей, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  затрат электроэнергии, электронный узел управлени  режимом работы электродвигателей содержит два датчика нат жени  ветвей каната, входы которых св заны с т говыми лебедками, два тиристорных преобразовател , выходы которых подключены к первому и второму электродвигател м соответственно , два усилител  нат жени  в ветв х каната, выходы которых подключены ко входам первого и второго тиристорных преобразователей соответственно, два сумматора , выходы которых подключены ко входам первого и второго усилителей нат жени  соответственно, усилитель сигналов перемещени  грузовой тележки с двум  выходами , подключенными ко входам первого и второго сумматоров соответственно, а также задатчики сигналов нат жени  в ветв х канатов и сигналов перемещени  грузовой тележки, причем выходы датчиков нат жени  и задатчик сигналов нат жени  подключены ко входам первого и второго сумматоров соответственно, а задатчик сигналов перемещени  грузовой тележки св зан со входом усилител  сигналов перемещени  грузовой тележки. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ № 1245785, Кл. 65 а2 31, 1968 (прототип).

   град

   0,25 0.5 ОЛ5 1.0 fuiJ

   W

   с(гра

   РигЛ