Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11491
.pdf
Возможность регулировки системы стабилизации для соответствия различным судам, различным условиям
стабилизации или, на одном и том же судне, различным условиям навигации в разное время достигается за
счет непрерывного изменения оперативной связи между потоком жидкого балласта и приборами,
реагирующими на угловое движение качки. Другие особенности и преимущества данного изобретения лучше
понять из следующего описания в связи с прилагаемыми чертежами.
На прилагаемых чертежах, являющихся частью данного описания (№ 115):
Рисунок 1 представляет собой поперечный вертикальный разрез, частично показанный в проекции,
демонстрирующий одну из форм стабилизирующей системы; Рисунок 2 представляет собой план сверху той
же системы, частично показанный в проекции; Рисунок 3 представляет собой боковой вид одной из форм
инерциального прибора или акселерометра с частью его соответствующего управления; Рисунок 4
представляет собой фрагментарный увеличенный вид, частично фрагментированный, системы слежения за
скоростью потока; Рисунок 5 представляет собой план сверху компоновки, показанной на Рисунке 4; Рисунок 6
представляет собой фрагментарный увеличенный фрагмент устройства управления, показанного на Рисунке
3; Рисунок 7 представляет собой схему подключения цепей управления одной из форм изобретения; Рисунок
8 представляет собой частичную схему подключения модифицированной системы управления дублирующих
систем, применяемой только на левом борту судна, с некоторыми сопутствующими частями и схематически
изображенной модифицированной формой акселерометра; Рисунок 9 представляет собой полную схему
подключения формы изобретения, показанной на Рисунке 8, дублирующих систем, применяемых только на
левом борту судна; Рисунок 10 представляет собой схему На рисунке 11 показан боковой вид, частично в
разрезе, варианта изобретения, включающего в себя управление потоком воды с помощью рабочего колеса;
на рисунках 12 и 13 представлены фрагментарные разрезы, частично в плане и в проекции, судна с внешним
не сообщающимся с водой резервуаром; на рисунке 14 представлен график относительных фаз нерегулярной
качки судна и ряд диаграмм стабилизирующей эффективности резервуаров в ряде последовательных
временных интервалов; на рисунке 15 представлен аналогичный график и диаграмма, относящиеся к
регулярной качке и иллюстрирующие управление рабочим колесом, показанное на рисунке 11; и на рисунке 16
представлен фрагментарный вертикальный разрез, частично в проекции, одного из пары автоматических
устройств защиты от сильного волнения.
На рисунках 1, 2 и 3 показаны, соответственно, левый и правый баки, установленные на судне; 1 4 — это
соединительный канал (или каналы) между баками.
В качестве одного из вариантов осуществления изобретения для перекачки воды между резервуарами я
показываю средство для создания и использования давления воздуха, генерируемого
компрессором-воздуходувкой или любым аналогичным устройством, но я хотел бы, чтобы было понятно, что в
связи с системой управления, являющейся предметом данного изобретения, могут использоваться и другие
средства и методы для такого привода, как это особо указано и заявлено далее в настоящем документе, 5
представляет собой воздуходувку так называемого положительного или центробежного типа, или любого
другого типа.
Выходное отверстие воздуходувки соединено с резервуарами 2 и 3 посредством труб 7 и 8.
Всасывающий патрубок воздуходувки соединен с резервуарами трубами 9 и 10, как показано на рисунке:
Для повышения эффективности работы установки я предлагаю одновременно подключать выход
воздуходувки к одному резервуару, скажем, 3, а всасывающий патрубок к другому, скажем, 2, меняя местами
соединения каждые пол-оборота.
период вращения или в любое время, когда требуется это 70-градусное изменение направления, как будет
показано позже. Обтекаемые клапаны 11, 12, 13, 14 установлены для контролируемых, по существу, осевых
перемещений в соответствующих трубах с помощью обтекаемых звеньев или 75 рычагов 15, 16, 17, 18
соответственно, установленных для свободного колебания на осях сальниковой коробки 19; 20, 21 и 22, чтобы
либо открывать, усиливать или закрывать, либо регулировать прохождение воздуха, как показано на рисунке,
и 80 прикреплены к рычагам управления 25, 26, 27 и 28, которые также имеют обтекаемую форму внутри труб
и вращательно установлены вокруг осей сальниковой коробки 29; 30, 31 и 32 перпендикулярно чертежу на
рисунке 2 85 и поддерживаются кронштейнами снаружи труб рядом с овальным расширением труб,
необходимым для размещения клапанов.
Рычаги 25, 26 соединены с 90-градусным штоком 35, а рычаги 27, 28 — со штоком 36, причем указанные
штоки установлены с ограниченным продольным перемещением, необходимым для частичного или полного
открытия или закрытия клапанов. Штоки 35 и 36 соединены с втулками 42, 43, которые направляются для
продольного перемещения и не вращаются с помощью направляющих 37, 38, 39 и 40. Втулки 42 и 43 имеют
внутреннюю, но противоположную резьбу и соответственно входят в зацепление с винтами 44, 45 с
соответствующей резьбой, закрепленными на червячных колесах 46, 47 соответственно. Последние
упомянутые колеса находятся в зацеплении с червяком 48, непосредственно соединенным с 105 якорем 118
(рис. 7) отдельно возбуждаемого двигателя постоянного тока 50. Из приведенного выше описания видно, что
при вращении двигателя штоки 35 и R6 перемещаются в 110 в противоположных направлениях и управляйте
клапанами примерно так, как показано на рисунке 2, где изображено крайнее левое положение штока 2:
и крайнее правое положение штока 35; как видно на рисунке, клапан 12 115 полностью открыт, и давление
воздуходувки подается на воду в правом баке 3. Одновременно клапан 13 открыт, и левый бак 2 соединен с
всасывающей стороной воздуходувки 1 j 2. Одновременно клапаны 14 и 11 закрыты. Уровень воды в правом
баке понижается, тогда как в левом баке уровень повышается в соответствии с потоком воды через 12
сообщающийся канал 4.
Вращение пилотного двигателя 50 в противоположном направлении изменяет описанные выше условия на
противоположные; Стержень 36 перемещается вправо, а стержень 35 — на 13 М Gi 408 796 т и соединяется
со вторым усилительным рычагом 73, шарнирно установленным вокруг оси 74. Рычажная система
уравновешивается с помощью грузов 75 и 76. На конце рычага 73 установлена 70 пластина 69, изготовленная,
предпочтительно из изоляционного материала, с двумя плоскими прямоугольными катушками 77, 78 (рисунки
6 и 7), выполненными из сравнительно большого числа витков тонкой проволоки. Ввиду того, что центр
тяжести 75 инерционного элемента находится на опорной оси 55, силы инерции, обусловленные линейным
ускорением, не влияют на инерционную систему, и на последнюю действует только угловое ускорение 80,
возникающее при качении вокруг оси, параллельной оси 55. Момент инерции, как известно, равен
произведению момента инерции инерционного элемента 51 относительно оси 55, Угловое ускорение 85,
умноженное на 85, поглощается пружиной 65 на величину, пропорциональную угловому ускорению,
преобладающему в любой момент времени, и это отклонение усиливается рычажной системой 70, 71, 73, 90,
и отклонение катушек 77, 78 от среднего положения таким образом пропорционально мгновенному угловому
ускорению судна. Угловое перемещение катушек 77, 78 вокруг оси 74, 95 происходит в воздушных зазорах
двух электромагнитов переменного тока 79, 80, питаемых катушками 81, 82. Электромагниты 79
поддерживаются опорой 85, скользяще установленной между направляющими 86, 87 на 1 j (небольшое
линейное перемещение вверх и вниз).
В нормальном положении, когда не действует угловое ускорение качения, рычаг 73 находится в
горизонтальном положении, как показано на рисунке 3, а опора 85 находится в своем среднем положении t05,
которое соответствует симметричному положению катушек 77, 78 относительно полюсных поверхностей
магнитов, показанных на рисунке 6i; в этом случае в обеих катушках 77, 78 индуцируются переменные
электродвижущие силы равной амплитуды.
При изменении углового ускорения вращения углового положения катушек 77, 78 изменяется и число
потокосцеплений, проходящих через 115 катушек, а также соответственно изменяется амплитуда
индуцированной электродвижущей силы.
Например, при возникновении углового ускорения влево (стрелка 81) пружина прижимается вниз звеном 64
120, и конец катушки рычага 73 также опускается вниз, так что потокосцепления, а следовательно, и
индуцированное напряжение в катушке 78, увеличиваются, в то время как соответствующие значения потока
и индуцированного напряжения в катушке 77 125 существенно уменьшаются пропорционально угловому
ускорению. Следует понимать, что в пределах таких ограничений, как 13 C влево, что закрывает клапаны 12 и
13 и открывает клапаны 11 и 14, рассматриваются только небольшие угловые отклонения рычага 73 от
среднего положения. Вода в правом баке поднимается, а в левом баке опускается. Промежуточные условия
давления возникают при промежуточном положении управляющих тяг 35 и 36.
Видно, что реакции воздушных потоков на клапаны уравновешиваются между собой, так что сила,
необходимая для перемещения регулирующих штоков, довольно мала, а пилотный двигатель 50
представляет собой очень малый двигатель по сравнению с двигателем постоянной скорости 6, приводящим
в движение вентилятор. Кроме того, нагрузка на главный двигатель 6 остается практически постоянной
благодаря дифференциальному управлению клапанами.
Из приведенного выше описания следует, что разница давлений в резервуарах является определенной
функцией относительного смещения штоков и, следовательно, числа оборотов двигателя 50 от его
центрального положения, когда все четыре рычага управления 25, 26, 27 и 28 и соответствующие клапаны
расположены таким образом, что давление в обоих резервуарах одинаково.
Далее будет описано управление двигателем 50. Для обеспечения скорости потока в соединительных трубах,
пропорциональной мгновенному угловому ускорению судна, я предпочитаю использовать инерциальный
прибор или акселерометр 51, показанный отдельно на рисунке 3, а также обозначенный в меньшем масштабе
на рисунке 1. Этот тип акселерометра или его модификации, например, показанные на рисунке 8, могут
использоваться со всеми модификациями изобретения, описанными ниже.
На рисунке 3 показана балка 51, предназначенная для поддержки двух грузов 52, 53; балка вращательно
установлена вокруг оси 55, параллельной продольной оси судна и перпендикулярной плоскости чертежа, с
помощью шарикоподшипников 54. Ось 55 поддерживается корпусом 56, на верхней части которого закреплена
пружина 57, снимающая давление с подшипника 54, обусловленное весом инерционных элементов 51, 52, 53,
b O, благодаря чему подшипник практически не подвержен трению.
Корпус 56 крепится к опоре 60, поддерживаемой относительно основания 61, с вставным вибропоглощающим
материалом или элементом 63. Балка 51 инерционного элемента соединена посредством жесткого гибкого
звена 64 с относительно прочной плоской пружиной 6C, закрепленной на другом конце на опорной пластине
60. Масляный демпфер 67 соединен с пружиной 65 посредством жесткого гибкого звена 68. Другое жесткое
гибкое звено 70 соединяет инерционный элемент 51 с усилительным рычагом 71, шарнирно установленным
вокруг оси 72. 408,796 408,796 поддерживают катушки 77 и 78 в рабочем взаимодействии с магнитами 79 и 80.
Для поддержания ограниченного хода следует понимать, что регулируемые упоры 33 и 34, соответствующим
образом поддерживаемые кронштейнами, как показано на рисунке, будут предусмотрены для резкого
ограничения относительных перемещений инерционного элемента 51. В нижней части скользящий блок 85
соединен со стержнем 90, простирающимся вниз до соединительного канала или трубы 4 и предназначенным
для небольшого линейного перемещения в направлении его длины. Вес стержня 90 и блока 85
предпочтительно компенсируется восходящим усилием пружины сжатия 91, воздействующей между палубой
и выступом 89 на стержне.
Внутри соединительного канала расположен обтекаемый корпус 92, подвешенный на рычагах 93, 94 (рис. 4),
также имеющих обтекаемую форму относительно потока через канал 4 и вращающихся вокруг осей 95, 96,
установленных внутри колоколообразного удлинителя 97 на трубе 4. Это особенно ценно в связи с косвенным
или непрямым переносом воды под действием описанного давления воздуха, но в случае прямого или
прямого переноса, как будет описано далее в связи с рис. 11, могут быть использованы другие, возможно,
более простые средства.
Ось 95 выходит за пределы удлинителя 97 через соответствующий сальник 98 и поддерживается
подшипником 100. Кривошип 101, закрепленный на внешней части вала 95, соединен с двумя пружинами 102,
103, которые соответствующим образом поддерживают и центрируют рычаги 93, 94 и обтекаемый корпус 92 в
показанном положении, когда в трубе нет потока. Втулка 104, свободно установленная на валу 95, соединена
с пружиной 105, другой конец которой соединен с валом 95 рядом с кривошипом 101.
Втулка 104 крепится к зубчатому сектору 106, утяжеленному грузом 107, и соединена со стороны противовеса
с демпфером масла 108, как показано на рисунке.
Сектор 106 находится в зацеплении с меньшей шестерней 109, закрепленной на кулачке 110, на котором
расположен ролик 41, находящийся на нижнем конце штока 90. Для поддержания контакта между кулачком и
роликом предусмотрено устройство, состоящее из вспомогательного рычага 112 и пружины 113.
В ответ на угловое ускорение влево (стрелка 81) вода течет по соединительной трубе в указанном
направлении (то есть вправо), как будет показано далее, обтекаемое тело 92 увлекается вправо до тех пор,
пока крутящий момент, обусловленный трением поверхности 92, не будет компенсирован соответствующим
отклонением пружин 102, 103.
Зубчатый сектор 106 поднимается, а кулачок 110 вращается по часовой стрелке, что приводит к опусканию
штока 90 с магнитами 79 и 80. При потоке в противоположном направлении происходит противоположное
движение, и электромагниты 79 и 80 поднимаются.
Сила, действующая на тело 92, как правило, изменяется пропорционально квадрату скорости потока, и для
того, чтобы обеспечить перемещение вверх и вниз, практически пропорциональное скорости воды в трубе или
канале 4, профиль кулачка должен быть выбран соответствующим образом для осуществления этого
функционального преобразования. Тело 92, даже если оно выполнено по принципу обтекания, может
создавать турбулентность в потоке и подвергаться вибрациям; расположение упругого звена, образованного
пружиной 105 и демпфером 108, устраняет такие вибрации в управляющем сегменте 106 и позволяет
передавать затухающее движение на шток 90, практически пропорциональное скорости потока.
Схема, показанная на рисунках 4 и 5, представляет собой систему слежения между угловым ускорением
судна, регистрируемым инерциальным прибором или акселерометром, и скоростью потока, которая позволяет
получить управление типа, заданного уравнением (2) dw d 26 di t 20 A. Электрические цепи, управляющие
пилотным двигателем 50 в соответствии с изложенными принципами, показаны на рисунке 7.
Обращаясь к рисунку 7, 115 представляет собой генератор постоянного тока, питаемый двигателем 116 100.
Генератор 115 соединен с пилотным двигателем 50 в так называемой схеме Уорда-Леонарда, в которой якорь
117 генератора соединен с якорем 118 двигателя 50, а обмотка возбуждения 119 105 двигателя возбуждается
отдельно. Управление скоростью двигателя 50 с соответствующим клапанным управлением вентилятором
осуществляется путем изменения обмотки возбуждения генератора 117. Последовательный тормоз 120 110
установлен на валу 48 двигателя 50 с обмоткой 121, включенной последовательно в цепь:
Якоря 117, 118. Генератор 115 работает при низком значении своей внутренней характеристической кривой,
так что изменение результирующего возбуждающего ампер-витка характеризуется практически
пропорциональным изменением генерируемого напряжения. Генератор 156 имеет три дифференциально
намотанных разделенных обмотки возбуждения 122, 123 и 124.120
Поля 122 и 123 образованы большим количеством витков тонкой проволоки, а поле 124 — меньшим
количеством витков более толстой проволоки.
Теперь будет описана термоэлектронная система, управляемая модуляцией 125 электродвижущих сил,
индуцированных в катушках 77, 78, углового ускорения 1 i 1 1 1 Y i 408,796 9, чувствительный прибор. Катушки
77 и 78 соединены одним концом с катодной стороной термоэлектронной системы. Лампы или вентили 132,
134 приспособлены для работы в качестве усилителей, по существу, на прямолинейной части их
характеристик с помощью соответствующего смещения 135. Показана трансформаторная связь 142, 143 для
управления силовыми лампами 130, 131, приспособленными для работы в качестве выпрямителей с
помощью соответствующей электродвижущей силы смещения, показанной в виде батареи 144. Силовые
лампы 10, 131 соединены с дифференциальным раздельным полем 122, по существу, как показано. Между
пластинами ламп 10, 131 и полем 122 вставлены Индуктивности фильтрующих цепей 146, 145, образующие с
соответствующими емкостями высокочастотный байпас, сглаживающий колебания выпрямленного тока.
Между фильтрами 146, 145 и разделительной обмоткой 122 вставлены первичные обмотки двух
трансформаторов с высоким коэффициентом трансформации 136, 1, 7.
Вторичные обмотки этих трансформаторов соединены с отрицательным выводом, общим для
термоэлектронных ламп, через источник соответствующей смещающей электродвижущей силы (не показана);
оставшиеся концы этих вторичных обмоток соединены с сетками силовых ламп 138, -139, пластины которых
соединены с раздельным полем 123, как показано на рисунке. Центральные отводы дифференциальных
полей соединены с общим положительным выводом термоэлектронной системы. Источник высоковольтного
питания для ламп показан в виде обычного батарейного блока 140, подключенного к выводам небольшого
генератора переменного тока 141, показанного подключенным на том же валу, что и мотор-генераторная
установка 116, 115. Этот же генератор 141 питает катушки 81, 82 электромагнитов 79, 80. Отрицательный
конец источника постоянного тока 140 соединен с общим катодным соединением термоэлектронной системы.
В дополнение к системе слежения между движением катушек 77, 78 акселерометра и реакцией потока,
восстанавливающей равновесие путем возвращения магнитов 79, 80 в выравнивание с катушками через
промежуточный стержень 90, приводимый в действие потоком, имеется вторая система слежения на
двигателе слежения 50. Для этого я предусмотрел дополнительное раздельное поле 124, соединенное с
резистором 125, расположенным параллельно валу 48. Скользящий контакт 126, механически закрепленный
на подвижной гайке 127, но электрически изолированный от нее, устанавливает контакт с резистором 125.
Контакт 126 и центральный отвод поля 124 соединены с источником постоянного тока 128, 129.
Очевидно, что когда контакт 126 движется в сторону двигателя, через правую половину катушки 124 протекает
больше тока, а через левую — меньше, и наоборот при движении контакта 126 в противоположную сторону.
Описанная конструкция не должна рассматриваться в ограничивающем смысле, поскольку в рамках
прилагаемых пунктов формулы изобретения возможен ряд различных модификаций изобретения № 75. На
рисунке 8 в качестве еще одного примера показана система управления, обеспечивающая по существу тот же
результат, что и показанная на рисунках 3, 80, 4, 5, 6 и 7, но в которой определенное количество элементов
электрического управления заменено элементами с гидравлическим приводом.
Обращаясь к рисунку 8, 150 представляет собой блок из тяжелого металла, такого как железо, свинец или
тому подобное, подвешенный на длинной пружине 151, показанной как сломанная посередине, и
поддерживаемый с помощью кронштейна 152, прикрепленного к левому борту судна 1 90. Ввиду того, что
точно такое же оборудование установлено на правом борту судна, следующее описание и чертеж относятся
только к приборам и цепям, расположенным относительно левого борта судна или оперативно связанным с
ним.
Блок 150 перемещается с ограниченной амплитудой в практически вертикальном направлении с помощью
трех пар роликов 153, 154, 155 с антифрикционными свойствами, установленных на валах, перпендикулярных
направляющей, и способных катиться с минимальным трением по обработанным параллельным
направляющим поверхностям 156, 157 направляющего кронштейна 158, 105, закрепленного на судне, как
показано на рисунке.
В нижней части предусмотрен масляный демпфер 160, содержащий масло или другую демпфирующую
вязкую жидкость.
Колоколообразная опора 163, прикрепленная к стержню 159 (110), поддерживает на своем нижнем конце
кольцо 162. Контейнер 160 прикреплен к судну и имеет в центре осевой трубчатый выступ 164. Стержень 159
проходит через трубчатый выступ 164 j 15 и имеет прикрепленный на своем нижнем конце верхнюю стенку
деформируемого сосуда или сильфона 165, нижняя стенка которого надлежащим образом закреплена на
судне. Сильфон состоит из гофрированной, предпочтительно 120, цилиндрической поверхности,
изготовленной из упругого материала, такого как сталь, фосфористая бронза, резина или тому подобное.
Сильфон 165 соединен посредством трубки 166 с U-образной стеклянной трубкой 167. В нижней части трубки
167 125 находится небольшое количество ртути 168, в которую погружен тонкий стержень 169 с высоким
сопротивлением, аналогичный так называемым сеточным утечкам, используемым в радиоцепях. Известно,
что удельное сопротивление Из таких стержней 13 C 408, 196 стержней на единицу длины могут быть
изготовлены любого значения в зависимости от толщины проводящего покрытия, например, от нескольких Ом
до нескольких мегаом на дюйм. В качестве материала покрытия следует использовать такой материал,
который не подвергается воздействию ртути, и во избежание окисления последнего внутри колбы 170,
которая соединяется с трубкой 167 и сообщается с ней, может быть герметично запечатан инертный газ,
такой как, например, аргон, и который одновременно может использоваться в качестве камеры сжатия 170 при
изменении уровня ртути в трубке 168. Все описанные далее U-образные трубки имеют аналогичные колбы,
предпочтительно. Из приведенного выше описания очевидно, что когда судно подвергается угловому
ускорению dt 2, вызывающему качку, возникает пропорциональное линейное ускорение S 1 ts, направленное
приблизительно dt 2 вдоль оси стержня 159, и сила инерции -rnb 2, где m — масса блока, то есть его вес,
деленный на Ускорение свободного падения g воздействует на деформируемый сосуд 165, изменяя степень
его деформации и тем самым вызывая перемещение герметично закрытого, предпочтительно непроводящего
заполняющего жидкость сосуда 165, трубы 166 и левой стороны U-образной трубки 168 внутрь или наружу
практически пропорционально мгновенному значению углового ускорения сосуда, что, таким образом,
изменяет уровень ртути в U-образной трубке и, следовательно, величину сопротивления стержня 169,
определяемую высотой ртути.
Резистор 169 герметично запаян через стекло и сообщается с выводом 172, а ртуть — с другим выводом 171,
также герметично запаянным через стекло.
С учетом оговорок относительно ускорений, вызванных качкой и вибрацией, которые будут рассмотрены
позже, изменение электрического сопротивления между клеммами 171, 172, таким образом, пропорционально
мгновенному угловому ускорению судна.
Диаметр U-образной трубки должен быть достаточно малым, чтобы обеспечить желаемую чувствительность,
и не слишком малым, чтобы избежать капиллярных явлений, которые в противном случае могли бы помешать
работе прибора.
Аналогичная U-образная трубка 173 сообщается с деформируемым контейнером или сильфоном 174,
подобным контейнеру 165. Сила, приводящая в действие контейнер 174, определяется сопротивлением,
оказываемым на обтекаемый корпус 92, расположенный в поперечном канале 4, как было подробно описано в
связи с рисунками 3 и 4 и не показано подробно на рисунке 8 по этой причине, поскольку его функция и
расположение «точно такие же».
Факсимильная копия 1 желтого цвета 180 функционально связана с подвижной гайкой 127 65, способной к
осевому перемещению вдоль вала 48 двигателя 50, как подробно показано на рисунке 7.
Показано, что рабочее соединение устанавливается с помощью вилки 181, имеющей ось опоры 182 и
входящей в зацепление со штифтом 183 70 на подвижной гайке. Противоположный конец 184 рычага 181
соединен с сильфоном 180 посредством звена 185.
Сильфонный патрон 180 соединен с U-образной трубкой 190 аналогично трубкам 167 и 173, описанным ранее.
Трубки 167, 173 и 190 и соответствующие им резистивные стержни электрически соединены
последовательно, как показано на рисунке, и при изменении уровня ртути изменяется сопротивление всей
цепи 8C между клеммой 171 на трубке 167 и клеммой 191 на стержне трубки 190.
Последовательность ламп соединена последовательно с конденсатором 192, параллельно которому
находится первичная обмотка трансформатора 175. Цепь, содержащая конденсатор 192 и переменный
резистор, образованный тремя U-образными лампами между точками 171 и 191, замыкается на источнике
переменного тока через клеммы 176 и 177 и представляет собой фазосдвигающую сеть, управляющую двумя
выпрямителями 186, 187 с горячим катодом, катодные нагревательные элементы которых опущены на
рисунке 8. Трансформатор 178 соединен своей первичной обмоткой с источником питания между клеммами
176, 177, а его вторичная обмотка 179 соединена с анодами выпрямителей 186, 187. Вторичная обмотка
трансформатора 175 с двойной сеткой соединена с центральными отводами выпрямителей. Центральный
отвод вторичной обмотки соединен с центральными отводами трансформатора 175. трансформаторы нагрева
нитей накала (не показаны) и, таким образом, находятся под потенциалом 105 катода и подключены
непосредственно к клемме 194 линии постоянного тока. Центральный отвод вторичной обмотки
трансформатора 178 подключен к другой клемме 193 линии постоянного тока. Хорошо известно, что средняя
выходная мощность такой системы двухволновых выпрямителей может регулироваться сдвигом фазы
напряжения gTid, которое получается путем изменения сопротивления между точками 171 и 191 показанной
схемы. Рабочее взаимодействие системы управления, показанной на рисунке 8, с другими частями
электрического управления вентиляторами показано на рисунке 9, где U-образные переменные резисторы
схематически обозначены как проволочные резисторы.
Схема слева от клемм 193, 194 на рисунке 9 идентична схеме 425, показанной на рисунке 8. Высокочастотный
выход. Однако очевидно, что на второй акселерометр (не показан), расположенный на правом борту судна,
будут воздействовать точно такие же компоненты ускорения, вызванные качкой или вибрацией, что вызовет
практически одинаковые изменения либо в пуске, либо в среднем выходном сигнале соответствующих
выпрямителей (не показаны), функционально связанных с правым акселерометром (не показан).
Следовательно, хотя качка или вибрация, или их комбинация, будут влиять на выпрямители, функционально
связанные с левым и правым бортами, они будут влиять на них одинаково и в одном и том же направлении,
так что результирующий эффект дифференциального расщепленного поля, вызванного этими движениями
качки или вибрацией, будет равен нулю, и по той же логике легко понять, что никакого результирующего
эффекта не будет оказываться на магнитную структуру вспомогательного генератора 250. Из скорости
изменения ускорения крена следует, что уровень жидкости в стабилизирующих баках 2 и 3 не будет
подвержен качке или вибрациям. Из приведенного выше описания видно, что система, показанная на рисунке
8, избирательно реагирует на крен, когда 9-метровые акселерометры левого (150) и правого (не показанного)
бортов действуют аддитивно в управлении, и невосприимчива к качке или вибрациям или любым их
комбинациям благодаря описанному выше устранению этих возмущений в дифференциально намотанных
полях. Также ясно, что колебания температуры, которые могут изменять уровни ртути в трубках 167, 173, 105
из-за расширения инертного газа в колбах трубок, также компенсируют их воздействие в дифференциальных
эффектах противоположно намотанных полей генератора.
1 Предшествующее описание относится к управлению скоростью потока и ускорением потока в ответ на
угловое ускорение rd 20) и к скорости изменения углового ускорения 115 качения, благодаря чему избыток
воды, мгновенно концентрирующийся на поднимающейся стороне сосуда в любой момент времени,
становится практически пропорциональным мгновенной угловой скорости сосуда.
Эта концентрация получается путем интегрирования скорости потока по времени. Хорошо известно, что во
всех методах или аппаратах, использующих процессы интегрирования, возможна кумулятивная ошибка. В
данном конкретном случае это означало бы, что жидкость...
Балласт может медленно смещаться в одну сторону обходного фильтра 251, образованного индуктивностями,
а конденсаторы C-D подключены к клеммам постоянного тока 193, 194 системы выпрямителей для получения
существенного постоянного и не колеблющегося выходного сигнала выпрямителей. Этот выходной сигнал
проходит через первичную обмотку трансформатора 136, вторичная обмотка которого функционально
связана с трубкой 139, как было объяснено в связи с рисунком 7. Выпрямители, функционально связанные с
приборами правого борта (не показаны), подключены к первичной обмотке трансформатора 137, в то время
как его вторичная обмотка подключена к трубке 138, как было объяснено ранее. Дифференциально
намотанные расщепленные обмотки поля 123, подключенные к трубкам 113S, 139, реагирующие на скорость
изменения углового ускорения rd 302 C O судна, показаны на рисунке 9 для воздействия на магнитную
структуру отдельного генератора 250, приводимого в движение валом. 48 главного мотор-генераторного блока
115, 116 и якорь 252 этого генератора 250, как показано на рисунке 2, соединены последовательно с якорем
117 генератора 115. В схеме, показанной на рисунке 9, электродвижущие силы, соответственно зависящие от
углового ускорения (якорь 115) и от скорости изменения углового ускорения (якорь 252), объединяются, тогда
как в схеме, показанной на рисунке 10, объединение осуществляется на ампер-витках, а не на
электродвижущих силах. Кроме того, отклики системы двойного слежения включены в качестве одного из
компонентов поля.
122 на рисунке 9, тогда как в расположении, показанном на рисунке 7, имеется отдельное поле.
124 Предусмотрена одна система последующего контроля, тогда как другая, контроль скорости потока,
встроена в приборную часть устройства (стержень 90 с соответствующими магнитами 79 и 80).
Эти совершенно разные формы управляющих приборов и схем, как видно из приведенного выше описания,
демонстрируют практически идентичные характеристики.
Сравнивая схему, показанную на рисунке 8, со схемой, описанной ранее, и учитывая управление,
осуществляемое с помощью акселерометра, показанного на рисунке 3, становится очевидно, что
акселерометр 150, показанный на рисунке 8, реагирует не только на качку, но и на качание и кренение судна,
или на любую комбинацию этих движений, которые вызовут изменение уровня ртутного столба 168 и, таким
образом, изменят величину сопротивления между точками 171 и 191, контролируя фазу напряжения,
подаваемого на сетки выпрямителей 186, 187, что изменит либо момент их запуска, либо, в общем, их
среднее значение. Простейший теоретический способ преодоления этой трудности заключался бы во
введении направленного управления, осуществляемого, например, с помощью маятника с большим периодом
колебаний, как это описано в моей предыдущей спецификации.
№ 368,281 В настоящем изобретении предпочтительно производить периодическое выравнивание балласта с
помощью показанного на рисунке 10 регулятора по следующей причине: Ввиду нерегулярности
встречающихся волн, время от времени возникают периоды относительного покоя, что ясно показывают
записи качки. Эти периоды покоя, как правило, кратковременны и проявляются в виде плоских участков на
кривых ускорения, а также скорости изменения кривых ускорения, то есть когда эти величины остаются
малыми в течение короткого промежутка времени, что легко заметить при рассмотрении рисунка 14. В
течение таких временных интервалов волны не оказывают существенного влияния на судно, а течения,
протекающие в ветвях дифференциальных полей 122,
123 На рисунке 10 показаны два реле, каждое из которых имеет катушки с дифференциальной намоткой,
последовательно соединенные с дифференциальными полями 122 и 123 генератора.
Якоря 202, 203 реле, когда реле не находятся под напряжением, замыкают контакты вспомогательной цепи,
как показано на рисунке, и подают напряжение на соленоиды 206, 207, расположенные таким образом, чтобы
открывать предохранительные клапаны 208 и 209 на обоих резервуарах 2 и 3. Клапаны 208 и 209 обычно
закрыты с помощью пружин 210, 211 (рисунок 1), оказывающих давление вниз на штоки 212, 213, несущие
клапаны 208, 209, и соответствующим образом поддерживаются и направляются с помощью
соответствующих кронштейнов 214, 215, закрепленных на верхней части резервуаров, как показано на
рисунке.
Из приведенного выше описания следует, что всякий раз, когда устанавливается точка покоя 0, оба реле 200 и
201 обесточиваются, что приводит к включению соленоидов 206 и 207 и открытию клапанов 208 и 209,
благодаря чему эти моменты покоя используются для автоматического устранения любого накопленного
избытка воды, который может возникнуть в долгосрочной перспективе как неизбежный в процессе
интегрирования потока.
В приведенном выше описании управление стабилизирующим моментом осуществляется посредством
соответствующего управления давлением воздуходувки, подаваемым на водяной балласт, в результате чего
последний совершает перемещения в соответствии с уравнением (2) как при регулярном, так и при
нерегулярном качении, как будет показано далее.
Однако изобретение значительно шире, чем этот конкретный метод приведения в действие этих
перемещений, и я хочу, чтобы было понятно, что любой другой возможный метод или средство для получения
перемещений жидкого балласта в соответствии с вышеуказанным методом может быть адаптировано для
управления описанным типом. В качестве другого примера на рисунке 11 показан очень удобный и
эффективный механизм приведения в действие перемещений, функционально связанный с аналогичными
управляющими приборами и схемами, который, следовательно, обеспечивает практически аналогичные
характеристики охлаждения валков, как и ранее описанный механизм управления воздуходувкой. На рисунке
11 300 изображен гребной винт или винт, установленный во фланцевой секции поперечного швеллера 4,
обозначенного как 311. Винт 300 установлен на валу 301, поддерживаемом подшипниками 302, 303 85,
предпочтительно изготовленными из лигнум витае, как это обычно используется в подшипниках судовых
гребных винтов, и поддерживаемым соответствующими фланцами или крестовинами 304, 305
предпочтительно обтекаемого поперечного сечения, чтобы не Для предотвращения нарушения потока воды
через канал 4 вал 3'01 проходит через канал 4 и выходит из наклонных секций 318, 319 канала 4 посредством
подшипников 306, 307, установленных в стенках соответствующих наклонных секций 319, 320, которые также
служат сальниками. Вал 301 соединен непосредственно с валом реверсивного гидравлического двигателя 308
с регулируемой скоростью, предпочтительно масляного, который соединен посредством маслопроводов 312,
313 с масляным насосом с регулируемой подачей 314, приводимым в движение электродвигателем
постоянной скорости (не показан), валом, перпендикулярным плоскости чертежа 105. Управляющий элемент
309 масляного насоса (показанного как обычный насос Hele Shaw), иногда обозначаемый в зависимости от
типа насоса как «плавающее кольцо» или «наклонная коробка» и т. д., предназначен для продольного
перемещения с помощью винтового привода. 310 пилотного двигателя 50.
Хорошо известно, что при заданном перемещении управляющего элемента 309 насоса 314 из его среднего
положения 115 возникает, соответственно, определенная скорость напора насоса, а следовательно, и
определенная скорость гидравлического двигателя 308.
Благодаря соответствующей конструкции винта 300 и центрального канала 311 явление кавитации 120 может
быть существенно устранено. Кроме того, конструкция винта должна обеспечивать одинаковую
производительность при вращении вала 301 по часовой стрелке и против часовой стрелки. При заданном
шаге, диаметре и скольжении винта в стационарных условиях гребной винт обеспечивает определенную
скорость расхода, которая является определенной функцией этих величин. Если скольжение изменяется, то
момент i 3 C 1 1 1 '' 4:08,790 13, передаваемый винтом воде в канале 4, изменяется, так что путем
соответствующего управления скольжением и, следовательно, скоростью вращения вала 301 можно изменять
скорость потока жидкого балласта через канал 4.
Очевидно, что остальные части системы управления остаются практически такими же, как описано ранее. По
этой причине они показаны на рисунке 11 только схематически, без каких-либо подробностей, которые уже
были описаны. Обтекаемый корпус 92 с соответствующими частями, подробно показанный на рисунках 4 и 5,
представлен на рисунке 11.
Угловые смещения тела 92 под воздействием потока через подходящую систему функционального
преобразования, такую как кулачок 110 (рис. 4 и 5), предназначенную для преобразования закона
пропорциональности квадрату скорости жидкости, характеризующего реакцию или сопротивление жидкости
на теле 92, в линейный закон, пропорциональный скорости, передаются посредством зубчатой цепи 320 на
ротор известной системы передачи углов 321, 322, включающей передающий элемент 321 и приемный
элемент 322, причем указанные элементы представляют собой электромагнитные устройства с
взаимосвязанными многофазными статорами и однофазными роторами, замкнутыми на источник
переменного тока (не показан).
Для простоты известная схема подключения опущена, и электромагнитные устройства 321, 322 показаны
соединенными одним кабелем, содержащим все необходимые провода. Это обеспечивает, при
необходимости, дистанционное управление потенциометром 326, хотя, очевидно, его можно напрямую
подключить к обтекаемому корпусу 92, когда дистанционное управление не требуется.
Приемный элемент -322 соединен 4 посредством соответствующего соединителя, показанного в виде
зубчатой цепи 323, с рычагами 324, 325, электрически изолированными от остальной части аппарата, но
опирающимися на обмотку потенциометра 326, подключенную к источнику постоянного тока между двумя
диаметрально противоположными точками 327 и 328. Подвижные контакты 324 и 325 соединены между
обмоткой 329 генератора, которая создает срабатывание, зависящее от скорости потока, через обтекаемый
корпус 92, систему синхронной передачи угла 321, 322 (если используется) и потенциометр 326. Когда в
поперечном канале 4 нет потока и обтекаемый корпус 92 находится в центральном положении, линия
контактов 324, 325 перпендикулярна линии 327, 328 на потенциометре, и контакты 324, Контакты 325
находятся под одинаковым потенциалом, и ток через поле 3299 не протекает. В зависимости от скорости
потока контакты 324, 325 вращаются вдоль потенциометра в одном или другом направлении
пропорционально скорости потока через канал 4 или как определенная функция от нее, а ток 70 через
последующее поле 329 протекает практически пропорционально скорости потока жидкого балласта через
канал. Вышеупомянутое функциональное преобразование в другой форме может быть удобно включено в
конструкцию потенциометра таким образом, чтобы обеспечить соответствующее распределение
сопротивления потенциометра для заданного угла поворота контактов 324, 325, так что это преобразование
может быть практически осуществлено электрически без каких-либо механических устройств, таких как
кулачок 110, показанный на рисунках 4 и 5.
В этих условиях амплитуда тока последующего поля 329 может быть в значительной степени
пропорциональна скорости потока жидкости через канал 4 как по направлению, так и по величине.
Остальные части схемы, показанной на рисунке 11, остаются практически такими же, как описано ранее в
связи с рисунками 7, 8 и 9.
Например, поле 122 подключено к цепи трубок или клапанов 132, 134, реагирующих на угловое ускорение 95
судна, а поле 123 генератора опережающей фазы 250, реагирующего на скорость изменения углового
ускорения или на третью производную по времени d3 качки судна, подключено к трубкам 100, 138, 139, как
было описано ранее со ссылкой на рисунок 9.
В предыдущем описании было рассмотрено регулирование прямой или фактической перекачки воды между
противокренями через поперечный канал 4. Известно, что в некоторых случаях используются внешние
противокреняки без соединительного канала 4. Такие внешние баки снабжены отверстием 1 или рядом
отверстий, сообщающих баки с водой за пределами судна. Когда судно качается, отверстия, обычно
расположенные немного выше ватерлинии, погружаются в воду и забирают определенное количество воды,
которая возвращается в море, когда судно качается в противоположном направлении, так что эти отверстия
поднимаются выше среднего уровня моря.
Такие внешние баки очень неэффективны, 120 ввиду неправильного выбора времени наполнения и
опорожнения, усугубляемого явлением «эффективного отверстия», зависимостью от скорости судна, формы
волн, не говоря уже об их неработоспособности 125 на неспокойном море. Описанная выше система
управления может быть применена для повышения эффективности таких внешних баков, как будет описано
далее. Ссылка на S.
408,796 На рисунке 12, представляющем собой план левого резервуара 399, 400 показано внешнее отверстие
(которое может быть заменено несколькими отверстиями), в которое вставлена рама 401, шарнирно
установленная для ограниченного углового перемещения вокруг оси, перпендикулярной плоскости
ватерлинии судна, как показано также на рисунке 13, который представляет собой сечение вдоль линии 13-13
на рисунке 12. Ось вращения 402 рамы 401 поддерживается ступенчатым подшипником 403 и направляющим
подшипником 404. Вал 402 направлен вверх и выходит из резервуара через соответствующий сальник 405,
который служит дополнительным подшипником.
i. Сектор 406 закреплен на валу 402.
Соседние файлы в папке патенты