Система стабилизации полупогруженного плавучего средства

(22) Заявлено 03. 02.81 (21) 3247624/27-11с присоединением заявки РЙ -(51) М. Кл. В 63 В 39/06 Ркударетеоиай кемвтет СССР дю делам кзоеретенкй и открытий(54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛУПОГРУЖЕННОГО ПЛАВУЧЕГО СРЕДСТВА1Изобретение относится к судовойавтоматике и используется для стабилизации полупогруженного плавучегосредства,Известен стабилизатор углов кренаи дифферента корабля на подводныхкрыльях, который содержит датчик угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первогосумматора и через первый инвертор спервым входом второго сумматора, задатчик и датчик угла дифферента, выходы которых соединены со входами блока сравнения, выход которого соединенсо вторым входом первого сумматораи через второй инвертор со вторым вхо"дом. второго сумматора, датчики обратных связей носового и кормового закрылков, выходы которых соединены стретьим входами первого и второго щсумматоров соответственно 1 1,Недостатком этого устройства является то, что использование его приво"дит к провалам по осадке судна. Это 2происходит по той причине, что судана подводных крыльях и полупогруженные суда имеют переменный ходовой диф Ферент в зависимости от скорости хо= да, Так, например, при больших скоростях хода и отсутствии стабилизатора дифферента эти суда имеют большой положительный дифферент, что создает приращение подьемной силы на подврдных крыльях (СПК) или гондолах (ППС) за счет положительного угла атаки.Эта сила удерживает судно от провалов по осадке. При работающем стабилизаторе дифферента и заданном значении диффеРента Мс = Оо) стабилизатоР удерживает У = 0, в результате чего исчезает поддерживающая сила от положительного угла"атаки, и судно получает провал по осадке. В результате провала по осадке происходит снижение скорости хода за счетвозрастания сил сопротивления., ухудшение мореходных качеств судна вследствие увеличения замывов корпуса и ударов958220 волн о днище, что также приводит кснижению точности стабилизации суднаи дополнительным потерям скоростихода,Цель изобретения - улучшение мореходных качеств и повышение точностистабилизации судна.Поставленная цель достигается тем,что система стабилизации полупогруженного судна, содержащая задатчик и 10датчик угла дифферента., выходы которых соединены со входами блока срав-нения, датчик угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и через 1первый инвертор с первым входом второго сумматора, второй инвертор, выходкоторого соединен со вторым входомвторого сумматора, датчик обратныхсвязей горизонтальных носового и кор вмового рулей, выходы которых соединеныс третьими входами первого и второгосумматоров соответственно, снабжена.датчиком скорости хода судна, первыми вторым пороговым устройством, первым и вторым логическим элементом НЕ,логическим элементом ИЛИ, первым ивторым коммутационными ключевыми устройствами, входы которых соединеныс выходом блока сравнения, а выходпервого коммутационного ключевогоустройства соединен с .вторым входомпервого сумматора, выход второго коммутационного ключевого устройства соединен с входом второго инвертора, выход датчика скорости хода судна сое 3динен с входами первого и второго пороговых устройств, выходы которых соединены с входами первого и второгологических элементов НЕ, выход пер 40вого логического элемента НЕ, а так.же выход второго порогового устройства соединен с входами логическогоэлемента ИЛИ, выход которого соединенс управляющим входом второго коммутационного ключевого устройства, а выход второго логического элемента НЕсоединен с управляющим входом первого коммутационного . ключевого. устройства,На фиг. 1 изображена структурно- фвфункциональная схема системы стабилизации полупогруженного судна; нафиг, 2 представлена зависимость вбезразмерной .форме ходового дифферента в функции от скорости хода полупогруженного судна,Система содержит задатчик 1 угловдифферента и датчик 2 углов дифферен 4та, выходы которых соединены со вхо=дами блока 3 сравнения, датчик 4 угловой скорости дифферента, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 5 и через первый инвертор 6 с первым входом второго сумматора 7, второй. инвертор 8, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 7, датчики 9 и 10 обратных связей горизонтальных носового и кормового рулей, выходы которых. соединены с третьими входами первого и второго сумматоров 5 и 7 соответственно.Кроме того, система содержит датчик 11 скорости хода судна, первое ивторое пороговые устройства 12 и 13,первый и второйлогические элементыНЕ 14 и 15, логический элемент ИЛИ 16,первое и второе коммутационные ключевые устройства 17 и 18, входы которыхсоединены с выходом блока 3 сравнения, а выход первого коммутационногоключевого устройства 17 соединен свторым входом первого сумматора 5,выход второго коммутационного ключевого устройства 18 соединен со входом второго. инвертора 8, Выход дат"чика 11 скорости хода. судна соединенсо входами первого и второго порогоМвых устройств 12 и 13, выходы которых соединены со входами первого ивторого логических элементов НЕ 14 и15. Выходы первого логического элемента НЕ 14 и второго порогового устройства 13 соединены со входами логического элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с управляющим входомвторого коммутационного устройства 18,а выход второго логического элементаНЕ 15 соединен с управляющим входомпервого коммутационного ключевогоустройства 17,Система стабилизации полупогруженного судна работает следующим образом.Сигнал угловой скорости дифферентапоступает с датчика 4 на первый входпервого сумматора 5 и через инвертор6 - на первый вход второго сумматора7. Сигналы заданного значения угладифферента и текущего значения угладифферента поступают с выходов задатчика 1 и датчика 2 соответственно навходы блока 3 сравнения. Сигнал рассогласования углов дифферента (ьМ ==Ч -Ч, ) с выхода, блока 3 сравненияпостуйает на входы первого и второгокоммутационных ключевых устройств 17и 18 соответственно. С выхода коммута958220 5ционного ключевого устройства 17 когда оно открыто, сигнал рассогласования углов дифферента ( дФ ) поступает на второй вход первого сумматора 5, а с выхода коммутационного ключе-вого устройства 18, когда оно открыто, сигнал рассогласования дифферента (дЧ ) через инвертор 8 поступает на второй вход второго сумматора 7.Управление коммутационными ключе ф выми устройствами 17 и 18 производится таким образом, цтобы носовые и кормовые рули создавали не осредненную топящую силу, а подъемную осредненную силу, что соответствует их от" 1 ф клонению в среднем в нижнем положении. На фиг. 2 по оси абсцисс отложены значения скорости хода Ч, отнесенные к максимальному значению скорости Я,ско, по оси ординат отлове ны значения ходового дифферента Чход,. отнесенные к значению ходового дифферента,на максимальной скорости. Вся область ходовых значений дифферента может быть разбита на три участка: 23 А - область малых значений скорости, Б - область средних значений скорости, В - область больших значений скорости хода. На первом участке значение гх, = О, на втором -фхо О, на ЗО третьем - цход ) О. Кроме того, на первом участке эффективность носовых и кормовых рулей мала, из-за того, что скорость хода мала, а яа участках Б и В она достаточна для того, цтобы осуществлять стабилизацию среднего значения диф 1 ирента при помощи одних носовых или кормовых рулей.Носовые и кормовые рули управляются системой всегда в противоФазе при стабилизации дифферента судна, так что на одних рулях создается средняя подъемная сила, а на других - топящая. В соответствии с фиг. 2 необходимо, чтобы стабилизация среднего значения дифферента производилась на участке А посредством носовых и кормовых ру" лей; на участке Б - посредством только носового руля, так как включение сигнала рассогласования дифферента0 на сумматор кормового горизонтального руля приводит к отклонению в среднем кормового руля вверх, что создает в среднем топящую силу и ведет к провалу по осадке судна; на участке В - посредством только кормовых гори"33 зонтальных рулей, так как включение сигнала ь М на сумматор 5 носового горизонтального руля заставляет от; 6клонить в среднем носовой руль вверх, что создает в среднем топящую силу на нем, и провалить судно по осадке. Рассмотренная программа управления носовыми и кормовыми рулями осуществляется при помощи датчика 11, устройств 12 и 13, логических элементов 14, 15 и 16.Сигнал скорости хода судна с выхо-, да датчика 11 скорости хода поступает на выходыпервого и второго пороговых устройств 12 и 13. При ЧЧ 1, где Ч - нижняя граница второго участка по скорости, пороговые устройства 12 и 13 не выдают сигналы на входы логических элементов НЕ 14 и 15,соответственно, и логические элементы НЕ 14 и 15 находятся в исходном состоянии, т. е. на их.выходах есть сигналы. Сигнал с выхода элемента 14 через ло,гический элемент ИЛИ 16 поступает на управляющий вход коммутационного клю,чевого устройства 18 и удерживает его в открытом состоянии. Сигнал с выхода элемента НЕ 15 поступает на управляющий вход коммутационного ключевого устройства 17 и также удерживает его в открытом состоянии. Сигнал с выхода датчика 9 обратной связи носового руля поступает на третий вход первого сумматора 5; а сигнал с выхо" да датчика 10 обратной связи кормово го руля поступает на третий вход второго сумматора 7. В результате на сумматорах 5 и 7 формируются следующие законы управления носовым и кормовым рулями по дифферентун и н н нф н н н ф=КффаЧ- Кг, Ж При достижении значения Ч ) Ч.1 срабатывает первое пороговое устройство 12 :и выдает сигнал на элемент НЕ 14, нв выходе которого при этом исчезает сигнал. Соответственно исчезают сигналы на входе и выходе элемента ИЛИ 16 и, как следствие, исчезает сигнал на управляющем входе коммутационного ключевого устройства 18, которое закрыф вается, и с выхода ключевого устройства 18 через инвертор 8 сигнал й 4 на второй вход сумматора 7 не поступает. Законы управления по дифференту 1 при этом имеют вид958220 иь 2 Составитель С. Саблинедактор Н. Швыдкая Техред Ж,Кастелевич КорректорРощк каз 6708/23 ВВилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 462ВНИИПИ Государстве по делам изобре035, Москва, Ж,Подписноеного комитета СССений и открытийРаущская наб., д.