SU1298781A2

SU1298781A2 - Анализатор мореходных качеств судна

Info

Publication number: SU1298781A2
Application number: SU853968957A
Authority: SU
Inventors: Михаил Максимович Буньков; Герман Анатольевич Васильев; Сергей Дмитриевич Добровольский; Святослав Борисович Соловей
Original assignee: Предприятие П/Я В-8662
Priority date: 1985-10-22
Filing date: 1985-10-22
Publication date: 1987-03-23

Abstract

Изобретение относитс к аналоговой измерительной технике. Цель изобретени - повьшение точности моделировани мореходных качеств судна. Анализатор позвол ет 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. Дл этого в устройство, содержащее три идентичных канала моделировани переменных и посто нных отклонений дифферента, крена и потери скорости хода, а также сумматор, индикатор и блок задани - продолжительности усреднени , введен канал вычислени переменной составл ющей отклонений 1Ю, коэффициент усилени которого имеет квгщратичную зависимость от величины скорости хода. При этом повышение точности моделировани мореходных качеств судна достигаетс вследствие учета вли ни на мореходные качества судна установ- S ки на нем cиcтe ftl управлени движением , неодинаковой эффективности ИО у различных судов и энергетических затрат на управление ИО. 2 ил. (Л to со 00 оо

Description

Изобретение относитс к аналоговой измерительной технике, предназначено дл определени (анализа) мореходных качеств судов различных классов и вл етс усовершенствованием известного устройства по авт. ев, № 1120372.

Цель изобретени - повышение точности моделировани мореходных качеств судна.

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

Анализатор содержит канал 1 моделировани дифферента, канал 2 моделировани крена и канал 3 моделировани скорости судна, каждый из которых включает датчик 4 случайного сигнала , задатчик 5 посто нного сигнала,

13. На выходе сумматора 8 получае сигнал вида ( t,- ), крторый п етс на вход блока 9 вычислени м

л , где формируетс сигнал вида 5 (йф- m у|. С выхода блока 9 вычис ни модул сигнал поступает на вх масштабирующего усилител 10, где сигнал масштабируетс до значени

fm

10

дч

где k - коэффициент с

f5

переменной и посто нной составл ю отклонений случайного параметра. нормального закона распределени чайной величины k 3. С выхода лител 1 О сигнал поступает на вхо сумматора 11. С выхода усреднител сигнал m .р подаетс на вход бло 14 вычислени модул , где формир сигнал -вида ((,, который пода на вход сумматора 11. На выходе

блок 6 вычитани , усреднитель 7, пер- О матора 11 получаетс сигнал вида

kU

} +

вый сумматор 8, второй блок 9 вычислени модул , второй масштабирующий усилитель 10, второй сумматор 11,, первый масштабирующий усилитель 12, инвертор 13, первый блок 14 вычислени модул , а также сумматор 15, усреднитель 16, блок 17 индикации, бло 18 задани продолжительности усреднени , датчик 19 положени рул , дополнительный усреднитель 20, инвертор 21, дополнительный сумматор 22 у блок 23 вычислени модул , блок 24 умножени , масштабирующий усилитель 25, квадратор 26. Совокупность датчика 19,усреднител 20, инвертора 21, дополнительного сумматора 22, блока 23 вычислени модул , блока 24 умножени , масштабирующего усилител 25, квадратора 26 составл ет кангш 27 вычислени переменной составл ющей отклонений исполнительных органов .

Рассмотрим работу анализатора на примере канала 1 моделировани дифферента . Сигналы с выходов датчика 4 и задатчика 5 поступают на входы блока 6 вычитани . Сигнал рассогласовани дифферента &iV с выхода блока 6

поступает на вход инвертора 21, г он инвертируетс и далее подаетс вход сумматора 22, на другой вход торого подаетс сигнал с выхода д

поступает на вход усреднител 7, где ..,

ff, чика 19 положени рул . На выходе производитс вычисление оценки мате- 50

сумматора 22 получаем сигнал вида (S- mg) S J, т.е. в критериально оценке учитываетс только перемен составл юща отклонени рул , так именно она оредел ет умерение кач судна.

матического ожидани по соотношению

1m

iV

- ( - ,) dt, и на вход

инвертора 13, где производитс }его инвертировгшие. С выхода усреднител

7 сигаал m

лФ

подаетс на первый вход

сумматора 8, на второй вход которого подаетс сигнал с выхода инвертора

а1298781 2

13. На выходе сумматора 8 получаетс сигнал вида ( t,- ), крторый подаетс на вход блока 9 вычислени модул , где формируетс сигнал вида (йф- m у|. С выхода блока 9 вычислени модул сигнал поступает на вход масштабирующего усилител 10, где сигнал масштабируетс до значени

fm

дч

где k - коэффициент св зи

переменной и посто нной составл ющих отклонений случайного параметра. Дл нормального закона распределени случайной величины k 3. С выхода усилител 1 О сигнал поступает на вход сумматора 11. С выхода усреднител 7 сигнал m .р подаетс на вход блока 14 вычислени модул , где формируетс сигнал -вида ((,, который подаетс на вход сумматора 11. На выходе сумО матора 11 получаетс сигнал вида

0

5

kU

m

uUl

} +

m

ьЧ1

который подаетс

на вход масштабируюш;его усилител 12, где сигнал масштабируетс до значени

syik/ дЧ - m

йЧ

тп

йЧ

О,

где весо5 вой коэффициент дифферента.

Аналогичные выражени по крену© и скорости V получаютс на выходах масштабирующих усилителей 12 в каналах 2 и 3 моделировани 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 положени рул о поступает на вход усреднител 20, на котором производитс вычисление оценки математического ожидани рул mg по соотношению

5

0

l|(S-mJdt.

5 X J

о с выхода усреднител 20 сигнал mgпоступает на вход инвертора 21, где он инвертируетс и далее подаетс на вход сумматора 22, на другой вход которого подаетс сигнал с выхода дат ..,

чика 19 положени рул . На выходе

сумматора 22 получаем сигнал вида (S- mg) S J, т.е. в критериальной оценке учитываетс только переменна составл юща отклонени рул , так как именно она оредел ет умерение качки судна.

С выхода сумматора 22 сигнал подаетс на вход блока 23 вычислени мо- ДУ.ПЯ, где формируетс сигнал вида181.

который подаетс iia первый вход блока 24 умножени , на второй вход которого пост пает сигнал, соответствующий квадрату скорости хода судна k V , с датчика 4 через квадратор 26, где k - нормирующий множитель (k 0,1). При этом на выходе блока 24 умнож§ни формируетс сигнал вида . С выхода блока 24 умножени сигнал IS/ поступает на вход мас-fO штабирующего усилител 25, где он масштабируетс до величины ,

и

1

где kj --, а g , при этом Dg б

допустима дисперси перемещени исполнительного органа (рул , закрылка ) . Член | S | учитывает в анализаторе вли ние наличи системы управлени движени на судне и эффективности исполнительных органов, а также энергетические затраты на работу исполнительных органов, направленных на повышение мореходных качеств судна, причем так как сила сопротив- лени на исполнительном органе возрастает по квадратичной зависимости от скорости хода, то этот член и содержит множитель V. Член kgk V представл ет собой весовой множитель при исполнительном органе в анализаторе

(kgk.V2) . Сигнал поступает на дополнительный вход сумматора 15 дл суммировани . С выхода сумматора 15 сигнал поступает на вход усреднител 16, где формируетс сигнал вида

I fJ{k,(V,,kU4 - |т,ц,1 + |in ef +rJkl&V-m,l

0 - А;ЛЬ + imuvn +

где k

) - I dt,

коэффициент передачи усреднител j

Т - посто нна времени усреднител (ЗТ t) ;

t - врем прохождени судном галса на волнении с учетом того, что за один галс судно совершает не менее 100 колебаний по дифференту. По значению величины I производитс оценка мореходных качеств судна. I вл етс критериальной оценкой мореходных качеств. Чем меньше значение

I при одних и тех же услови х плава

ни , тем лучше мореходные качества судна.

Весовые коэффициенты У определ ютс по

V V V

IV - 0 соотношеник у

, -fO ,

20

15

25 д

30

40

о е

45

50

1 ---, где

ЛХд

X Н

V, а лх 1т,

55

+ klx - - максимально допустимое отклонение случайного параметра.

Сигнал I с выхода усреднител 16 поступает на вход блока 17 индикации дл регистрации.

Сигналом с выхода блока 18 задани продолжительности усреднени при установке блока 18 из исходного состо ни (конденсаторы усреднителей 7, 16, 20, выполненных на базе апериодического звена первого пор дка, зашунти- рованы сопротивлени ми малой величины , напр жени на них практически равны нулю и процесса усреднени не происходит - эти элементы не показаны ) в рабочее шунтирующие сопротивлени отключаютс , и начинаетс процесс усреднени случайных параметров, анализатор переводитс в рабочее состо ние по вычислению значени I.

Claims

Формула изобретени

Анализатор мореходных качеств судна по авт. св. № 1120372, отличающийс тем, что, с целью повышени точности моделировани мореходных качеств судна, в анализатор введены последовательно соединенные датчик положени рул , дополнительный усреднитель, инвертор и дополнительный сумматор, а также блок вычислени модул , квадратор, блок умножени и масштабирующий усилитель, выход которого подключен к дополнительному входу сумматора, выход датчика положени рул соединен с вторым входом дополнительного сумматора, выход которого через блок вычислени модул подключен к первому входу блока умножени , выход которого соединен с .входом масштабирующего усилител , выход датчика случайного сигнала канала моделировани скорости судна через квадратор подключен к второму входу блока умножени , выход блока задани продолжительности ус- реднен и соединен с управл ющим входом дополнительного усреднител .

Редактор В.Данко

Составитель И.Дубинина

Техред И,Попович Корректор Л.Пилипенко

Заказ 892/53 Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий t.t3035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4