СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ ТОКАМИ В ОБМОТКАХ РАЗМАГНИЧИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА СУДНА С ФЕРРОМАГНИТНЫМ КОРПУСОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR SHAPING CURRENT CONTROL SIGNALS IN WINDINGS OF DEGAUSSING DEVICE OF SHIP WITH FERROMAGNETIC BODY, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к размагничиванию судов с ферромагнитным корпусом и касается вопросов автоматического управления токами в обмотках судового размагничивающего устройства.
В системах регулирования токов в обмотках размагничивающих устройств современных судов широко используются магнитометрические способы управления. Известен метод магнитной защиты судов со стальным или деревянным корпусами и значительной массой судовых механизмов из ферромагнитных материалов (см. патент США №4,373,174 от 8.02.1983 г.) - аналог. Метод предусматривает магнитометрическое управление токами обмоток размагничивающего устройства судна с использованием сигналов магниточувствительных элементов в виде генераторов Холла. Генераторы Холла располагаются под корпусом судна в трубе, проходящей от носа к корме, в местах размещения больших ферромагнитных масс. Управление размагничивающим устройством осуществляется пропорционально сигналам, получаемым от генераторов Холла посредством регулятора токов на тиристорах. При этом точность управления токами судового размагничивающего устройства из-за ограниченности диапазона измеряемых с помощью генераторов Холла величин магнитной индукции и использования упрощенного алгоритма формирования сигналов управления недостаточна.
Более совершенными и наиболее близкими к заявляемым способу и устройству являются метод контроля за магнитным полем судна и устройство для его реализации на основе многодатчиковой системы управления (см. патент США №5,189,590 от 23.02.1993 г.) - прототип. В данном техническом решении для управления токами обмоток судового размагничивающего устройства также осуществляется непрерывное измерение бортовыми магниточувствительными элементами интенсивностей магнитного поля во множестве точек вблизи корпуса судна, а токи обмоток определяются в результате математической обработки в режиме реального времени измерительной информации посредством компьютера. При этом используемая в алгоритме формирования сигналов управления матрица коэффициентов, связывающих значения токов в обмотках размагничивающего устройства и величины интенсивностей магнитного поля, измеряемого бортовыми магниточувствительными элементами, определяется заранее путем математической обработки методом наименьших квадратов множества значений магнитного поля вблизи судна и на некотором удалении от него для различных состояний намагниченности корпуса судна.
Однако известное техническое решение позволяет получать сигналы достаточной для последующего преобразования интенсивности лишь с ограниченного числа зон на корпусе судна, в которых возможна установка магниточувствительных элементов. В результате не удается достичь высокой точности формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства, что снижает эффективность компенсации магнитного поля судна при применении известных способов и устройств, основанных на использовании бортовых магниточувствительных элементов.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом путем увеличения числа зон на корпусе судна, в которых возможна установка магниточувствительных элементов.
Выполнение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом, основанном на непрерывной регистрации сигналов от расположенных на корпусе судна магниточувствительных элементов, математической обработке полученной информации и ее преобразовании в режиме реального времени в электрические сигналы управления токами упомянутых обмоток, предварительно повышают интенсивность магнитного поля в местах расположения магниточувствительных элементов путем концентрации плотности магнитного потока, проходящего через магниточувствительные элементы, для чего на корпусе судна размещают магнитопроводы из магнитомягкого материала
В реализующем заявляемый способ устройстве для формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом, содержащем расположенные на корпусе судна магниточувствительные элементы, соединенные с аппаратурой, осуществляющей регистрацию, математическую обработку и преобразование полученной информации в электрические сигналы, управляющие токами в обмотках размагничивающего устройства, магниточувствительные элементы снабжены магнитопроводами вытянутой формы из магнитомягкого материала, установленными на корпусе судна с зазорами, в которых размещены расположенные на корпусе судна магниточувствительные элементы.
Предлагаемые способ и устройство позволяют существенно увеличить число зон на корпусе корабля, пригодных для размещения магниточувствительных элементов, где обеспечивается приемлемое для последующего преобразования в аппаратуре соотношение величин полезного сигнала и помехи.
Предварительное повышение интенсивности магнитного поля в местах расположения магниточувствительных элементов позволяет повысить точность формирования управляющего сигнала.
Снабжение магниточувствительных элементов магнитопроводами вытянутой формы из магнитомягкого материала в устройстве для осуществления способа обеспечивает повышение интенсивности магнитного поля в местах расположения магниточувствительных элементов.
Установка упомянутых магнитопроводов на корпусе судна с зазорами позволяет осуществить размещение в них магниточувствительных элементов, что позволяет обеспечить концентрацию проходящего через них магнитного потока и тем самым уменьшить зависимость формируемых сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства от помех, обусловленных близкорасположенными судовыми механизмами.
Эффективное использование предлагаемых способа и устройства предполагает применение для размещаемых на корпусе судна магнитопроводов магнитомягких материалов, характеризующихся чрезвычайно узкой петлей гистерезиса. Лишь очень немногие магнитомягкие материалы в полной мере отвечают этому требованию, например аморфное железо. Как правило, эти материалы чрезвычайно дороги, а их магнитные свойства заметно изменяются под действием даже незначительных механических воздействий. Применение таких материалов для изготовления магнитопроводов, устанавливаемых на корпусе судна, ведет к существенному усложнению их конструкции из-за необходимости использования немагнитных защитных кожухов и амортизаторов.
Как показали выполненные в ходе разработки заявляемых способа и устройства исследования, требуемые магнитные свойства могут быть обеспечены и при использовании обычных пермаллоев при условии непрерывного воздействия на них, в процессе формирования сигналов управления, низкочастотным знакопеременным магнитным полем. Наряду с уменьшением ширины петли гистерезиса такое воздействие значительно снижает зависимость магнитных свойств пермаллоев от механических воздействий. С учетом отмеченных особенностей для повышения точности формирования сигналов управления на устанавливаемые на корпусе судна магнитопроводы из магнитомягкого материала предлагается намотать электрические обмотки и соединить их с источником переменного тока.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство для осуществления заявляемого способа.
Устройство для формирования сигналов управления токами в обмотках размагничивающего устройства судна с ферромагнитным корпусом включает корпус судна 1 с установленными на нем с зазорами 2 магнитопроводами 3 вытянутой формы из магнитомягкого материала, на которых намотаны электрические обмотки 4, соединенные с источником переменного тока 5. В зазорах 2 между корпусом судна 1 и магнитопроводами 3 размещены магниточувствительные элементы 6, соединенные с аппаратурой 7, осуществляющей формирование сигналов управления токами обмоток размагничивающего устройства судна.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
В конструкциях корпуса судна 1 в процессе его эксплуатации под действием меняющихся во времени магнитных полей и механических напряжений возникают изменения намагниченности, приводящие к изменениям внешнего магнитного поля судна. При этом магниточувствительные элементы 6, соединенные с аппаратурой 7, осуществляющей формирование сигналов управления токами размагничивающего устройства судна, измеряют магнитные поля, величины которых увеличены относительно величин помех за счет того, что магниточувствительные элементы 6 закреплены в зазорах 2 между корпусом 1 и магнитопроводами 3 вытянутой формы из магнитомягкого материала. В процессе работы, сопровождающейся изменениями воздействующего магнитного поля, магнитопроводы 3 не приобретают остаточной намагниченности из-за того, что в электрические обмотки 4, намотанные на магнитопроводы 3, подается переменный ток от источника питания 5, сужающий петлю гистерезиса материала, из которого изготовлены магнитопроводы.
Исследования предлагаемых способа и устройства, выполненные на действующем макете в лабораторных и натурных условиях, показали, что их использование позволяет более чем в 3 раза повысить уровни электрических сигналов магниточувствительных элементов, обусловленных эксплуатационными изменениями намагниченности корпуса судна, что обеспечивает повышение точности формирования сигналов управления токами обмоток размагничивающего устройства.