SU958220A1 - Система стабилизации полупогруженного плавучего средства - Google Patents

Description

(5) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛУПОГРУЖЕННОГО ПЛАВУЧЕГО СРЕДСТВА

Изобретение относитс  к судовой автоматике и используетс  дл  стабили зации полупогруженного плавучего средства. Известен стабилизатор углов крена и дифферента корабл  на подводных крыль х, который содержит датчик угло вой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и через первый инвертор с первым входом второго сумматора, задатчик и датчик угла ди())ферента, выходы которых соединены со входами бло ка сравнени , выход которого соединен со вторым входом первого сумматора и через второй инвертор со вторым вхо дом, второго сумматора, датчики обратных св зей носового и кормового за- . крылков, выходы которых соединены с третьим входами первого и второго сумматоров соответственно 1. Недостатком этого устройства  вл етс  то, что использование его приводит к провалам по осадке судна. Это происходит по той причине:, что суда г на подводных крыль х и пЪлупогруженные суда имеют переменный хсэдовой дифферент в зависимости от скорости хо- да. Так, например, при больших скорост х хода и отсутствии стабилизатора ди(|)ферента эти суда имеют большой положительный дифферент, что создает приращение подъемной силы на подврдных крыль х (СПК) или гондолах (ППС) за счет положительного угла атаки. Эта сила удерживает судно от провалов по осадке. При работающем стабилизаторе ди(1)ферента и заданном значении дифферента (1заЯ О ) стабилизатор удерживает Ч О, в результате чего исчезает поддерживающа  сила от положительного углаатаки, и судно получает провал по осадке. В результате провала по осадке происходит снижение скорости хода за счетвозрастани  сил сопротивлени -, ухудшение мореходных качеств судна вследствие увеличени  замывов корпуса и ударов

волн о днище, что также приводит к снижению точности стабилизации судна и дополнительным потер м скорости хода.

Цель изобретени  - улучшение море- 5го сумматора 5 и через первый инверходных качеств и повышение точноститор 6 с первым входом второго суммастабилизации судна.тора 7, второй- инвертор 8, выход коПоставленна  цель достигаетс  тем,торого соединен с вторым входом вточто система-стабилизации полупогру- рого сумматора 7, датчики 9 и 10 обженного судна, содержаща  задатчик и датчик угла дифферента, выходы которых соединены со входами блока сравнени , датчик угловой скорости дифферента , выход которого соединен с первым входом первого сумматора и через первый инвертор с первым входом второго сумматора, второй инвертор, выхо которого соединен со вторым входом второго сумматора, датчик обратных св зей горизонтальных носового и кормового рулей, выходы которых соединен с третьими входами первого и второго сумматоров соответственно, снабжена датчиком скорости хода судна, первым и вторым noporoBbiM устройством, первым и вторым логическим элементом НЕ, логическим элементом ИЛИ, первым и в торым коммутационными ключевыми устройствами , входы которых соединены с выходЪм блока сравнени , а выход первого коммутационного ключевого устройства соединен с .вторым входом первого сумматора, выход второго коммутационного ключевого устройства сое динен с входом второго инвертора, выход датчика скорости хода судна соединен с входами первого и второго пороговых устройств, выходы которых сое динены с входами первого и второго логических элементов НЕ, выход первого логического элемента НЕ, а также выход второго порогового устройства соединен с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управл ющим входом второго коммутационного ключевого устройства, а вы ход второго логического элемента НЕ соединен с управл ющим входом первого коммутационного ключевого устройства . На фиг. 1 изображена структурнофункциональна  схема системы стабили зации полупогруженного судна; на фиг. 2 представлена зависимость в безразмерной .форме ходового дифферен та в функции от скорости хода полупогруженного судна. Система содержит задатчик 1 углов дифферента и Aat4HK 2 углов дифферен

та, выходы которых соединены со вхо дами блока 3 сравнени , датчик k угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом перворатных св зей горизонтальных носового и кормового рулей, выходы которых соединены с третьими входами первого и второго сумматоров 5 и 7 соответственно . Кроме того, система содержит датчик 11 скорости хода судна, первое и второе пороговые устройства 12 и 13, первый и второй логические элементы НЕ 1й и 15, логический элемент ИЛИ 16, первое и второе коммутационные ключевые устройства 17 и 18, входы которых соединены с выходом блока 3 сравнени , а выход первого коммутационного ключевого устройства 17 соединен с вторым входом первого сумматора 5, выход второго коммутационного ключевого устройства 18 соединен со входом второго инвертора 8, Выход датчика 11 скорости хода судна соединен со входами первого и второго порогов вых устройств 12 и 13, выхрды которых соединены со входами первого и второго логических элементов НЕ Н и 1). Выходы первого логического элемента НЕ Tf и второго порогового устройства 13 соединены со входами логического элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с управл ющим входом второго коммутационного устройства 18, а выход второго логического элемента НЕ 15 соединен с управл ющим входом первого коммутационного ключевого устройства 17. Система стабилизации полупогруженного судна работает следующим образом. Сигнал угловой скорости дифферента поступает с датчика k на первый вход первого сумматора 5 и через инвертор 6 - на первый вход второго сумматора 7. Сигналы заданного значени  угла дифферента и текущего значени  угла дифферента поступают с выходов задатчика 1 и датчика 2 соответственно на входы блока 3 сравнени . Сигнал рассогласовани  углов дифферента (лЧ г ,) с выхода .блока 3 сравнени  поступает на входы первого и второго Коммутационных ключевых устройств 17 и 18 сооТветствечно. С выхода коммута ционного ключевого устройства 17, когда оно открыто, сигнал рассогласовани  уг ов дифферента ( дУ) поступает на второй вход первого сумматора 5, а с выхода коммутационного ключевого устройства 18, когда оно открыто , сигнал рассогласовани  дифферента (дЧ ) через инвертор 8 поступает на второй вход второго сумматора 7. Управление коммутационными ключевыми устройствами 1/ и 18 производитс  таким образом, чтобы носовые и кормовые рули создавали не осредненную топ щую силу, а подъемную осредненную силу, что соответствует их от клонению в среднем в нижнем положении . На фиг. 2 по оси абсцисс отложены значени  скорости хода V, отнесенные к максимальному значению скорости акс, по оси ординат -отложены значени  ходового дифферента 4xoA отнесенные к значению ходового дифферента на максимальной скорости. Вс  область ходовых значений дифферента может быть разбита на три участка: А - область малых значений скорости, Б - область средних значений скорости В - область больших значений скорости хода. На первом участке значение ХОА втором 3 третьем - +xoA О- Кроме того, на первом участке эффективность носовых и кормовых рулей мала, из-за того, что скорость хода мала, а на участках Б и В она достаточна дл  того, чтобы осуществл ть стабилизацию среднего значени  диф-1)ерента при помощи одних носовых или кормовых рулей. Носовые и кормовые рули управл ютс  системой всегда в противофазе при стабилизации дифферента судна, так что на одних рул х создаетс  средн   подъемна  сила, а на других - топ ща  В соответствии с фиг. 2 необходимо, чтобы стабилизаци  среднего значени  дифферента производилась на участке А посредством носовых и кормовых рулей; на участке Б - посредством только носового рул , так как включение сигнала рассогласовани  дифферента на сумматор кормового горизонтального рул  приводит к отклонению в среднем кормового рул  вверх, что создает в среднем топ щую силу и ведет к провалу по осадке судна} на участке В - посредством только кормовых горизонтальных рулей, так как включение сигнала дЧ на сумматор 5 носового горизонтального рул  заставл ет от9 206 клонить в среднем носойой руль вверх, что создает в среднем топ щую силу на нем, и провалить судно по осадке. Рассмотренна  программа управлени  носовыми и кормовыми рул ми осуществл етс  при помощи датчика 11, устройств 12 и 13. логических элементов 14, 15 и 16. Сигнал скорости хода судна с выхог да датчика 11 скорости хода поступает на выходы первого и второго пороговых устройств 12 и 13- При М f V, где -i нижн   граница второго участка по скорости, пороговые устройства 12 и 13 не выдают сигналы на входы логических элементов НЕ I и 15 .соответственно , и логические элементы НЕ И и 15 наход тс  в исходном состо нии, т. е. на их выходах есть сигналы. Сигнал с выхода элемента И через логический Элемент ИЛИ 16 поступает на управл ющий вход коммутационного клюЧевого устройства 18 и удерживает его в открытом состо нии. Сигнал с выхода элемента НЕ 15 поступает на управл ющйй вход коммутационного ключевого устройства 17 и также удерживает его в открытом состо нии. Сигнал с выхода датчика 9 обратной св зи носового рул  поступает на третий вход первого сумматора 5, а сигнал с выхода датчика 10 обратной св зи кормово го рул  поступает на третий вход второго сумматора 7- В результате на сумматорах 5 и 7 формируютс  следующие законы управлени  носовым и кормовым рул ми по дифференту . ц . ф .. ( При достижении значени  V V срабатывает первое пороговое устройство 12 и выдает сигнал на элемент НЕ И, на выходе «оторого при этом исчезает сигнал . Соответственно исчезают сигналы на входе и выходе элемента ИЛИ 16 и, как следствие, исчезает сигнал на управл ющем входе коммутационного ключевого устройства 18, которое закрываетс , и с выхода ключевого устройства 18 через инвертор 8 сигнал ДЧ на второй вход сумматора 7 не поступает . Законы управлени  по дифференту при этом имеют вид

Поскольку среднее значение сигнала М

Claims (1)

1. равно О, кормовые рули в среднем нахо-s тора и через первый инвертор с перд тс  в нулевом положении и не созда в среднем топ щей силы. Носовые рули в среднем наход тс  в нижней положении (фиг. 2) и создают в среднем под емную силу. При V . Vrj срабатывает второе пороговое устройство 13 и выдает сигнал на элемент НЕ 15 а через элемент ИЛИ 1б - на управл ющи вход второго ключевого устройства jlB, которое при этом снова открываетс  и пропускает на сумматор 7 сигнал Л. В то же врем  на выходе элемента НЕ 15 сигнал исчезает, и коммутационное ключевое ус.тройство 1 закрываетс , при этом сигнал не попадает на второй вход первого сумматора 5- На сумматорах 5 и 7 формируютс  законы управлени  носовым и кормовым рул ми по дифференту в виде . Мри этом среднее положение носового рул  нулевое, и он не создает в сред нем топ щей силы, в то врем  как кор мовой руль в среднем создает подъемную силу, удержива  судно от провало по осадке. Использование изобретени  позвол  ет повысить скорость хода, улучшить мореходные качества и повысить точность стабилизации судна при движении на спокойной воде и волнении. Формула изобретени  Система стабилизации полупогружен ного плавучего средства, содержаща  задатчик и датчик углов дифферента.

   9582208

   выходы которых соединены с входами блока сравнени , датчик угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первого суммавым входом второго сумматора, второй инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, датчики обратных св зей горизонтальных носового и кормового рулей, выходы которых соединены с третьими входами первого и второго сумматоров соответственно , отличающа с  тем, что, с целью улучшени  мореходных качеств и повышени  точности стабилизации судна, она снабжена датчиком скорости хода судна, первым и вторым пороговым устройством, первым и вторым логическим элементом НЕ, логическим элементом ИЛИ, первым и вторым коммутационными ключевыми устройствами , входы которых соединены с выходом блока сравнени , а выход первого коммутационного ключевого устройства соединен с вторым входом первого сумматора, выход второго коммутационного , ключевого устройства соединен с входом второго инвертора, выход датчика скорости хода судна соединен с входами первого и второго пороговых устройств, выходы которых соединены с входами первого и второго логических элементов НЕ, выход первого логического элемента НЕ, а также выход второго порогового устройства соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управл ющим входом второго коммутационного ключевого устройства, а выход второго логического элемента НЕ соединен с управл ющим входом первого коммутационного ключевого устройства. I Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 38473Ь кл. В 63 В 39/Of, 1971.

   И

   нвкс

   f,fl

   j/ Унакс