Автоматический измеритель собственной частоты бортовой качки суднавптбл(^!!л ^?!п.~г'^т;^^ ji ^'bni\. ^.;ь.гиг й^й

Автоматический измеритель собственной частоты бортовой качки суднавптбл(^!!л ^?!п.~г'^т;^^ ji ^'bni\. ^.;ь.гиг й^й

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 428980

Союз Советский

Социалистинеских

Республик (61) Зависимое от авт, свидетельства (22) Заявлено 03.08,71 (21) 1686508/27-11 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.05.74. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 18.11.74 (51) М. Кл. В 63b 39/14

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 629 1 055 5 (088.8) (72) Авторы изобретения

M. Д. Агеев и В. Е, Горнак

Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) ABTOMATHNECKHA H3MEPHTEJlb COBCTBEHHOA

ЧАСТОТЫ БОРТОВОЙ КАЧКИ СУДНА

Изобретение относится к автоматическим устройствам контроля остойчивости судов и ,предназначено для повышения безопасности мореплавания.

Известны автоматические измерители соб- 5 ственной частоты бортовой качки судна с датчиком крена, смещенным по вертикали относительно центра тяжести судна. Однако известные измерители не всегда обеспечивают получение достоверных данных в тех случаях, 10 когда резонансная для данного судна составляющая обладает малой энергией, так как гри этом средний период качки существенно отличается от периода свободных колебаний.

Целью изобретения является обеспечение возможности выполнения замеров собственной частоты бортовой качки судна на произвольном волнении, повышение надежности работы прибора и обеспечение постоянного масштаба измерения. 20

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель введен второй датчик крена, также смещенный по вертикали от центра тяжести судна на расстояние, отличное от смещения первого, причем оба датчика содержат 25 по одному короткопериодному кренометру, связанному кинематически с индуктивным преобразователем угла, При этом датчики электрически связаны каждый с двумя демодуляторами и далее последовательно через З0 выход каждого первого из них — с двумя подстроечными резисторами и через них — с первым усилителем, имеющим обратную связь и выход которого через первый выпрямитель с фильтром подключен к источнику питания, к которому также через последовательно установленные модулятор и второй усилитель подсоединены оба датчика, а выход каждого второго демодулятора связан через подстроечный конденсатор с выходом первого усилителя и через последовательно соединенные третий усилитель, имеющий обратную связь, и второй выпрямитель — с фильтром и регистрирующим прибором с ревуном.

С целью повышения точности измерения путем исключения постоянной составляющей перед входом, первого и третьего усилителей установлено по одному разделительному конденсатору, через которые усилители можно связать электрически с присоединенными и ним элементами схемы измерителя.

На чертеже приведена электрическая структурная схема предлагаемого измерителя, Датчики 1 и 2 относительного крена представляют собой короткопериодные кренометры, механически соединенные с индуктивными преобразователями угла.,Выход датчика

1 крена соединен с демодуляторами 3 и 4.

Выход демодулятора 3 через подстроечный резистор 5 и конденсатор 6 соединен с входом

428980 усилителя 7, в цепи обратной связи которого установлен резистдр 8. К входу усилителя 7 подключен также датчик 2 крена через демодулятор 9, подстроечный резистор 10 и конденсатор 6. На выход усилителя 7 включен выпрямитель 11, соединенный через фильтр

12 и резистор 13 с модуляторами 14 и резистором 15, на который подается опорное напряжение. Модулятор 14 включен на вход усилителя 16, нагрузкой которого являются щ обмотки возбуждения индуктивных преобразователей датчиков 1 и 2 крена, Выход датчика 2 крена через демодулятор

17, выход усилителя 7 через подстроечный конденсатор 18, а также выход демодулятора

4 подсоединены к конденсатору 19, включенному на вход усилителя 20, выход которого через выпрямитель 21 и фильтр 22 соединен с регистрирующим прибором 23, связанным с ревуном 24. 20

Сигналы датчиков 1 и 2 крена связаны с относительным углом качки выражениями х,=H — а — 8;

25 г

К где х, х — сигналы датчиков относительного крена;

r<, r> — расстояния по вертикали датчиков крена от центра тяжести судна;

О, Π— угол крена судна и его производная; а — угол поверхностного волнового склона;

g — ускорение силы тяжести.

В уравнение бортовой качки, помимо главной части возмущающего момента, входит также составляющая, пропорциональная скорости измерения угла волнового склона:

H + 288 + u>oH = 2ба + <юоа, 40 где 6 — коэффициент сопротивления бортовой качке; ко — собственная частота бортовой качки.

Тогда сигналы датчиков можно записать в следующем виде х, = 1 + — ао ) (H — а) + — 2o (8 — a) ; к / К х, = 1+ — во ) (8 — а)+ — 25(8 — а) . у0

a / Ы

При наличии бортовой качки судна сигналы с датчиков 1 и 2 крена поступают на демодуляторы 3 и 4, 9 и 17, осуществляющие фазочувствительное выпрямление так, что сигналы у двух демодуляторов, подключенных к одному датчику крена, имеют разные знаки. Сигналы с демодуляторов 3 и 9 поступают с разными знаками на вход сумматора, образованного операционным усилителем 7, резистором

8 обратной связи и входными подстроечными резисторами 5 и 10. При этом коэффициент, с которым суммируется сигнал датчика 1 крена, с помощью подстроечного резистора 5 установлен, пропорциональным расстоянию по 6S вертикали датчика 2 относительного крена от центра тяжести судна, а коэффициент, с которым суммируется сигнал второго датчика, с помощью подстроечного резистора 10 установлен пропорциональным расстоянию первого датчика от центра тяжести судна. Конденсаторы 6 и 19 отфильтровывают постоянные составляющие соответствующих сигналов. В этом случае сигнал у, на выходе усилителя 7 равен

g, = — r,х, — r,õ, =-. (r, — r,) (8 — а).

Сигнал с выхода усилителя 7 через дифференцирующий конденсатор 18 с коэффициен2оo том, равным —, поступает на вход операК ционного усилителя 20, на два других входа которого поступают сигналы с демодуляторов

4 и 17 с разными знаками. Сигнал у> на выходе усилителя 20 определяется выражением

2о r — rq 2 уз — х — х у ао (8 — а).

К К

Выпрямитель 21 и фильтр 22 формируют напряжение, пропорциональное среднему значению модуля сигнала на выходе усилителя 20

1у21 мо!8 а )

К

Кроме того, выпрямитель 11 и фильтр 12 формируют напряжение, пропорциональное среднему значению модуля сигнала на выходе усилителя 7

Ipi (=(r> —. г) (8 — <).

Это напряжение с фильтра 12 через резистор 13 поступает на модулятор 14, где вычитается из опорного напряжения, поданного через резистор 15. Полученную разность модулятор преобразует в сигнал переменного тока, который затем усиливается усилителем

16, с выхода которого напряжение поступает на обмотки возбуждения индуктивных преобразователей датчиков 1 и 2 крена. Усилитель

16 имеет большой коэффициент усиления, поэтому среднее значение модуля сигнала на выходе усилителя сохраняется постоянным независимо от параметров качки судна и равным у, = (r, — r,) 8 — а (= const =. а.

Тогда выражение для сигнала на выходе фильтра 22 может быть записано как

1m (= — o.

К

Сигнал с фильтра 22 поступает на регистрирующий прибор 23, по шкале которого и отсчитывают значение собственной частоты бортовой качки судна. При критических значениях частоты регулирующий орган регистрирующего прибора 23 включает ревун 24.

Предмет изобретения

1. Автоматический измеритель собственной частоты бортовой качки судна с датчиком кре428980

Составитель В. Крон

Редактор 3. Твердохлебова Техред Г. Васильева Корректор О. Тюрина

Заказ 2791:7 Изд, Ма 933 Тираж 506 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 на, смещенным по вертикали относительно центра тяжести судна, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности выполнения замеров на произвольном волнении, повышения надежности работы и обеспечения постоянного масштаба измерения, в измеритель введен второй датчик крена, также смещенный по вертикали от центра тяжести судна на расстояние, отличное от смещения первого, причем оба датчика содержат по одному короткопериодному кренометру, связанчому кинематически с индуктивным преобразователем угла, причем датчики электрически связаны каждый с двумя демодуляторами и далее последовательно через выход каждого первого из них — c двумя подстроечными резисторами и через них — с первым усилителем, имеющим обратную связь и выход которого через первый выпрямитель с фильтром подключен к источнику питания, к которому также через последовательно установленные модулятор и второй усилитель подсоединены оба датчика, а выход каждого второго демо5 дулятора связан через подстроечный конденсатор с выходом первого усилителя и через последовательно соединенные третий усилитель, имеющий обратную связь, и второй выпрямитель — с фильтром и регистрирующим

10 .прибором с ревуном.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения постоянной составля15 ющей, перед входом первого и третьего усилителей установлено по одному разделительному конденсатору, через которые усилители связаны электрически с присоединенными к ним элементами схемы измерителя.