СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОСТОЙЧИВОСТИ Советский патент 1973 года по МПК B63B39/00 

1

Изобретение относится к области судостроения, в частности к способам измерения коэффициента остойчивости судов.

Известны способы измерения коэффициентов остойчивости судна путем его кренования.

С целью обеспечения возможности производства замеров коэффициента остойчивости при любом состоянии моря по предлагаемому способу, при выполнении кренования к судну прикладывают знакопеременный кренящий момент с частотой, меньшей частоты бортовой качки и выделяют из сигнала измерителя угла крена составляюпцую, вызванную приложенным кренящим моментом.

При проведении крепования предлагаемым способом к судну прикладывают периодический кренящий момент с известным законом m(t). Вызванные этим моментом регулярные колебания накладываются яа естественную бортовую качку судна. Суммарный угол крена судна регистрируется специальным измерителем. Регулярная составляющая сигнала измерителя угла крена является полезной информацией, а составляющая от бортовой качки - помехой. Постоянная составляющая сигнала измерителя, обусловленная статическим креном, может быть исключена простыми методами. Больщую трудность представляет выделение полезной периодической составляющей на фоне помехи от бортовой качки. Однако,

и оно может быть осуществлено, для чего частоту кренящего момента выбирают значительно меньще частоты бортовой качки судна.

Для примера рассмотрим один из возможных методов. Сигнал измерителя угла крена может быть представлен в виде суммы

()в,() + в,(),

где GiC j-составляющая вызванная волнением,

02(0-периодическая составляющая, вызванная испытательным моментом. Если частота соо испытательного момента выбрана достаточно малой, так что Ф(/соо) 1, где Ф (/(Оо) - передаточная функция судна на бортовой качке, то можно считать

вло

Dh

x({) Q,(t)+.

где Dh - коэффициент остойчивости (D - водоизмещение судна, h-метацентрическая высота).

Найдем взаимно корреляцион 1ую функцию кренящего момента и сигнала измерителя угла крена судна:

R,m(} m({)-x({).

Если закон кренящего момента m(t) выбран так, что процессы m(t) и 9i() статистически независимы, то

liiW

.,n(0) /«W-0:W +

Dh

Среднее значение процесса m(t) равно нулю и

т Dh

хт (0)

Таким образом, корреляционный метод позволяет выделить из сигнала измерителя угла крена судна регулярный сигнал, что в совокупности с известным законом кренящего момента достаточно для определения коэффициента поперечной остойчивости судна Dh.

Однако при реализации предложенного способа время измерения не может быть выбрано бесконечно больщим, поэтому для расчета взаимно корреляционной функции должно быть использовано выражение вида тт

R.m(0) П1 (f) т (t) d + ({} &, (() dt,

оо

где Т - время измерения.

Первый член этого выражения будет являться полезным сигналом, подлежащим измерению, а два последних помехой, ошибкой измерения. Очевидно, что в этом случае ошибка определяется как временем измерения, так и законом кренящего момента и статистическими свойствами процесса качки. Проведенные расчеты и электронное моделирование показали, что вес кренящего устройства может

быть меньще 0,2% от водоизмещения судна, а мощность, потребляемая им, порядка 0,2% мощности главной машины.

Предмет изобретения

Способ измерения коэффициента остойчивости судна путем его кренования, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности производства замеров при любом состоянии моря, при выполнении кренования к судну прикладывают знакопеременный кренящий момент с частотой, меньшей частоты бортовой качки и выделяют из сигнала измерителя угла крена составляющую, вызванную приложенным кренящим моментом.