Устройство для передачи грузов между судами в море в условиях качки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРС КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетсккк

Соцмалксткческик

Реслублик 1»893700 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.04.80 (21) 2909451/27-11 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

В 63 В 27/30

Государственный комитет

11о аелем изобретений и открытий

Опубликовано 30.12.81. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 10.01.82 (53) УДК 629.12. .013/.015:621. .86/.87 (088.8) Астраханскии технический институ*рыбной промышленности и хозяйства (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ГРУЗОВ

МЕЖДУ СУДАМИ В МОРЕ В УСЛОВИЯХ КАЧКИ

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам для передачи грузов между судами в море в условиях качки.

Известно устройство для передачи грузов между судами в море в условиях качки, содержащее ветви каната, заведенные на 5 две тяговые лебедки, связанные с электродвигателями постоянного тока, грузовую тележку, прикрепленную к одной из ветвей каната и кинематически связанную с другой ветвью каната, а также электронный узел управления режимом работы электродвига- 10 телей (1) .

Недостаток известного устройства — большие затраты электроэнергии.

Цель изобретения — уменьшение затрат электроэнергии. 15

Поставленная цель достигается тем, что электронный узел управления режимом работы электродвигателей содержит два датчика натяжения ветвей каната, входы которых связаны с тяговыми лебедками, два тиристорных преобразователя, выходы которых 20 подключены к первому и второму электродвигателям соответственно, два усилителя натяжения в ветвях каната, выходы которых подключены ко входам первого и второго тиристорных преобразователей соответственно, два сумматора, выходы которых подключены ко входам первого и второго усилителей натяжения соответственно, усилитель сигналов перемещения грузовой тележки с двумя выходами, подключенными ко входам первого и второго сумматоров соответственно, а также задатчики сигналов натяжения в ветвях каната и сигналов перемещения грузовой тележки, причем выходы датчиков натяжения и задатчик сигналов натяжения подключены ко входам первого и второго сумматоров соответственно, а задатчик сигналов перемещения грузовой тележки связан со входом усилителя сигналов перемещения грузовой тележки.

На фиг. 1 дана кинематическая схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема устройства; на фиг. 3 — зависимость угла открывания тиристоров силовой схемы от напряжения управления, подаваемого на вход системы импульсно-фазового управления (СИФУ); на фиг. 4 — регулировочная характеристика тиристорных преобразователей; на фиг. 5 — механические характеристики электродвигателей при выпоЛнении

893700 двигателей !5 и 16 включается для работы в сторону «Выбирать». При этом подается сигнал натяжения U ц на сумматоры 23 и 24 и далее на усилители 21 и 22 натяжения (фиг. 2). Сигналы управления V>, Ц на выходе усилителей 21 и 22 натяжения увеличиваются, что приводит к уменьшению угла открывания тиристоров силовых схем

l 7 и 18. На зажимах электродвигателей

l5 и 16 появляется напряжение, величина которого определяется регулировочной ха50

55 олеpациll и;-;гяж ililrI каната; на фиг. 6 ехали песк,к характеристики электродвигатслей лри выполi;cHHH операции перемещения,".,н.жки; на фиг. 7 — — механические характеристики электродвигателей при от5 работке качки.

Устройство для передачи груза между передающим судном l и принимающим судном 2 содержит мачты 3 и 4, между которыми натянуты ветви каната 5. Груз находится в тележке 6, соединенной с блоком 7 (перемещающимся по верхней ветви каната 5) и жестко связанной с нижней ветвью каната, петля которого огибает блок 8 на мачте 4 принимþùåãî судна 2. Два конца, огибакгщие блоки 9 и 10 на мачте 3 передающего судна 1, соединены с тяговыми лебедками 11 и 12. Тяговые лебедки 11 и

12 через редукторы 13 и 14 соединены со своими электродвигателями 15 и 16 постоянного тока. Последние подключены к тиристорным преобразователям ТП1 и ТП2, которые состоят из силовых схем 17 и 18 и систем !9 и 20 импульсно-фазового управления. Сигналы управления тиристорными преобразователями U>,, U» подаются с выходов усилителей 21 и 22 натяжения. На сумматоры 23 и 24 этих усилителей подают- 25 ся сигнал задания натяжения U>, выходные сигналы усилителя 25 перемещения и сигналы обратных связей по натяжению датчиков 26 и 27. Входным сигналом усилителя

25 является сигнал задания перемещения зо грузовои тележки.

В качестве усилителей натяжения используются операционные усилители, а в качестве усилителя перемещения — парафазный операционный усилитель. Для задания сигналов натяжения и перемещения (U è Ьз„задатчиков) используются бесконтактные сельсины, работающие в трансформаторном режиме. В качестве датчиков натяжения используются тензорезисторы.

Устройство работает следующим образом

В исходном состоянии сигналы управле- 40 ния U> и 1)„,тиристорными преобразователями составляет 0,5 от номинального значения, а углы открывания тиристоров равны 90 (рабочая точка С на фиг. 3) . Напряжения тиристорных преобразователей равны нулю (фиг. 4), и электродвигатели неподвижны.

Для выполнения операции установления заданного натяжения каждый из электрорактеристикой преобразователеh (фиг. 4); электродвигатели начинают вращаться и выбирают слабину ветвей каната. При подаче на сумматоры 23 и 24 одного и того же сигнала электродвигатели 15 и 16 будут работать по одинаковым механическим характеристикам (прямые cd(S) l и (S) 2 на фиг. 5) с одинаковыми моментами стоянки. После разгона электродвигатели работа1от практически вхолостую, их рабочие точки располагаются на начальных участках механических характеристик. По мере выбирания слабины каната увеличивается натяжение в нем, а следовательно, и сигнал на выходе датчиков 26 и 27 натяжения, напряжение тиристорных преобразователей и скорости вращения электродвигателей уменьшаются, рабочие точки перемещаются вниз. В установившемся режиме скорости вращения электродвигателей равны нулю, электродвигатели находятся под током и развивают одинаковые тяговые моменты, величина которых соответствует заданному натяжению. Рабочие точки электродвигателей находятся в точке А (фиг. 5). Напряжение тиристорных преобразователей равно падению напряжения в якорных цепях электродвигателей и составляет несколько процентов от номинального значения. Тиристорные преобразователи работают в качестве источников тока в выпрямительном режиме. Углы открывания тиристоров близки к

90 (см. регулировочную характеристику на фиг. 4).

Для перемещения грузовой тележки 6, например, к принимающему судну подается сигнал задания перемещения U>„íà вход усилителя 25 перемещения (фиг. 2), с вы.хода которого снимаются два противоположных по знаку и одинаковых по величине сигнала и подаются на сумматоры 23 и 24 усилителей 21 и 22 натяжения. При этом увеличивается сигнал управления Uy< на входе тиристорного преобразователя ТП1 и уменьшается сигнал управления U на входе тиристорного преобразователя ТП2.

В соответствии с характеристикой (фиг. 3) уменьшается угол открывания тиристоров силовой схемы 17 и увеличивается угол открывания тиристоров силовой схемы 18. Напряжение на зажимах электродвигателя 15 увеличивается, а напряжение на зажимах электродвигателя 16 уменьшается (см. регулировочную характеристику на фиг. 4).

Это приводит к увеличению момента стоянки электродвигателя 15 и к уменьшению момента стоянки электродвигателя 16. Натяжение в ветви каната, связанной с электродвигателем 15, увеличивается, а натяжение в ветви каната электродвигателя 16 уменьшается. Механическая характеристика электродвигателя !5 (прямая Ed(S) 1 на фиг. 6) смещается вправо (прямая M(S), на фиг. 6), рабочая точка переходит в точку Б. Одно893700 временно механическая характеристика электродвигателя 16 (прямая М(5) на фиг. 6) смещается влево (прямая Q(S) на фиг. 6).

Рабочая точка этого электродвигателя переходит в точку В. Как только усилие в ветви каната электродвигателя 15 станет больше, чем усилие в другой ветви, и достаточно, чтобы прокрутить лебедку электродвигателя 16 в сторону «Травить», начнется перемещение тележки 6 в направлении принимающего судна. Электродвигатель 15 про- >< должает работать в двигательном режиме, его скорость будет увеличиваться в соответствии с характеристикой М($),, а натяжение в ветви каната, связанной с ним, уменьшается. В то же время электродвигатель 16 начнет вращаться в обратную сторону и 1 переходит в генераторный режим. Его скорость будет расти в соответствии с механической характеристикой, что приведет к росту его тока и к увеличению натяжения в ветви каната, связанной с ним. В установившемся режиме электродвигатели работают в точке Г при заданной скорости вращения и практически неизменном натяжении в канатах. В этом случае возможны два режима работы тиристорного преобразователя ТП2. При малых скоростях перемещения 5 грузовой тележки, когда сигнал управления остается больше, чем 0,5, а угол открывания тиристоров этого преобразователя меньше 90, последний работает в выпрямительном режиме, его напряжение положительно и подпитывает якорную цепь электродвигателя 16, работающего генератором.

Однако из-за действия обратной связи по натяжению ток этого электродвигателя не превышает значения, соответствующего разности сигналов задания по натяжению и задания по скорости перемещения. При сред35 них и больших скоростях, когда сигнал управления становится меньше 0,5, а угол открывания больше 90, тиристорный преобразователь ТП2 переводится в инверторный режим, его напряжение отрицательно, и, щ как только ЭДС электродвигателя 16 станет больше по асболютной величине напряжения тиристорного преобразователя ТП2, последний начнет отдавать в сеть энергию электродвигателя 16.

Для остановки грузовой тележки 6 сигнал задания по скорости уменьшается до нуля, и тележка останавливается в заданном положении. Система находится в исходном состоянии и поддерживает постоянство натяжения в канатах.

При реверсе, т. е. при возврате грузовой

50 тележки на передающее судно, меняется полярность задающего сигнала по скорости перемещения, что приводит к увеличению сигнала управления на входе тиристорного преобразователя ТП2, и уменьшению сиг- ы нала управления на входе тиристорного преобразователя ТП1. В результате увеличивается натяжение в ветви каната, связанной с электродвигателем 16, и уменьшается натяжение в ветви каната, связанной с электродвигателем 15. Электродвигатель 16 работает в двигательном режиме, а электродвигатель 15 переходит работать в генераторный режим с отдачей электроэнергии в сеть, тележка перемещается в сторону передающего судна. При этом направление тока в главной цепи остается неизменным, что позволяет использовать нереверсивные тиристорные преобразователи и уменьшает инерционность системы.

При качке или расхождении судов натяжение в канате будет изменяться. Автоматическое регулирование натяжения в канате происходит следующим образом. При движении к принимающему судну 2 (фиг. 2) в установившемся режиме механические характеристики электродвигателей будут располагаться так, как показано на фиг. 7 (прямые ы(Ь), М(Ь), рабочая точка А).

Пусть судно 1 остается неподвижным, а качается судно 2. Если судно 2 качнулось вправо, то натяжение в ветвях каната возрастет на величину ЬЬ,, и скорость электродвигателя 15 начнет уменьшаться, а скорость электродвигателя 16 увеличиваться.

Электродвигатель 15 переходит работать в точку А, а электродвигатель 16 — в точку А".

Одновремейно увеличиваются сигналы обратных связей на выходе датчиков 26 и

27 натяжения, что приводит к уменьшению сигналов управления на входах тиристорных преобразователей ТП1 и ТП2, Вследствие этого увеличиваются углы открывания тиристоров силовых схем 17 и 18 (фиг. 3), и в соответствии с регулировочной характеристикой на фиг. 4 уменьшается напряжение тиристорного преобразователя ТП1, работающего выпрямителем, и увеличивается напряжение тиристорного преобразователя ТП2, работающего инвертором. Ток электродвигателя 15, определяемый разностью между напряжением выпрямителя ТП1 и

ЭДС двигателя 15, уменьшается, ток электродвигателя 16, определяемый разностью между ЭДС двигателя 16 и напряжением инвертора ТП2, также уменьшается. Это приводит к смещению механических характеристик влево в точку А, (прямые Q(S) и ь| (S) на фиг. 7) и уменьшению натяжения в ветвях каната, создаваемого электродвигателями. В установившемся режиме натяжение в канате остается практически неизменным S>, равным сумме натяжений S,, создаваемого электродвигателями, и AS „ создаваемого качкой. Электродвигатели работают с разными скоростями в точках Б и В на фиг. 7.

При уменьшении натяжения в канате (судно 2 качнулось влево) система отрабатывает этот сигнал таким образом, что механические характеристики электродвигателей смещаютя вправо в точку А (прямые

Q(S) uJ(S), на фиг. 7), а натяжение в

893700 ветвях каната, создаваемое электродвига телями, увеличивается до натяжения Sq на фиг. 7. Суммарное натяжение в канате будет равно разности натяжени" S, создаваемого электродвигателями, и натяжения AS<, создаваемого качкой. При совместной качке обоих судов в канатной дороге происходит алгебраическое суммирование натяжений, создаваемых качкой судна 1 и качкой судна 2. Поэтому система будет отрабатывать результирующее воздействие, равное алгебраической сумме натяжений, создаваемых судном 1 и судном 2.

Аналогично поддерживается натяжение в канатах при расхождении или сближении судов. IS

Подъем или опускание тележки 6 на палубу передающего или принимающего судна осуществляется путем изменения натяжения в канатной дороге.

Осуществление рекуперации в электрическую сеть судна энергии приводных электродвигателей и энергии возмущающей силы приводит к снижению затрат электроэнергии и уменьшению динамических нагрузок.

Применение тиристорного электропривода с нереверсивными преобразователями уменьшает стоимость и массо-габаритные показатели устройства, повышает надежность и быстродействие системы. Кроме того, отпадает необходимость применения быстрозо реверсируемых электродвигателеи и электрических дифференциалов.

Наиболее важной составляющей технико-экономического эффекта от использования изобретения является экономия элек- з троэнергии, получаемая при осуществлении рекуперации в электрическую сеть судна энергии приводных электродвигателей.

Формула изобретения

Устройство для передачи грузов между судами в море в условиях качки, содержащее ветви каната, заведенные на две тяговые лебедки, связанные с электродвигателями постоянного тока, грузовую тележку, прикрепленную к одной из ветвей каната и кинематически связанную с другой ветвью каната, а также электронный узел управления режимом работы электродвигателей, отличающееся тем, что, с целью уменьшения затрат электроэнергии, электронный узел управления режимом работы электродвигателей содержит два датчика натяжения ветвей каната, входы которых связаны с тяговыми лебедками, два тиристорных преобразователя, выходы которых подключены к первому и второму электродвигателям соответственно, два усилителя натяжения в ветвях каната, выходы которых подключены ко входам первого и второго тиристорных преобразователей соответственно, два сумматора, выходы которых подключены ко входам первого и второго усилителей натяжения соответственно, усилитель сигналов перемещения грузовой тележки с двумя выходами, подключенными ко входам первого и второго сумматоров соответственно, а также задатчики сигналов натяжения в ветвях канатов и сигналов перемещения грузовой тележки, причем выходы датчиков натяжения и задатчик сигналов натяжения подключены ко входам первого и второго сумматоров соответственно, а задатчик сигналов перемещения грузовой тележки связан со входом усилителя сигналов перемещения грузовой тележки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1245785, кл. 65 а 31, 1968 (прототип).

893700 ()

uz.

Составитель В. Старых

Редактон Н. Бушаева Техред A. Бойкас Корректор С. IIIîìàê

Заказ ) 1358/28 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4