Способ контроля остойчивости судна

 

Использование: эксплуатация судов. Сущность изобретения: способ контроля остойчивости судна включает в себя измерение параметров свободной бортовой качки, вычисление метацентрической высоты Нм и сравнение полученного значения с порогом. Измерение параметров свободной бортовой качки осуществляют электромагнитными волнами, направленными перпендикулярно диаметральной плоскости судна. Далее производят частотное детектирование принятых отраженных сигналов и измеряют частоту модуляции. Начальную метацентрическую высоту вычисляют по формуле Нм ( С В/ 2 л Q)2, где С - известный числовой коэффициент, зависящий от типа и водоизмещения судна; В - ширина ватерлинии в районе мидельшпангоута; Q- частота модуляции радиосигнала , отраженного от судна. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ё

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК(! 9) (1() (si>s В 63 В 39/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВедОмстВО сссР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4867388/11 (22) 17.07.90 (46) 23,12.92. Бюл. M- 47 (72) А.B.ÃoëoóëüíèêoB, М.А,Латышев, В.Д.Регинский и В.В.Сергеев (56) Найденов E.Â, Контроль посадки и остойчивости судна. М.: Транспорт, 1983.

Куров Б.Н., Семенов Л.A. Автоматизированная система контроля посадки и остойчивости судна. Судостроение, 1987, М 3.

Патент США N 3982424, кл. В 63 B 9/08, опублик. 1976. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОСТОЙЧИВОСТИ

СУДНА (57) Использование: эксплуатация судов.

Сущность изобретения: способ контроля остойчивости судна включает в себя измереИзобретение относится к эксплуатаций судов, Традиционный расчетный метод определения остойчивости, основанный íà GOставлении и проверке грузового йлана путем расчета моментов инерцийразмеща- " емых на борту грузов, неточен из-,за больших погрешностей в определении масс и координат центров тяжести принятйх грузов, запасов и балласта, особенно разно- родных по своему составу.

В настоящее время существуют прямьГе метОды определения остойчивости судна, основанные на вычислении его йачальйой метацентрической высоты по непосредственно измеряемым параметрам, от котбрйх она зависит, например способ и его модификации, основанные на и"кусственном креновании судна путем приема в креновые цистерны заборной воды или перемещении на один из бортов грузов, масса которых ние параметров свободной бортовой качки, вычисление метацентрической высоты HM u сравнение полученного значения с порогом, Измерение параметров свободной бортовой качки осуществляют электромагнитными волнами, направленными перпендикулярно диаметральной плоскости судна. Далее производят частотное детектирование принятых отраженных сигналов и измеряют частоту модуляции.

Начальную метацентрическую высоту вычисляют по формуле Нц = (С В/2 K О), где С вЂ” известный числовой коэффициент, зависящий от типа и водоизмещения судна;

 — ширина ватерлинии в районе мидельшпангоута; Q — частота модуляции радиосигнала, отраженного от судна. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

" известна точно, измерении разности углов крена до и после кренования и вычислении начальной метацентрической высоты по известной формуле.

Известен также способ основанный на измерейии перйода собственнйх колебаний судна с помощью прецизионного гироскопа с маятниковой коррекцией, включенного в электрическую схему между обмотками электрического генератора, после чего по известной формуле вычисляется начальная метацентрическая высота.

Недостатком данного способа, как и предыдущих, является то, что он не позволяет производить контроль остойчивости судна дистанциойно и без использования . оперативных данных о значении тех или иных параметров, необходимых для расчета начальной метацентрической высоты и получаемых от лиц судовой команды, которые могут оказаться необъективными. Таким об.1782863

a(t) = ап, sin(0 t+rp), (2) где сЪ вЂ” амплитуда бортовой качки;

Я- ее круговая частота; ф- начальная фаза качки.

Из выражения (2) по формуле Эйлера

v(t) =а(т)Л р. где L>p — расстояние от колеблющейся точки

m оси вращения (штрих означает производную по времени), находят линейную скорость перемещения элементов настроек и мачт судна; ч(т) Qm Lap Q cos(Q t + p) (3)

С учетом формулы, связывающей скорость перемещения обьекта со сдвигом допле ровской частоты Рд отраженного от него радиолокационного сигнала, 2 vr

FA = —,. н, с где чг — радиальная составляющая скорости перемещения обьекта; с — скорость. света в воздухе;

f< — несущая частота зондирующего сигнала.

Из выражения (3) получают

FA — " cos (Qt + cp)

2 64 1-в н И . (4) разом, данный способ недостаточно достоверен.

Цель изобретения — повышение достоверности данных об остойчивости судна, путем обеспечения дистанционного ее контроля.

Поставленная цель достигается в частности, за счет измерения параметров свободной бортовой качки с помощью излучения злектроматнитных волн перпендикулярно диаметральной плоскости судна, частотного детектирования принятых отраженных сигналов и измерения частоты их модуляцйи.;

СущностЬ изобретейия состоит в следующем, Период свободной бортовой качки Тв при слабом волнении связан с начальной метацентрической высотой HM соотношением

Нм = (С В/Тб)2, (1) где С вЂ” известный числовой коэффициент, зависящий от типа и водоизмещения судна;

 —:ширина ватерлинии в районе мидельшпангоута.

С другой стороны, он может быть най. ден локационными методами: положение судна, колеблющегося с борта.на борт, может быть описано мгновенным значением

его угла крена а:

55 демодулятор; 4 — измеритель частоты; 5— умножитель; 6 — блок сменных констант; 7— квадратор; 8- устройство сравнения с порогом, Радиолокационный сигнал излучается на несущей частоте f передатчиком 1 в направлении, перпендикулярном диаметраль-: ной плоскости судна, и после отражения от последнего принимается приемником 2. Свыхода приемника сигнал поступает на вход частотного демодулятора 3, где происходит выделение частотной огибающей принятого радиолокационного сигнала, которой тот оказался промодулирован при отражении от судна в результате качки последнего. С выхода частотного демодулятора 3 сигнал с несущей частотой, равной частоте модуляции И, поступает на вход измерителя частоты 4, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный численному значению

Таким образом, в результате качки судна доплеровская частота отраженных от него зондирующих сигналов РЛС приобретает гармоническую зависимость от времени с

5 частотой, совпадающей с частотой качки.

Помимо бортовой качки судно испытывает также килевую, которая ввиду большого сопротивления воды имеет преимущественно характер вынужденных

10 колебаний с частотой, определяемой состоянием морской поверхности, Суммарные колебанйя судйа при произвольном ракурсе

его колебаний представляют собой суперпозицию обоих колебаний. Однако, если ло15 цировать его "в борт", килевая качка не внесет вклада в доплеровский спектр отраженного радиолокационного сигнала, и можно применять формулу (4). Для этого необходимо размещать радиолокатор на тра20 версе проходящих судов.

В итоге несущая частота зондирующих сигналов РЛС, отраженных от качающегося перпендикулярно лучу судна, оказывается промодулирована доплеровской частотой, 25 изменяющейся по гармоническому закону (4) ° Для выделения частоты бортовой качки необходимо выполнить частотную демодуляцию принятого сигнала и измерить частоту модуляции, связанную с периодом качки

30, по формуле

2и Затем с помощью соотношения (1) опреде- .ляется начальная метацентрическая высота

35 судна Н, которая сравнивается с заданным порогом, Пример техническбй реализации пред» . ложенного способа приведен на чертеже:,;.

1 — передатчик; 2 — приемник; 3 — частотный

1782863

Формула изобретения

Составитель А.Строков

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Г.Бельская

Заказ 4484 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 измеренной частоты. Этот сигнал поступает на первый вход умножителя 5. На второй вход умножителя 5 подается сигнал с выхода блока сменных констант 6, численно равный произведению, где С и В—

СВ

2к числовые параметры, являющиеся паспортными характеристиками судна и вводимые в блок сменных констант 6 вручную, перед началом измерения. С выхода умножителя 5 сигнал, пропорциональный Q постуСВ

2л пает на вход квадратора 7, где он квадрируется, а результат с выхода квадратора 7 подается на вход устройства сравнения с порогом 8, где он сравнивается с заданным порогом, соответствующим значению безопасной для плавания начальной метацентрической высоты, и определяется запас остойчивости контролируемого судна, Возможность дистанционного измерения начальной метацентрической высоты при значении только основных паспортных данных этого типа судна дает воэможность проводить контроль его остойчивости вне порта и делает его независимым от информации о значении тех или иных необходимых для расчетов параметров, сообщаемых лицами судовой команды, и, как следствие, более достоверным.

1. Способ контроля остойчивости судна, включающий измерение параметров сво5 бодной бортовой. качки, вычисление начальной метацентрической высоты Н и сравнение полученного значения с порогом, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности данных об ос10 тойчивости судна путем обеспечения дистанционного ее контроля, измерение параметров свободной бортовой качки осуществляют электромагнитными волнами,; направленными перпендикулярно к диамет15 ральной плоскости судна, производят частотное детектирование принятых отраженных сигналов и измеряют частоты модуляции.

20 2. Способ по п1, отл и ч а ю щи и с я тем, что начальную метацентрическую высоту вычисляют по формуле:

HMH СВ 92

2л

25 где С вЂ” известный числовой коэффициент, зависящий от типа и водоизмещения судна,  — ширина ватерлинии в районе мидельшпангоута;

И вЂ” частота модуляции радиосигнала, 30 отраженного от судна.