Плавниковая движительная установка

 

Использование: судостроение, в частности системы управления плавниковыми движителями . 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 выходного 23 интерфейсов, Выходы последнего подключены к входам упомянутых блоков 8, 9, 12,14 и регуляторов 19, 20 среднего положения плавника. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

f ЕСПУБЛИК (я)я В 63 Н 1/36

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1710439 (21) 4748144/11 (22) 30.08.89 (46) 23.12,92. Бюл, ¹ 47, {71) Конструкторское бюро "ВИНТ"

IP2) E,Ä.Cîðîêîäóì, В. П. Ратушняк и

С.И.Жданов (58) Авторское свидетельство СССР

¹ 11771100443399, 25,09.90, (54) ПЛАВНИКОВАЯ ДВИЖИТЕЛЬНАЯ УСТАНО В КА (57) Использование. судостроение, в частности системы управления плавниковыми дви„„SU„„1782866 А2 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 дзижением 26, датчики

25 параметров движения и процессорное устройство, состоящее из процессора 22, входного 24 и выходного 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 водному транспорту, B час ности, к плавниковым движительным установкам судов.

Известны плавниковые движительные установки, выполнеHHblE! с приводом поВо- 5 ротно-колебательного движения, содержа щим исполнительные двигатели качания поворотного рычага и шарнирно связанного с последним плавника, и с системой управления, содержащей две цепи управления 10 приводом с обратной связью в каждой из цепей и линией задержки в одной из них, блок задания закона колебаний, усилители мощности, два регулятора среднего положения и дополнительный блок задания за- 15 кона колебаний. Каждый из упомянутых блоков задания закона колебаний и регуляторов среднего положения электрически связан с соответствующей цепью управления, а исполнительные двигатели выполне- 20 ны в виде качающихся гидроцилиндров.

Дополнительно каждый блок задания закона колебаний выполнен из последовательно соединенных восьмиразрядного счетчика, постоянного запоминающего 25 устройства и цифроаналогового преобразователя, а линия задержки — в виде последовательно соединенных регулятора задержки, аналого-цифрового преобразователя и регистра хранения значений задерж- 30 ки, Недостатком э ого устройства является невозможность оперативного автоматического выбора и поддержания оптимального режима плавания, что существенно снижает 35

КПД и маневренность движителя.

Цель изобретения заключается в повышении КПД движителя.

Для достижения этой цели плавниковая движительная установка по авт, св. 40

N. 1710439 снабжена процессорным устройством с входным и выходным интерфейсами, датчиками параметров движения и блоком управления движением, подключенным к входу процессора упомянутого про- 45 цессорного устройства, причем выходной интерфейс соединен со входами задающего генератора, 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 в двух цепях управления испо чннтель ными двигателями.

На чертеже изображена функционагц,нля схема предложенной системы упрявле

)!Ия, . 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 залающего генератора 8, блоков 9, 12 задания закона колебаний, блока задержки 14 и регул я то ро в 19, 20.

Процессорное устройство 22 включает в себя оперативное (ОРУ) и перепрограммируемое (ППЗУ) запоминающие устройства с минимально необходимым объемом пэмя1 jЯ>8(i6

10

20

55 и, а также миннмаль«о необходимые элементы связи с внешними ус1ройс|вами (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- жителем работает следующим образом. При заданном оператором посредством блока

26 управления движением режиме движе- ния входной интерфейс 24 усиливает и пре- образует сигналы. датчиков 25 в цифровую форму и направляет их в процессорное устройство 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 программы контролируется величина сигнала с датчика (или группы датчиков, контролирующих необходимые s данном режиме плавания параметры) до получения заданных или экстремальных значений этого сигнала, что будет означать достижение 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 которь!х регулирующие потенциометры отсутствуют) посредством выдачи на их входы управляющих сигналов.

Задающий генератор 8 вырабатывает 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 поступаK)T нз входы блоков 9, 12 задания зако э

vîëåáàíèé, 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 в зависимости. 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 гидроцилиндров 3, 4. Штоки последних совершают возвратно-поступательные движения и перемещэют посредством параллелограммного механизма 2 плавник 1 по определенному процессорным устройством 22 закону. Частота колебаний штокон гидроцилиндров зависит от частоты ит уль1782866

Составитель Ю.Новак

Техред M.Ìîðråíòàë Корректор Е.Папп

Редактор

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, yn,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- 5 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- 10 ния боковых колебаний плавника и судно движется вперед. При сдвиге фаз 270 тяга направлена в обратную сторону (задний ход). б

Преимущества данной системы уп- 15 равления плавниковым движителем следующие: повышается эффективность движителя и его КПД за счет оперативного поиска и автоматйческого по ц ерйания оптимального режима его работы в различ- 20 ных режимах плавания; обеспечивается возможность избирательной оптимизации основных характеристик двйжйтеля, например тяги, шумности и др.; повышается ма25 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. N. 1710439, отличающаяся 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.