Стабилизатор бортовой и килевой качки глиссера с носовым крылом и закрылками Советский патент 1975 года по МПК B63B39/06 

Изобретение относится к области судостроения.

Известен стабилизатор бортовой и килевой качки глиссера с носовым крылом и закрылками, содержащий гировертикаль со съемом сигналов крена и дифферента от синусно-косинусных вращающихся трансформаторов, электрически связанных с задатчиками крена и дифферента, дифференцирующими / С-цеиочками, мостовыми двухполунериодными выпрямителями, генератором прямоугольных напряжений, формирователем иилообразных напряжений, в цени которых включены опорные диоды, резисторы, конденсаторы и эмиттерные повторители, и приводы закрылков, каждый из которых включает в себя силовой цилиндр, механически связанный с ротором синусно-косинусного вращающегося трансформатора датчика обратной связи и управляемым электрогидравлическим агрегатом, подключенным через ограничительный резистор к выходу суммирующего релейногоусилителя.

Однако такие стабилизаторы сложны конструктивно, малонадежны и не обеспечивают достаточную точность управле:ния.

Для упрощения конструкции стабилизатора, повыщения надежности работы и точности управления в предлагаемом стабилизаторе статорные обмотки вращающихся трансформаторов подключены к выходу генератора прямоугольных напряжений, а роторные обмотки каждого из упомянутых вращающихся трансформаторов электрически подсоединены к встречно-включенным мостовым выпрямителям, причем выходы выпрямителей вращающихся трансформаторов гировертикали через эмиттерные повторители и формирующие / С-цепочки присоединены к суммирующим усилителям приводов закрылков, а выходы выпрямителей вращающихся трансформаторов датчиков обратной связи подключены к упомянутым суммирующим усилителям через параллельно-соединенные конденсатор и два последовательных резистора, один из

которых защунтирован опорными диодами, причем к суммирующим усилителям подключены задатчики крена и дифферента и формирователь пилообразных напряжений, связанный с генератором прямоугольных напряжений.

Кроме того, мостовые двухполупериодные выпрямители синусно-кйсинусных вращающихся трансформаторов и мостовые двухполупериодные выпрямители релейных усилителей через оптроны, ограничительные резисторы, светодиоды и логические элементы «ИЛИ связаны с исполнительным реле формирования сигнала отказа. На чертеже схематически изображен описываемый стабилизатор.

К выходу генератора 1 прямоугольных напряжений подключены статорные обмотки вращающихся трансформаторов датчика 2 обратной связи, крена 3, дифферента 4 (эти датчики расположены в гировертикали 5) и датчика 6 обратной связи. Роторные (синусная и косинусная) обмотки каждого вращающегося трансформатора подключены к двум встречно-включенным мостовым выпрямителям 7, в диагонали постоянного тока которых подключены в качестве нагрузки диод 8 оптоэлектрического преобразователя (оптрона 9) с ограничивающим резистором 10, зашунтированные конденсатором 11. Выход мостовых выпрямителей вращающихся трансформаторов гировертикали 5 через операционный усилитель 12 и дифференцирующую (форсирующую) / С-неночку, составленную нз резистора 13 и конденсатора 14, подключен к суммирующей точке релейных усилителей 15 нриводов закрылков. К этим же суммирующим точкам подключены выходы мостовых выпрямителей собственных датчиков обратной связи через дифференцирующую (форсирующую) RC-u,eпочку, составленную из конденсатора 16 и двух последовательно соединенных резисторов 17 и 18, один из которых защунтирован двумя опорными встречно-включенными диодами 19 и 20. К выходу каждого суммирующего усилителя 15 подключены через разделительный конденсатор 21 диодный мостовой выпрямитель 22, в диагональ постоянного тока которого подключен оптрон 23 с резистором 24, и через ограничительный резистор 25 входные обмотки электрогидравлического агрегата 26, управляющего силовым цилиндром 27, щток которого механически соединен с закрылом 28 и ротором собственного датчика обратной связи. К ограничительному резистору 25 подключен мостовой выпрямитель 29, нагрузкой которого по постоянному току является резистор 30 с диодом оптрона 31.

К суммирующим точкам каждого усилителя привода подключены выходы задатчика крена и дифферента 32 и выход формирователя пилообразного напряжения 33, подключенного своим входом к выходу генератора 1 прямоугольных нанряженнй.

Выходы всех оптронов через полупроводниковые ключи 34-45 и светодиоды 46-57 подключены к входу логического элемента «ИЛИ 58, к выходу которого через реле времени 59 подсоединено исполнительное реле 60 формирования сигнала отказа.

Работа стабилизатора заключается в следующем.

При соответствии крена и дифферента глиссера заданным значениям, онределенными задатчиками этих величин, щтоки силовых цилиндров 27, закрылки 28 и роторы вращающихся трансформаторов датчиков 2 и 6 обратной связи находятся в определенном (первоначальном) -положении, так что среднее значение выходного сигнала релейных суммирующих усилителей 15 приводов равно нулю.

При этом выходной сигнал этих усилителей имеет вид прямоугольных импульсов постоянной длительности, период которых определяется периодом пилообразных нанряжений, поступающих на суммирующую точку усилителей 15 от формирователя пилообразных напряжений 33.

При появлении отклонений крена либо дифферента на выходе встречно-включенных выпрямителей 7 появляется сигнал постоянного тока, пропорциональный этому отклонению, который, проходя через операционный усилитель 12, поступает на дифференцирующую (форсирующую) 7 С-цепочку резистора 13 и

конденсатора 14. Выходной сигнал этой цепочки, пропорциональный скорости отклонения и его величине, поступает на суммирующую точку релейного усилителя 15 и, складываясь с сигналом формирователя пилообразных напряжений, осуществляет щиротную модуляцию импульсных выходных сигналов этого усилителя. Среднее значение выходного сигнала усилителя 15, поступая на обмотки агрегата 26, вызывает перемещение щтока силового цилиндра 27 такого направления, чтобы перемещение закрылка приводило к появлению управляющего момента на уменьщение отклонения, а сигналы с выпрямителей 7 датчиков 2 и 6 обратной связи компенсировали

сигналы от датчиков гировертикали 5. Выходные сигналы выпрямителей 7 датчиков обратной связи поступают на суммирующую точку усилителя 15 через форсирующую / С-цепочку, образованную конденсатором 16 и двумя

последовательно соединенными резисторами 17 и 18, один из которых защунтирован встречно-включенными опорными диодами 19 и 20. Эти диоды обеспечивают отсутствие срыва щиротно-импульсной модуляции сигналов усилителя 15 с одновременным ограничением угла перекладки закрылков. При отсутствии диодов 19 и 20 и больщих отклонениях крена и дифферента нроисходит насыщение усилителя 15, обуславливающее перемещение закрылка

с максимальной скоростью. При этом происходит кратковременный срыв щиротно-импульсной модуляции, которая восстанавливается но мере изменения положения закрылков. При очень больщих рассогласованиях

восстановление щиротно-импульсной модуляции может не произойти даже после перемещения закрылков в крайнее ноложение, соответствующее механическому упору. Для предотвращения ударов по механическим упорам

служат опорные диоды 19 и 20, устанавливающие уровень электрического ограничения неремещения- закрылков. При достижении закрылком некоторого положения происходит пробой одного из. опорных диодов, в резуль-рате которого резистор 17 закорачивается и входное сопротивление усилителя 15 по сигналу обратной связи уменьщается скачком до величины сопротивления резистора 18, подбираемой таким образом, чтобы сигнал обратной

связи компенсировал поступающие на суммирующую точку максимально возможные сигналы от датчиков гировертикали и задатчика. Поэтому на выходе усилителя обязательно восстанавливается широтно-импульсная модуляция выходного сигнала. Отклоненный закрылок создает управляющий момент, вызывающий уменьщение первоначального отклонения крена либо дифферента. На выходе выпрямителей 7 датчиков гировертикали 5 уменьшается сигнал постоянного тока, и поэтому сигнал обратной связи изменяет на обратный знак среднего значения выходного сигнала усилителя 15. Шток силового цилиндра начинает перемещаться к первоначальному исходному положению и приходит в исходное положение после уменьшения отклонения и крена и дифферента до нуля.

Особенностью глиссера с носовым крылом является возможность устойчивого движения при отключенном устройстве умерения качки при условии установки закрылков в нейтральное положение. Эта особенность позволяет обеспечить безаварийность движения после отказа любого агрегата устройства путем перевода закрылков в нейтральное положение. Для этого в устройстве осуществляются контроль работоспособности каждого агрегата и автоматическое формирование сигнала отказа при выходе какого-либо агрегата из строя с одновременной световой индикацией отказавшего агрегата. Такое решение позволяет отказаться от резервирования элементов и дает возможность быстрого осуществления текущего ремонта (путем замены) отказавшего агрегата во время движения с закрепленными в нейтральном положении закрылками.

В устройстве контролируются отказы в электрических цепях, приводящие к нарушению его функционирования (короткие замыкания, обрывы и т. п.). Индикация всех видов отказов производится с помощью оитронов, установленных на выходе мостовых выпрямителей. Выходы оптронов через полупроводниковые ключи 34-45 и светодиоды 46-57 подключены к входам логического элемента «ИЛИ, выход которого через реле времени 59 подключен к исполнительному реле 60 формирования сигнала отказа.

Контроль вращающихся трансформаторов датчиков и генератора прямоугольных напряжений осуществляется оптронами выпрямителей роторных обмоток. При нормальной работе этих элементов на выходе выпрямителей имеется сигнал постоянного тока, обуславливающий свечение оптрона. Фоторезистор оптрона управляет полупроводниковым ключом, который заперт при светящемся диоде оптрона. В случае пропадания сигнала в какой-либо роторной обмотке прекращается свечение светодиода оптрона и отпирается соответствующий ключ, которым через светоднод СД подается сигнал на вход логического элемента «ИЛИ. На выходе этого элемента появляется сигнал, обуславливающий с определенной выдержкой срабатывание реле времени, после срабатывания которого срабатывает реле 60, которое формирует сигнал отказа. Реле времени предназначено для предотвращения ложных срабатываний исполнительного реле. Контроль работы релейного усилителя 15 осуществляется оптроном, включенным в выходную диагональ выпрямителя 22, подключенного к выходу усилителя через разделительный конденсатор 21. При наличии

широтно-импульсной модуляции переменная составляющая выходного напряжения усилителя вызывает свечение светодиода оптрона. При срыве широтно-импульсной модуляции на выходе усилителя 15 имеет место постоянный

однополярный сигнал, при котором после заряда конденсатора 21 пропадает сигнал на выходе выпрямителя. Светодиод оптрона гаснет и вызывает отпирание соответствующего полупроводникового ключа, от которого через

светодиод поступает сигнал на вход элемента «ИЛИ. Контроль обмоток электрогидравлического агрегата осуществляется оптроном 31 выпрямителя, подключенного к резистору 25. Свечение светодиода этого оптрона обуславливается переменной составляющей падения напряжения на резисторе 25. При обрыве обмотки падение напряжения на этом резисторе становится равным нулю, оптрон гаснет и на вход элемента «ИЛИ поступает соответствующий сигнал от полупроводникового ключа.

Индикация отказавшего агрегата устройства производится на основании светящихся светодиодов 46-57.

Формула изобретения

1. Стабилизатор бортовой и килевой качки глиссера с носовым крылом и закрылками, содержащий гировертикаль со съемом сигналов крена и дифферента от синусно-косинусных вращающихся трансформаторов, электрически связанных с задатчиками крена и дифферента, дифференцирующими С-цепочками, мостовыми двухполупериодными выпрямителями, генератором прямоугольных напряжеНИИ, формирователем пилообразных напряжений, в цепи которых включены опорные диоды, резисторы, конденсаторы и эмиттерные повторители, и приводы закрылков, каждый из которых BKvTi04aeT в себя силовой цилиндр,

механически связанный с ротором синусно-косинусного вращающегося трансформатора датчика обратной связи и управляемым электрогидравлическим агрегатом, подключенным через ограничительный резистор к выходу

суммирующего релейного усилителя, о т л и ч ающийся тем, что, с целью упрощения конструкции стабилизатора, повышения надежности работы и точности управления, статорные обмотки вращающихся трансформаторов подключеиы к выходу генератора прямоугольных напряжений, а роторные обмотки каждого из упомянутых вращающихся трансформаторов электрически подсоединены к встречно-включенным мостовым выпрямителям, причем выходы выпрямителей вращающихся трансформаторов гировертикали через эмиттерные повторители и формирующие / С-цепочки присоединены к суммирующим усилителям приводов закрылков, а выходы выпрямителей вращающихся трансформаторов датчиков обратной связи подключены к упомянутым суммирующим усилителям через параллельно-соединенные конденсатор и два последовательных резистора, один из которых зашунтирован опорными диодами, причем к суммирующим усилителям подключены задатчики крена и дифферента и формирователь пилообразных иапряжений, связанный с генератором прямоугольных напряжений.

2. Стабилизатор по п. 1, отличающийс я тем, что мостовые двухполупериодные выпрямители синусно-косинусных вращающихся трансформаторов и мостовые двухполупериодные выпрямители релейных усилителей через оптроны, ограничительные резисторы, светодиоды и логические элементы «ИЛИ связапы с исполнительным реле формирования сигнала отказа.