PL179390B1 - Sposób i uklad do regulacji predkosci statku PL PL - Google Patents

Abstract

3. Uklad do regulacji predkosci statku, zwlaszcza statku wypo- sazonego w srodki napedowe zawierajace co najmniej silnik spalinowy wewnetrznego spalania o odwracalnym kierunku ruchu, reduktor pred- kosci napedzany przez ten silnik, sprzeglo typu ciernego umozliwiajace odlaczenie silnika od tego reduktora, wal napedowy napedzajacy srube z lopatkami kierowniczymi i hamulec umozliwiajacy zwalnianie obrotów i unieruchomienie walu napedowego, zawierajacy elementy regulacyjne stanu silnika, sprzegla i hamulca, znam ienny tym, ze elementy regula- cyjne obejmuja podzespól (18) do rejestracji aktualnych wartosci para- metrów pracy srodków napedowych (15), którego wejscie polaczone jest ze srodkami napedowymi (15), zas wyjscia polaczone sa z podzespolem (20) i z podzespolem (19), przy czym wejscie do podzespolu (19) polaczone jest równiez z wyjsciem z podzespolu (17) do przetwarzania danych dotyczacych wartosci parametrów pracy srodków napedowych (15) przy nowym kierunku ruchu i zadanej predkosci statku, którego wejscie polaczone jest z kolei z wyjsciem z podzespolu (16) do rejestra- cji nowego kierunku ruchu i zadanej predkosci, natomiast wyjscie z podzespolu (19) do okreslania rodzaju i teoretycznych wartosci rozka- zów zmiany stanu poprzez porównanie wartosci wyjsciowych z podze- spolów (17) i (18), polaczone jest z wejsciem do podzespolu (21) do porównywania wartosci teoretycznych uzyskanych z podzespolu (19) z wartosciami granicznymi uzyskanymi z podzespolu (20) do okreslania granicznych dopuszczalnych wartosci parametrów pracy srodków napedowych (15), którego wyjscie polaczone jest równiez z wejsciem do podzespolu (21), ponadto zas wyjscie z podzespolu (21) polaczone jest z wejsciem do podzespolu (22) do okreslania rozkazów zmian stanu, kompatybilnych z aktualnym stanem srodków napedowych (15) i do przekazywania tych rozkazów przez wyjscie polaczone ze srodkami napedowymi (15). FIG. 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do regulacji prędkości statku wyposażonego w środki napędowe, w szczególności w postaci co najmniej silnika spalinowego wewnętrznego spalania o odwracalnym kierunku ruchu, reduktora napędzanego przez silnik, sprzęgła typu ciernego umożliwiającego odłączenie silnika od reduktora, wału napędowego napędzającego śrubę z łopatkami kierowniczymi, hamulca typu ciernego umożliwiającego zwolnienie obrotów i unieruchomienie wału napędowego.

Regulację prędkości ruchu naprzód i wstecz statków, wyposażonych w środki napędowe tego typu, uzyskuje się przez oddziaływanie na prędkość i kierunek obrotu silnika, a w konsekwencji śruby, przy czym zmiana tych dwóch parametrów może wymagać manewrowania sprzężonego lub sukcesywnego sprzęgłem i hamulcem. Zmiana prędkości ruchu silnika wymaga uprzedniej znajomości momentu oporowego, który będzie narzucony silnikowi po zmianie prędkości, gdyż jest oczywiste, że moment oporowy, który okaże się większy niż moment rozporządzalny silnika, może doprowadzić do zatrzymania silnika. Manewrowanie sprzęgłem i hamulcem powoduje przemianę części energii mechanicznej, przekazywanej przez te elementy, w energię cieplną. Jeżeli granica rozpraszania tej energii cieplnej zostaje przekroczona, następuje najpierw zmniejszenie momentów, przenoszonych przez te elementy, a następnie nieodwracalne uszkodzenie niektórych ich części składowych.

Kierowanie statkiem wymaga zatem równoczesnego uwzględniania wielu parametrów, co może być jeszcze bardziej skomplikowane jeżeli środki napędowe zawierają na przykład dwa silniki napędzające wał poprzez reduktor, zapewniający przekazywanie mocy z jednego i/lub drugiego silnika do wału napędowego. W tym przypadku i jeśli zadana prędkość statku na to pozwala, jeden z silników może na przykład być odłączony i zatrzymany.

Najczęściej spotykane sposoby poruszania się statku i sytuacje są następujące: manewrowanie naprzód i wstecz, ruch naprzód, zatrzymanie przy maksymalnej prędkości, hamowanie i zatrzymanie statku w minimalnej odległości, sytuacja określana po angielsku jako crashstop, nagłe uszkodzenie jednego silnika, gdy środki napędowe zawierają kilka silników.

Celem niniejszego wynalazku jest zatem opracowanie sposobu i układu do regulacji prędkości statku, umożliwiającego wspomaganie kierowania statkiem przez zautomatyzowanie wyboru konfiguracji środków napędowych najlepszej dla zapewnienia żądanego sposobu poruszania się statku, przy równoczesnym zachowaniu dopuszczalnych parametrów silników, hamulców i sprzęgieł, jak również ich gotowości do działania.

Sposób regulacji prędkości statku wyposażonego w środki napędowe obejmujące co najmniej silnik spalinowy wewnętrznego spalania o odwracalnym kierunku ruchu, reduktor prędkości napędzany przez ten silnik, sprzęgło typu ciernego umożliwiające odłączenie silnika od tego reduktora, wał napędowy napędzający śrubę z łopatkami kierowniczymi i hamulec umożliwiający zwalnianie obrotów i unieruchomienie wału napędowego, w którym wybiera się zadaną prędkość statku, mierzy się aktualną prędkość statku i charakterystyczne parametry pracy silnika, reduktora, hamulca, sprzęgła i śruby, według wynalazku charakteryzuje się tym, że porównuje się wartość zmierzonej aktualnej prędkości statku i charakterystyczne parametry pracy silnika z wartościami tych samych parametrów po osiągnięciu zadanej prędkości statku, oblicza się graniczne dopuszczalne wartości parametrów pracy silnika, hamulca i sprzęgła poprzez określenie dla silnika maksymalnego możliwego do uzyskania momentu i drogi uzyskania tego momentu wychodząc z obecnego stanu silnika, zaś dla sprzęgła i hamulca poprzez określenie ilości energii cieplnej możliwej jeszcze do przeniesienia przez te elementy biorąc pod uwagę ich stan istniejący i ilość wykonanych przez nie operacji, a następnie, w oparciu o wynik porównania wysyła się rozkazy zmian stanu silnika, hamulca i sprzęgła, koniecznych do uzyskania wartości parametrów pracy silnika, nie przekraczających parametrów dopuszczalnych dla tych elementów.

Zmianę stanu sprzęgła korzystnie wykonuje się równocześnie ze zwiększeniem momentu silnika.

Układ do regulacji prędkości statku, zwłaszcza statku wyposażonego w środki napędowe zawierające co najmniej silnik spalinowy wewnętrznego spalania o odwracalnym kierunku ruchu, reduktor prędkości napędzany przez ten silnik, sprzęgło typu ciernego umożliwiające

179 390 odłączenie silnika od tego reduktora, wał napędowy napędzający śrubę z łopatkami kierowniczymi i hamulec umożliwiający zwalnianie obrotów i unieruchomienie wału napędowego, zawierający elementy regulacyjne stanu silnika, sprzęgła i hamulca, według wynalazku charakteryzuje się tym, że elementy regulacyjne obejmują podzespół do rejestracji aktualnych wartości parametrów pracy środków napędowych, którego wejście połączone jest ze środkami napędowymi, zaś wyjścia połączone są z podzespołem do określania granicznych dopuszczalnych wartości parametrów pracy środków napędowych i z podzespołem do określania rodzaju i teoretycznych wartości rozkazów zmiany stanu, przy czym wejście do tego podzespołu połączone jest również z wyjściem z podzespołu do przetwarzania danych dotyczących wartości parametrów pracy środków napędowych przy nowym kierunku ruchu i zadanej prędkości statku, którego wejście połączone jest z kolei z wyjściem z podzespołu do rejestracji nowego kierunku ruchu i zadanej prędkości, natomiast wyjście z podzespołu do określania rodzaju i teoretycznych wartości rozkazów zmiany stanu poprzez porównanie wartości wyjściowych z podzespołu przetwarzania danych dotyczących wartości parametrów pracy środków napędowych przy nowym kierunku ruchu i zadanej prędkości statku i podzespołu do rejestracji aktualnych wartości parametrów pracy środków napędowych, połączone jest z wejściem do podzespołu do porównywania wartości teoretycznych z wartościami granicznymi uzyskanymi z podzespołu do określania granicznych dopuszczalnych wartości parametrów pracy środków napędowych, którego wyjście połączone jest również z wejściem do podzespołu do porównywania, ponadto zaś wyjście z podzespołu do porównywania połączone jest z wejściem do podzespołu do określania rozkazów zmian stanu, kompatybilnych z aktualnym stanem środków napędowych i do przekazywania tych rozkazów przez wyjście połączone ze środkami napędowymi.

Zaletą sposobu regulacji prędkości statku według wynalazku jest to, że może on obliczać w sposób ciągły możliwości manewrowania.

Inną zaletą sposobu regulacji prędkości statku według wynalazku jest to, że może on wskazać operatorowi optymalne konfiguracje środków napędowych.

Inną zaletą sposobu regulacji prędkości statku według wynalazku jest to, że może on automatycznie przystosowywać konfigurację do zadanej prędkości statku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematycznie przykład znanych środków napędowych statku, fig. 2 przedstawia układ według wynalazku.

Figura 1 przedstawia schematycznie przykład znanych środków napędowych 15 składających się z dwóch silników 1, 2, z których każdy połączony jest z reduktorem prędkości poprzez sprzęgła 3, 4 typu ciernego , umożliwiające oddzielne odłączenie każdego silnika od reduktora.

Reduktor składa się z dwóch kół zębatych wlotu 9 i 10, połączonych ze sprzęgłami 3 i 4. Koła te współpracują z pojedynczym kołem wylotu 11.

Wylot reduktora 5 napędza wał napędowy 7, połączony z kołem 11.

Wał napędowy 7 wyposażony jest na końcówce przeciwległej do reduktora w śrubę z łopatkami kierowniczymi 8.

Hamulec cierny 6, składający się z tarczy 13, która może być unieruchomiona szczękami zaciskowymi 14, połączony jest z kołem 11 poprzez koło wlotu 12.

Figura 2 ilustruje układ według wynalazku, który gromadzi i przetwarza informacje o wartościach zadanych, wartościach parametrów pracy elementów środków napędowych 15 oraz generuje rozkazy zmiany stanu, zawiera elementy regulacyjne składające się z podzespołów ponumerowanych od 16 do 22.

Jako przykład opiszemy wykonywanie manewru polegającego na przejściu z ruchu naprzód do ruchu wstecznego.

Statek jest w ruchu naprzód, silnik 1 jest włączony i zapewnia napęd, silnik 2 jest odłączony i działa na zwolnionych obrotach w kierunku odpowiadającym ruchowi wstecznemu

179 390 statku. W podzespole 16 zapisuje się wartości zadane, a zatem nowy kierunek ruchu i prędkość końcową oraz ewentualny brak gotowości niektórych elementów.

Wartości te przekazuje się do podzespołu 17, gdzie przez przetwarzanie danych określa się wartości, które powinny osiągnąć parametry pracy elementów środków napędowych, aby zachować wartości zadane. W podzespole 18 zapisuje się obecne parametry pracy elementów środków napędowych 15, do których zalicza się w szczególności temperatury elementów ciernych sprzęgła i hamulca oraz obecną prędkość statku i oblicza się moment odbicia, wytworzony przez śrubę, kiedy zostanie ona odłączona od silnika 1. W podzespole 19 określa się rodzaj i wartości teoretyczne rozkazów zmiany stanu do przesłania do środków napędowych, wynikające z porównania wartości otrzymanych z przetworzenia danych wykonanego w podzespołach 17 i 18. W podzespole 20 określa się maksymalne parametry elementów środków napędowych 15 na podstawie wartości dostarczonych przez podzespół 18. W podzespole 21 porównuje się wartości teoretyczne z podzespołu 19 z wartościami dopuszczalnymi z podzespołu 20 i ustala się rozkazy zmiany stanu kompatybilne z obecnym stanem elementów środków napędowych.

Ograniczenia mogą dotyczyć na przykład energii cieplnej rozpraszanej przez hamulec, która może być mniejsza niż byłaby energia wytworzona przez działanie momentu odbicia śruby. Należy zatem ograniczyć moment hamowania lub na razie nie hamować i czekać na naturalne zmniejszenie prędkości statku, aby otrzymać energię odbicia śruby, która będzie do przyjęcia przez hamulec. Jeżeli w tym momencie hamulec nie jest gotowy do działania, należy sprawdzić, czy obecny moment odbicia śruby jest kompatybilny z momentem potencjalnym silnika 2, obracającego się we właściwym kierunku i do którego dostosuje się przejęcie momentu sprzęgła, w taki sposób, aby pozostawić silnikowi 2 czas na wytworzenie dostatecznego momentu użytecznego po odłączeniu silnika 1, przy czym to wytwarzanie może być przyspieszone przez zastosowanie znanych środków.

Rozkazy zmiany stanu są zatem przekazywane do dyspozycji podzespołu 22, który przesyła je do wykonania różnym członom środków napędowych 15, informując o tym równocześnie osobę odpowiedzialną za kierowanie statkiem. Osoba ta może w tym momencie pozostawić bez zmian przebieg ich wykonywania, albo unieważnić całość lub część rozkazów wydanych przez jednostkę przetwarzania.

Układ do regulacji prędkości statku, w szczególności do zastosowania sposobu według wynalazku, przeznaczony jest zwłaszcza dla statku wyposażonego w środki napędowe 15 zawierające co najmniej silnik spalinowy wewnętrznego spalania 1,2 o odwracalnym kierunku ruchu, reduktor prędkości 5 napędzany przez ten silnik, sprzęgło typu ciernego 3,4 umożliwiające odłączenie silnika od tego reduktora, wał napędowy 7 napędzający śrubę 8 z łopatkami kierowniczymi i hamulec 6 umożliwiający zwalnianie obrotów i unieruchomienie wału napędowego.

Poniżej podano przykładowo parametry wejściowe i wyjściowe, które mogą być wzięte pod uwagę w sposobie regulacji prędkości statku według wynalazku.

Parametrami wejściowymi, odnoszącymi się do co najmniej jednego z dwóch silników, są na przykład prędkość ruchu naprzód, prędkość ruchu wstecz, ustawienie dziobu, ustawienie rufy, gotowość silnika, brak gotowości silnika, punkt wtrysku, szybkość turbosprężarki/turbosprężarek, ciśnienie powietrza doładowania.

Parametrami wejściowymi, odnoszącymi się do co najmniej jednego ze sprzęgieł, są na przykład położenie włączone, położenie wyłączone, gotowość sprzęgła, brak gotowości sprzęgła, liczba manewrów, temperatury elementów ciernych, parametry bezpieczeństwa.

Parametrami wejściowymi, odnoszącymi się do co najmniej jednego z hamulców, są na przykład położenie otwarte, położenie zamknięte, gotowość hamulca, brak gotowości hamulca, liczba manewrów, temperatury elementów ciernych, siły oddziaływania na części stałe związane z kadłubem, parametry bezpieczeństwa.

Parametrami wejściowymi, odnoszącymi się do co najmniej jednego z reduktorów, są na przykład gotowość reduktora, brak gotowości reduktora, parametry bezpieczeństwa.

179 390

Parametrami wejściowymi, odnoszącymi się do śruby, są na przykład, prędkość śruby w ruchu naprzód, prędkość śruby w ruchu wstecz.

Parametrami wejściowymi, odnoszącymi się do statku, są na przykład prędkość statku w ruchu naprzód, prędkość statku w ruchu wstecz, wyporność.

Parametrami wyjściowymi, odnoszącymi się do co najmniej jednego z silników, są na przykład rozkaz ruchu naprzód, rozkaz ruchu wstecz, rozkaz odpłynięcia, rozkaz określonej prędkości, rozkaz zatrzymania.

Parametrami wyjściowymi, odnoszącymi się do co najmniej jednego ze sprzęgieł, są na przykład rozkaz włączenia, rozkaz wyłączenia.

Parametrami wyjściowymi, odnoszącymi się do co najmniej jednego z hamulców, są na przykład rozkaz otwarcia, rozkaz zamknięcia.

Parametrami wyjściowymi, odnoszącymi się do statku, są na przykład prędkość statku w mchu naprzód, prędkość statku w ruchu wstecz.

Parametrami bezpieczeństwa dla elementu mogą być na przykład ciśnienie oleju smarowego lub temperatura łożyska.

FIG.1

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób regulacji prędkości statku wyposażonego w środki napędowe obejmujące co najmniej silnik spalinowy wewnętrznego spalania o odwracalnym kierunku ruchu, reduktor prędkości napędzany przez ten silnik, sprzęgło typu ciernego umożliwiające odłączenie silnika od tego reduktora, wał napędowy napędzający śrubę z łopatkami kierowniczymi i hamulec umożliwiający zwalnianie obrotów i unieruchomienie wału napędowego, w którym wybiera się zadaną prędkość statku, mierzy się aktualną prędkość statku i charakterystyczne parametry pracy silnika, reduktora, hamulca, sprzęgła i śruby, znamienny tym, że porównuje się wartość zmierzonej aktualnej prędkości statku i charakterystyczne parametry pracy silnika z wartościami tych samych parametrów po osiągnięciu zadanej prędkości statku, oblicza się graniczne dopuszczalne wartości parametrów pracy silnika, hamulca i sprzęgła poprzez określenie dla silnika maksymalnego możliwego do uzyskania momentu i drogi uzyskania tego momentu wychodząc z obecnego stanu silnika, zaś dla sprzęgła i hamulca poprzez określenie ilości energii cieplnej możliwej jeszcze do przeniesienia przez te elementy biorąc pod uwagę ich stan istniejący i ilość wykonanych przez nie operacji, a następnie, w oparciu o wynik porównania wysyła się rozkazy zmian stanu silnika, hamulca i sprzęgła, koniecznych do uzyskania wartości parametrów pracy silnika, nie przekraczających parametrów dopuszczalnych dla tych elementów.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zmianę stanu sprzęgła wykonuje się równocześnie ze zwiększeniem momentu silnika.
3. 3. Układ do regulacji prędkości statku, zwłaszcza statku wyposażonego w środki napędowe zawierające co najmniej silnik spalinowy wewnętrznego spalania o odwracalnym kierunku ruchu, reduktor prędkości napędzany przez ten silnik, sprzęgło typu ciernego umożliwiające odłączenie silnika ód tego reduktora, wał napędowy napędzający śrubę z łopatkami kierowniczymi i hamulec umożliwiający zwalnianie obrotów i unieruchomienie wału napędowego, zawierający elementy regulacyjne stanu silnika, sprzęgła i hamulca, znamienny tym, że elementy regulacyjne obejmują podzespół (18) do rejestracji aktualnych wartości parametrów pracy środków napędowych (15), którego wejście połączone jest ze środkami napędowymi (15), zaś wyjścia połączone są z podzespołem (20) i z podzespołem (19), przy czym wejście do podzespołu (19) połączone jest również z wyjściem z podzespołu (17) do przetwarzania danych dotyczących wartości parametrów pracy środków napędowych (15) przy nowym kierunku ruchu i zadanej prędkości statku, którego wejście połączone jest z kolei z wyjściem z podzespołu (16) do rejestracji nowego kierunku ruchu i zadanej prędkości, natomiast wyjście z podzespołu (19) do określania rodzaju i teoretycznych wartości rozkazów zmiany stanu poprzez porównanie wartości wyjściowych z podzespołów (17) i (18), połączone jest z wejściem do podzespołu (21) do porównywania wartości teoretycznych uzyskanych z podzespołu (19) z wartościami granicznymi uzyskanymi z podzespołu (20) do określania granicznych dopuszczalnych wartości parametrów pracy środków napędowych (15), którego wyjście połączone jest również z wejściem do podzespołu (21), ponadto zaś wyjście z podzespołu (21) połączone jest z wejściem do podzespołu (22) do określania rozkazów zmian stanu, kompatybilnych z aktualnym stanem środków napędowych (15) i do przekazywania tych rozkazów przez wyjście połączone ze środkami napędowymi (15).

   179 390