2015-05-13
501
Дифферентная система
Дифферентная система предназначена для дифферентования лодки на ходу и без хода. Равновесное состояние лодки в подводном положении обеспечивается изменением ее веса за счет приема или удаления воды из уравнительной цистерны. Перераспределение воды между дифферентными цистернами, расположенными в оконечностях ПЛ, достигается приведением лодки к заданному углу дифферента. Равновесие статически удифферентованной лодки нарушается при движении лодки за счет действия дополнительных гидродинамических сил и силы тяги винта. С целью уменьшения сопротивления движению ПЛ в горизонтальной плоскости желательно свести до минимума углы дифферента и перекладки горизонтальных рулей. Это также достигается с помощью дифферентной системы. Дифферентная система является исполнительным устройством для подводной лодки. Она включает в себя:
- группу уравнительных цистерн (УЦ) с трубопроводами, расположенными вне прочного корпуса в средней части ПЛ, предназначенных для удифферентования ПЛ по плавучести;
- группу дифферентных цистерн (ДЦ) с трубопроводами. Цистерны этой группы располагаются в носовой оконечности лодки для создания колебательных дифферентующих моментов.
Цистерны могут иметь следующие исполнительные органы: клапаны вентиляции (KB), кингстоны; клапаны заполнения (КЗ), клапаны продувания (КП), клапаны осушения (КО).
Управляемыми параметрами являются угол дифферента (y) и глубина погружения (Н).
ПЛ как объект управления по глубине погружения
Увеличение объема балласта в УЦ может осуществляться при открытых клапанах вентиляции через кингстоны или через клапаны заполнения. Уменьшение объема балласта осуществляется продуванием сжатым воздухом через КП или осушительным насосом через клапаны осушения. По глубине погружения лодка может иметь три состояния: всплытие (В), неподвижность (Н), погружение (П). ПЛ как объект управления дифферентной системы обладает астатизмом первого порядка. Необходимо отметить, что ПЛ по глубине погружения обладает большой постоянной времени, характеризующейся временем заполнения или продувания цистерн.
ПЛ как объект управления по углу дифферента
Для создания дифферентующего момента производится перераспределение вспомогательного балласта между носовой и кормовой группами дифферентных цистерн (НДЦ), (КДЦ). Перераспределение балласта между НДЦ и КДЦ не влияет на глубину погружения, а только воздействует на угол дифферента. При этом полагается, что дифферентующие цистерны заполнены и возможно лишь перераспределение балласта между ними. Положение лодки по дифференту можно характеризовать двумя выходными переменными: yН – углом дифферента в нос от заданного угла yВ и yК – углом дифферента в корму. Анализ динамики лодки при дифферентовке позволяет выявить девять исходных состояний, т.к. при трех состояниях угла дифферента возможны три состояния дифферентующего момента: в нос, в корму, нулевой момент.
Двух выходных переменных yН и yК оказывается недостаточно для характеристики состояний объекта. Поэтому введены еще две переменные: МН – дифферентующий момент в нос и МК – дифферентующий момент на корму. Эти параметры зависят от соотношения балласта в носовой и кормовой группах дифферентующих цистерн. Они не поддаются контролю, т.к. нулевой момент и соответствующие ему перераспределение балласта «дрейфуют» в зависимости от перераспределения груза в лодке и скорости ее хода. В качестве промежуточных параметров принимают:
– скорость изменения дифферента на нос;
– скорость изменения дифферента на корму.
Дифферентующий момент и скорость изменения угла дифферента связаны интегральной зависимостью
(12.1)
Основными функциями СУ дифферентной системы являются: дистанционное и автоматические управление перекачкой воды в носовую ДЦ и в кормовую ДЦ; прием и откачка воды (продувание) из уравнительной цистерны; дифферентовка по углу дифферента (по моменту) и дифферентовка по глубине (по плавучести).
