Устройство для определения динамических наклонений морского судна на качке

(51)4 С 01 С 9/22 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИПРИ П(НТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ой. д(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕ 1 ГНИЯ 11 ИНАМИЧЕСКИХ НАКЛОНЕНИЙ МОРСКОГО СУДНА НА КАЧКЕ(57) Изобретение относится к измерительной технике в судовождении и может быть использовано для определения динамических наклонений морского судЯО 1525461 А 1 2на на качке. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных изменением положения центра масс и действием угловой скорости и углового ускорения. С четырех датчиков 1-4 устройства, выполненных в виде короткопериодных маятников, поступает информация на вычислительную схему 5 с индикатором 6. Датчики 1-4 расположены на одной прямой на известных расстояниях друг от друга. Положение прямой линии относительно центра масс может быть произвольным. Дпя упроцения расстояния между соседними маятниковыми датчиками выбраны равными между соб 1 з.п. ф-лы 3 ил.На этом основании (с подстановкойвместо а и аих выражений) для тек ущих з нач ен ий углов на кл она, изме ренных с помощью датчиков 1-4, можно эа писать: дИ- сов Ц - гц 8 пЦ ги(Ч -Ч) Изобретение относится к измерительной технике в судовождении и мове т быт ь ис и аль э о в ано дл я оп редел е н ия динамических наклонений морского судна на качке.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния оши бок, обусловленных изменением положения центра масс и действием угловой скорости и углового ускорения.На фиг. 1 дана схема размещения маятников на судне; на фиг. 2 - схема сил, действующих на маятникна качке; на фиг. 3 - схема предложенного устройства.Устройство содержит датчики 1-4, вычислительную схему 5 и индикатор 6, вход которого соединен с выходом схемы 5. Выходы датчиков 1-4 соединены с входом схемы 5.Устройство работает следующим образом.На судне в плоскости мидель-шпангоута на вертикали, по которой указан-р ная плоскость пересекается с диаметральной плоскостью, в точках А , А, А, А на четырех уровнях, например выше центра тяжести судна (т. О), при- Фнимаемого эа центр качания, устанав ливают датчики 1, 2, 3, 4 (кренометры маятникового или жидкостного типа)При этом расстояние между датчиками равно 5 (между 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 соответственно).При наклонах судна на качке одновременно производят отсчеты по кренометрам )-4 и по полученным измеренным данным вычисляют действительные текущие значения углов наклона судна.Это возможно по следующим соображениям.При качке судна механический маятник, если он подвешен в точке, не совпадающей с центром качания корпуса 4 судна, дает угол наклона судна, не равный действительному.На фиг. 2 прямая ОА изображает след диаме тр ал ь ной плос к ос ти с удна, наклонившегося при бортовой качке на угол у к вертикали. Точка О - центр качания судна, т. Л, - точка подвеса ма я тн ик а к ре номе тр а 1, о тс то яща я о т центра качания на расстояние г, а ускорение, обусловленное действием радиального и таигенциального ускоре н ий, К - р аманде йс тв ующ ая ус к о ре н ий .Производя отсчет по датчику 1, получают угол 1 не равный (. При это,1 связь меу текуц;сии значениями:э.иъ углов иожнс лредс анить кака,соя - ая 1 п Ч1+ а ял.4 + а соя где ф ,( - измеренный с помощью кренометэа ) ь действительньй уг ол н а клона с удн а; дИа л =г- т ан ге нциальное ус ко рениейеУ2а= гМ - радиальное ускорение,ду.".корение силы тяжести,Сд - у лов ая с корос ть наклонасудна,г - отстояние точки А подвеса маятника до центра Окачания суднаПри динамическом крене судна на каждую единицу массы в точке Адействует ускорение силы тяжестии ускорение а, обусловленное действием тангенциального а и радиального а ускорений при колебательном движении точки Ана качке. Поэтому положение маятника в каждьй данный момент соответствует не направлению действия ускорения силы тяжести я (не по отвесной пинии), а равнодействующей К (мгновенной вертикали), т.е. маятник отклоняется от отвесной линии на некоторый угол. Величина этого отклонения зависит от значения ускорений на качке, угла наклона и расстояния от точки подвеса маятника до центра качания судна. Значение раэностного угла увеличивается по мере удаления точки подвеса маятника от центра качания судна, т.е. зиачения измеренных углов (р ф, Щ , Ц наклона судна, пол уч е нные одно в ременно от да тч иков 2, Э, 4, расположенных на вертикальной оси судна на различных расстояниях от его центра качания, отличаются по величине. 1 (2) + г я 1 пу+гусоь й ЙИ г (г+ а) - сояр-(г+Ь)С я 1 пд+ СКЩ,сКДР 4 - 4 скЧ, ск(Р+ Зск(Р, ск(Р)сКд 4 скддрск(Р 4+ зск (Р,ск(Р+ скФ ск (р, -Зск(Р, сКЧ,ск(р,+ ЗскЧ, ск(Р,скЧ 4, 45с = 4 ск(р,ск(р ск (р - скЧ,ск ч ск(Р -- ЗсК(Р, ск(р,сКЧ сКЧ + 4 сК(Р,сК(р,сК(р 4-ЗсКЧдсКЧ- сКЧ.ск(Р.сКР Таким образом, в предложенном уст О ройстве действительные текущне значения углов (Р наклона судна на качке получают путем вычислений по формуле (6) по данным измеренных с помощьюдатчиков 1-4 углов (Р (Рг(Рэ Ч 455 на уровнях А(, Ад, А, А 4 по вертикали судна.Устройство позволяет определить динамические наклонения судна при кре 5 15254(5) где Ж(рддр (р 4 - иэмеренные с по Омощью датчиков 1 -4 текущие значения динамическихуглов крена судна на качке; 15(р - текущее значениедействительногодинамического угла крена судна;Я - текущее значение 20действительнойугловой скоростинаклонения суднапри крене.В уравнениях (2)-(5) неизвестными 25 являются (Р, у, и г. для исключения(1 Иосреднения ( величинатакдпе приняЙста неизвестной. Поэтому в предложенном устройстве для определения значе ний (р должно быть использовано не менее че;ырех датчиков, размещенных на судне указанным образом.Решая совместно уравнения (2)-(5), получим35 не или дифференте на качке в зависимости от того, в какой плоскости установлены кренометры.Данные об измеренных текупих значениях углов наклона (р(р 2 1(р(р 4 от датчиков 1-4 поступают в вычислительную схему 5, где по формуле (6) определяется действительное текущеее значение угла ( наклона судна, которое затем поступает на индикатор 6 (фиг. 3).Точность определения угла(р, в основном, зависит от точности выбранных датчиков 1-4. Если расстояния меж-, ду смежными уровнями не равны и выбраны произвольно, расчетная формула принципиально не изменяется. При этом изменяются только значения а, Ь и с, так как в них присутствуют расстояния между уровнями, т.е.:саср,-са 9 Га = (Д, -Д -" -)Д,Д - (Д Д +2 ск(р сКЧ с32са (Р)-са(Р 4,"(Р 1- (Д,Д,+ 6, +Ь,Д ) - --- са(Рз -со(рф3 скРсаФ -сю(Р- (д ск(р - д ск(р--) Д Д -ск(р,-сод,1 СаРФ Са 4 1 Дг д 1 дескц 2-ск(р 3 ф СаЧ, Са Ч 2с - (д,ск(р, - д,ск(р,-" -- " - ) хф скЧ,-ск(рл Дю Диск(Р 4 ( Ь ф Дд Д 2 Дд Дд )сЦЬ-саЧ 41д,(д, +д) ск(р,(д,ск(Аск Чд-скЧд 32 сс (Ргде Д, - расстояние между А 4 и А,Д - расстояние между А а и А,д, Д- расстояние между А З и А 4Отметим, что датчики можно устанавливать как ниже, так и выпе центра масс судна. Тогда при вычислениях не 1525461обходимо учитывать изменение знака составляющих ускорения.Предложенное устройство для определения динамических наклонений морс 5 кого судна на качке, кроме углов, определения других характеристик не требует ( в том числе положения центра качания судна) и позволяет повысить точность определения текущих значений углов наклона судна на качке, что обеспечивает более полные возможности изучения качки и оперативного контроля остойчивости судов,15формула изобретения 1. Устройство для определения динамических наклонений морского судна на качке, содержащее первый и второй маятниковые датчики и вычислительную схему с индикатором, входы которой соединены с выходами датчиков, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных изменением положения центра масс и дейстннем угловой скорости н углового ускорения, оно дополнительно снабжено третьим и четвертым маятниковыми датчиками, выходы которых подключены к вычислительной схеме, каждый иэ датчиков выполнен короткопериодным, а все датчики расположены на одной прямой на известных расстояниях друг от друга.2, Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, расстояния между соседними маятниковыми датчиками равны между собой.кий комбинат "Патент", г. Ухгород, ул. Гагарина,Проиэвод:твенно-иэда Закаэ 7209/33 Тирах 683 ВЬ 1 ИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб д, 4/5