Авторулевой

Авторулевой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскыи

Сецыалыстыческы и

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ""656О28

Х АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.0477(21) 2480539/18- 24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

G 05 D 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62: 52 (088. 8) Опубликовано 0504,79Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 050479 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИя 1 3.(1)лейер, T.Â.(0pãåíñ и М.1.Миренский

P3) Заявитель

Ордена Ленина институт проблем управления (54 ) АВТОРУЛЕВОЙ

Изобретение относится к области автоматического управления курсом морских судов.

Известны авторулевые, в которых управление рулевым приводом осуществляется по закону ПД {1). Более высококачественным является авторулевой, в котором управление рулевым приводом осуществляется по закону ПИД вида 10

5= К сР+ К + К @, где р - сигнал рассогласования по курсу;

5 — угол перекладки руля. 1ф

Коэффициенты К1 и К2 в зависимости от условий эксйлуатации могут изменяться вручную судоводителем (2) .

Оснрвным недостатком рассмотренных авторулевых является отсутствие

20 автоматической перестройки параметров авторулевого в зависимо"ти от изменения условий плавания.

При ручной подстройке параметров авторулевого путем перестройки параметров К и К не исключены субъективныа ошибки, поэтому еще более совершенными являются авторулевые с автоматической подстройкой пара" метров v. изменяющимся условиям эксплуатации, т.е. адаптивные авторулевые.

Наиболее близким техническим решением является авторулевой, содержащий блок рассогласог,ания по курсу, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, входом блока интегрирования и первым входом блока дифференцирования, выход которого и выход блока интегрирования соединены соответственно с вторым и третьим входами суммирующего усилителя, выход которого подключен к рулевому приводу, и блок адаптации, выход которого подключен к второму входу блока дифференцирования (3).

Отличительной чертой данного авторулевого является наличие блока адаптации, в котором крутизна сигнала производной курса (коэффициент

K2) автоматически изменяется в зависимости от режима эксплуатации авторулевого:стабилизации курса, маневрирования по курсу, т.е. перестройка крутизны сигнала производной курса в авторулевом производится дискретно и не зависит от величины гидродинамического сопротивления движению судна.

65602В

Однако наибольший экономический эффект от рейса при минимальном сопротивлении движению судна может быть достигнут при такой настройке авторулевого, когда расход топлива на единицу пройденного судном пути будет минимально возможным при заданных постоянных оборотах гребного винта, а скорость движения судна наибольшей.

В настоящее время, когда расход топлива является доминирующим в стоимости рейса, необходимо под1О страивать в авторулевом сигнал производной курса таким образом, чтобы обеспечить минимальное сопротивление движению судна, т.е. перестраивать крутизну сигнала производной (коэффициент К ) в зависимости от измЕнения величины момента на гребном валу в установившемся режиме при заданных постоянных оборотах гребного винта. Постоянство оборотов гребного 20 винта на современных силовых установках обеспечивается специальным регулятором (например, типа Вудворта), поэтому увеличение гидродинамического сопротивления движению судна за счет его рыскания из-за неоптимальной настройки авторулевого, приводящего к частым и достаточно большим по амплитуде перекладкам руля, скажется именно на увеличении момента на гребном валу, О увеличении расхода топлива при заданных постоянных оборотах винта, что, приведет также к уменьшению скорости хода судна.

Целью изобретения является повышение точности авторулевого за счет

35 повышения качества стабилизации движения судна при минимальном гидродинамическом сопроТивлении корпуса.

Поставленная цель достигается тем, что авторулевой содержит последова- 4О . тельно соединенные датчик момента на валу гребного винта и вычислительный блок, выход которого подключен к входу блока адаптации. 6 5602Л

Функциональная схема предлагаемо- 45 го авторулевого приведена на чертеже.

Авторулевой содержит блок 1 рассогласования по курсу, блок 2 интегрирования, блок 3 дифференцирования, суммирующий усилитель 4, датчик 5 50 момента на валу гребного винта, вычислительный блок 6, блок адаптации 7.

Блок рассогласования 1 по курсу подключен к блоку интегрирования 2 и суммирующему усилителю 4. Блок интегрирования 2 подключен к входу суммирующего усилителя 4. Блок 3 подключен к входу суммирующего усилителя 4. Выход суммирующего усилителя 4 подключен к входу pyJIeaoro привода (на чертеже не показан) . Датчик момента 5 на . валу гребного винта подключен к вычислительному блоку 6, выход которого 65

:подключен к блоку адаптации 7. Выход блока 7 подключен к управляющему входу блока дифференцирования 3.

Устройство работает следующим образом. В режиме стабилизации курса при рыскании судна относительно ! генерального курса сигналы блока 3, пропорциональные производной от угла курса блока рассогласования 1 по курсу и блока интегрирования 2, постуйают на вход суммирующего усилителя 4.

В результате рулевой привод отклоняет руль на некоторый угол, чтобы возвратить судно к прежнему курсу.

В зависимости от крутизны сигнала производной курса (величины коэффициента К ) при одном и том же рыскании — угле и скорости отклЬнения от генерального курса — формируется различное значение угла перекладки руля. Отклонение руля в свою очередь, кроме момента одерживания и некоторого увеличения гидродинамического сопротивления движению судна, приводит к появлению угла дрейфа,а, следовательно,к более существенному увеличению сопротивления прямолинейному движению судна.

Увеличение сопротивления движению судна приводит к падению скорости хода судна, даже если обороты гребного винта поддерживаются постоянными. Падение скорости хода судна приводит к увеличению тяги гребйевого винта, что в своо очередь приводит к увеличению мощности и расхода топлива. Среднее значение момента нагрузки на валу гребного винта, т.е. сигнал, снимаемый с датчика момента 5, также увеличивается. Этот сигнал поступает в вычислительный блок 6, в котором вычисляется среднее значение момента на валу гребного винта за промежуток времени

at =5 - 26 минут. Осреднение по времени (at) необходимо для исключения влияния случайных флюктуаций момента, вызванных волнением моря, качкой судна и другими подобными случайными явлениями. Величина Ь t зависит от типа судна и устанавливается для . каждого судна своя. Через время Ь 1 средняя величина момента (М ) запоминается в блоке 6, затем в момент +Ь вновь вычисляется текущее значение средней величины момента М„ за промежуток времени Ь 1. После чего в блоке 6 вычисляется приращение момента Ь М = М;, — М; . Если величина Ь М; получилась положительной, вырабатывается сигнал на увеличение коэфФициента ê2. если величина ь м отрицательна - вырабатывается сигнал на уменьшение К . Данная команда поступает в блок адаптации 7. Далее через интервал времени t-gt +h t снова прОисходит сравнение нового значения

М;+ с предыдущим М;+ и весь цикл повторяется. В случае достижения К

656028 улеБпиа придоду судна

Составитель Л.Птенцова

Техред Л.Алферова Корректор М.Ряшко

Редактор С.Равва

Тираж 1014 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 1517/37

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 ограничения - минимально возможного значения крутизны сигнала угловой скорости судна или максимально допустимого значения в блоке 6 происходит логическая перестройка — знак приращения коэффициента К2 изменяется на обратный и процесс вновь повторяется.

Таким образом осуществляется дискретное изменение крутизны сигнала производной курса К до тех пор, пока не будет выбрано такое значение, при котором обеспечивается минимальное гидродинамическое сопротивление движению судна и минимальный удельный расход топлива на единицу пройденного расстояния при заданных оборотах гребного винта.

Предложенный авторулевой может быть реализован на типовых полупроводниковых элементах и позволит повысить скорость хода судна на 1-3Ъ и сократить расход топлива при этом на 2-5% при заданных постоянных оборотах гребного винта.

Формула изобретения

Авторулевой, содержащий блок рассогласования по курсу, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, входом блока интегрирования и первым входом блока дифференцирования, выход которого и выход блока интегрирования соединены соответственно со вторым и третьим

5 входами суммирующего усилителя, выход которого подключен к рулевому приводу, и блок адаптации, выход которого подключен к второму входу блока дифференцирования, о т л и—

)p ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит последовательно соединенные датчик .момен+ та на валу гребного винта и вычислительный блок, выход которого подключен к входу блока адаптации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9460534,,кл. G 05 D,1/00, 1974 °

2. Илейер Г.Э. Управление подвижными надводными объектами автоматическое. Техническая энциклопедия Автоматизация пройэводства и промышленная электроника, т.4, 1965.

3. Патент США 93696282,кл.114/144, 1972.