Устройство для измерения заполненного водой объема помещения судна

,80157140 51 5 С 01 Р 7/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н АВТОРСЙОМ ДЕТЕЛЬСТВ У заполненного водой объема помещения судна и расширение области использования устройства. В устройство введены датчики измерения длины смоченной левой и правой частей противоположного шпангоутного сечения помещения судна, соединенные со вторым решающим устройством, которое ицентично первому решающему устройству, а также третье, четвертое и пятое решающие устройства и регистратор. Изобретение позволяет измерять запал 22.Круглеен о, В. .Груд .8) видет 01 В ельство ССС 7/02, 1984 ЗМЕРЕНИЯПОМЕЩЕНИЯсится кк устро АПОЛ- УДНА удоствам ненныиимеющегвое шпадиффере ения и устои- изобретения яв ости измерения устройство, общий вид; на фиг.3 -фиг,6 - схемы первого, второго, третьего, четвертого и пятого решающих устройств соответственно; на фиг,7 - фиг,10 - схемы других блоков устройства.Устройство размещено в судовомпомещении (О, АО В ВО ) 1, имеющем .носовое (ОрА В О ) 2 и кормовое(ОкАВкО) 3 шпангоутные сечения, поФпериметру которых размещены носовойлевый (ОАБ) 4 и правый (ОВяБ ) 5,кормовый левый (ОАБ) 6 и правый(ОкВкБ) 7 датчики для измерениядлины смоченной части шпангоутногосечения.На фиг.1 (и в дальнейшем) определяемые и используемые величины, атакже их координаты в пространствеобозначаются с нижними и верхнимииндексами, причем в двух различных(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯНЕННОГО ВОДОЙ ОБЪЕМА(57) Изобретение отнстроению, в частностдля определения полочивости судна. Цельюляется повышение точ Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам дляопределения положения и устойчивости(осадки, крена) судна, и может бытьиспользовано для измерения заполненного водой объема помещения или отсека судна.Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение областииспользования устройства,На фиг,11 иэображено судовое помещение с неодинаковыми носовым и кормовым шпангоутными сечениями, каждоес левым и правым электрическими датчиками для измерения длины смоченнойчасти периметра сечения, с указаниемиспользуемых и определяемых величии,соответствующих двум случаям заполнения помещения водой, отличающийся знаком дифферента ( + у или -),аксонометрия; на фиг.2 - предлагаемое дои объем помещения судна, различные носовое и кормооутные сечения и ненулевой10 ил.57404 А.мсруфРф 1 А 1 уфкбюз м. ЮРюа иг. 10 Составитель М,Вещуноведактор А.Ревин Техред Л.Сердюкова Корректор М,Максимиши каэ 50 Тираж 526 Подписноерственного комитета по иэобретениям и открытиям пр 113035, Москва, Ж, Раушская наб.д. 4/5 КНТ С15 представленных случаях заполнения водой помещения 1 одни и те же величины и координаты обозначаются с верхним штрихом, если эта величина и соответствующая ей координата меньшая, и двумя штрихами, если большая. В одном случае .-.объем Ч заполненной водой, части помещения 1 равен объему 8 (фигуры ОнЕЕ ОкДкД н н)10 что соответствует крену на правый борт (положительному крену или ; 9 ) и дифференту на нос (положительному дифференту или + у). В другом представленном случае объем Ч равен объему 9 (фигуры ОкЕ БкОДДО)ф что соответствует. положительному крену и отрицательному дифференту судна (ф 6 и),.Указанные объемы состоят из объема Чверхней усечен ной треугольной пирамиды ДнЕЗЗДЕ с носовым основанием 1 О (треугольник Е Д 3 с площадью Б ) и кормовым основанием 11 (треуГольник ЕД"3" с площадью Б) приО иили 25 ДЕЗЗДЕс носовым основанием 12 (треугольник ЕДЗс площадью Б) и кормовым основанием 13 (треугольник Е Д 3 с площадью Б ) при + О и объема Ч усеченной треугольной призмы ЕЕ 3"ЗЕ с перпендикулярнымк к Оребрам сечением 14 (треугольник ЖЖЖ с площадью Я) при +В и или ЕЕ"33 я 3 Е с перпендику.пярным ребрам сечением 15 (треугольник ЖдЖ"Ж с площадью Я) при д и - М,чпи объема Ч низ нижней усеченной пирамиды ОяЗЕЕ3О , которая имеет объем, соответствующий объему всей затопленной части помещения при 40 8 = г= О,носовое основание 16 (ОяЕяЗ ф н с площадью Б"и кормовое основание 17 (ОкЕВ,О с площадью Б э) при любых значениях 9 и укВыходы 18 и 19 датчиков 4 и 5 45 (фиг,2) подключены к входам первого решающего устройства 20, а выходы 21 и 22 датчиков 6 и 7 - к входам второго решающего устройства 23. Выходы 24-29 первого решающего устройства 20 соединены соответственно с первым 24 и пятым 25 входом третьего решающего устройства 30, первым 26 и вторым 27 входом четвертого решающего устройства 31, шестым 28 и вторым 29 входомтретьего решающего устройства 30.Выходы 32-37 второго решающего устройства 23 соединены соответственно с третьим 32 и седьмым 33 входом третьего решающего устройства 30,третьим 34 и четвертым 35 входом четвертого решающего устройства 31,восьмым 36 и четвертым 37 входомтретьего решающего устройства 30,Выходы 38-45 третьего решающегоустройства 30 соединены соответствен-.но с седьмым 38, пятым 39, восьмым40, шестым 41, одиннадцатым 42, двенадцатым 43, девятым 44 и десятым45 входом четвертого решающего устройства 31, а выходы 46-50 четвертогорешающего устройства 31 соединенысоответственно со входами 46-50 пятого решающего устройства 51, выход52 которого соединен с информационным устройством 53. Первое (второе) решающее устройство 20 (23), изображенное на фиг.Э, содержит два преобразователя 54 и 55, к входам которых подключены датчики 18 и 19 (21 и 22), три блока 56-58 нелинейных функций, первый 59 и второй 60 сумматоры.и первый 61 и второй 62 блоки перемножения, при этом первые выходы каждого преобразователя 54 и 55 соединены соответственно с входом первого 56 и второго 58 блоков не.пинейных функций, а вторые их выходы с входами третьего блока 57 нелинейных функций, первые два выхода первого блока 56 нелинейных функций соединены с первыми двуся выходами 24 и 25 (32 и 33) первого (второго) решающего устройства 20 (23), последние два выхода второго блока 58 нелинейных функций соединены с третьим и четвертым выходами 28 и 29 (36 и 37) первого (второго) решающего устройства 20 (23), третий выход первого блока 56 нелинейных функций и второй вход второго блока 58 нелинейных функций соединены соответственно с одним входом первого 61 и второго 62 блоков перемножения, другие входы которых соединены с выходами первого 59 и второго 60 сумматоров, входы которых соединены соответственно с четвертым входом первого 56, первым входом третьего 57 и первым входом второго блока 58 нелинейных функций, При этом выходы первого 61 и второго 62 блоков перемножения соединены соответственно с пятым и шестым выходами 2 Ъ и 27 (34 и 35) первого (второго) решающего устройства.Первые два входа 24 и 29 л выхода 38 и 39 соединены с входам выходами первс го блоха 63 определения макс мума и минимума третьего реш:ыдего устройства 30 (фиг ч), у которого третий 32 и четвертый 37 входы и выходы 40 и 41 соединены с входами и выхо-дами второго блока 64 спредеения максимума и минимума, пятый 25 шестой 28 входы и пятэй выход -2соединены с входами и вьходом первого блока 65 олрецеления минимума седьмой 33 и восьмой 36 входы и шестой выход 43 соеднень с входы,".; и вьходом второго блока 66 опредерц соединены со вторыми входами четвертого 79 и пятого 80 блока пере ,ожения а одиннадцатьп 42 и двенадцатый 43 входы соединены со вторыми и третьими входами шестого 88 иседьмого 89 сумматоров,Входы 46-50 через восьмой сумматор 90 и седьмой блок 91 перемножения соединены с выходом 52 пятого реша 1 сшего устройства 51 (фиг.6.у которого, кроме того, первый 46к второй 49 входы через восьмой блок92 перемножения и первый блок 93вычисления квадратного корня соединены с шестым входом восьмого сумматора 90. третий 47 и четвертый 48входы через певятый блок 94 перемно 1 э .я и второй блок 95 вычисленияквацр-",.тного корня соединены с седьмымвход.-.:": зосьмэгс суматора 90, а навторой вход седьмого блока 91 пере;.кэ:;ения подается сигнал эквивалентгцй грети от расстояния между шпангоутными сеениями 2 и 3 (ь/3),Еа фиг, - фиг.10 изображены возможные варианты выполнения соответстэекнс блок-. 6" (64) определения минимумы и макси;.ма, блока 65 (66 опре:Й деле;-;я мгн им ма, порогового блока(78) раэ.;сети и блока 93 (95)в "-.слекия квадратеогс: корня еПервый вход 96 (фг.), на который":ока (У, в . Х ) 97 разности, со вторьмвходом порогового блока 98 разности(Х - Х,), через сумматор 99 двойнои иго максимума и первый блок на 2100 деления - с первым выходом 101,ко.орого скин;-:ется максимальное-наченле У,=- Х. а через сумматор102 двойного:,",."гимума и второй блок103 деленя- 2 ссединен со вторымвцхо.",;ь 104, с которого снимаетсяминимальное значение У =. Х . второй,иихфвход д 5, на который поступает сигнал ., блока 63 (64) соединен совторци входом блока 97, с первымходом блока 98 с третьим входомс.г.,к"атора 99 и с первым входом сумматора 102 минимума, при этом выходблока 97 соединен с первым входомсумматора 99 и через инвертор 106с тре-ьим входом сумматора 102, авыход блока 98 - с четвертым входомсуюатора 99 и через инвертор 107 -с четвертым входо сумматора 102, 7 1571404Блок 65 (66, 69, 72) определенчя минимума, на фиг.8, представляет собой блок 63 (64) определения максимума и минимума изображенный без первого выхода 101, первого блока 100 деления на "2" и сумматора 99 максимума,Первый вход 96 (фиг,9), на который поступает сигнал Х , соединен с пер вым входом сумматора 108 порогового блока 77 (78, 97, 98) разности, второй вход 105 которого, на который поступает сигнал Хь через иивертор 109 соединен со вторым входом суммато ра 108, выход которого через пороговый блок 110 соединен с выходом 111 порогового блока 77 (78, 97, 98) разности, В качестве порогового блока, реализующего Функцию 20 ХР при Х 7 0О, при Х ОРмогут быть использованы электронныевентили.25Блок 93 (95) вычисления квадратного корня состоит из операционногоусилителя 112, конденсатора 113 иблока 114 перемножения (фиг,10),1Блоки 67 (68) и 70 (71) определения ширины шпангоутного сеченияявляются блоками нелинейных функцийподобных блокам 56-59, в которых поизвестной высоте шпангоутного сечения определяется ширина соответствую 35щего этой высоте шпангоутного сечения.Устройство работает следующим образом.Сигналы, выработанные )датчиками4 и 5, пропорциональные длинам левойи правой смоченных частей периметраносового шпангоутного сечения 1 н(ОКДпри +8 и + у или ОД" прис 9 и -(Д поступают иа преобразователи 54 и 55 первого решающего устройства 20 а далее с их выходов - навходы трех блоков 56-58 иелинейнос 50ти, формирующих сигналы нелинейныхфуНКцнй Ь (Л й,(1 дп); Ь дп= Г ь(1 Нп) Ръ(1 нл ) и Ьнп =1 дп ) ь которые поступают соответственно на первый 24, четвертый 29, второй 25 итретий 28 выходы первого решающего55устройства 20, кроме того, сигналыЬ л и Ь и поступают на входы первого61 и второго 62 блоков перемножения, сигналы Ьни Ь- на входы первого59 и второго 60 сумматоров, а Фоомируемое на выходе второго блока нелинейности значение средней вгнсотьсмоченной части носового сеченияравное Ь= 1 (11 и), поступаетиа вторые входы сумматоров 59 и 60,с выхода которых сигналы +ДЬ = Ьнл нс-Ьи;лЬ= Ь - Ьпоступают навторые входы блоков 61 и 62 перемножения, на выходе которых получаютсигналы, соответствующие площадитреугольников с ЛБ = 10,5 дЬ нв иидБ и = с Оь 5 дЬ Ъ , которые поступают на пятый 26 и шестой 27 выходь(устройства 20,Ьд (максь 2 ЬН(льььн 1 ь( кл Р ЬКп) 1:(Ьдл ь ЬНп) = ЬН(мйн),ь (Ь иль Ькп) = Ьк (лькн)Ра выходах 38-43 устройства 30формируются сигналы, соответствующиемак мин . лРакс минЬ , Ь Ь, Ь . Кроме того,после обработки сигналов высот четырех точек поверхности воды, равных Ьнль Ь яп, Ь ки Ь кп, в блоках 71, 70, 68 и 67 определения ширины, иа выходах этих блоках формируютсявеличины Ь л= Ь к(Ь нк) ь Ь кп= Ь к(Ь кл) ь%Ь= Ьн(Ь) и Ь,(= Ьн(Ь), которые соответствуют ширине части противотоложиого шпангоутного сечения, имею. щей ту же высоту (иапример, для слуВ зависимости от знака эти площади будут либо приплюсовываться, либовычитаться при вычислении площадиносового основания 10 верхней усеченной пирамиды (иа Фиг,1 для случая с В и с имеемЛ Би- АБн ). При 9 =0 эти площади равнынулю,Аналогичным образом, обработка сигналов от цатчиков 6 и 7 во второмрешающем устройстве 23 приводит кпоявлению на его выходах 32-37 сигналов соответствУющих значениЯм Ь кльЬькль -Бкл + Бкпь Ь кп и 1" КпНа входы 24, 29, 32, 37, 25,28,33 и 36 третьего решающего устройства30 поступают сигналы, соответствуюЬнпь Ьнпь Ь кль Ькпь Ь нль Ь нпьЬки Ь кпь после их обработки в блоках 63-66, которые реализуют функциисоответственно равные),)Ь = Ь - Ь0 о Ь)(нонн) Ь и (мчм)50этом на входы сумматоров 88 и 89 совходов 44, 42, 43 и 45 решающего уст.ройства 31 поступают сигналы, соответствующие Ькм н) о Ь)(мнн) о Ь к(нннн)н(мини Ь, На вьходе сумматора 50 формируется сигнал, соответствующийусловной площади Б равной произведению суммы длин ребер усеченной чая н О и н на фиг1 Е Жестьк к половина ребра усеченной призмы(ЕнЕ ЗкЗкЗнЕн и соответствует ширине Ъ= Ь , находящейся от основной линии на высоте Ь к). После обработки в блоках 96 и 72 на выходах 44 и 45 третьего решающего устройства 30 формируются наименьшие значения из этих величин по носовому и кормовому сечениям, соответственно равным ЬК (мннк нннТретий 84, первый 75, второй 82 и четвертый 85 интеграторы четвертого решающего устройства 31 рассчитывают площади, ограниченные линией шпангоутного сечения корпуса, вертикально и горизонтальной плоскостями при положении судна на ровном килеНапример, для случая +6 и и ) интеграторы 75 и 84 рассчитывают плогщади ОкЕЖ к и ОКДККн по формулам(1 н мин) ) км анс, равные1(Ь)с 4 Ь и1(Ь) (Ь,о оНа первом выходе 46 четвертого решающего устройства 31 формируется сигнал, соответствующий площади носового основания 10 (12) верхней усеченной призмы и равный-Б Н) ф ) Б К (1), при этом первое слагаемое формируется на выходе третьего интегратора 84, на вход которого поступает сигнал Ь кс седьмого входа 38 устройства 31, второе слагаемое формиЗначения )Ь и ЛЬ поступаютна первые входы блоков 79 и 80перемножения, на вторые входы которых с выхода сумматоров 88 и 89 поступают сумма длин ребер усеченнойтреугольной призмы, значение Ькоторой при +( равно Ь = Ъ+% к (мнн) +Ь с(мчн) о Ънмчн)о а при ЬК= Ь Ьнк нмин к(о)нч . Ьн(мнн) о при руется после обработки поступающего с пятого входа 39 сигнала ЬК(мнн в первом интеграторе 75, а затем в инверторе 86. Сигналы, соответствующие первым двум слагаемым выражения (1), и сигналы, соответствующие ) Би тЛ Б, со входов 26 и 27, поступают на входы сумматора 73, на выходе которого формируется сигнал Б . Аналогичным образом, сигналы Ь К (МКН) И Ь ( Сн ПрОХОдя СО ВХОДОВ 41 и 40 через второй 82 и четвертый 85 интеграторы и инвертор 87, суммируясь с соответствующими знаками в сумматоре 74, куда поступают и сигналы +ЛБ и Л Б к) с входов 34 и 35, образуют на выходе 49 сигналкмакс "кмннБ =1 (Ь)с(Ь -:1(Ь) 1 Ь + Б+дБ,о соответствующий площади кормового основания 11 (3) верхней усеченнойпризмы,25 Получаемые на выходе первого 75и второго 82 интеграторов сигналыудваиваются в блоках 76 и 83 и навыходах 47 и 48 формируются сигналыннннн) фмчн)Б)н21 н(Ь) оЬ и Бнн 21 к(Ь)о)Ьооосоответствующие площадям носового 16и кормового 17 оснований нижней усеченной пирамиды,На входы пороговых блоков 77 и 78разности поступают сигналы Ь (иН(мч нЬ н, а на выходе формируются сигналы,соответствующие приращению высоты эасчет дифферента Д 1 , при этом блок4 О 77 реализуют функцию571404 3 Ь т+т поперечного,ребрам, сечения призмы на высотуперпендикулярной5 Я), те.ОрБ Ю т.ееД ве1/3 1.Б,.- 0.Ь , при 0 1 О щ (Б + Б Бд + Б)+(Бнцэ+Бэ Бнэ,+ Бннэи н н к) Б усл э На вкады 46-50 пятого решающегоустройства 51 поступают сигналы,соответствующие Б,1 Бн, Бниэ Б дннэфи Б, которые поступают на первыепять входов сумматора 90, на вторые Который поступает на седьмой вход бло-.ка 91 перемножения, на второй входкоторого поступает сигнал, равный 7=Ч +Ч ч. Ун= Ц 3 (Б т Б". Б нир нр нир н - н который поступает на информационноеустройство 53,Формула изобретения Устройство для измерения заполненного водой объема помещения судна, содержащее электрические датчики для измерения длины смоченной левой и правой частей шпангоутного сечения помещения судна, информационное устройство и первое решающеее устройство, содержащее два преобразователя, к вхо" дам которых подключены датчики, перВые выходыкаждого преобразователя соединень соответственно. с входами первого и второго блоков нелинейных функций, вторые выходы каждого преобразователя подключены к третьему блоку нелинейных функций, первые выходы . первого и второго блоков нелиней ных функций подключены к входам соответственно первого и второго сумматоров, вторые выходы - к первым входам соответственно первого и второго перемножителей, выходы третьего блока нелинейных функций подключены к вторым входам блоков первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к вторым входам первого и1 рого перемножителей, о т л и - ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области использования, в него введены датчики длины смоченной ледва входы которого поступают сигналы, соответствтюееие величиивитГ, и Кд а и т ББ ицэ, которые формируются на выходе блоков 93 и 95 вычисления квадратного корня, на входы которых поступают произведения площадейи к н к(Б Б ) и (Б Б иэ ) с выхода блоков 92 и 94 перемножения, на входы которых поступают сигналы с входов 46-49 устройства 51, Таким образом, на выходе сумматора формируется сигнал, соответствующий Т,/3, и на выходе которого и выходепятого решающего устройства формирует -ся сигнал, соответствующий к и иБь) (Бннэ Бнин БниэБ.э)+ Б,сл 3 1вой и правой частей противоположного шпангоутного сечения помещения судна, соединенные с вторым идентичным первому решающим устройством, первый и второй выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым выходами первого блока нелинейных функций, третий и четвертый - с тре-. тьим и четвертым выходами второго блока нелинейных функций, а пятый и шестой выходы решающего устройства соединены с выходами первого и второго блоков перемножителей соответственно, третье решающее устройство, у которого первые и вторые вкоды и выходы соединены с входами и выходами первого блока определения максимума и минимума, третий и четвертый входы и выходы соединены с входами и выходами второго блока определения максимума и минимума, пятый и шестой входы и пятый выход соединены с входами и выходом первого блока определения минимума, седьмой и восьмой входы и шестой выход соединены с входами и выходом второго блока определения минимума, кроме того, третий и четвертый входы через первый и второи блоки определения ширины носового сечения соединены с двумя входами третьего блока определе-. ния минимума, выход которого соединен с седьмым выходом, а первый и второй входы через первый и второй блоки определения ширины кормовогссечения соединены с двумя входами четвертого блока определения мини 11 ума, выход которого соединен с восьмым выходом, четвертое решающее устройство, у которого первый и второй вход через третий сумматор соединены с первым выходом, третий и четвертый нходы через четвертый сумматор соединены с вторым выходом, пятый вход через первый интегратор , и третий блок перемножения соединен с третьим выходом, а через первый и второй пороговые блоки разности, четвертый и пятый блок перемножения и пятый сумматор - с четвертым выходом, шестой вход соедипен с первым и вторым пороговыми блоками разности, а через второй интегратор и шестой блок перемножения - с пятым выходом, седьмой и восьмой вход соответственно через третий и четвертый интегратор соединены с третьими входами третьего и четвертого сумматоров соответственно, кроме того, на вторые входы шестого и треть:.го блоков перемножения подается сигнал, эквивалентный числу 2, выходы первого и второго интеграторов соответственно через первый и второй инвертоды соединены с четвертыми входами третьего и четвертого сумматора, девятый и де сятый входы соответственно через шес - той и седьмой сумматор соединены с вторыми входами четвертого и пятого блока перемножения, а одиннадцатый и двенадцатый входы соединены с вторыми и третьими входами шестого и 71404 14седьмого сумматоров соответственно,пятое решающее устройство, у котороговсе пять входов через восьмой сумма 5тор и седьмой блок перемножения соединены с выходом, кроме того, первый и нторой входы через восьмойблок перемножения и первый блок вычисления квадратного корня соединеныс шестым входом восьмого сумматора,третий и четвертый входы через девятый блок перемножения и второй блоквычисления квадратного корня соединены с седьмым входом восьмого сумматора, а на второй вход седьмого блокаперемножения подается сигнал, эквивалентный трети от расстояния междушпангоутными сечениями, при этом ньгходы первого решающего устройства2 О соединены соответственно с первым,пятым, шестым, вторым входами тре.тьего, первым, вторым входом четвертого решающего устройства, выходы второго решающего устройства соединены25 соответственно с третьим, седьмым,восьмым, четвертым входами третьего,третьим, четвертым входом четвертогорешающего устройства, выходы третьего решающего устройства соединеныЗО соответственно с седьмым, пятым,восьмым, шестым, одиннадцатым, двенадцатым, девятым, десятым входамичетвертого решающего устройства, выходы четвертого решающего устройствасоединены соответственно с входамипятого решающего устройства, выходкоторого соединен с информационнымустройством, 15 о