система дистанционного автоматизированного управления шагом воздушных винтов

Формула изобретения

Система дистанционного автоматизированного управления шагом воздушных винтов судов на воздушной подушке, включающая в себя задатчик положения шага винта, формирователи управляющих сигналов, логические элементы ИЛИ, И, сигнальную лампу контроля наличия рассогласования, двухпозиционные электрогидравлические преобразователи и включенный перед механизмом установки шага лопастей винта двухскоростной реверсивный гидравлический исполнительный механизм, при этом система имеет два независимых электрогидравлических канала управления винтом: один для переднего, другой для заднего хода судна, подключенных каждый электрически к своему концевому выключателю в исполнительном механизме, а гидравлически подключенных через раздельные дросселирующие устройства в каждом канале параллельно к одноименным входам исполнительного механизма, в каждом канале управления винтом предусмотрен блок контроля скорости отработки канала, подключенный к автоматическому переключателю каналов управления и содержащий элементы сравнения фактической скорости отработки канала с заданной эталонной уставкой, а автоматический переключатель каналов управления содержит запоминающие устройства, подключенные своими входами к выходам блоков контроля скорости отработки своих каналов управления, а выходами подключенные к сигнализации о неисправности каналов управления, ко входам переключения каналов управления и через инверторы подключенные к блокировочным входам неисправных каналов управления, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена двумя гидравлическими емкостями, каждая из которых имеет объем больше объема камеры исполнительного механизма, установленными перед дросселирующими устройствами в гидравлических каналах, подходящих от исполнительного механизма, и размещенными вместе с дросселирующими устройствами в термостабильной камере.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к судостроению, в частности к системам дистанционного управления воздушными винтами изменяемого шага (ВИШ) судов на воздушной подушке (СВП).

Известна система дистанционного автоматизированного управления шагом ВИШ СВП по а.с. 317274, включающая в себя задатчик положения шага ВИШ, формирователи управляющих сигналов, логические элементы ИЛИ, И, сигнальную лампу контроля за наличием рассогласования, двухпозиционные электрогидравлические краны и включенный перед механизмом установки шага ВИШ двухскоростной реверсивный гидравлический исполнительный механизм, соединенный кинематически с механизмом установки шага ВИШ и датчиком обратной связи. В известной системе один канал управления ВИШ при переднем и заднем направлении движения СВП, в то же время по режимам загрузки тяговых двигателей СВП, в особенности мощных газотурбинных двигателей на больших СВП, допустимая скорость поворота лопастей ВИШ (время перемещения выходного органа механизма управления ВИШ) может отличаться в положениях лопастей ВИШ "Вперед" и "Назад". В этом случае поворот лопастей ВИШ с одинаковой скоростью при движении СВП в разных направлениях существенно ухудшает динамические возможности системы при управлении СВП.

Известна также система дистанционного автоматизированного управления шагом ВИШ по а.с. 702688, в которой в общий канал управления ВИШ введен дополнительный электрогидравлический преобразователь для управления поворотом лопастей ВИШ при движении СВП "Вперед". Эта система обеспечивает быстрое торможение СВП в экстренных случаях при воздействии на дополнительный орган управления, но решения, реализованные в этой системе, также не решают проблему максимально полного использования динамических возможностей системы управления ВИШ при движении СВП на переднем и заднем ходу при нормальной эксплуатации СВП.

Известна также система дистанционного автоматизированного управления шагом воздушных винтов СВП по патенту 2184664, включающая в себя задатчик положения шага винта, формирователи управляющих сигналов, логические элементы ИЛИ, И, сигнальную лампу контроля за наличием рассогласования, двухпозиционные электрогидравлические преобразователи и включенный перед механизмом установки шага лопастей винта двухскоростной реверсивный гидравлический исполнительный механизм. При этом система имеет два независимых электрогидравлических канала управления винтом: один для переднего, а другой для заднего хода судна, подключенных каждый электрически к своему концевому выключателю в исполнительном механизме, а гидравлически подключенных через раздельные дросселирующие устройства в каждом канале параллельно к одноименным входам исполнительного механизма. В каждом канале управления винтом предусмотрен блок контроля скорости отработки канала, подключенный к автоматическому переключателю каналов управления и содержащий элементы сравнения фактической скорости отработки канала с заданной эталонной установкой, а автоматический переключатель каналов управления содержит запоминающие устройства, подключенные своими входами к выходам блоков контроля скорости отработки своих каналов управления, а выходами подключенные к сигнализации о неисправности каналов управления, к входам переключения каналов управления и через инверторы подключенные к блокировочным входам неисправных каналов управления.

Все известные системы управления шагом ВИШ СВП не обеспечивают стабильное время отработки исполнительного механизма установки шага ВИШ, кинематически связанного с ВИШ, в условиях работы СВП при резком изменении температуры окружающего воздуха в дневное и ночное время, а также в летний и зимний периоды года. Это снижает оперативность работы системы при пониженной температуре и может привести к перегрузке приводного двигателя ВИШ при повышенной температуре наружного воздуха и ошибочных действиях оператора при управлении ВИШ.

Наиболее близким прототипом является система по патенту 2184664.

Цель изобретения - повышение надежности и улучшение динамических характеристик управления ВИШ СВП при резком изменении температуры окружающего воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая система дополнительно снабжена двумя гидравлическими емкостями, объем каждой из которых больше объема камеры исполнительного механизма, установленными перед дросселирующими устройствами в гидравлических каналах, подходящих от исполнительного механизма, и размещенными вместе с дросселирующими устройствами в термостабильной камере.

На чертеже представлена функциональная схема системы.

Система состоит из задатчика 1, элемента сравнения 2, электрогидравлических каналов 3 управления ВИШ при движении СВП на переднем ходу и 4 - управления ВИШ при движении СВП на заднем ходу, подключенных гидравлическими каналами к исполнительному механизму 5 и электрически - к концевым выключателям 6 зоны переднего хода и 7 зоны заднего хода, кинематически связанным с исполнительным механизмом 5.

Исполнительный механизм 5 кинематически связан с механизмом 8 установки шага лопастей ВИШ 9 и с датчиком обратной связи 10. Датчик 10 подключен к элементу сравнения 2, входам каналов управления 3 и 4, к входу защитного элемента И 11 и к указателю 12 положения исполнительного механизма 5. К выходу элемента сравнения 2 подключена сигнальная лампа 13 указания наличия рассогласования между задатчиком 1 и датчиком 10.

Канал 3 управления ВИШ на переднем ходу СВП содержит входной элемент И 3.1, подключенный входом к элементу сравнения 2 и выходом - к формирователю 3.2 импульсов управления, выходы которого подключены к управляющим элементам И 3.3 и 3.4. К другим входам И 3.3 и 3.4 подключены параллельно концевой выключатель 6 зоны переднего хода и выход защитного И 11. Выходы И 3.3 и 3.4 подключены к управляющим элементам электрогидравлического преобразователя 3.6, подключенного гидравлически своими входами к источнику гидравлического питания (на схеме не показан), а выходами - к исполнительному механизму 5. Гидравлические каналы от преобразователя 3.6 к механизму 5 снабжены регулируемыми дросселирующими устройствами 3.7 и 3.8.

В составе канала 3 имеется блок 3.9 контроля скорости отработки канала, содержащий последовательно соединенные элемент И 3.9.1, элемент задержки времени 3.9.2, элементы сравнения 3.9.3 и 3.9.4 и эталонный элемент 3.9.5 скорости отработки канала 3.

Канал 4 управления ВИШ на заднем ходу СВП полностью аналогичен по устройству каналу 3. Обозначения составляющих канал 4 элементов и их подключение соответствуют приведенным в описании канала 3, но с первой цифрой 4 в обозначении элемента (цифра 4 в обозначении элементов канала 4 указывает на их принадлежность к каналу 4). Отличие состоит в том, что вместо концевого выключателя 6 зоны переднего хода, подключенного к каналу 3, к каналу 4 подключен концевой выключатель 7 зоны заднего хода.

Сигналы с выхода блоков 3.9 и 4.9 контроля скорости отработки каналов управления 3 и 4 соответственно подключены к автоматическому переключателю 14 каналов управления.

Автоматический переключатель 14 содержит для каждого канала управления 3 и 4 последовательно соединенные элементы И 14.1 и 14.2, запоминающие устройства 14.3 и 14.4, элементы ИЛИ 14.5 и 14.6, инвертирующие элементы 14.7 и 14.8 соответственно.

Выход И 14.1 и запоминающего устройства 14.3 через ИЛИ 14.5 подключены к входу ИЛИ 4.5 канала 4 и к сигнальной лампе 15 неисправности канала 3, а через инвертирующий элемент 14.7 и ИЛИ 16 - к входу И 3.1 канала 3.

Выходы И 14.2 и запоминающего устройства 14.4 через ИЛИ 14.6 подключены к входу ИЛИ 3.5 канала 3 и к сигнальной лампе 17 неисправности канала 4, а через инвертирующий элемент 14.8 и ИЛИ 18 - к входу И 4.1 канала 4.

Для сброса запрета на управление ВИШ от неисправного канала к каналам 3 и 4 через ИЛИ 16 и 18 соответственно подключен кнопочный переключатель 19, подключенный также к входам сброса запоминающих устройств 14.3 и 14.4 автоматического переключателя 14.

Для обеспечения стабильной скорости отработки исполнительного механизма в условиях резкого изменения температуры наружного воздуха в систему, в гидравлические каналы между исполнительным механизмом и дросселирующими устройствами дополнительно введены две гидравлические емкости 20 и 21, по одной в каждом канале.

Объем каждой емкости больше объема рабочей камеры исполнительного механизма. Емкости 20 и 21 вместе с дросселирующими устройствами 3.7 и 3.8 канала 3 и 4.7 и 4.8 канала 4 расположены в отдельной термостабильной камере.

Система работает следующим образом. Поворотом задатчика 1 на соответствующий угол устанавливается заданное положение шага ВИШ. Сигналы, пропорциональные заданному углу поворота лопастей ВИШ от задатчика 1 и фактическому углу поворота от датчика обратной связи 10, поступают на элемент сравнения 2, с которого разностный сигнал поступает на входы каналов управления 3 и 4.

Рассмотрим работу канала 3 (работа канала 4 аналогична).

Сигнал от элемента сравнения 2 поступает на вход И 3.1. Если на другом входе И 3.1 присутствует сигнал об исправности канала 3 (поступает с выхода ИЛИ 14.5 автоматического переключателя 14), сигнал от элемента 2 проходит на формирователь импульсов управления 3.2, который в зависимости от знака разностного сигнала через И 3.3 или И 3.4 подает сигнал на управляющие элементы электрогидравлического преобразователя 3.6, который обеспечивает перепуск рабочей жидкости через регулируемые дросселирующие устройства 3.7 и 3.8 на механизм 5.

К другим входам И 3.3 и 3.4 через ИЛИ 3.5 подключен концевой выключатель 6 сигнализации о нахождении механизма 5 в зоне переднего хода и разрешающий работу канала 3 только в этой зоне. К входам И 3.3 и 3.4 подключен также сигнал с выхода защитного И 11 при наличии на входах И 11 сигналов от задатчика 1 и датчика обратной связи 10 (нет обрыва в цепях этих устройств).

В канале 3 имеется блок 3.9 контроля скорости отработки канала 3. На входной И 3.9.1 блока 3.9 поступают сигналы о наличии рассогласования с элемента 2 и о работе канала 3 от концевого выключателя 6. Сигнал с выхода И 3.9.1 поступает на вход запуска элемента выдержки времени 3.9.2, который с заданной скважностью пропускает сигнал от датчика обратной связи 10 на вход элемента сравнения 3.9.3, на который также поступает непрерывный сигнал от датчика 10. Разность этих сигналов с выхода элемента 3.9.3, соответствующая скорости отработки канала 3, поступает на элемент сравнения 3.9.4, где она сравнивается с выходным сигналом от эталонного элемента 3.9.5 скорости отработки канала 3.

Если разность сигналов на элементе 3.9.4 выше заданного порога нечувствительности этого элемента (канал 3 отрабатывает заданную команду слишком медленно, например, из-за неисправности или загрязнения дросселирующих устройств 3.7 или 3.8 или не отрабатывает вообще, например, из-за неисправности преобразователя 3.5), сигнал с выхода элемента 3.9.4 поступает на автоматический переключатель 14 каналов управления, на вход И 14.1, на другом входе которого присутствует сигнал от концевого выключателя 6.

Сигнал с выхода И 14.1 запоминается запоминающим устройством 14.3, через ИЛИ 14.5 поступает на сигнальную лампу 15 неисправности канала 3 и через ИЛИ 4.5 на исполнительную часть (И 4.3 и И 4.4) канала 4, а через инвертор 14.7 блокирует работу канала 3, снимая с входа И 3.1 сигнал, разрешающий работу канала 3 (поступал через ИЛИ 16).

Работа канала 3 блокируется, а управление переключается на канал 4 во всем диапазоне работы ВИШ.

После восстановления работоспособности канала 3 он может быть разблокирован подачей сигнала от кнопочного переключателя 19 через ИЛИ 16 на вход И 4.1 и на сброс устройства 14.3.

Работа канала 4 и автоматического переключателя 14 при работе канала 4 полностью аналогичны описанной выше работе канала 3.

При управлении ВИШ в условиях резкого изменения температуры наружного воздуха гидравлическая жидкость из внутренней камеры исполнительного механизма вытесняет жидкость из гидравлических емкостей 20 и 21, которая проходит через дросселирующие устройства всегда с одинаковой температурой, независящей от температуры окружающего воздуха даже при перекладке механизма на полный угол поворота ВИШ.

Предлагаемая система позволит максимально использовать динамические возможности СВП и исключить ошибки оператора при управлении.