Устройство для экспериментального определения параметров бортовой и килевой качки судна по линии видимого горизонта Советский патент 1988 года по МПК B63B39/14 

OtMOff

Го

Изобретение относится к судостроению, в частности к установкам для экспериментального определения параметров бортовой и килевой качки судна при проведении мореходных испытаний, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 738939.

Целью изобретения является повышение точности определения параметров.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства.

Устройство состоит из телевизионной камеры 1, генераторов кадровой 2 и строчной 3 разверток, источника 4 кадровых синхроимпульсов, амплитудного селектора 5 видеоимпульсов, электронного ключа 6, генератора 7 калиброванных импульсов, электронного коммутатора 8, счетного устройства 9, Электронно-вычислительного устройства 10, измерителя 11 качки, датчика 12 крена, датчика 13 дифферента, датчика 14 угловой скорости крена, датчика 15 угловой скорости дифферента, аналого-цифрового преобразователя 16, преобразователя 17 угловых перемешений, блока 18 определения параметров качки, блока 19 сравнения, блока 20 формирования погрешностей, блока 21 памяти, сумматора 22, переключателя 23 рода работ.

Перед началом работы, когда судно стоит на тихой воде, производится градуировка устройства, которая выполняется следуюшим образом.

Рабочую платформу, на которой установлены телевизионная камера 1 и измеритель 11 качки, наклоняют на фиксированные углы относительно видимой линии горизонта, имитируя тем самым крен или дифферент судна. Величина угла наклона измеряется точным угломером, например квадрантом, который устанавливают на рабочей платформе. Одновременно с этим с аналого- цифрового преобразователя 16 снимают цифровые коды, соответствующие фиксированным значениям угла наклона платформы, и рассчитывают коэффициенты преобразования по следующим формулам:

K,-I.K,а2 А--2

где К., К.1,...,К,п - коэффициенты преобразования;«ь а2,...,ос„ - значения углов наклона

платформы;

П, П-2,...,Лг, - цифровые коды углов наклона платформы в аналого-цифровом преобразователе.

Полученнь е коэффициенты преобразования вводят в преобразователь 17 угловых перемещений.

Параллельно с этим по формуле (1) рассчитывают коэффициенты преобразования углов наклона телевизионной камеры 1 в цифровые коды счетного устройства 9. При этом под П, П2,..., Пп понимают цифровые коды углов наклона платформы в счетном устройстве 9. Полученные коэффициенты преобразования вводят в электронно- вычислительное устройство 10.

После этого измеритель 11 качки устанавливают на подвижную платформу устройства тарировки измерителей угловых скоростей, например УПГ-10 (устройство для проверки гироскопов), и на фиксированных скоростях вращения платформы производят

0 градуировку измерителей угловых скоростей крена и дифферента. По формуле (1) рассчитывают соответствующие коэффициенты преобразования. При этом под а., а.2,---,У-п понимают значения угловых скоростей, а под

rii, Яг,.., П„ - цифровые коды угловых скоростей в аналого-цифровом преобразователе 16. Полученные коэффициенты пре- . образования вводят в преобразователь 17 угловых перемещений. После проведения градуировки измеритель 11 качки вновь

0 устанавливают на рабочую платформу, которую с помощью квадранта фиксируют в строго горизонтальном положении, являющемся исходным положением для последующих измерений.

В процессе движения судна электронно- вычислительное устройство 10 и преобразователь 17 угловых перемещений, умножая текущие цифровые коды углов наклона и угловых скоростей на введенные в них коэффициенты преобразования, на своих выходах

Q вырабатывают физические значения углов и угловых скоростей.

Последовательность работы предлагаемого устройства определяется двумя режи мами: режим I - определение параметров случайных и динамических погрещнос5 тей измерения; режим II - измерение текущих значений параметров бортовой и килевой качки с учетом погрещностей измерения. В режиме I переключатель 23 рода работ устанавливают в верхнее положение. Телевизионную камеру 1 и измеритель 11

0 качки устанавливают на рабочую платформу, которая на верхней палубе судна фиксируется в горизонтальном исходном положении. В процессе работы телевизионная камера 1, ориентированная параллельно диаг метральной плоскости судна или перпендикулярно к ней, регистрирует изображение линии видимого горизонта. Сканирующий луч отъюстирован в точку, которая в исходном положении совпадает с линией видимого горизонта. При включении устройства

0 автоматически происходит включение источника 4 кадровых синхроимпульсов и генератора 7 калиброванных импульсов. Первый синхроимпульс запускает генераторы кадровой 2 и строчной 3 разверток, открывает электронный ключ 6 и выполняет

5 операцию «Сброс счетного устройства 9. При этом начальная фаза импульса генератора 2 кадровой развертки смещает сканирующий луч в вертикальной плоскости.

а прямоугольный импульс генератора 3 строчной развертки - в горизонтальной. Величина отклонения сканирующего луча в горизонтальной плоскости определяется амплитудой прямоугольного импульса, а направление - его полярностью. По суммарным воздействиям двух отклоняющих импульсов сканирующий луч занимает одно из крайних положений одной из линий сканирования. Одновременно с этим через открытый электронный ключ 6 и электронный коммутатор 8 на соответствующий вход счетного устройства 9 начинают поступать импульсы от генератора 7 калиброванных импульсов. Поступление этих импульсов продолжается в течение всего времени перемещения сканирующего луча в вертикальной плоскости до пересечения с линией видимого горизонта. В момент пересечения на выходе амплитудного селектора 5 вырабатывается импульс, который закрывает электронный ключ 6, прекращая тем самым счет, а также через верхнее положение переключателя 23 рода работ подает на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 16 команду на выдачу в преобразователь 17 угловых перемещений цифровых кодов углов и угловых скоростей крена и дифферента, аналоговые сигналы которых поступают на информационные входы преобразователя 16 с выходов измерителя 11 качки. Число зарегистрированных импульсов в счетном устройстве 9 пропорционально длительности видеосигнала от начала сканирования до момента пересечения с линией видимого горизонта.

После окончания периода кадровой развертки сканирующий луч возвращается в исходное положение. Второй кадровый синхроимпульс выполняет операцию «Сброс счетного устройства 9, переводя код числа подсчитанных калиброванных импульсов в память электронно-вычислительного устройства 10, и открывает блок 20. На основе полученных данных о длительности видеосигналов электронно-вычислительное устройство производит расчет углов крена и дифферента и выдает их значения на первые входы блока 19 сравнения и блока 18 определения параметров качки. Блок 18 на основе поступающей - последовательности значений углов крена и дифферента вычисляет угловые скорости бортовой и килевой качки, которые с второго выхода блока 18 подаются на третий вход блока 19 сравнения.

Цифровые коды углов и угловых скоростей крена и дифферента в преобразователе 17 угловых перемещений преобразуются в физические значения углов и угловых скоростей и через переключатель 23 подаются на второй вход блока 19 сравнения. В блоке 19 значения углов крена и дифферента, поступающие на первый вход из электронно-вычислительного устройства 10,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

а также значения их угловых скоростей, поступающие на третий вход из блока 18, играют роль эталонных. В блоке 9 они вычитаются из текущих значений углов и угловых скоростей крена и дифферента, поступающих с выхода преобразователя 17. В результате этого на выходе блока 19 вырабатываются последовательности ощибок измерений, которые поступают на третий вход блока 20 формирования погрещностей. В блоке 20 на основе этих последовательностей определяются характеристики случайных и динамических погрещностей измерения углов и угловых скоростей крена и дифс{)е- рента для различных режимов движения судна. Одновременно с этим значения угловых скоростей крена и дифферента с первого и второго выходов преобразователя 17 подаются на вторые входы блоков 18 и 20. В блоке 18 на основе последовательностей значений угловых скоростей крена и дифферента определяются их угловые ускорения, которые с первого выхода блока 18 через переключатель 23 подаются на первый вход блока 20, в котором каждой погрешности измерения углов крена и дифферента ставятся в соответствие угол, угловая скорость и ускорение крена или дифферента соответственно, а каждой погрещности измерения угловых скоростей крена и дифферента - угловые скорости и ускорения крена и дифферента соответственно. Значения углов, угловых скоростей и ускорений используются 3 качестве адресных групп при записи в блок 21 памяти погрешностей измерения. Таким образом, в блоке 20 формирования погрешностей формируются группы погрешностей, состоящие из величин погрешностей и их адресов. Группы погрешностей крена, дифферента и их угловых скоростей поступают через переключатель 23 на первый вход блока 21 памяти, где они накапливаются с таким расчетом, чтобы на каждую величину углов крена, дифферента и их угловых скоростей в блоке 21 памяти имелись соответствующие значения погрешностей измерения.

В режиме II переключатель 23 рода работ переводится в нижнее положение. При этом кадровые синхроимпульсы с первого выхода источника 4 поступают на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 16, который в течение времени действия кадровь х синхроимпульсов формирует цифровые коды текущих значений углов и угловых скоростей крена и дифферента, поступающих на информационные входы преобразователя 16 с выходов измерителя 11 качки. Цифровые коды с выходов преобразователя 16 поступают на входы преобразователя 17 угловых перемещени-й, где они преобразуются в значения физических величин углов и угловых скоростей, которые с выхода преобразователя 17 через переключате.пь 23 подаются на второй вход

блока 21 памяти и на первый вход сумматора 22. Одновременно с этим значения угловых скоростей крена и дифферента с первого и второго выходов преобразователя 17 поступают на второй вход блока 18, в котором определяются угловые ускорения крена и дифферента. Эти угловые ускорения с первого выхода блока 18 через переключатель 23 подаются на третий вход блока 21 памяти. Под действием значений углов, угловых скоростей и ускорений, играющих роль адресных групп, из блока 21 выбираются значения погрешностей измерения углов и угловых скоростей крена и дифферента, которые с выхода блока 21 через переключатель 23

10

камерой, соответственно подключены к четырем информационным входам аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого через верхнее и нижнее положения переключателя рода работ соединен соответственно с выходом амплитудного селектора видеоимпульсов и с первым выходом источника кадровых синхроимпульсов, а четыре выхода соответственно связаны с четырьмя входами преобразователя угловых перемещений, первый и второй выходы которого связаны с вторым входом блока определения параметров качки и вторым входом блока формирования погрешностей, а все четыре выхода через нижнее положение

подаются на второй вход сумматора 22. В переключателя рода работ соединены с вто- сумматоре 22 осуществляется коррекция измеренных значений углов и угловых скоростей крена и дифферента судна с учетом погрешностей измерения, выбираемых из блока 21 памяти.

рым входом блока памяти и первым входом сумматора, а через верхнее положение - с вторым входом блока сравнения, первый вход которого связан с первым и вторым выходами электронно-вычислительного устФормула изобретения

Устройство для экспериментального определения параметров бортовой и килевой качки судна по линии видимого горизонта по авт. св. № 738939, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения параметров, оно снабжено измерителем качки, включающим в себя датчики угла крена и дифферента, датчиками угловых скоростей крена и дифферента, аналого- цифровым преобразователем, преобразователем угловых перемещений, блоками сравнения, определения параметров качки, памяти, формирования погрешностей, сумматором, переключателем рода работ, при этом четыре выхода измерителя качки, установленного на одной рабочей платформе с телевизионной

камерой, соответственно подключены к четырем информационным входам аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого через верхнее и нижнее положения переключателя рода работ соединен соответственно с выходом амплитудного селектора видеоимпульсов и с первым выходом источника кадровых синхроимпульсов, а четыре выхода соответственно связаны с четырьмя входами преобразователя угловых перемещений, первый и второй выходы которого связаны с вторым входом блока определения параметров качки и вторым входом блока формирования погрешностей, а все четыре выхода через нижнее положение

переключателя рода работ соединены с вто-

рым входом блока памяти и первым входом сумматора, а через верхнее положение - с вторым входом блока сравнения, первый вход которого связан с первым и вторым выходами электронно-вычислительного устройства, к которым также подключен первый вход блока определения параметров качки, второй выход которого соединен с третьим входом блока сравнения, а первый выход - через верхнее положение переключателя рода работ - связан с первым входом блока формирования погрешностей, третий вход которого подключен к выходу блока сравнения, четвертый - через верхнее положение переключателя рода работ - соединен с вторым выходом источника кадровых синхроимпульсов, а выход - через верхнее положение переключателя рода работ - подключен к первому входу блока памяти, третий вход которого через нижнее положение переключателя рода работ связан с первым выходом блока определения параметров качки, а выход соединен с вторым входом сумматора.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к установкам для экспериментального определения параметров бортовой и килевой качки. Целью изобретения является повышение точности определения параметров бортовой и килевой качки судна. Для этого устройство содержит телевизионную камеру 1, измеритель 2 параметров качки, выходные сигналы которого в преобразователе 3 преобразуются в числовые значения. Выход преобразователя 3 связан с вторыми входами блока 4 определения параметров качки и блока 5 формирования погрешностей, а через верхнее и нижнее положения переключателя 23 соответственно соединен с вторым входом блока 6 сравнения и вторым входом блока 7 памяти, который связан с первым входом сумматора 8. Первые входы блоков 4 и 6 подключены к выходу электронно-вычислительного устройства 10. Первый выход блока 4 через переключатель 23 связан с первым входом блока 5, а второй выход соединен с третьим входом блока 6, выход которого подключен к третьему входу блока 5. В блоке 7 памяти первый вход через переключатель 23 связан с выходом блока 5, третий вход через нижнее положение переключателя 23 - с выходом блока 4, а выход - через нижнее положение переключателя 23 - соединяется с вторым входом сумматора 8. В верхнем положении переключателя 23 происходит определение параметров случайных и динамических погрешностей, а в нижнем - их учет при измерении параметров качки судна. 1 ил. ъ (Л