Система автоматического управления движением судна на подводных крыльях
Авторы патента:
Использование: в судостроении. Сущность изобретения: система автоматического управления движением судна на подводных крыльях содержит гидровертикаль 4, вырабатывающую сигналы кинематических параметров движения, датчик 5 заглубления крыла 3, датчик 6 текущей высоты волны, располагаемый на носу судна, и датчик 7 текущей скорости относительно воды. Все датчики электрическими связями 8 соединены со счетно-решающим устройством 9, которое электрически связано с исполнительным механизмом 10 управления подъемной силой крыла 3. 1 ил.
Изобретение относится к судостроению, в частности к системам автоматического управления движением судна на подводных крыльях (СПК).
Известна система автоматического управления движением судна на подводных крыльях, использующая в качестве входных сигналов реакции судна, углы крена, дифферента, их угловые скорости и перегрузки [1] Данной системе присущ недостаток, заключающийся в том, что управляющий сигнал вырабатывается от реакции судна и запаздывает по времени. Эффект от применения такой системы невелик, тем более, что она не может парировать удары корпуса о волну как не укладывающиеся в статистические закономерности стационарного движения. Система, принятая в качестве прототипа [2] содержит гидровертикаль, вырабатывающую сигналы кинематических параметров движения, датчик скорости движения и датчик заглубления крыла, электрически связанные со счетно-решающим устройством, электрически связанным с исполнительным механизмом устройства управления подъемной силой крыла. Эта система (рассматривается только продольное движение) в качестве входных сигналов рассматривает -дифферент, Y высоту центра тяжести (ц. т.) относительно невозмущенного уровня, H высоту ц. т. относительно возмущенного уровня, V линейную скорость перемещения. По дифференту и высоте управляющие сигналы имеют структуру: для носовых крыльев н= f1(H, , , ) для кормового крыла к= f2(, , H, ) Эта система, использующая в качестве входных параметров реакции судна в данный момент времени, показала удовлетворительные качества для опытного судна с глубокопогруженными крыльями при высоком клиренсе, исключающем удары волны с корпусом. Эта система удовлетворительно работает при высоте волны меньшей, чем клиренс. Для СПК с малопогруженными крыльями эта система не может обеспечить удовлетворительные качества на большой волне. Цель изобретения разработка системы, пригодной и для СПК с малопогруженными крыльями, обеспечивающей высокое качество стабилизации с возможностью адаптации к волнению различного спектра. Цель достигается тем, что известная система снабжена датчиком изменения текущей высоты волны, установленным перед носовым крыльевым устройством и электрически связанным со счетно-решающим устройством. В качестве стабилизируемого параметра принимается прогнозируемая через время t подъемная сила на носовом крыле. Это является принципиальным, ибо Pyconst обеспечивает движение без перегрузок, а запас времени позволяет предвидеть неблагоприятные ситуации. На чертеже изображена система автоматического управления движением судна на подводных крыльях. Корпус судна 1 снабжен подводными крыльями 2, которые имеют устройство управлением подъемной силой на крыле 3 (как более простое на схеме изображены закрылки). Система автоматического управления движением состоит из гидровертикали 4, вырабатывающей сигналы кинематических параметров движения, датчика 5 заглубления крыла 3, датчика 6 текущей волны, располагаемая на носу судна на расстоянии l от носового крыла, датчика 7 текущей скорости относительно воды. Все датчики электрическими связями 8 соединены со счетно-решающим устройством 9, которое электрически связано с исполнительным механизмом 10 управления подъемной силой крыла 3. Система работает следующим образом. Описывается продольное движение на волнении, для других каналов используются аналогичные процедуры. Судно устойчиво движется на тихой воде с начальными кинематическими параметрами: Vо скорость хода; o угол дифферента; ho углубление носового крыла; o положение закрылка. При этих параметрах на крыле 3 возникает оптимальная подъемная сила: Pyo=f(Vo, o, ho, o ). При движении на волнении эти параметры в некоторое фиксированное время t изменяются и будут: vt, t, , ht, o, а подъемная сила изменится и будет Pyt= f(vt, t, , ht, o) Можно бы стабилизировать эту величину, но учитывая, что волнение постоянно меняется, целесообразно стабилизировать силу Py в момент через время t, когда измеренная высота волны окажется в плоскости крыла t=l/Vt В момент t+ t все параметры станут: Vt=const, t+t t+= +f2(t)
ht+t=ht+f3(hb,l,Vt). Тогда подъемная сила на крыле 3 в момент + t будет:
Pyt+t= (Ut, t+, +t, ht+t, o)
После определения скорости подъемных сил Pyo и Pt+t
Pо= Рyo-Py(t+ t) определится угол перекладки закрылка для создания силы с обратным знаком Py=2(). Вычислитель дает сигнал исполнительному механизму 10 по повороту закрылка на угол , чтобы в момент времени t+ t на крыле 3 возникла сила Pyo. Если реальная сила, определенная по фактическим параметрам в момент t+ t, будет отличаться от прогнозируемой, то вводится поправочный коэффициент:
K , который вводится в формулу для определения Pt+tпрочн для следующего момента времени. После нескольких вычислений К он должен стабилизироваться и для параметров движения V, hволны и курсового угла быть постоянным. При поддержании постоянной подъемной силы на носовом крыле 3 параметры продольной качки, перегрузки и нагрузки на крыло будут минимальными.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Одновинтовое судно // 2042572
Изобретение относится к судостроению и касается выбора движительно-рулевого комплекса одновинтового полнокороткого судна
Подруливающее устройство // 2041134
Подруливающее устройство // 2041134
Водометное подруливающее устройство // 2032594
Изобретение относится к судостроению, в частности к средствам активного управления судов
Движительно-рулевой комплекс // 2031056
Поворотное устройство // 2030325
Рулевое устройство // 2022874
Рулевое устройство // 2022874
Рулевое устройство плавсредства // 2021951
Изобретение относится к судостроению, в частности к средствам управления судами
Многокорпусное быстроходное судно // 2043941
Изобретение относится к судостроению, в частности к области гидродинамики и мореходности многокорпусных быстроходных судов
Полупогружной грузопассажирский танкер // 2043261
Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при создании крупномонтажных танкеров всепогодного ( в том числе ледового) плавания
Судно на подводных крыльях // 2043245
Изобретение относится к судостроению и касается конструирования судов на подводных крыльях с аэродинамической разгрузкой с помощью динамической воздушной подушки
Парусный катамаран // 2043244
Изобретение относится к судостроению и модернизации судов
Изобретение относится к судостроению и модернизации судов
Изобретение относится к судостроению и модернизации судов
Изобретение относится к судостроению, а именно к корпусам судов для перевозки льда
Быстроходное судно // 2041116
Катамаран // 2041115
Изобретение относится к судостроению и касается конструирования корпусов катамаранов прибрежного плавания при удалении на расстояния не более 500 м и высоте волн не более 1м
Катамаран // 2101207
Изобретение относится к водным средствам перемещения, а именно к плавсредствам для туризма, водного слалома и спортивного сплава по горным рекам