Устройство автоматического управленияпропульсивной установкой судна свинтом регулируемого шага

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциаиистическикРеспубликпо делан нзабретеннй и еткрытий(72) Авторы изобретения енинградский ордена Ленина электротехнический титут" им. В. И. Ульянова (Ленина)(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИПРОПУЛЬСИВНОЙ УСТАНОВКОЙ СУДНА С ВИНТОМРЕГУЛИРУЕМОГО 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 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 11.Однако в быстро меняющихся условиях плавания (волнение, ветер) такие системы работают. неэффективно: двигатель либо ао 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 частоты- вращения 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 вычислительного55 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) 6. Различают дифферент на нос 8 н; и на корму 9, среднее значение ХД, соответствующее ходу судна в спокойной воде, находят из равенства9 аъа-ЯКрх --где 8 , 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 выраженийц. 9 цощ-Якх (2)6балах- сычахжах --Момент начала первого управления определяют из условия,/+,И =иЕ,= 0 (4) где - момент времени при 9 = 0;Ьнекоторый временный интервал,найденный путем расчета или наосновании эксперимента. Второй момент переключения наиболеепросто может быть найдет из условия Юк (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 соображе 10 15 го 25 ЗО Э 5 40 45 50 ний, Уравнение механизма изменения шага (МИШ) в приращениях имеет вид(6) где дН - приращеййе величины шага винта;Нх 1 к - МаКСИМаЛЬНОЕ ЗНаЧЕНИЕ ШаГа ВИНта;Мц -длительность включения МИШ; Ч Ь - скорость изменения шага винта чЛв ":КЬхсоиВр 4 ук 9-знак направления 1 ьщ хизменения шага винта.С некоторой погрешностью удается путем применения модели получить искомую зависимость для некоторых наиболее вероятных параметров объекта управления в виде параметрической программыЬ(н - 1 ( Ортах) (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 видеЬ(и -- Кщ (1)1( 9 р ), (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 возмущениями, действующими на корпус судна (при волнении моря 5 - 6 баллов амплитуда колебаний мощности главного двигателя при фиксированном шаге ВРШ достигает 150/О 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 изобретенияУстройство автоматического управленияпропульсивной установкой судна с винтом829480 Составитель И. Скуратович 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 - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4регулируемого 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.