Разработка стенда имитации движения подстилающей поверхности

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», г. Санкт-Петербург

Разработка стенда имитации движения подстилающей поверхности

Е.Д. Долганова

П.В. Юхта

Лаг - навигационный прибор для измерения скорости и выработки (или измерения) пройденного судном расстояния. В зависимости от системы координат, относительно которой измеряется скорость, лаги подразделяются на абсолютные, производящие измерения скорости относительно дна, и относительные, осуществляющие измерения скорости относительно воды. В зависимости от физического принципа, положенного в основу измерения скорости, различают несколько типов лагов: гидродинамический, индукционный, доплеровский гидроакустический, корреляционный, радиодоплеровский. Наиболее приемлемыми для катеров и яхт являются гидроакустический и индукционный лаги, а для судов на воздушной подушке и ледоколов - радиодоплеровский лаг [1]. Использование радиодоплеровского лага обусловлено тем, что у него нет прямого контакта с морской поверхностью, в то же время, использование других автономных методов измерения скорости (такие как электромагнитные, гидроакустические лаги и пр.) в подобных условиях невозможно. Задаче создания имитатора движения подстилающей поверхности для испытаний радиодоплеровского лага посвящена данная работа.

Стенд имитации движения подстилающей поверхности

Принцип действия радиодоплеровского лага заключается в следующем: прибор приемопередатчик радиодоплеровского лага (ПРЛ) излучает сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал, который отражаясь от морской поверхности возвращается на ПРЛ, и по доплеровскому сдвигу можно судить о скорости подвижного объекта.

Схема распространения излученных от прибора ПРЛ СВЧ лучей в пространстве приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема расположения лучей в пространстве для горизонтального расположения приборов ПРЛ (левого борта)

Для испытаний и контроля радиодоплеровского лага в ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» был разработан специальный стенд. Стенд имитирует движение подстилающей поверхности (морской глади) и является нестандартизованным средством испытания. Он необходим для контроля функционирования, отладки программного обеспечения опытного образца радиодоплеровского лага, для сдачи серийных изделий, в ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» данный стенд используется для проверки функционирования изделия РДЛ-4.

Состав стенда приведен в таблице 1.

Таблица 1. Состав стенда

Общий вид стенда приведен на рисунке 2.

Рис. 2. Внешний вид расположения беговых дорожек, приборов ПРЛ и датчиков

При проектировании кронштейна необходимо было учесть, что расположение приборов ПРЛ должно быть строго параллельно отражающей поверхности, так же необходимо, что бы высота отстояния приборов была не меньше 1 метра, т.к. на таком расстоянии СВЧ-лучи не успевают сформироваться, но и не превышала бы максимального значения (1,3+-0,1 м). Ограниченная максимальная высота позволяет обеспечить попадание лучей (по два от каждого прибора) на подстилающие поверхности.

В качестве подстилающей поверхности были выбраны две беговые дорожки, нанеся на них отражающие элементы беговые дорожки стали достаточно реально имитировать морскую поверхность.

Отражающие элементы, расположенные на движущихся полотнах, представляют собой кусочки металлической пленки размерами ~1x1 см, отстоящие друг от друга на расстоянии не более 5 см, расположение элементов произвольное (регулярное или не регулярное).

Т.к. СВЧ-лучи неблагоприятно воздействуют на человеческий организм использование стенда возможно лишь в экранированной комнате. В связи, с чем необходимо было произвести некоторую модернизацию беговых дорожек. А именно, отделить пульты управления беговыми дорожками и расположить их вне экранированной комнаты. Для удобства управления пульты прикрепили на стену.

Для контроля за скоростью беговых дорожек использовались энкодеры (датчики линейных перемещений), соприкасаясь с движущими валами беговых дорожек они вырабатывают значение фактической скорости каждой беговой дорожки. Расположение датчика показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Установка энкодера

Для съема показания с датчиков скорости был задействован отладочный комплект «Altera». С его помощью происходит преобразование значения скорости из числоимпульсного кода в последовательный код, откуда значение скорости в последовательном коде поступает по каналу RS-232 в ПК.

Для отображения скорости стенда было специально разработано программное обеспечение (рисунок 4), в котором реализована индикация значения скорости беговых дорожек, значение скорости, вырабатываемое изделием РДЛ-4. Так же происходит расчет значений среднеквадратического отклонения и разности значений скорости от стенда и изделия, которая так же приводится наглядно на графике.

Рис. 4. Внешний вид окна программы

Для сопряжения датчиков с комплектом отладочным было разработано устройство сопряжения, которое приводит уровень сигнала, выходящий с датчиков к сигналу комплекта отладочного.

Разработанный стенд обладает следующими техническими характеристиками:

стенд обеспечивает непрерывную выработку и индикацию значения скорости движения подстилающей поверхности с предельной погрешностью не более 0,03 уз в диапазоне от 0,1 до 7 уз для каждого движущегося полотна;

время готовности стенда к выработке и индикации информации с заданной точностью - не более 2 мин с момента включения;

стенд обеспечивает возможность движения подстилающей поверхности и контроля ее скорости в обоих направлениях (независимо по двум полотнам).

На данном стенде происходила отладка программного обеспечения и калибровка изделия, а весной 2011 года были проведены приемо-сдаточные испытания изделия РДЛ-4.

Летом 2011 г. были проведены натурные испытания изделия РДЛ-4 на испытательном полигоне ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» в акватории Ладожского озера в районе бухты Владимировка и острова Коневец на судне «Азимут». Отметим, что модернизация программного обеспечения изделия при этих испытаниях была минимальной, что подтверждает эффективность стенда. Основные режимы выработки скорости были отлажены на стенде.

Литература

радиодоплеровский лаг испытание

1. Виноградов К.А. Абсолютные и относительные лаги // Виноградов К.А [и др.]. - Л.: Судостроение, 1990. - 264 с.

Размещено на Allbest.ru