система автоматического управления движением судна на подводных крыльях

Классы МПК:B63H25/00 Управление судами: уменьшение скорости хода, осуществляемое иными средствами, чем движители; динамическая постановка на якорь, те расположение судов с помощью основных или вспомогательных движителей
B63B1/28 подвижными 
Патентообладатель(и):Перельман Борис Семенович
Приоритеты:
подача заявки:
1991-09-30
публикация 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.
Рисунок 1

Формула изобретения

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА НА ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ, содержащая 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, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком изменения текущей высоты волны, установленным перед носовым крыльевым устройством и электрически связанным со счетно-решающим устройством.

Описание изобретения к патенту

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 система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 -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 система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943н= f1(H, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943) для кормового крыла система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943к= f2(система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, H, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943)

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 система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 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; система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943o угол дифферента; ho углубление носового крыла; система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943o положение закрылка.

При этих параметрах на крыле 3 возникает оптимальная подъемная сила:

Pyo=f(Vo, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943o, ho, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943o ).

При движении на волнении эти параметры в некоторое фиксированное время t изменяются и будут:

vt, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, ht, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943o, а подъемная сила изменится и будет

Pyt= f(vt, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, ht, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943o)

Можно бы стабилизировать эту величину, но учитывая, что волнение постоянно меняется, целесообразно стабилизировать силу Py в момент через время система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 t, когда измеренная высота волны окажется в плоскости крыла система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 t=l/Vt

В момент t+ система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 t все параметры станут:

Vt=const,

система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943

система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943= система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943+f2(система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t)

ht+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t=ht+f3(hb,l,Vt).

Тогда подъемная сила на крыле 3 в момент система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943+ система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t будет:

Pyt+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t= система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943(Ut, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t, ht+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t, система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943o)

После определения скорости подъемных сил Pyo и Pt+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t

система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 Pо= Рyo-Py(t+ система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 t) определится угол перекладки закрылка для создания силы с обратным знаком система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 Py=система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 20439432(система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943). Вычислитель дает сигнал исполнительному механизму 10 по повороту закрылка на угол система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, чтобы в момент времени t+ система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943 t на крыле 3 возникла сила Pyo.

Если реальная сила, определенная по фактическим параметрам в момент t+ система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943t, будет отличаться от прогнозируемой, то вводится поправочный коэффициент:

K система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943, который вводится в формулу для определения Pt+система автоматического управления движением судна на   подводных крыльях, патент № 2043943tпрочн 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.

Класс B63H25/00 Управление судами: уменьшение скорости хода, осуществляемое иными средствами, чем движители; динамическая постановка на якорь, те расположение судов с помощью основных или вспомогательных движителей

система управления -  патент 2527570 (10.09.2014)
устройство и способ автоматического управления движением судна по расписанию -  патент 2525606 (20.08.2014)
подруливающее устройство -  патент 2519610 (20.06.2014)
способ автоматического управления судном по курсу и интеллектуальная система для осуществления способа -  патент 2519315 (10.06.2014)
способ управления движением судна по широте и долготе -  патент 2516885 (20.05.2014)
устройство для управления подводным аппаратом -  патент 2515632 (20.05.2014)
устройство для формирования траектории перевода судна на параллельный курс с соблюдением ограничений на диапазон изменения сигнала управления -  патент 2515006 (10.05.2014)
способ отказоустойчивого управления движением корабля по глубине -  патент 2513157 (20.04.2014)
способ управления движением судна по заданной траектории -  патент 2509679 (20.03.2014)
способ определения поперечной гидродинамической силы, образующейся на корпусе судна при выполнении сложного маневрирования -  патент 2509032 (10.03.2014)

Класс B63B1/28 подвижными 

компактное судно на подводных крыльях -  патент 2421367 (20.06.2011)
судно на диско-крыльях -  патент 2371347 (27.10.2009)
способ стабилизации движения и снижения потребляемой мощности судна на подводных крыльях и устройство для его осуществления в виде кормового механизма коррекции характеристик управляемости судна -  патент 2262463 (20.10.2005)
способ стабилизации движения и снижения потребляемой мощности судна на подводных крыльях и устройство для его осуществления в виде кормового механизма коррекции характеристик управляемости судна -  патент 2262462 (20.10.2005)
способ маневрирования и способ торможения тримарана -  патент 2227104 (20.04.2004)
тримаран на регулируемых межкорпусных подводных крыльях -  патент 2177424 (27.12.2001)
тримаран на подводных крыльях -  патент 2177423 (27.12.2001)
аэро- или гидродинамическая поверхность переменной кривизны -  патент 2167785 (27.05.2001)
быстроходный катер -  патент 2105693 (27.02.1998)
система автоматического управления скоростным судном -  патент 2085430 (27.07.1997)
Наверх