Устройство для передачи грузов между судами в море в условиях качки

. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциапистическинреспублик(5 )М, Кл, В 63 В 27/30 Веударетюны 3 кемнтет СССР во дедам нзаеретеннй н открытий.86/.87(088.8) Опубликовано 15.09.82. Бюллетень М 34 Дата опубликования описания 15.09.82 Черняев и И, В; Гайдуков(72) Авторы изобретени траханский технический институт рыбнойи хозяйства(71) Заявит 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ГРУЗОВ МЕЖДУ СУДАМИ В МОРЕ В УСЛОВИЯХ КАЧКИмого устроиства ебление им Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам дляпередачи грузов между судами в морев условиях качки,Известно устройство для передачигрузов между судами в море в услови 5ях качки, содержащее ветви каната,заведенные на две тяговые лебедки,связанные с соединенными между собоии вторым электродвигателями постоянгого тока, имеющими обмотки возбуждения, грузовую тележку, прикреплен. ную к одной из ветвей каната и кинематически связанную с другой ветвью каната, а также электронный узел управления режимом работы электродви,гателей, включающий задатчики сигналов натяжения в ветвях каната и сигналов перемещения грузовой тележкии две электрические цепи, связанные Окаждая с соответствующей тяговой лебедкой и содержащие каждая последо-вательно соединенные сумматор, регулятор натяжения и тиристорный преобразователь, а также датчик натя ния ветви каната, выход которого выходы упомянутых задатчиков под ключены ко входам первого и втор сумматоров 11.Недостатком известногоявляется значительное потрэлектроэнергии.Цель изобретения - уменьшение сто имости устройства и затрат электроэнергии.Поставленная цель достигается тем, что электронный узел управления режимом работы. электродвигателей снабжен датчиком тока, связанным с первым электродвигателем, инвертором и электрической цепью из последовательно соединенных задатчика тока, дополнительного сумматора, регулятора. тока и дополнительного тиристорного преобразователя, соединенного своими выхс дами с датчиком тока и вторым электродвигателем, причем задатчик сигналов перемещения соединен с первым3 9582 сумматором через усилитель сигналовперемещения, с вторым сумматором- через упомянутый усилитель и соединенный с ним инвертор, а выходы тиристорных преобразователей подключены соответственно к обмоткам возбуждения электродвигателей.На фиг. 1 дана кинематическая схема устройства; на фиг, 2 - .Функциональная схема устройства; на фиг.3 - 1 в внешние характеристики силового тиристорного преобразователя ТП 1; на фиг, 4 - регулировочная характеристика силового тиристорного преобразователя ТП 1; на Фиг. 5 - регулировоч ная характеристика маломощных тиристорных преобразователей ТП 2 ТП 3; на фиг, 6 - механические характеристики электродвигателей при выполнении операции натяжения каната;на фиг.7- механические характеристики электродвигателей при выполнении операции перемещения тележки; на фиг. 8 - механические характеристики электродвигателей при отработке качки в случае увеличения натяжения в канатах, когда Е-Е) О, где Е 1, Е 2 -ЭДС элек тродвигателей; на Фиг. 9 - механические характеристики электродвигателей при отработке качки в случае увеличения натяжения в канате, когда Е-Е 1( О; на Фиг. 1 О - механические ,характеристики электродвигателей при отработке качки в случае уменьшения натяжения в канатах.Устройство для передачи груза между передающим судноми принимающим судном 2 содержит мачты 3 имежду которыми натянуты ветви каната 5, Груз находится в тележке 6, соединенной с блоком 7, перемещающимся по верхней ветви каната 5, и жестко связанной с нижней ветвью каната, петля которого огибает блок 8 на мачте судна 2, а два конца, огибающие блоки 9 и 10 на мачте 3 4 з судна 1, соединены с тяговыми лебедками 11 и 12. Лебедки 11 и 12 через редукторы 13 и 14 соединены со своими электродвигателями 15 и 6 постоян" ного тока, Последние подключены к до- о полнительному (силовому) тиристорному преобразователю ТП 1. Сигнал управления О тиристорным преобразователем ТП 1 поступает с выхода регулятора 17 тока. На дополнительный сум матор 18 этого регулятора подаются сигнал задания тока в силовой цепи 0 т с выхода задатчика 19 тока и 17 4сигнал обратной связи по току силовой цепи датчика 20 тока. Обмотки 21 и 22 возбуждения электродвигателей 15 и 16 подключены к маломощным тирис" торным преобразователям ТП 2 и ТП 3. Сигналы управления тиристорными преобразователями О и О поступают с выходов регуляторов 23 и 24 натяжения. На сумматоры 25 и 26 этих регуляторов подаются сигнал задания натяжения 0 с выхода задатчика 27 натяжения и сигналы обратных связей по натяжению датчиков 28 и 29 и, соответственно, на сумматор 25 - выходной сигнал усилителя 30 перемещения, а на сумматор 26, - выходной сигнал инвертора 31, на вход которого подается выходной сигнал усилителя 30 перемещения. Входным сигналом усилителя перемещения служит сигнал Он, поступающий с выхода задатчика 32 сигнала перемещенияУстройство работает следующим образом.В исходном состоянии напряжениятиристорных преобразователей ТП 1, ТП 2, ТП 3 равны нулю, сигналы управления 0, О также равны нулю, а сигнал управлейия Оравен 0,5 (Фиг.4) .Электродвигатели неподвижны. Для выполнения операции задания натяжения сначала устанавливают заданную величину тока в якорной цепи электродвигателей 15 и 16. Для этого задатчиком 19 тока устанавливают номинальную величину сигнала задания тока От на входе сумматора 18 и далее на входе регулятора 17 тока, что приводит к увеличению сигнала управлений О на входе тиристорного преобразователя ТП (фиг. 2). На выходе этого преобразователя появляется максимальное напряжение (прямая Отп 1 на Фиг. 3), что приводит к росту тока в якорных цепях электродвигателей 15 и 16, и как только ток электродвигателей превысит величину тока в точке А, соответствуюЩего заданному значению, на выходе датчика 20 тока появляется сигнал обратной связи, который уменьшает напряжение тиристорного преобразователя ТП 1, ограничивая величину тока в якорной цепи заданным значением. Рабочая точка.тиристорного преобразователя ТП 1 перемещается вниз на промежуточные внешние характеристики (О ,Отп) в точку Б, причем ток а точке5 95821 Б отличается от тока в точке А на величину статической ошибки контура регулирования тока. В установившемся режиме напряжение на выходе тиристорного преобразователя ТП 1 минимально и равно тп 1- н б,где Е 1, Е - ЭДС соответственно элек тродвигателей 15 и 16, уменьшается, что приводит к уменьшению сигнала на выходе датчика 20 тока, а следова тельно, к увеличению сигнала управления О, и в соответствии с регулировочной характеристикой тиристорного преобразователя ТП 1 (фиг, 4) напряжение повышается до тех пор, пока ток якорной цепи не восстановится до прежней величины, При этом раз- гон электродвигателей 15 и 16 происходит практически при постояНном токе, После разгона электродвигатели; работают в точках Б и 61 ( кривые ш (Б)1 и ы 2 фиг. 6) и выбирают слабину каната с максимальными моментами. По мере выбирания слабины каната увеличивается натяжение в нем, а следовательно, и сигналы на выходах датчиков 28 и 29 натяжения. Напряжения тиристорных преобразователей ТП 2, ТП 3 уменьшаются, их рабочие ,точки переходят из точки А в точку Б (фиг. Я, магнитные потоки электро двигателей 15 и 16 уменьшаются. Одновременно с этим уменьшается ток якорной цепи электродвигателей 15 и 16, и контур регулирования тока уменьшает напряжение тиристорного преобразо- вателя ТП 1, поддерживая ток в якорной цепи постоянным. Так как уменьшение магнитных потоков происходит в меньшей степени, чем уменьшение напряжения тиристорного преобразователя ТП 1, то в соответствии с выражением (2) скорости вращения электродвигателей 15 и 16 уменьшаются. 8 установившемся режиме электродвигатели находятся в режиме стоянки под током (рабочая точка Г,фиг.6) и развивают одинаковйе тяговые моменты, равные. где Эн - номинальный ток якорей элек 10тродвигателей 15 и 16;СР, - суммарное сопротивление .якорных цепей электродвигателей.1 Ю м-и -сФ(4) где Отпгде Св=Сьдн -сомФ - постоянный коэффициент, определяемый конструкциейэлектродвигателя. Величина тяговбго момента каждогоэлектродвигателя соответствует заданСигнал управления на входе этого преобразователя близок к 0,5 (рабочая точка Б на фиг. 4), а электродвигатели 15 и 16 находятся в режиме стоянки под током. Потоки возбуждения элек тродвигателей равны нулю,и натяжение в канатной дороге также равно нулю.Далее подается сигнал задания натяжения Ои с выхода задатчика 27 натяжения на сумматоры 25 и 26 и затем 23 на входы регуляторов. 23 и 24 натяжения (фиг. 2). Это приводит к появлению сигналов управления О 1 и У ,на входах тиристорных преобразовате-. лей ТП 2, ТЙ 3 и к появлению напряже- ЗО йия. на выходе этих преобразователей. Так как сигналы датчиков 28 и29 натяжения равны нулю, то на выходах ТП 2, ТП 3 устанавливается максимальное напряжение (рабочая точкаА, фиг. 5), максимальные потоки воз"буждения в электродвигателях 15 и16, определяемые насьвением магнитной цепи. При подаче на сумматоры 25и 26 одного и того же сигнала О З а электродвигатели 15 и 16 работают поодинаковым механическим характеристикам (кривые оэ 1 и м (Б)2 нафиг. 6) и разгоняются до скорости:вращения, определяемой выражением напряжение тиристорногопреобразователя ТП 1;коэффициент, определяемыйконструкцией электродви- ффгателя;максимальное значение потока электродвигателей,7 6По мере разгона электродвигателей ток якорных цепей, определяемый выра- жением О -11 - Етп1 .1,р тп 1 и р95829Из выражений (6) и (7) следует,что мощность тиристорного преобразователя ТП равна мощности одного электродвигателя, что снижает затратыэлектроэнергии и уменьшает первона- Зчальную стоимость устройства.При качке или расхождении судовнатяжение в канате изменяется.Автоматическое регулирование натяжения происходит следующим, образом,1 фПри движении тележки 6 к судну 2(фиг, 2) в установившемся режимемеханические характеристики электродвигателей располагаются так, как показано на фиг, 8 и фиг. 9 (кривыеи)(5)1 и и)(5)2, рабочая точка А).Пусть судно 1 остается неподвижным,а качается судно 2. Если судно 2качнулось вправо, то натяжение в вет"вях каната возрастает на величину 65 20и скорость электродвигателя 15 уменьшается, а скорость электродвигателя16 увеличивается, электродвигатель15 переходит работать в точку А, аэлектродвигатель 16 - в точку А". ИОдновременно с этим увеличиваютсясигналы обратных связей датчиков 28и 29, что приводит к уменьшению сигналов управления О, О на входахтиристорных преобразователей ТП 2, ТП 3 ЗЕВследствие этого уменьшаются напряжения на выходах этих тиристорныхпреобразователей и магнитные потокиэлектродвигателей 15 и 16, а следовательно, и натяжение в ветвях каната. МРабочие участки механических характеристик электродвигателей смещаютсявлево в точку А (фиг. 8 и 9), иуменьшается натяжение, создаваемоеэлектродвигателями. 49Возможны два режима работы тиристорного преобразователя ТП 1,В первом режиме мощность, возвращаемая в якорную цепь электродвигателем в точку А" больше мощности, по%требляемой электродвигателем 15 вточке А (фиг. 8). Это происходит ког- .да Е-Е 70. В соответствии с выражением (8) для тока тиристорного преобразователя ТП 1 М"тп Е 2)3 =3 - =соп 51 (Й)тп н рМрежим работы тиристорного преобразоветеля выпрямительный. Сигнал управле ния О (фиг. 1) этого преобразова 7 10теля больше 0,5. Электродвигатели15 и 16 работают на механических характеристиках о(5)1 и о 3(5)2 (фиг.8),соответствующихменьшему напряжениютиристорного преобразователя ТП 1.Во втором режиме мощность, возвращаемая в якорную цепь электродвигателем в точке Ац (фиг. 9), больше мощности электродвигателя 15 в точке А ,или электродвигатель 15 под действием качки переходит в генераторныйрежим (в этом случае точка А располагается ниже оси моментов). В обоихслучаях выполняется условие Е-Е 2(0,Тогда в соответствии с выражением(8) режимработы тиристорного преобразователя ТП 1 инверторный, так каксигнал управления 0становится меньше 0,5 вследствие действия обратнойсвязи контура регулирования тока, итиристорный преобразователь ТП начинает работать на внешние характерис.тики Отп ипи Ото 1 (фиг3). Элек"тродвигатели работают на механическиххарактеристиках в (5)1 и из(5)2(фиг, 9), соответствующих отрицательному напряжению тиристорного преобразователя ТП 1.В установившемся режиме натяжениев канате остается практически неизменным 5, равным сумме натяжений 5создаваемого электродвигателями,и651, создаваемого качкой, а ток тиристорного преобразователя ТП 1 равенномийальйому. Электродвигатели работают с разными скоростями в точкахБ и В (фиг. 8 и 9).При уменьшении натяжения в канате(судно 2 качнулось влево) системаотрабатывает этот сигнал таким .образом, что механические характеристикиэлектродвигателей смещаются вправов точку А 1 (кривые ы (5) 1 , и)(5)2фиг. 10), а натяжение в ветвях каната, создаваемое электродвигателями,увеличивается до натяжения 5 (фиг.10).Суммарное натяжение в канате равноразности натяжений 5, создаваемогоэлектродвигателями, и дую, создаваемого качкой. Напряжение тиристорного преобразователя ТП 1 в точке А 1,больше, чем напряжение в точке А, аток преобразователя равен номинальному (работает контур регулированиятока). Электродвигатели работают сразными скоростями в точках Б и В(фиг. 10),При совместной качке обоих судовв канатной дороге происходит алгебраическое суммирование натяжений, создаваемых качкой судов 1 и 2. Поэтому система отрабатывает результирую-. щее воздействие, равное алгебраической сумме натяжений, создаваемых кач-кой судов 1 и 2.Аналогично поддерживается натяжение в канатах при расхождении или сближении судов.10ЬДля остановки тележки 6 сигнал задания по скорости уменьшается до нуля, и тележка останавливается, Система осуществляет поддержание постоян"ства натяжения в канатах. 1При реверсе, т. е. при возвратегрузовой тележки на судно 1, меняется полярность задающего сигнала поскорости перемещения ОВ, что приводит к увеличению сигнала управления 20О на входе тиристорного преобразователя, ТП 3 и уменьшению сигнала Она входе тиристорного преобразователя ТП 2 (фиг. 2). В результате увеличивается магнитный поток электродвигателя 16 и натяжение в ветви каната,связанной с ним, и уменьшаются магнитный поток электродвигателя 15 и натяжение в ветви каната, связанной сданным электродвигателем. 31Электродвигатель 16 работает вдвигательном режиме, электродвигатель15 переходит в генераторный режими подпитывает якорную цепь электродвигателя 16, а тиристорный преобразователь ТП 1 работает с номинальнымтоком. При этом направление токовпреобразователей ТП 1, ТП 2 ТП 3 остается неизменным, чтопозволяет использовать нереверсивные преобразователи, 41,а следовательно, уменьшает стоимостьи инерционность системы,Подъем и опускание тележки 6 напалубу передающего или принимающегосудна осуществляется путем изменениянатяжения в канатной дороге воздействием на магнитные потоки электродвигателей или на ток якорных цепейэлектродвигателей,как видно из выражений (6) и (7),применение предлагаемого устройствапозволяет уменьшить установленнуюмощность силового тиристорного преобразователя ТП 1 примерно в 2 раза приодной и той же мощности тяговых элекЯтродвигателей, что уменьшаетзатраты электроэнергии при передаче грузовв море и стоимость устройства.формула изобретенияУстройство для передачи грузовмежду судами в море в условиях качки, содержащее ветви каната, заведенные на две тяговые лебедки, связанные с соединенными между собойпервым и вторым электродвигателямипостоянного тока, имеющими обмоткивозбуждения, грузовуютележку, прикрепленную к одной из ветвей канатаи кинематически связанную с другойветвью каната, а также электронныйузел управления режимом работы электродвигателей, включающий задатчикисигналов натяжения в ветвях канатаи сигналов перемещения грузовой тележки и две электрические цепи, связанные каждая с соответствующей тяговой лебедкой и содержащие каждая последовательно соединенные сумматор,регулятор натяжения и тиристорный преобразователь а также датчик натяжения ветви каната, выход которого ивыходы упомянутых задатчиков подключены к входам первого и второго сумматоров, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью уменьшения стоимостиустройства и затрат электроэнергии,электронный узел управления режимомработы электродвигателей снабжен датчиком тока, связанным с первым электродвигателем, инвертором и электрической цепью из последовательно соединенных задатчика тока, дополнительного сумматора, регулятора тока идополнительного тиристорного преобразователя,соединенного своими выходами с датчиком тока и вторым электродвигателем,причем задатчик сигналов перемещения соединен с первым сумматором через усилитель сигналов перемещения, с вторым сумматором - черезупомянутый усилитель и соединенныйс ним инвертор, а выходы тиристорныхпреобразователей подключены соответственно к обмоткам возбуждения элек-.тродвигателей,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР позаявке Н 2909451, кл. В 63 В 27/30,16,04,80 (прототип),