Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11491
.pdf
В секторе 406 зубья червячного колеса 407 зацепляются с червяком 408 двигателя 50.
Таким образом, рама 401 может вращаться двигателем 50 на определенный угол относительно своего
среднего положения, когда она находится на одном уровне с бортом судна 1. Максимальное угловое
перемещение ограничено определенным углом b с обеих сторон от центрального положения; выбор угла b
определяется гидродинамическими соображениями.
V Вращение рамы 401 в том или ином направлении от среднего положения создает эффект «черпака»,
благодаря которому поток воды в бак или из бака в море может быть в некоторой степени контролирован,
пока отверстие остается погруженным. Всасывание воды в бак может быть облегчено действием черпака,
когда рама 401 находится в положении a, а отток воды из бака может быть активирован, когда она находится в
положении c. Двигатель 50 может иметь в основном аналогичное управление, как описано ранее, но с точки
зрения номинальной мощности он должен быть несколько большим двигателем, чем пилотный двигатель 50,
показанный на предыдущих рисунках, поскольку в этом случае может потребоваться большая мощность.
Благодаря возможности контролировать поток воды в бак или из бака, когда отверстие находится в
погруженном положении, таким образом, можно несколько повысить эффективность внешних баков,
приблизив их характеристики к теоретически оптимальному состоянию охлаждения валов,
сформулированному уравнением (2).
Также очевидно, что как метод с использованием воздуходувки, так и метод с использованием рабочего
колеса могут применяться совместно с управляющими приборами и контурами для регулирования потока в
подвесном баке, при этом преимущество перед методом с черпаком заключается в том, что регулирование
потока не обязательно ограничивается периодами времени, когда отверстие 400 находится в состоянии
погружения, как это происходит при методе с черпаком, показанном на рисунках 12 и 13.
Далее будет описано функционирование и работа системы стабилизации.
Ввиду того, что пассивная система резервуара обеспечивает сравнительно удовлетворительное гашение
крена, когда волны 70 регулярны и когда выполняются условия существенного резонанса между волнами,
судном и резервуаром, важно показать, что система управления, являющаяся предметом данного
изобретения 75, обеспечивает удовлетворительное решение проблемы, когда вышеупомянутые условия не
выполняются (например, когда волны нерегулярны) и когда, следовательно, пассивная система резервуара
80 не может гасить крен. Напротив, если система управления описанного типа способна гасить нерегулярный
крен, очевидно, что регулярный синхронный крен с указанными выше условиями резонанса 85 будет гаситься
автоматически, и система будет функционировать в этой конкретной точке с уменьшенной потребностью во
внешней энергии, как будет показано 90. Однако фактический крен практически всегда нерегулярен, а
регулярный трохоидальный крен является редким исключением, а не правилом.
По этой причине описание характеристик изделия № 93 в дальнейшем будет дано со ссылкой на по существу
нерегулярную или хаотичную прокатку, из которой преимущества данного изобретения могут быть особенно
хорошо выявлены и оценены.
Обращаясь к рисунку 14, кривые в верхней части рисунка представляют условия неспокойного моря,
построенные в зависимости от времени по оси абсцисс. Более конкретно, сильно нарисованная кривая a
обозначает угол качки 1, фактически наблюдаемый на судне, имеющем сравнительно большую высоту
метацентра и подверженном воздействию серии нерегулярных волн.
Кривая b — это наклон кривой для кривой G a; следовательно, она представляет собой мгновенную угловую
скорость d качения.
Кривая c — это наклонная кривая для кривой b и представляет собой угловое ускорение качения d 20.
Кривая d — это наклон кривой для кривой c, и на ней показана скорость изменения углового ускорения (в
противном случае — третья производная по времени от крена 120). Кривые b, c и d допускают двойную
интерпретацию: одна — относительно движения судна, а другая — относительно движения жидкого балласта.
Эти кривые построены для различных масштабов i 25 (не указаны на рисунке 14) репребалласта в
соответствии с уравнениями (2), (3) и (4):
Для описания работы стабилизатора необходимо сначала предположить наличие определенного состояния
движения судна и балласта, а также убедиться, что благодаря действию стабилизатора смещения балласта
непрерывно поддерживаются в соответствии с последующим остаточным движением, тем самым
продемонстрировав работоспособность стабилизатора.
Такое описание, конечно, является лишь частичным, поскольку остаточное движение, предполагаемое здесь
как заданное заранее, в действительности является результатом работы стабилизатора. Полное решение
задачи требует решения системы двух дифференциальных уравнений, одного относительно судна, а другого
относительно балласта, с соответствующими членами, характеризующими связь между этими двумя
системами, и не имеет отношения к описанию самого изобретения. По этой причине ниже приводится
приблизительное описание работы самого стабилизатора, предполагающее наличие определенного
нерегулярного остаточного крена, характеризуемого кривыми a, b, c и d.
Теоретические условия, изложенные в уравнениях (2), (3) и (4), следующие:
Уравнение (2): w=-a, избыток воды W должен постоянно находиться на поднимающейся стороне сосуда и
должен непрерывно изменяться так, чтобы быть практически пропорциональным моментальной угловой
скорости (t) качения.
d 20 Уравнение (3): v = -a d 2 скорость отсчета для кривой a (например) градусов по оси ординат, для кривой b
- градусов в секунду, для кривой c - градусов в секунду в секунду, и, наконец, для кривой b - градусов в
секунду. 3 Верхняя часть каждой кривой (b, c и d), показанная пунктирной линией, относится к правым
сторонам (например, угловая скорость по правому борту и т. д.), в то время как нижняя часть (сплошная
линия) той же кривой относится к левым сторонам (например, угловая скорость по левому борту и т. д.).
Однако, учитывая тот факт, что время подачи водяного балласта должно соответствовать уравнениям (2), (3)
и (4), кривая b также представляет в другом масштабе избыток воды в баках на левом борту, когда угловая
скорость направлена вправо (то есть, пунктирная часть кривой b), и на правом борту, когда угловая скорость
направлена влево (то есть, сплошная часть кривой b).
Аналогично, кривая c (угловое ускорение крена) также может представлять, в другом масштабе, скорость
потока W = w в соединительном канале 4, возникающую влево, когда угловое ускорение направлено вправо, и
наоборот, что также следует из уравнения (3). Наконец, кривая d, представляющая скорость изменения
углового ускорения J 30 судна, в силу уравнения (4) может представлять, в подходящем масштабе, ускорение
потока d 2 w.
-jt в канале 4 по левому борту, когда скорость изменения ускорения судна направлена вправо, и по правому
борту, когда эта скорость изменения ускорения направлена влево.
В нижней части рисунка 14 схематически представлена серия последовательных угловых положений сосуда в
разные моменты нерегулярного вращения, соответствующих временной шкале оси абсцисс. Маленькие
стрелки под рисунками показывают направление потока через канал 4 и своей длиной приблизительно
указывают величину скорости потока в каждый момент времени.
Стрелки над рисунками аналогичным образом указывают направление и приблизительно величину угловой
скорости качки. Для большей ясности угловые отклонения судна значительно преувеличены, и
предполагается, что существует остаточная нерегулярная качка того же общего типа, что показана на
графиках, и что ее наличие достаточно для того, чтобы привести в действие приборы и цепи таким образом,
чтобы сместить поток воды и, следовательно, скорость потока в поперечном канале 4 должна быть в любой
момент времени существенно пропорциональна угловому ускорению судна и должна быть направлена в
направлении, противоположном тому, в котором происходит это угловое ускорение, что объясняет знак минус
в этой формуле 105 и других формулах.
Уравнение (4) w = -dt = -a -t 3 Ускорение потока в поперечном канале 4 должно быть существенно
пропорционально скорости изменения углового ускорения судна, иначе оно будет равно третьей производной
по времени от крена.
408,796 В качестве начального момента времени выбирается момент I, когда судно достигло максимального
отклонения влево и, следовательно, когда скорость потока влево (влево) максимальна. Описание приведено
со ссылкой на схему, показанную на рисунках 3, 4, 5, 7, хотя следующее описание в равной степени
применимо и к рисунку
11 В начальный момент времени I конец катушки II O рычага 73 (рисунки 3 и 7) перемещается вверх ввиду
ускорения вправо в этот момент. Амплитуда электродвижущей силы, индуцированной в катушке 77,
увеличивается, а в катушке 78 уменьшается, что приводит к разбалансировке термоэлектронной двухтактной
системы трубок 130, 131 описанным ранее способом. Последующий двигатель 50 начинает вращаться с
числом оборотов, пропорциональным величине разбалансировки и, следовательно, пропорционально
величине углового ускорения в этот момент времени I, пока компенсирующее действие поля 124,
регулируемого контактом 126, перемещенным вдоль 2a, не остановит его. Таким образом, выходная
мощность вентилятора направляется больше в правый бак, чем в левый, и поток воды развивается в канале 4
с правого на левый, постепенно увеличивая уровень воды в левом баке примерно пропорционально
увеличению угловой скорости (кривая c) судна вправо. В результате Поток обтекаемого тела 92 (рис. 4)
отклоняется влево на левом борту, что поднимает стержень 90 и вызывает приближение электромагнитов 81,
82 к положению катушек 77, 78, что уменьшает начальную величину дисбаланса термоэлектронной системы
130, 131. Для компенсации этого исчезающего дисбаланса запускается последующий двигатель в
противоположном направлении, стремясь к новой точке равновесия, что уменьшает мощность вентилятора на
правом баке и уменьшает скорость потока влево. Уровень воды в левом баке повышается, но скорость этого
повышения постепенно уменьшается по мере приближения к моменту II. В течение этого периода индуктивная
связь посредством трансформаторов 136, 137, индуцированные напряжения вторичной обмотки которых
практически пропорциональны третьей производной углового движения судна по времени, ввиду
представленной схемы, уменьшает поле генератора 115, работая на сетках лампы 138, 139 и, таким образом,
модифицируя ампер-витки вспомогательного расщепленного поля
123 чтобы ускорить момент, когда давление нагнетателя на правый бак уменьшается, а также ускорить
момент, когда применяется противодавление на левый бак, благодаря чему облегчается изменение
направления потока в момент II, действие индуктивной связи, реагирующей на третью производную по
времени d3t, заключается в том, чтобы вызвать «смягчение» действия нагнетателя, который немного меняет
направление своего действия перед теоретическим моментом изменения направления 70, чтобы учесть
инерцию движущейся воды. В момент II судно проходит через условие ровного киля N без потока в канале 4, и
угловая скорость по правому борту немного превышает свое максимальное значение 75. Избыточное
количество воды, сконцентрированное в левом баке, в значительной степени пропорционально величине
угловой скорости в этот момент в соответствии с оптимальным условием демпфирования 80, выраженным
уравнением (2).
Обращаясь теперь к временному интервалу II-III, видно, что угловое ускорение влево (которое, очевидно,
эквивалентно скорости уменьшения угловой скорости вправо) постепенно увеличивается.
Пружина 65 (рис. 3) нажимается вниз, и конец катушки рычага 73 соответственно перемещается вниз.
Амплитуда 90 электродвижущей силы, индуцированной в катушке 78, теперь увеличивается; Сила
электродвижущей силы, индуцированной в катушке 77, уменьшается, что приводит к разбалансировке
термоэлектронной двухтактной системы силовых ламп 95 130, 131 в направлении, противоположном тому,
которое было описано ранее в отношении временного интервала I-II. Давление вентилятора теперь
направляется больше в левый бак, увеличивая скорость потока 100 в правый бак до максимума,
приблизительно в середине интервала, а затем снова уменьшая ее (мгновение III). Работа системы двойного
слежения точно такая же, как и раньше, и не требует повторения. В течение первой половины интервала II-III
лампы или лампы 138, 139, работающие в ответ на изменение анодного тока ламп 132, 134, вводят
дополнительные ампер-витки в 110 разделенное поле 123, что приводит к опережению приложения давления
к левому баку, что предшествует или опережает аналогичное действие, оказываемое лампами 132, 134.
Клапаны IS-; HS-t 9 hus оказывают 115 «согласующее действие» в отношении ускорения потока воды вправо.
Следует отметить, что это ускорение несколько облегчается тем фактом, что вода ускоряется 120 вниз по
склону ввиду того, что судно наклонено вправо в этот период.
Во второй половине интервала II-III клапаны 138, 139 снова оказывают «смягчающее» воздействие, в
результате чего скорость потока 125 в направлении правого борта постепенно снижается.
Временной интервал III-IV особенно хорошо характеризует нерегулярность возмущающего момента 1 cl
408,796 408,796, приложенного волновым уклоном к судну. Самый ранний предвестник или фактор,
предвосхищающий нерегулярность, появляющуюся между III и IV, проявляется в основном в точке II, в том,
что кривая d перестает расти так быстро, как должна, если бы следовала вдоль линии A-B, и начинает
снижаться вскоре после точки III. «Ослабление» действия, оказываемого клапанами 138, 139, вместо того,
чтобы продолжаться после точки III, как это было бы в случае регулярного потока.
Вращение уменьшается между точками P и Q, что снова передается через работу клапанов 138, 139 и
дифференциального поля 123, так что скорость потока, вместо того чтобы следовать изменению, в основном
вдоль линии LMN диаграммы, то есть меняясь на противоположную сторону в точке M, меняется на
противоположную только в точке S и, таким образом, соответствует развитию «плоского участка» на кривой
ускорения c в области между точками M-S-T.
В случае пассивной резервуарной системы скорость потока в канале 4 будет следовать по линии LMN вместо
линии LSR, и по этой причине полезное действие пассивной системы будет потеряно в точке L, и такая
пассивная резервуарная система станет неработоспособной, и, более того, усугубит или усилит то состояние,
которое она призвана корректировать. Скорость потока, временно задержанная 3a за счет упреждающего
управления клапанами 138 139 в области между точками M-T, снова увеличится, и более или менее
регулярный характер приложенного возмущающего момента моря проявится после момента IV, и различные
фазы управляющего воздействия можно легко проанализировать далее тем же способом, которым анализ
был применен к временному интервалу I-II-III-IV.
Регулирующее воздействие приборов на поток воды всегда будет представлено кривой (не показана),
лежащей в области между кривыми c ld?
O и d rdt 3) зависят от относительной важности управления угловым ускорением (трубки или клапаны 120,
131) и скорости изменения управления угловым ускорением (трубки или клапаны 198, 139). Если преобладает
первое, то действие вентилятора будет направлено в большей степени в соответствии с угловым ускорением
d 20 (кривая c), где dt-2 (uv),wee, так как в случае преобладания последнего это действие вентилятора будет
приближаться к 00 ближе к кривой d, представляющей скорость изменения углового ускорения -,3 J. Это
изменение характера результирующего управления может быть достигнуто, например, путем шунтирования
полей с помощью переменных резисторов 210, 211 (рисунок 9) 65 или с помощью переменного коэффициента
трансформации, показанного на вторичных обмотках трансформатора 136, 137, или подходящими хорошо
известными методами, с помощью которых может быть достигнуто преобладание поля 122 по сравнению с
полем 123. 70 может быть либо увеличен, либо уменьшен. Интенсивность управляющего воздействия может
быть дополнительно изменена, например, с помощью резистора 212, включенного последовательно с
переменным током, питающим катушки 75 81, 82 магнитов 79, 80, благодаря чему коэффициент связи α может
быть соответствующим образом изменен для настройки характеристик в соответствии с условиями.
Эти различные регулировки и правила, наряду с непрерывностью действия термоэлектронных систем,
позволяют точно отслеживать возмущение с помощью водяного балласта, постоянно сконцентрированного на
поднимающейся стороне судна, так что количество избыточного балласта остается практически
пропорциональным мгновенной угловой скорости судна в этот момент, благодаря чему потенциальная
энергия возмущающего волнового уклона расходуется на непрерывное увеличение веса воды, а качка
остается подавленной как при регулярных, так и при нерегулярных волнах.
Анализ характеристик при 95% регулярном качении следует той же логике, что и в части I-II рисунка 14, где
качение является регулярным. Однако важно подчеркнуть еще одну важную особенность активного
стабилизатора описанного типа, а именно существенное снижение остаточного качения по сравнению со
случаем пассивного стабилизатора, когда качение имеет более или менее регулярный характер. Как
указывалось ранее, приложение внешней силы или давления устраняет необходимость в создании
потенциального напора. Ускорение балласта в поперечном направлении в активном стабилизаторе
заряжается от внешнего источника энергии, а не от потенциального напора, возникающего из-за угла качения,
как в случае пассивной системы.
Другими словами, кораблю не нужно крениться на значительные углы, чтобы обеспечить стабилизацию, что
является явно взаимоисключающим условием, объясняющим низкую эффективность подавления крена
пассивной системы танкового охлаждения. Чтобы подчеркнуть эту важную особенность, описание
характеристик системы, показанной на рисунке 11, дано со ссылкой на рисунок 15. Кривые в верхней части
рисунка 15 идентичны соответствующим кривым на рисунке 14.
V 408,796 Ввиду предполагаемой регулярности качки анализ ограничивается только одной половиной цикла
или периода, поскольку в течение другой половины цикла условия симметричны, и в дальнейшем описании
достаточно заменить слово «правый борт» на слово «левый борт» и наоборот, чтобы расширить анализ
характеристик на вторую половину периода.
В нижней части показаны пять последовательных положений корабля, соответствующих моментам I, II, III, IV,
V верхних кривых.
Обращаясь к рисунку 15, в течение временного интервала I-II угол 0 по правому борту постепенно
увеличивается, а угловая скорость dO крена по правому борту уменьшается.
dt Этот временной интервал, таким образом, соответствует началу временного интервала II-III на рисунке 14,
относительно которого поведение приборов уже было описано. Угловое ускорение -^ влево (кривая c)
постепенно увеличивается в этом временном интервале I-II, и это постепенно уменьшает кольцевую скорость
судна вправо. В ответ на постепенно увеличивающееся ускорение d 20 влево инерциальный прибор или
акселерометр будет постепенно увеличивать степень дисбаланса термоэлектронной системы трубок 130, 121,
оперативно связанных с ней, что запустит пилотный двигатель 50 в соответствующем направлении, чтобы
увеличить скорость подачи масла насосом 314 и увеличить скорость вращения гидравлического двигателя
308, чтобы увеличить положительное проскальзывание винта 3-00 до такой степени, что ускорение воды
вправо в соединительном канале увеличивается, чтобы создать скорость потока, удовлетворяющую
теоретическому соотношению (e), в этот момент обтекаемое тело через свой Соответствующее управление
потенциометром уменьшает или даже меняет направление возбуждения генератора 115 через поле 329,
которое в конечном итоге отреагирует через систему гидравлической передачи 314, 108 на соответствующее
уменьшение проскальзывания винта 500, в результате чего последний больше не будет ускорять воду. В
действительности описанное выше отслеживание заданного значения углового ускорения d20 F2 (в части
скорости переноса rdw) будет сделано более точным и без каких-либо существенных перерегулирований или
перебросов благодаря упреждающему управлению полем 123 генератора с опережением фазы 250 60. Это
реагирует, хотя и через систему трубок 138, 139, на третью производную по времени dd-0 качения (кривая d),
в результате чего все вышеупомянутые действия немного опережаются, чтобы обеспечить 65 непрерывную
регулировку скорости переноса dw воды таким образом, чтобы она была практически в фазе с угловым
ускорением. (Уравнения (2) и (3) должны постоянно выполняться 70 В течение временного интервала II-III
скорость потока жидкости вправо постепенно увеличивается и достигает максимума в момент III, когда судно
находится в крайнем положении качки вправо и когда его 75 угловая скорость равна нулю. Постепенное
увеличение ускорения воды вправо в течение временного интервала I-III, как видно, в основном объясняется
внешним источником энергии (двигатель, приводящий в движение 80 масляный насос 314), который
посредством соответствующим образом контролируемого проскальзывания винта 300 воздействует на воду в
поперечном канале, ускоряя ее вправо. По этой причине 85 значительные смещения водяного балласта,
необходимые для эффективной стабилизации, могут быть достигнуты при значительно меньших углах крена
(то есть при малых значениях доступного потенциального напора), чем 90 те большие углы, которые
обязательно должны возникать, если пассивный метод должен функционировать. Для качественного
сравнения соответствующее положение судна в этом последнем случае показано 95 пунктирной линией.
линии.
Аналогичный анализ можно применить к временному интервалу III-T, когда угловое ускорение влево
уменьшается, и, следовательно, проскальзывание импеллера 300 10 G из положительного становится
отрицательным, что вызовет замедление движущейся жидкости. В течение этого периода произойдет
частичная регенерация энергии, и внешний источник энергии будет поглощать меньше энергии, поскольку
часть энергии будет восстановлена за счет потери импульса замедляющейся воды, полученной благодаря
отрицательному проскальзыванию импеллера 300, регулируемому в ответ на уменьшение ускорения влево.
Запуск или остановка работы стабилизирующей системы могут быть осуществлены любым способом, при
котором может изменяться коэффициент 115 coupg a, фигурирующий в уравнениях (2), (3) и (4).
Этого можно достичь, например, путем изменения температуры нити накала и, следовательно,
термоэлектронной эмиссии вакуумных ламп 120, путем шунтирования или обхода различных обмоток
возбуждения, таких как 122, 123 (рисунки 408, 796, 7 и 9), управления возбуждением генератора 115, путем
изменения скорости мотор-генераторной установки, путем изменения сопротивления 212, включенного
последовательно с катушками 81, 82 магнитов, показанных на рисунке 7, при этом изменяется величина
модуляции катушками 77, 78, или любым другим хорошо известным электрическим или механическим
способом, посредством которого устанавливается рабочая связь, обозначенная для краткости как
коэффициент связи «a», между смещением w, скоростью изменения смещения dt 2W жидкого балласта на d
O, с одной стороны, и угловой скоростью t -15, угловым ускорением d 20 и скоростью изменения углового
ускорения c 7 качения, с другой стороны. может быть различным.
Например, на начальном этапе коэффициент связи α будет медленно увеличиваться от практически
незначительного значения путем постепенного уменьшения сопротивления реостата 212. Водяной балласт
начнет перемещаться между резервуарами со постепенно увеличивающимися средними скоростями за цикл
(с уменьшением сопротивления), в результате чего в процесс стабилизации будет вводиться все больше и
больше дифференциального избытка воды W, и крен судна будет постепенно уменьшаться до достижения
установившегося состояния -30, соответствующего максимальному значению коэффициента связи α, при
котором полные объемы перекачиваемой воды будут быстро перемещаться между резервуарами, что
приведет к значительному уменьшению остаточной амплитуды крена, необходимой для срабатывания
управляющих приборов на пределе их чувствительности. Очевидно, что, выполнив вышеупомянутые
операции в обратном порядке, балласт можно постепенно остановить, и судну будет позволено свободно
качаться среди волн, как если бы не было никакой другой стабилизации, кроме той, которая обеспечивается
пассивной системой резервуаров.
Когда максимальный эффективный уклон волны E) моря слишком велик, и полный объем W перекачиваемой
воды не способен противодействовать его действию, происходит лишь частичное гашение крена. В этом
случае балласт быстро перекачивается с максимальной мощностью приводящей электростанции, полностью
заполняя поднимающийся резервуар, и это состояние будет продолжаться в течение определенного
временного интервала, пока резервуар продолжает подниматься, после чего электростанция снова разовьет
свою полную мощность в ускорении воды вниз по склону. Производительность в этом случае можно
обозначить как производительность вне диапазона гашения крена, и это просто означает увеличение обычно
незначительного остаточного диапазона гашения крена, для которого предназначено оборудование.
Основные соотношения (2), (3) и (4) в этом случае применимы только к временным интервалам, когда
происходит течение в канале 4 65, но не применимы к временным интервалам, в течение которых
поднимающийся резервуар полностью заполнен. Очевидно, что такая несколько прерывистая
производительность может быть легко преобразована в непрерывную 70 одного из описанных характеров,
если коэффициент связи a достаточно уменьшить, так что даже при таком тяжелом 70 В море непрерывность
работы водяного балласта в значительной степени обеспечивается без 75%, однако степень точности
стабилизации такая же, как и при работе того же оборудования в диапазоне охлаждения валков.
Таким образом, можно регулировать значение коэффициента сцепления в соответствии с условиями моря.
Однако я предпочитаю обеспечить дополнительное автоматическое защитное средство, служащее для
защиты резервуаров от сильных ударов водяного балласта при очень сильном волнении и дополняющее
обычные защитные устройства, такие как компенсационные цистерны и тому подобное (не показаны), и
эффективное в случае отказа таких обычных защитных устройств, если, например, упомянутое выше
рекомендуемое снижение коэффициента сцепления будет проигнорировано.
В качестве примера среди множества различных блокировочных цепей, очевидных специалистам в данной
области из предыдущего описания, на рисунке 16 показано одно из таких защитных устройств, состоящее из
пары аналогичных устройств, соответственно связанных с каждым резервуаром.
На рисунке 16 обозначено, что 500 представляет собой полый поплавок удлиненной цилиндрической формы,
направляемый для определенного, предпочтительно вертикального, перемещения относительно резервуара,
например, портового резервуара 2. Плоская поверхность обычно удерживается вниз 105 с помощью пружины
501, закрепленной на кронштейне 502, расположенном на верхней части резервуара. Пружина 501
прижимается к выступу или упору 503, прикрепленному к стержню 504, закрепленному на поплавке 110 и
выступающему вверх, как показано на рисунке.
В верхней части стержня 504 расположен контакт 505, шунтирующий неподвижный резистор 506, включенный
последовательно с реостатом 212 115, показанным на рисунке 7, с помощью которого можно изменять
коэффициент связи α.
Второй контакт 507, соединенный параллельно контакту 505 через тот же резистор 506, удерживается в
замкнутом состоянии с помощью пружины 508. Он может быть разомкнут реле 509, имеющим
дифференциальную обмотку и включенным последовательно с анодными цепями силовых ламп или
вентилей 130, 131, показанных на рисунке 7, -125, и реагирующим на угловое ускорение корабля. Таким
образом, реле 509 срабатывает всякий раз, когда дифференциальное поле
122 Генератор 115 запитан и в существенно пропорциональной степени, и из приведенного выше описания
следует, что эта подача энергии происходит пропорционально угловому ускорению судна. Я предпочитаю
использовать обычное неполяризованное реле -10, которое, следовательно, размыкает контакт 507 каждый
раз, когда угловое ускорение достигает определенного значения, соответствующего настройке пружины 508
реле, независимо от того, направлено ли ускорение влево или вправо.
При нормальной настройке пружины 508 контакт 507 разомкнут, когда угловое ускорение находится вблизи
максимального значения, то есть вблизи точек максимального остаточного угла крена, когда угловая скорость
крена практически равна нулю, а уровни воды в баках находятся на практически одинаковой высоте
относительно судна, как показано на рисунке 15, момент времени III. В этом конкретном положении на
поплавок не воздействует полный уровень воды, и контакт 505 замкнут. Через четверть периода, когда судно
мгновенно проходит положение ровного киля (момент времени 5 на рисунке 15) и когда, следовательно,
угловое ускорение находится вблизи нуля, токи в пластинах трубок 190, 131 равны, и соленоид 509 не
находится под напряжением (по крайней мере, в отношении его заданного положения), контакт 507,
следовательно, остается замкнутым.
Но в этот момент другой контакт 505 разомкнут, поскольку угловая скорость прокатки находится вблизи -40° от
максимума в этот момент, резервуар практически полон, и сила плавучести, толкающая поплавок 500 вверх,
максимальна и преодолевает нисходящее усилие пружины 501. По меньшей мере один контакт всегда
замкнут при нормальной настройке системы для работы в диапазоне охлаждения валков. Таким образом,
очевидно, что когда один контакт замкнут, другой может быть разомкнут или замкнут, но поскольку контакты
соединены параллельно резистору 506, последний постоянно шунтируется либо одним, либо другим, либо
обоими контактами 505 и 507. Это или аналогичное заранее заданное состояние может быть достигнуто
любым желаемым способом для данной нормальной работы путем соответствующей регулировки пружин 501,
508, когда оборудование работает в диапазоне охлаждения валков.
ii O Если море станет тяжелее предела гашения крена, для которого рассчитано оборудование, и если
мощность балластного привода достаточно высока, чтобы реагировать на чрезмерное ускорение крена Z 5,
водяной балласт может быть слишком быстро сброшен вниз по склону (фаза движения, соответствующая
временному интервалу I-III на рис. 15), и вода может достичь почти верхней части резервуара значительно
раньше своего возможного подъема 70 при противоположном качании судна, что должно произойти только в
момент времени V, рис. 15. В этих условиях оба контакта могут быть разомкнуты одновременно в течение
определенного временного интервала, который 75 увеличивается по мере усиления крена, и резистор 506, не
зашунтированный ни одним из контактов, будет включен последовательно с катушками 81 и 82, рис. 7, в
результате чего интенсивность стабилизирующего управления 80, то есть коэффициент связи a,
фигурирующий в уравнениях (2), (3) и (4), резко уменьшится. Таким образом, стабилизирующее оборудование
во время В периоды особенно сильных возмущений интенсивность собственного управления автоматически
ограничивается значением, при котором балласт достигает верхней части резервуара без существенного
ускорения, что исключает возможность сильных ударов воды о верхнюю часть резервуара.
Следует отметить, что, хотя в некоторых отношениях и весьма аналогично, упомянутая ранее спецификация
№ 36828195 в целом относится к системе стабилизации, в которой подвижный груз имеет фиксированную
массу, а рычаг — переменную длину, тогда как в настоящем изобретении вес является переменным, но
оказывает воздействие на неподвижные рычаги.
Кроме того, в случае твердого груза управление по существу более точное, что позволяет удобно связывать
последующие контуры и аппараты с фактическими перемещениями груза. В случае жидкого груза, поскольку
управление не такое точное, как в случае твердого груза, представляется предпочтительным связывать эти
последующие контуры и аппараты с фактической скоростью перемещения, чтобы таким образом
компенсировать сравнительно меньшую степень точности и несколько большие временные задержки,
возникающие в результате этого факта.
С точки зрения получаемого эффекта не имеет значения, регулируется ли величина стабилизирующего
момента (зависящая от плеча рычага груза 126 в случае системы с подвижным грузом и избытка воды,
мгновенно сконцентрированного в одном резервуаре в случае установки с жидким грузом) непосредственно
прибором, реагирующим на угловую скорость 125, таким как показанный в спецификации № 368281, или
скоростью изменения этого момента (т.е.
мгновенная скорость твердого груза на его направляющей для системы с твердым грузом и 130 4058,796 an)
1, воздействующая на ту же магнитную цепь; эта комбинация может быть создана механически с помощью
дифференциальных передач или аналогичных устройств, как показано в Спецификации.
№ 368,281; кроме того, термоэлектронные устройства 70 могут быть исключены при необходимости, и
эквивалентные схемы реостата или потенциометра, по существу, как показано на рисунке 11, для
последующего управления полем 329 могут использоваться по всей электрической схеме 75.
Наконец, что касается гидравлической части проблемы, вместо обтекаемого тела 92 с соответствующими
устройствами для отслеживания скорости потока, можно с таким же успехом использовать любой другой
известный прибор 80, реагирующий на так называемый скоростной напор, например, трубку Пито, с
соответствующим функциональным преобразованием для перехода от практически квадратичной шкалы к
линейной 85.
Основные соотношения (2), (31) и (4), заложенные в качестве основы для этого изобретения, сами по себе
должны рассматриваться скорее как иллюстративные, а не в предельном смысле, поскольку
работоспособность стабилизирующей системы не ограничивается строго пропорциональными или линейными
функциональными соотношениями, примером которых являются уравнения (2), (3) и (4), но применима к
более общим функциональным соотношениям, которые, однако, удовлетворяют условиям демпфирования
Фруда, как видно из уравнения (1).
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я претендую на авторство, представляет собой противокачающее устройство для судов и подобных им судов
с жидким балластом, включающее 105 резервуаров по обеим сторонам судна и средства для изменения веса
жидкого балласта на одной стороне судна относительно веса на другой стороне для создания
стабилизирующего момента, характеризующееся оперативной связью первичной системы управления,
реагирующей на качку судна, со вторичной системой управления, реагирующей на движение жидкого
балласта, для непрерывного управления стабилизирующим моментом таким образом, чтобы скорость его
изменения во времени была непрерывно пропорциональна или являлась функцией углового ускорения качки,
благодаря чему оптимальное условие подавления качки непрерывно выполняется как при обычной, так и при
неравномерной качке.
2 Противокачательное устройство для судов и подобных им, как заявлено в пункте 1, в котором основная
система управления, реагирующая на качку судов, основана на акселерометре.
3 Противокачательное устройство для судов и подобных им, как заявлено в пункте 1, в котором вторичная
система управления (реагирующая на скорость потока жидкости) управляется прибором, реагирующим на
угловое ускорение, таким как акселерометр 51, показанный на рисунках 1 и 3 данной спецификации.
В соответствии с этой широкой динамической интерпретацией данного изобретения, существенно
аналогичное управляющее воздействие может быть получено путем оперативного сопряжения угловой
скорости вращающегося чувствительного прибора, такого как ограниченный гироскоп, соответствующим
образом расположенный с цепью слежения, непрерывно приводимой в действие поплавками, аналогичными
показанным на рисунке 16 для защитного управления. Природа этого оперативного сопряжения может быть
установлена в соответствии с тем же принципом, что и раскрытый в данном изобретении, а именно,
ограниченный гироскоп (вместо акселерометра 51 (рисунок 3)) оперативно связан с катушками 77, 78, а
остальные части управления полями 122, 123, показанные на рисунке 7, и поплавки, реагирующие на
мгновенное количество воды в резервуарах (вместо обтекаемого корпуса 92, показанного на рисунке 4
данного изобретения), связаны любым подходящим образом с полем слежения 124 на рисунке 7.
Возможны и многие другие модификации описанного устройства без каких-либо отклонений от объема
прилагаемых пунктов формулы изобретения. Например, вместо одного центрального вентилятора,
соединяющего его выход и всасывание с резервуарами, как было объяснено ранее, можно использовать два
независимых вентилятора, расположенных по одному сверху каждого резервуара и работающих любым
известным способом, например, как показано на рисунке 11, в качестве синхронного углового привода 321,
322, с соответствующим преимуществом устранения поперечных труб 7, 8, 9, 10, показанных на рисунке 2.
Аналогичным образом в случае реверсивной гидравлической трансмиссии, показанной на рисунке 11, можно
использовать любую другую форму гидравлической трансмиссии, хорошо известную в данной области
техники; Например, двигатель, приводящий в движение винт 900, может работать непрерывно с постоянной
скоростью, а ускорения и замедления водяного балласта могут создаваться соответствующим вращением
лопастей от механизма управления, как это часто используется в гидравлических установках. Очевидно, что
будет столько поперечных каналов 4 такого размера и столько рабочих колес 300, сколько необходимо для
объема перекачиваемой воды.
В электрической части возможных комбинаций еще больше; так, например, вместо объединения
управляющих воздействий, реагирующих на угловое ускорение, скорость изменения ускорения переменного
тока, поле слежения и т. д., в виде ампер-витков
408,796 405,79 Движение жидкого балласта определяется с помощью прибора, реагирующего на скорость
потока.
4 Противокачательное устройство для судов и подобных им, как указано в пункте 1, характеризующееся тем,
что фаза скорости изменения стабилизирующего момента непрерывно корректируется таким образом, чтобы
оставаться практически в фазе с угловым ускорением крена с помощью устройства, реагирующего на
скорость изменения углового ускорения, благодаря чему задержки во времени в системе стабилизации
существенно уменьшаются.
5
Противокачательное устройство для судов и подобных им, согласно пунктам 3 или 4, в котором силовая
установка, перемещающая балласт между цистернами, непрерывно управляется в ответ на результирующее
дифференциальное действие первичной и вторичной систем управления, благодаря чему условия,
изложенные в пункте 1, непрерывно выполняются.
-6 Противокачательное устройство для судов и подобных им, согласно п. 5, в котором интенсивность
результирующего дифференциального действия первичной и вторичной систем управления регулируется,
благодаря чему величина стабилизирующего момента регулируется в соответствии с условиями моря.
7
Противокачательное устройство для судов и подобных им, как заявлено в пункте 5, в котором
результирующее дифференциальное действие первичной и вторичной систем организовано для управления
системами термоэлектронных клапанов пространственного разряда.
* 8 Противокачательное устройство для судов и подобных им, как заявлено в пунктах 1 или 7, в котором
системы термоэлектронных ламп расположены для управления полем генератора в
Соединение Уорда Леонарда с электродвигателем, приводящим в действие перемещение балласта:
при этом обеспечивается непрерывность управляющих воздействий в стабилизирующей передаче.
9
Противоопрокидывающее устройство для судов и подобных им, как заявлено в пунктах 1 или 8, в котором
реверсивный двигатель предназначен для привода насоса в канале между резервуарами.
10
Противокачательное устройство для судов и подобных им, согласно п. 5, в котором результирующее действие
первичной и вторичной систем управления создается относительным движением катушки, функционально
связанной с акселерометром, и электромагнита переменного тока, функционально связанного с системой,
реагирующей на скорость потока, благодаря чему в ответ на относительное движение катушки и
электромагнита создается электродвижущая сила постоянной частоты и переменной эффективной величины.
11
Противокачательное устройство для судов и подобных им, согласно пунктам 7 или 10, в котором переменная
электродвижущая сила постоянной частоты и переменной амплитуды 65 предназначена для управления
сетью термоэлектронных систем клапанов пространственного разряда, предназначенных для управления
возбуждением электрического генератора 70 12 Противокачательное устройство для судов и подобных им,
согласно пунктам 1 или 5, в котором предусмотрено автоматическое устройство, одновременно реагирующее
Соседние файлы в папке патенты