Устройство автоматического управленияпропульсивной установкой судна свинтом регулируемого шага

Устройство автоматического управленияпропульсивной установкой судна свинтом регулируемого шага

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (»)829480

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккк

Соцкаиисткческкк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.07.79 (21) 2800980/27-11 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

В 63 Н 23/24

В 63 Н 21/22

Гесудлрстееннык кенитет

СССР

Опубликовано 15.05.81. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.81 (53) УДК 629.12..81 (088.8) по делан изабретений и еткрытий

А. И. Богданов, А. Г. Былин, А. М. Прохоренк

Л. Г. Филиппов и И. P. Фрейдзон т.". .. 1 . .—.: .с (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина электротехнический титут" им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОПУЛЬСИВНОЙ УСТАНОВКОЙ СУДНА С ВИНТОМ

РЕГУЛИРУЕМОГО ШАГА

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройству автоматического управления пропульсивной установкой судна с винтом регулируемого шага (ВРШ).

Известно устройство автоматического управления пропульсивной установкой судна с ВРШ, содержащее задающий орган, 5 выход которого соединен с программным устройством и через регулятор частоты вращения со входом регулируемого органа пропульсивной установки, другой вход которого соединен с выходом механизма измене- 1о ния шага винта, а выход регулируемого органа пропульсивной установки через датчик нагрузки двигателя соединен с первым входом регулятора нагрузки двигателя, второй вход которого соединен с выходом программного устройства, при этом выход регулятора нагрузки соединен со входом -механизма изменения шага винта (1).

Однако в быстро меняющихся условиях плавания (волнение, ветер) такие системы работают. неэффективно: двигатель либо перегружается, либо его мощность недоиспользуется, нарушается тепловой режим работы двигателя, что снижает надежность и долговечность двигателя.!

Цель изобретения — оптимизация нагрузки главного двигателя при меняющихся внешних условиях эксплуатации.

Цель достигается тем, что устройство снабжено вычислительным устройством и датчиком дифферента, а регулятор выполнен самонастраивающимся, причем его третий вход соединен с выходом вычислительного устройства, вход которого соединен с датчиком дифферента судна.

На чертеже представлена блок-схема устройства автоматизированного управления пропульсивной установкой судна с ВРШ.

Устройство содержит задающий орган 1, выход которого соединен с программным устройством 2 и через регулятор 3 частотывращения двигателя со входом пропульсивной установки 4, вход которой соединен с выходом механизма 5 изменения шага винта, а выход пропульсивной установки 4 через датчик 6 нагрузки двигателя соединен с входом регулятора 7 нагрузки, другой вход которого соединен с выходом программного устройства 2, а выход соединен с механизмом 5 изменения шага винта. Вход регулятора 7 соединен с выходом вычислительного

829480

55 устройства 8, вход которого соединен с датчиком 9 дифферента судна.

Устройство работает следующим образом.

С помощью задающего органа 1 устанавливают нужное значение нагрузки двигателя. Этот сигнал поступает на программное устройство 2 (функциональный преобразователь, реализующий программную зависимость в координатах крутящий момент частота вращения двигателя) и через регулятор 3 частоты вращения двигателя на вход и ро пульс и в ной уста новки 4. Выходные сигналы с программного устройства 2 и датчика 6 нагрузки двигателя подаются на вход регулятора 7 нагрузки, где они сравниваются и где по величине обшивки формируются управляющие воздействия, с помощью которых через механизм 5 изменения шага винта шаг винта принимает такое положение, чтобы фактическое значение нагрузки двигателя стало равным заданному.

Каждое судно в зависимости от расположения его центра тяжести, гидродинамических характеристик корпуса и скорости хода характеризуется ходовым дифферентом (ХД) б„„.. Различают дифферент на нос e„; и на корму 9„ „, среднее значение ХД, соответствующее ходу судна в спокойной воде, находят из равенства

9мта Я щ х— где 9„ „, р„, „ — соответственно максимальные значейия носового и кормового дифферента, усредненные на нескольких периодах волнения, тогда текущее значение дифферента в указанной системе координат можно принять за расчетный дифферент Ор .

Расчетный дифферент и его максимальное значение определяют с помощью выражений

eð = Q.ь Qõ = ei 9"- " (2)

6млах - amaq мах

Момент начала первого управления определяют из условия 1 + 4 = " и 1

Е,= O (4) где — момент времени при ® = О;

Ь некоторый временный интервал, найденный путем расчета или на основании эксперимента.

Второй момент переключения наиболее просто может быть найдет из условия

СЕВА 0 (5) Принятие такого условия при применении одинакового закона управления в моменты первого и второго управления, но с разными знаками, гарантирует возможность приведения системы в исходное состояние.

Величина перемещения шага винта может быть найдена из следующих соображеl0

ЗО

50 ний. Уравнение механизма изменения шага (МИШ) в приращениях имеет вид

ЬН = ht — sign 2; (6) где дН вЂ” приращеййе величины шага винта; mug — максимальное значение шага винта;

ЬЕц -длительность включения МИШ;

V h - скорость изменения шага винта чЛ вЂ” "=Kh=cottSf,spy-знак направления

НФх изменения шага винта.

С некоторой погрешностью удается путем применения модели получить искомую зависимость для некоторых наиболее вероятных параметров объекта управления в виде параметрической программы

htн — f (Орлюдм) (7) и реализовать в вычислительном устройстве.

Оптимизировать решение (7) предлагается за счет применения принципа самонастройки, осуществляемого самонастраивающимся регулятором по интегральному критерию качества в процессе самоанализа контролируемых изменений нагрузки двигателя. С учетом изложенного зависимость, реализуемую самонастраивающимся регулятором, можно представить в виде

btи, = Kw (Iн )f(6р ), (8) где 1„— интегральный критерий качества.

При наличии внешних возмущающих воздействий на корпус судна (волнение) их влияние на нагрузку двигателя учитывается с помощью датчика дифферента судна и вычислительного устройства, реализующего формулы 1, 2, 3, 4 и 5, а также с помощью самонастройки регулятора 7 нагрузки, реализующего зависимости 7 и 8, приведенные в описании.

Использование данного автоматизированного устройства управления пропульсивной установкой обеспечивает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества: резко снижаются колебания мощности двигателя, вызываемые волновыми воз= мущениями, действующими на корпус судна (при волнении моря 5 — 6 баллов амплитуда колебаний мощности главного двигателя при фиксированном шаге ВРШ достигает 15О/р относительно заданного значения), что увеличивает надежность работы двигателя за счет улучшения качества процессов распыления, смесеобразования и сгорания топлива, снижает теплонапряженность деталей цилиндро-поршневой группы, механические напряжения в фундаментальном и коленчатом валу двигателя; за счет полного использования мощности двигателя увеличивается средняя скорость хода судна; осуществляется автоматическая защита двигателя от перегрузок не только в долевых режимах нагрузки двигателя, но и в номинальном режиме.

Формула изобретения

Устройство автоматического управления пропульсивной установкой судна с винтом

829480

Составитель И. Скуватович

Редактор М. Дылын Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2881 29 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытнй

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 регулируемого шага, содержащее задающий орган, выход которого соединен с программным устройством и через регулятор частоты вращения двигателя со входом регулируемого органа пропульсивной установки, другой вход которого соединен с выходом механизма изменения шага винта, а выход регулируемого органа пропульсивной установки через датчик нагрузки двигателя пропульсивной установки соединен с первым входом регулятора нагрузки двигателя, второй вход которого соединен с выходом программного устройства, при этом выход регулятора нагрузки соединен со входом механизма изменения шага винта, отличающееся тем, что, с целью оптимизации нагрузки главного двигателя при изменениях внешних условий эксплуатации, оно снабжено вычислительным устройством и датчиком дифферента, а регулятор нагрузки выполнен самонастраивающимся, причем его третий вход соединен с выходом вычислительного устройства, вход которого соединен с датчиком дифферента судна.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гарбер Е. Д. Автоматическое управление судовыми дизельными установками с

ВРШ. Л., 1967, с. 39.