Анализатор мореходных качеств судна

 

Изобретение относится к аналоговой измерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности моделирования мореходных качеств судна. Анализатор позволяет определить интегральную оценку морехрдных качеств судна как взвешенную интегральную сумму параметров качки, потери скорости хода и отклонений исполнительных органов (ИО), например рулей, при движении судна на волнении. Для этого в устройство, содержащее три идентичных канала моделирования переменных и постоянных отклонений дифферента, крена и потери скорости хода, а также сумматор, индикатор и блок заданияпродолжительности усреднения, введен канал вычисления переменной составляющей отклонений 1Ю, коэффициент усиления которого имеет квгщратичную зависимость от величины скорости хода. При этом повышение точности моделирования мореходных качеств судна достигается вследствие учета влияния на мореходные качества судна установ- S ки на нем cиcтe ftl управления движением , неодинаковой эффективности ИО у различных судов и энергетических затрат на управление ИО. 2 ил. (Л to со 00 оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1298781

А2 (50 4 G 06 G 7/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1120372 (21) 3968957/24-24 (22) 22.10.85 (46) 23.03.87. Бюл. Р 11 (72) M.M.Áóíüêoâ, Г.А.Васильев, С.Д.Добровольский и С.Б.Соловей (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11- 1120372, кл. G 06 G 7/70, ) 983. (54) АНАЛИЗАТОР МОРЕХОДНЫХ КАЧЕСТВ

СУДНА (57) Изобретение относится к аналоговой измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности моделирования мореходных качеств судна.

Анализатор позволяет определить интегральную оценку морехддных качеств судна как взвешенную интегральную сумму параметров качки, потери скорости хода и отклонений исполнительных органов (ИО), например рулей, при движении судна на волнении. Для этого в устройство, содержащее три идентичных канала моделирования переменных и постоянных отклонений дифферента, крена и потери скорости хода, а также сумматор, индикатор и блок задания. продолжительности усреднения, введен канал вычисления переменной составляющей отклонений ИО, коэффициент усиления которого имеет квадратичную зависимость от величины скорости хода.

При этом повышение точности модели- рования мореходных качеств судна достигается вследствие учета влияния на мореходные качества судна установки на нем система управления движением, неодинаковой эффективности ИО у различных судов и энергетических затрат на управление ИО. 2 ил.

1 12987

Изобретение относится к аналоговой измерительной технике, предназначено для определения (анализа) мореходных качеств судов различных классов и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.

У 1120372.

Цель изобретения — повышение точности моделирования мореходных качеств судна.

На фиг.1 и 2 представлена структурная схема анализатора мореходных качеств судна.

Анализатор содержит канал 1 моделирования дифферента, канал 2 моделирования крена и канал 3 моделирования скорости судна, каждый из которых включает датчик 4 случайного сигнала, эадатчик 5 постоянного сигнала, блок 6 вычитания, усреднитель 7, пер-20 вый сумматор 8, второй блок 9 вычисления модуля, второй масштабирующий усилитель 10, второй сумматор 11., первый масштабирующий усилитель 12, инвертор 13, первый блок 14 вычисления модуля, а также сумматор 15, усреднитель 16, блок 1? индикации, блок

18 задания продолжительности усреднения, датчик 19 положения руля, дополнительный усреднитель 20, инвертор 21, дополнительный сумматор ?2, блок 23 вычисления модуля, блок 24 умножения, масштабирующий усилитель

25, квадратор 26. Совокупность датчика 19, усреднителя 20, инвертора

21, дополнительного сумматора 22, блока 23 вычисления модуля, блока 24 умножения, масштабирующего усилителя

25, квадратора 26 составляет канал

27 вычисления переменной составляющей отклонений исполнительных органов.

Рассмотрим работу анализатора на примере канала 1 моделирования дифферента. Сигналы с выходов датчика 4 и задатчика 5 поступают на входи блока 6 вычитания. Сигнал рассогласования дифферента аЧ с выхода блока 6 поступает на вход усреднителя 7, где производится вычисление оценки математического ожидания по соотношению

1

m — (а4 — ш ) dt и на вход о инвертора 13, где производится1 е го инвертирование. С выхода усреднителя

7 сигнал m « подается на первый вход сумматора 8, на второй вход которого подается сигнал с выхода инвертора

81 2

13. На выходе сумматора 8 получается сигнал вида (aМ вЂ” m y), который подается на вход блока 9 вычисления модуля, где формируется сигнал вида (аМ вЂ” m i>l. С выхода блока 9 вычисления модуля сигнал поступает на вход ма.сштабирующеro усилителя 10, где сигнал масштабируется до значения

k )а9- m, где k — коэффициент связи переменной и постоянной составляющих отклонений случайного параметра. Для нормального закона распределения случайной величины k = 3. С выхода усилителя 10 сигнал поступает на вход сумматора 11. С выхода усреднителя 7 сигнал m подается на вход блока

14 вычисления модуля, где формируется сигнал .вида )gш, который подается на вход сумматора 11. На выходе сумматора 11 получается сигнал вида

k 4 4 — m 1+ 1 m I, который подается на вход масштабирующего усилителя 12, где сигнал масштабируется до значения

g>(k/ л4 - m I+ 1 m I), где — весовой козффицйент дифферента.

Аналогичные выражения по крену е и скорости Ч получаются на выходах масштабирующих усилителей 12 в каналах 2 и 3 моделирования крена и скорости.

С выходов усилителей 12 сигналы поступают на соответствующие входы сумматора 15.

Работа дополнительно введенной части анализатора происходит следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 19 поло— жения руля о поступает на вход усреднителя 20, на котором производится вычисление оценки математического ожидания руля m8 по соотношению

1 ш8 = — (S — m ) d t. т s

С выхода усреднителя 20 сигнал m поступает на вход инвертора 21, где он инвертируется и далее подается на вход сумматора 22, на другой вход которого подается сигнал с выхода датчика 19 положения руля. На выходе сумматора 22 получаем сигнал вица (8 - m8) = о „т.е. в критериальной оценке учитывается только переменная составляющая отклонения руля, так как именно она оределяет умерение качки судна.

С выхода сумматора 22 сигнал подается на вход блока 23 вычисления модуля, где формируется сигнал вида18), 12987 который подается «а первый вход блока 24 умножения, на второй вход которого пост пает сигнал, соответству-. ющий квадрату скорости хода судна

k V с датчика 4 через квадратор 26, 5

v где Š— нормирующий множитель (k

0,1). При этом на выходе блока 24 умножения формируется сигнал вида

k„V I&j. С выхода блока 24 умножения сигнал k V2 (bi поступает на вход мас-10

v штабирующего усилителя 25, где он масштабируется до величины Qk V Ih(1 где k = —, а Я = D8., при этом Р8

У Я У

15 допустимая дисперсия перемещения ис— полнительного органа (руля, закрыл— ка) . Член k k V о учитывает в анаS ч лизаторе влияние наличия системы уп— равления движения на судне и эффек20 тивности исполнительных органов, а также энергетические затраты на работу исполнительных органов, направленных на повышение мореходных качеств судна, причем так как сила сопротивления на исполнительном органе возрастает по квадратичной зависимости от скорости хода, то этот член и со— держит множитель U . Член 1с k V2предь ставляет собой весовой множитель при исполнительном органе в анализаторе ! о

78(krak„.V ) = 3g . Сигнал ф )8) пос— тупает на дополнительный вход сумматора 15 для суммирования. С выхода сумматора 15 сигнал поступает íà входз5 усреднителя 16, где формируется сигнал вида

k = -J (k, I. Ó„lk l x k и аxl+ I m,4 1

1 ф ш 6 ш 8 ц aY

+ 1m4„I)+ P<(g) ) — IJ dt, где k — коэффициент передачи усред—

9 нителя, Т вЂ” постоянная времени усреднителя (ЗТ = t};

45 — время прохождения судном галса на волнении с учетом того, что за один галс судно совершает не менее 100 колебаний по дифференту, 50

По значению величины I производится оценка мореходных качеств судна.

I является критериальной оценкой мореходных качеств. Чем меньше значение

Т при одних и тех же условиях плава55

81 4 ( ния, тем лучше мореходные качества судн а.

Весовые коэффициенты 1,, 1, ь определяются по соотношению

1 — гце х =г,m, V, а ех =Im„)+ кх 3

kIx — m I — максимально цолусгимое

v отклонение случайного параметра.

Сигнал I с выхода усреднителя 16 поступает на вход блока 17 индикации для регистрации.

Сигналом с выхода блока 18 задания продолжительности усреднения при установке блока 18 иэ исходного состояния (конденсаторы усреднителей 7, 16, 20, выполненных на базе апериодического звена первого порядка, эашунтированы сопротивлениями малой величины, напряжения на них практически равны нулю и процесса усреднения не происходит — эти элементы не показаны) в рабочее шунтирующие сопротивления отключаются, и начинается процесс усреднения случайных параметров, анализатор переводится в рабочее состояние по вычислению значения I. формула изобретения

Анализатор мореходных качеств судна по авт. св. 11у 1120372, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности моделирования мореходных качеств судна, в анализатор введены последовательно соединенные датчик положения руля, дополнительный усреднитель, инвертор и дополнительный сумматор, а также блок вычисления модуля, квадратор, блок умножения и масштабирующий усилитель, выход которого подключен к дополнительному входу сумматора, выход датчика положения руля соединен с вторым входом дополнительного сумматора, выход которого через блок вычисления модуля подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с .входом масштабирующего усилителя, выход датчика случайного сигнала канала моделирования скорости судна через квадратор подключен к второму входу блока умножения, выход блока задания продолжительности усреднения соединен с управляющим входом дополнительного усреднителя.

1298781

Составитель И.Дубинина

Те хред И. Попов нч Корректор Л,Пилипенко

Редактор В.Данко

Заказ 892/53 Тираж 673 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1,13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4