Система определения метацентрической высоты судна Советский патент 1990 года по МПК B63B39/00 

Изобретение относится к области технических средств контроля остойчивости судна.

Цель изобретения - повышение точности На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемой системы; на фиг. 2 - блок оценки качества; на фиг. 3 - вычислительный блок; на фиг. 4 - подсистема накренения.

Система определения метацентрической высоты содержит датчики 1 посадки, датчики 2 угла крена, датчики 3 кренящего момента, выходы всех датчиков через аналого- цифровой преобразователь 4 и параллельный интерфейс 5 соединены с входами блока 6 формирования значений метацентрической высоты,.выход которого подключен к первому входу блока 7 оценки качества и через коммутатор 8 - к вычислительному блоку 9.

Первый выход блока 7 оценки качества подключен через электронный к.1юч 10 к вычислительному блоку 9, второй и третий выходы блока 7 оценки качества подключены к первому и второму входам компаратора 11 соответственно, первый выход которого подключен к управляющему входу электронного

ключа 10, а второй выход - к третьему входу блока 7 оценки качества, второй вход которого подключен к одному выходу подсистемы 12 накренения, другой выход которой через счетчик 13 подключен к управляющему входу коммутатора 8.

Блок 7 оценки качества (фиг. 2) содержит одновибратор 14, который соединен с реверсивным счетчиком 15, операционный усилитель 16, вычисляющий значение 0,02 (/icp+l), запоминающий блок 17, первый вход которого является первым входом блока 7 оценки качества и соединен со вторым входом реверсивного счетчика 15, второй вход соединен с одновибратором 14, а « выходов соединены с п выходами первого сумматора 18 (п - число измерений), который через первый делитель 19 соединен с входом операционного усилителя 16, генератор 20 синхроимпульсов, вход которого является вторым входом блока 7 оценки качества, а выход соединен с одним входом последовательно-параллельного преобразователя 21 другие п входов которого соединены с п выходами запоминающего блока 17 соответственно, а выход, являющийся первым выхо(Л

01

00

о со

СП

00

дом блока 7 оценки качества, последовательно соединен с первым инвертором 22, вторым сумматором 23, вторым делителем 24 вторым инвертором 25 и третьим сумматором 26, второй вход которого соединен с выходом первого делителя 19, а выход является вторым выходом блока 7, который соединен с входом компаратора 11. Вход одновибра- тора 14 является третьим входом блока 7 , оценки качества и соединен с выходом ком- j паратора II, один выход реверсивного счет- i чика соединен с вторым входом второго де- ; лителя 24, а другой - с вторым входом пер- ; вого делителя 19, выход операционного уси- ; лителя 16 является третьим выходом блока 7 оценки качества.

В вычислительном блоке 9 (фиг. 3) блок 27 ввода данных последовательно соединен с блоком 28 памяти, блоком 29 исходных величин, блоком 30 сравнения, на другой вход которого подключен выход блока 31 измеренных величин, а выход соединен через считывающее устройство 32 с блоком 33 вывода.

Подсистема 12 накренения судна (фиг. 4) состоит из соединенных последовательно блока 34 задания крена, сигнализатора 35, блока 36 управления кренованием, балластного насоса 37. Второй выход сигнализатора 35 является вторым выходом подсистемы 12 накренения и подключен к входу счетчика 13, а второй выход блока 36 управления кренованием является первы.м выходом подсистемы 12 накренения и подключен к входу генератора 20 синхроимпульсов в блоке 7 оценки качества. Блок 36 управления кренованием предназначен для включения-выключения балластного насоса 37, а также для выдачи сигнала об окончании серии измерений для запуска генератора 20 синхроимпульсов. Он содержит тумблеры включения и световые индикаторы. Сигнализатор 35 предназначен для выдачи сигналов на счетчик 13 для подсчета количества проводимых опытов кренования, а также для индикации параметров накренения.

Выполнение блока 6 формирования мета- центрической высоты 6 может служить устройство для вычисления элементарных функций. В блоке 6 значение метацентрической высоты судна формируется в соответствии с, формулой

/z Ш6

где Л - метацентрическая высота (м);

N -кренящий момент (тм);

D -водоизмещение судна (т);

© - приращение угла крена.

Система работает следующим образом.

С помощью подсистемы 12 накренения пользователь накреняет судно. С датчиков 1 посадки, угла крена 2 и кренящего момента 3 сигналы через аналого-цифровой преобразователь 4 и параллельный интерфейс 5 поступают в блок 6 формирования значений мета- центрической высоты, где значения мета- центрической высоты формируются в соот5 ветствии с формулой Л

jVl

ша

откуда они

0

поступают на первый вход блока 7 оценки качества и коммутатора 8. Одновременно с подсистемы 12 накренения на счетчик 13 количества измерений поступает сигнал. Счетчик 13 производит счет числа измерений до двух, при этом сигнал с его выхода поступает на управляющий вход коммутатора 8.

При проведении первого опыта кренова5 ния судна (первого измерения) через коммутатор 8 сигнал h с блока 6 формирования метацентрической высоты поступает на вход вычислительного блока 9 и на первый вход блока 7 оценки качества.

При проведении серии опытов кренования (измерений) количеством счетчик 13 подает управляющий импульс на коммутатор 8, который отключает вход вычислительного блока 9 от выхода блока 6 формирования значения метацентрической высоты и

5 значения метацентрической высоты h,- с блока 6 формирования значений метацентрической высоты поступают только на первый вход блока 7 оценки качества. В последнем проводится запись в память полученных результатов измерений, выработка значения А -

0 отклонения среднего арифметического полного ряда измерений h от среднего арифметического ряда измерений, не содержащего рассматриваемого измерения и значения Я - предельного отклонения /1„еп от /г для качественного результата. Эти сигналы

5 поступают с выходов блока 7 оценки качества на соответствующие входы компаратора 11, в котором происходит их сравнение. В случае качественности рассматриваемого значения метацентрической высоты,

Q т. е., когда предельное отклонение Р больще отклонения Д , с второго выхода компаратора 11 поступает управляющий сигнал на электронный ключ 10, который передает рассматриваемое значение метацентрической высоты с первого выхода блока 7 оценки

5 качества на вход вычислительного блока 9 для использования в дальнейщих расчетах характеристик остойчивости. В противном случае компаратор 11 вырабатывает сигнал отброса некачественного результата, который с его второго выхода поступает на тре0 тий вход блока 7 оценки качества, где происходит стирание результата и уменьщение числа измерений п на единицу, после чего работа блока 7 оценки качества повторяется сначала.

Блок 7 оценки качества результатов опы5 та кренования работает, следующим образом После проведения каждого опыта кренования на запоминающий блок 17 с блока 6 формирования значений метацентрической

высоты поступают результаты каждого определения метацентрической высоты Л, и запоминаются. Одновременно результаты поступают на реверсивный счетчик 15 количества измерений, в котором производится подсчет числа проведенных опытов.

С выходов запоминающего блока 17 значения метацентрической высоты поступают на входы первого сумматора 18, в котором вырабатывается значение суммы результап

тов измерения 2 /г,, которое поступает с вы-

хода первого сумматора 18 на вход первого делителя 19, на второй вход которого поступает с реверсивного счетчика 15 значение числа проведенных измерений п. В первом делителе 19 вырабатывается значение среднего арифметического ряда результатов опГ 2/1/ ределения метацентрической высоты ,

поступающее на вход операционного усилителя 16, на выходе кот орого устанавливается величина ,02(h+) - величина предельного для качественного результата отклонения, среднего арифметического неполного ряда результатов измерения (без рассматриваемого результата) от среднего арифметического полного ряда результатов измерений,, поступающая на вход компаратора 11.

По окончании проведения серии опытов кренования судна от подсистемы 12 накре- нения на вход генератора 20 синхроимпульсов поступает запускающий импульс. Генератор 20 синхроимпульсов начинает вырабатывать импульсы, синхронизирующие работу параллельно-последовательного преобразо- вателя-21, передающего поочередно значения метацентрической высоты /г,- с запоминающего блока 17 на входы первого инвертора 22 и электронного ключа 10 (первый выход блока 7). С выхода первого инвертора 22 сигнал поступает на вход второго сумматора 23, на втором входе которого уже имеется установивщееся значение суммы

п результатов S /i, с выхода первого суммаI

тора 18. С выхода второго сумматора 23 сигнал S/z-h поступает на вход второго делителя 24, на втором входе которого уже имеется установившееся значение п-1 (где д - число измерений, поданное с выхода реверсивного счетчика 15). С выхода второго делителя 24 значение среднего арифметического неполного ряда результатов измерений (без рассматриваемого результата) через второй инвертор 25 подаГ 2 h-hi

Лнеп

ется на третий сумматор 26, на втором входе которого уже имеется установивщееся значение Л. В третьем сумматоре. 26 вырабатывается сигнал разности Л-А„еп Д.. поступающий на второй вход компаратора 11

(второй выход блока 7) для сравнения с величиной Р, поступившей на первый вход от операционного усилителя 16.

В случае, если д Р (некачественный результат) компаратор 11 вырабатывает

сигнал, поступающий на вход одновибра- тора 14, выдающего одиночный импульс, поступающий на вход стирания запоминающего блока 17 для стирания из памяти некачественного результата и на реверсивный вход реверсивного счетчика 15 для уменьшения его содержимого на единицу. После этого процесс поиска и отбрасывания некачественных результатов повторяется, причем за полный ряд результатов принимается ряд, бывший в предыдущем цикле неполным

(т. е. без /-го некачественного результата).

Формула изобретения

Система определения метацентрической высоты судна, содержащая датчики посадки

и угла крена, интерфейс, блок формирования значений метацентрической высоты, подсистему накренения и вычислительный блок,

отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, система снабжена датчиком кренящего момента, преобразователем, блоком

оценки качества, компаратором, коммутатором, электтронным ключом и счетчиком, при этом датчики посадки, угла крена и кренящего момента через преобразователь и интерфейс соединены с блоком формирования значений метацентрической высоты, выход которого соединен с первым входом блока оценки качества, а второй вход - с выходом подсистемы накренения, причем первый выход блока оценки качества соединен через электронный ключ с вычислительным блоком, первый и второй входы компаратора соединены с вторым и третьим выходами блока оценки качества, а коммутатор включен между выходом блока формирования значений метацентрической высоты и входом вычислительного блока, счетчик

включен между вторым выходом подсистемы накренения и управляющим входом коммутатора.

j;

L 29

Изобретение относится к техническим средствам контроля остойчивости судна. Цель изобретения - повышение точности определения. Система содержит датчики 1 посадки, датчики 2 угла крена и датчики 3 кренящего момента, выходы которых через аналого-цифровой преобразователь 4 и параллельный интерфейс 5 соединены с блоком 6 формирования значений метацентрической высоты, вычислительный блок 9 и подсистему 12 накренения, коммутатор 8, блок 7 оценки качества, компаратор 11, электронный ключ 10 и счетчик 13. 4 ил.

3

27

28

(Риг.З

35

-

;j

Фи8.