Плавниковая движительная установка

СЭОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 17 09) 51)5 В 63 Н 1/36 ЗОБРЕТ ВИДЕТЕЛЬСТ ВИНТ" П. Ратушняк тво СССРЖИТЕЛЬНАЯ УСтроение, в частноЛЭВНИКОВЫМИ ДВИ" ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИ(61) 1710439 (21) 4748144/11 (22) 30.08.89 (46) 23.12,92, Бюл, Чю 47 (71 Конструкторское бюр (72) Е,Д.Сорокодум,С.И.Жданов (56) Авторское свидетельМ 1710439, 25,09 90, (54) ПЛАВНИКОВАЯ ДВИ ТАНОВ КА (57) Использование,судос сти системы управления п жителями, Сущность изобретения: система управления содержит задающий генератор 8, блоки 9, 12 задания закона колебаний и блок задержки 14; связанные электрогидравлическим приводом с гидроцилиндрами 3, 4 качания плавника 1, В систему включены блок управления движением 26, датчики 25 параметров движения и процессорное устройство, состоящее из процессора 22, входного 24 и выходчого 23 интерфейсов, Выходы последнего подключены к входам упомянутых блоков 8, 9, 12, 14 и регуляторов 19, 20 среднего положения плавника. 1 ил,Изобретение относится к водномутранспорту, в часгности, к г 1 лавниковь)мдвижительным установкам судов.Известны плавниковые движительныеустановки, выполненные с приводом поворотно-колебательного движения, содержа)щим исполнительные двигатели качанияповоротного рычага и шарнирно связанногос последним плавника, и с системой управления, содержащей две цепи управления 10приводом с обратной связью в каждой изцепей и линией задержки в одной из них,блок задания закона колебаний, усилителимощности, два регулятора среднего положения и дополнительный блок задания закона колебаний. Каждый из упомянутыхблоков задания закона колебаний и регуляторов среднего положения электрическисвязан с соответствующей цепью управления, а исполнительные двигатели выполнены в виде качающихся гидроцилиндров,Дополнительно каждый блок заданиязакона колебаний выполнен из последовательно соединенных восьмиразрядногосчетчика, постоянного запоминающего 25устройства и цифроаналогового преобразователя, а линия задержки - в виде последовательно соединенных регуляторазадержки, аналого-цифрового преобразователя и регистра хранения значений задержки,Недостатком э ого устройства являетсяневозможность оперативного автоматического выбора и поддержания оптимальногорежима плавания, что существенно снижает 35КПД и маневренность движителя,Цель изобретения заключается в повышении КПД движителя,Для достижения этой цели плавниковаядвижительная установка по авт, св, 40М 1710439 снабжена процессорным устройством с входным и выходным интерфейсами, датчиками параметров движения иблокомуправления движением, подключенным к входу процессора упомянутого процессорного устройства, причем выходнойинтерфейс соединен со входами задающегогенератора, блоков задания закона колебания. регуляторов среднего положения и линии задержки. 50 Цель изобретения достигается за счет обеспечения автоматического выбора и оптимизации динамических характеристик движителя процессорным устройством. а 55 также за счет введения обратной связи по положению исполнительных двигателей, разделения линий управления и силовой, более точного регулирования взаимного соответствия и оптимизации законов колебания о двух цег 1 ях уг 1 равления испо)ннтель ными двигателями.На чертеже изображена функциональная схема предложенной системы управления,Плавниковый движитель состоит из плавника 1, который работает от привода поворотно-колебательного движения, включающего шарнирно-рычажный па раллелограммный механизм 2, исполнительные двигатели - качающиеся гидроцилиндры 3, 4 и маслостанцию (насосный агрегат) 5, подающую масло к гидроцилиндрам 3,4 через управляемые электрогидравлические усилители 6, 7 (например, золотникового типа с электромагнитным приводом перемещения золотника).Система управления плавниковым движителем состоит из задающего (тактового) генератора 8; связанного с приводом двумя цепями управления. Одна из них содержит блок 9 задания закона колебания плавни- ка, вход которого подключен к выходу задающего генератора 8, а выход - к входу усилителя мощности 10 (нап ример, широтно-импульсного модулятора) и далее - к входу электрогидравлического усилителя 6 и к гидроцилиндру 3 качания рычага 11 параллелограммного механизма 2, Другая цепь управления гидроцилиндром 4 качания плавника 1 содержит соединенные аналогично первой цепи дополнительный блок задания закона колебания 12, усилитель мощности 13 и электрогидравлический усилитель 7, а также линию задержки в виде соединенного со входом блока 12 блока задержки 14. Смонтированные на гидроцилиндрах датчики их положения 15, 16 через усилители обратной связи 17, 18 подключены к усилителям мощности соответственно 10 и 13, Регуляторы 19, 20 среднего положения исполнительных двигателей электрически подключены к усилителям мощности 10, 13 соответствующих цепей управления, Плавник 1 жестко соединен со звеном 21 параллелограммного механизма 2.Для оперативного автоматического поиска и поддержания оптимальных параметров работы движителя при изменении режимов плавания система управления снабжена процессорным устройством 22, связанным системной шиной с выходным интерфейсом 23 и далее со входами залаю- щего генератора 8, блоков 9, 12 задания закона колебаний, блока задержки 14 и регуляторов 19, 20.Процессорное устройство 22 оключает в себя оперативное (ОРУ) и перепрограммируемое (ППЗУ) запоминающие устройства с минимально необходимым объемом пэмя.си, а также минимально необходимые эле. ментгы связи с внешними ус 1 ройсвами (на чертеже не показано). Входнои интерфейс 24 соединен с датчиками 25 основных параметров движения плавающего обьекта (скорости, ускорения, силы тяги, шумности и др.) и подключен к системной шине процессорного устройства 22, К последнему подключен также блок 26 управления движением с органами управления, обеспечивающими задание и изменение режимов работы движителя (например, остановка, разворот, задний ход и т.п,).Система управления плавниковым дви 5 10 15 жителем работает следующим образом. При заданном оператором посредством блока образует сигналы. датчиков 25 в цифровую форму и направляет их в процессорное уст 20 ройство 22, В оперативно заменяемое ППЗУ последнего записывается программа управления движением, ввода и обработки данных и оптимизации параметров движения. Последняя обеспечивает достижение оптимальных значений частоты, амплитуды, фазового сдвига и других характеристик колебаний плавника при всех режимахдвижения, т.е, его оптимальный режим работы.Алгоритм оптимизации заключается в последовательном изменении параметров колебаний плавника по заложенной оператором в ППЗУ программе методом наискорейшего спуска. При этом при каждом шаге 25 30 программы контролируется величина сигнала с датчика (или группы датчиков, контролирующих необходимые в данном режиме плавания параметры) до получения заданных или экстремальных значений этого сигнала, что будет означать достижение 35 40 оптимального режима работы плавника в данном режиме плавания. Далее найденный режим поддерживается автоматически до смены режима плавания.Выходной интерфейс 23 обеспечивает хранение оптимальных сигналов управления параметрами колебания плавника и регулирование средних положений исполнительных двигателей, а также имитацию регулирующих элементов в блоках 8, 9, 12, 14, 19, 20 (в которьх регулирующие потенциометры отсутствуют) посредством выдачи на их входы управляющих сигналов. 45 50 Задающий генератор 8 вырабатывает 55 импульсы тактовой частоты, пропорциональной частоте колебаний плавника, Изменяя частоту импульсов по сигналам процессорного устройства 22, можно регулировать частоту колебаний плавника 1, Сигналы задающего генератора 8 поступа 26 управления движением режиме движе- ния входной интерфейс 24 усиливает и преют на входы блоков 9, 12 задания закона колебаний, где формируются сигналы управления нужной формы, Блок 9 работает как цифровой генератор, у которого период управляющего сигнала составлен из 256 дискретов, что определяется разрядностью счетчика цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и объемом памяти постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), Период выходного управляющего сигнала формируется последовательным считыванием 256 ячеек памяти и преобразованием их двоичных значений в аналоговые сигналы с помощью ЦАП. Изменяя опорное напряжение ЦАП по сигналам процессорного устройства 22, можно регулировать амплитуды выходных сигналов, Работа блока 12 отличается от работы блока 9 тем, что восьмиразрядный счетчик в нем начинает счет не с нулевых значений на выходе, а с двоичного числа, записанного во входной регистр этого счетчика в момент обнуления счетчика блока 9 (т.е. считывание с ПЗУ начинается не обязательно с нулевой ячейки, а с любой другой). Код, записанный в входной регистр счетчика, определяет временной сдвиг между цепями управления, т.е. формирование оптимального закона качания плавания, Этот код выдается блоком задержки 14 и определяется его параметрами, При этом блок задержки 14 имеет узел регулирования задержки по фазе от 0 до 360 по сигналам процессорного устройства 22.Сигналы от блоков 9, 12 нужной формы и с регулируемым временным сдвигом между ними поступают на входы усилителей мощности соответственно 10, 13 и там преобразуются в сигналы управления электро- , гидравлическими усилителями взависимости, от сигналов регуляторов 19, 20 среднего положения исполнительных двигателей и от сигналов датчиков положения 15, 16.Регуляторы 19, 20 позволяют менять среднее положение боковых и угловых колебаний плавника по сигналам процессорного устройства 22, что ведет к изменению направления силы тяги движителя и позволяет использовать его в качестве реверсивно-рулевого устройства.Под воздействием управляющих сигналов усилители 6, 7 регулируют потоки масла, вырабатываемые маслостанцией 5, и распределяют их поочередно в полости гидро- цилиндров 3, 4. Штоки последних совершают возвратно-поступательные движения и перемещают посредством параллелограммного механизма 2 плавник 1 по определенному процессорным устройством 22 закону.астота колебаний штокон гидроцилиндров зависит от частоты импуль1782866 Составитель Ю.НовакТехред М,Моргентал Корректор Е,Папп Редактор Заказ 4484 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 сов задающего генератора 8, а амплитуды определяются величиной опорных напряжений ЦАП блоков 9, 12, регулируемой процессорным устройством. Сдвиг фазы между боковыми и угловыми колебаниями плавни ка определяет величину тяги и ее направление. Например, при сдвиге фазы угловых колебаний относительно боковых на 90 тяга максимальна и направлена от острой кромки плавника 1 вдоль среднего положе ния боковых колебаний плавника и судно движется вперед. При сдвиге фаз 270 тяга направлена в обратную сторону (задний ход),4Преимущества данной системы уп равления плавниковым движителем следующие; повышается эффективность движителя и его КПД за счет оперативного поиска и автоматйческого поВержания оптимального режима его работы в различ ных режимах плавания; обеспечивается возможность избирательной оптимизации основных характеристик двйжйтеля, например тяги, шумности и др.; повышается ма 25 невренность движителя в целом и оперативность изменения его динамических параметров, в том числе скорости разгона и торможения; обеспечивается оперативная смена программ оптимизации режимов и параметров применительно к требованиям эксплуатации; обеспечивается плавное бесступенчатое движение плавника в течение одного полупериода колебания по оптимальному закону и повышение при этом КПД движителя.Формула изобретения Плавниковая движительная установка по авт.св. Ь 1710439, отл ича ю ща я с я тем, что, с целью повышения КПД движителя, она снабжена процессорным устройством с входным и выходным интерфейсом, датчиками параметров движения и блоком управления движением, подключенным к входу процессора процессорного устройства, причем выходной интерфейс соединен с входами задающего генератора, блоков задания закона колебания, регуляторбв среднего положения и линии задержки.