Аппарат для автоматического ведения судна по заданному курсу

Ко 991 .

Класс б5а

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ аппарата для автоматического ведения судна по заданному курсу.

К патенту А. И. Мускара, заявленному 14 сентября 1921 года (ваяв. свид. Мз 74912).

0 выдаче патента опубликовано 27 февраля 1926 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 15 сентября 1924 года.

Предлагаемый аппарат предназначается для замены живой силы рулевого при ведении судна по одному и тому же курсу — автоматическим управлением, причем, при встрече на пути с другими судами и при входе и выходе из порта и, вообще, при надобности на короткое время изменить установленный курс ко-, рабля, автоматический прибор может 1 быть выключен и корабль может управляться обыкновенным штурманом.

На фиг. 1 изображен предлагаемый, аппарат в плане частью со снятой верх-, 1 ней покрышкой; на фиг. 2 — тот же аппарат в разрезе по оси .симметрии; на фиг. 3 изображена схема релэ, соединенных с фотоэлементами катушки, и на фиг. 4 — схема передаточного контакт- ного прибора для управления рулем судна.

В обыкновенной компасной картушке, на топке 1 (фиг. 1 и 2) свободно одевается алюминиевый круг 2, вращаемый

1 посредством прикрепленной к нему алю- . миниевой пластинки 3. К кругу 2 неподвижно прикреплены три (можно только одно зеркальце плоское) легких зеркальца 4, 5 и б, из коих первое плоское, а два последних вогнутые.

Пластинка 3 выходит из под картушкн и оканчивается штифтом 7, служащим для поворачивания круга 2. Зеркальце 4 расположено перпендикулярно пластинке 3 и луч света, отраженный от него, проходит через градусное деление, противоположное тому, на котором находится штифт 7. На алюминиевом остове 8 наклеивается сплошная светонепроницаемая картушка 9, сделанная из тонкого оксидированного листа алюминия, на которой, немного отступя от края, нанесены градусные деления, а над краем картушки по внутреннему обводу компасного котелка укрепляется лента 10, преграждающая доступ света под картушку компаса, причем все внутренние части компаса, находящиеся под картушкой, окрашиваются в черный матовый цвет. В задней части котелка компаса имеется прорез 11, за которым расположен световой приемник 12, закрытый крышкой 13. В центре светового приемника расположена лампочка накаливания 14 и по бокам, на равных расстояниях, десять селеновых приемников любой системы, отделенных друг от друга светонепроницаемыми и неотражающими диафрагмами 25 — 33. Лампочка накаливания окружена рефлекто- ром 34 и имеет светособирающую чечевицу 35 и диафрагмы 28, 29, так расположенные, что резко ограниченный луч света от нее направляется непосред-, ственно на зеркальце 4. Диафрагмы 28 и 29 имеют загнутые края 36 и 37, величина каждого из них соответствует

1/8 градуса. Расстояния между диафрагмами26 — 27; 27 28; 29 — 30и31 — 32 равняется 1 градусу, при чем отраженный зеркальцем пучек света освещает это расстояние при отклонении картушки компаса на 1/, градуса. Этот угол па-, дения с углом отражения и составят, один градус, а расстояние между прием- никами 24, 23, 22, 17, 16 и 15 равняется 4-м градусам, т.-е. двойному от-, клонению картушки на 2 . На изгибах диафрагм 27 и 30 установлены зеркальца

38 и 39, направляющие лучи света на приемники. Задние стенки приемников амальгамируются для увеличения пло- щади освещения фотоэлементов.

Вогнутость плоскостей зеркалец 5 и 6 делается с таким расчетом и они устанавливаются так (относительно зеркальца 4), что при исхождении пучка света, отраженного зеркальцем 4 по сере- дине между диафрагмами 32 и 33, пу- чек света, отраженный зеркальцем 5,; начинает освещать световой приемник 24 и продолжает освещать его на всю ширину своей поверхности и при дальнейшем отклонении зеркальца 4 вправо.

Аналогичную работу производит зеркальце 6 на приемник 15 при отклонении влево.

Зеркальца 5 и 6 могут и отсутствовать. В этом случае они заменяются особо устроенными электрическими релэ, которые, будучи соединены с крайними приемниками 24 и 15, приводятся в действие пучком света, отраженным зеркальцем 4, и исполняют те же функции, что зеркальца 5 и 6. Каждый световой приемник соединен со своим очень чувствительным релэ 54 — 63 (фиг. 3), которые питаются током от аккумулятора 52. Релэ 34 — 63, в свою очередь, включает каждое одно более сильное релэ 64 — 73, питаемое аккумулятором 53.

Релэ 64 — 73 включают каждое соответствующую цепь от борн судового динамо 86 — 87 (фиг. 4) постоянного тока, Когда освещен световой приемник 24, релэ 64, притягивая свой якорь, выключает цепь к приемникам !5, 20, 21, 22, 23, а также при освещении приемника 15 релэ 73 выключает цепь к приемникам 16 — 17 18 — 19 и 24.

Для переключения цепи применяется коммутатор 88, электромагнит которого при прохождении тока, притягивая якоря

89 и 90, переключает цепи 75 — 84, которые при прекращении тока восстанавливаются посредством пружин 91 и 92. Коммутатор 93, который состоит из соленоида 94, который при прохождении тока втягивает железный сердечник 95 с приделанной к нему металлической перекладинкой 103, висящей на пружине 96.

При отсутствии тока в соленоиде. перекладинка 103 соединяет контакты

97, 98 при прохождении тока средней (известной) силы — контакты 99 - — 100 и при прохождении тока максимальной силы упирается на планки 101 — 102 и разъединяет все контакты, а у электромотора 108 установлен электрический тормаз, состоящий из соленоида 104, представляющего соответственное сопротивление, который при прохождении через него тока втягивает железный сердечник 105, соединенный рычагом 106 с тормазом, действующим на ось электромотора 708. Сопротивление и действие тормаза расчитаны так, что при прохождении тока в электромотор 108 через соленоиды 94 и 104 электромотор перестает раоотать и коммутатор 93 включает контакты 99 — 100.

Для управленпя рулем применяется электромотор 108, который при прохождении тока в его борны 110, 109, работает в одну сторону, при прохождении в борны 110 и 717 — в противоположную: один конец оси его через трансмиссию соединен с бесконечным винтом 112 — 113. Другой конец оси через трансмиссию вращает ось штурвала рулевой машины 707. На оси 707 устроен выключатель, посредством которого выключают и включают в действие авто-рулевого.

Для регулирования движения применяется регулятор, представляющий из себя аппарат, который регулирует ход электромотора 108. Он состоит из бесконечного винта 112 — 113, соединенного через трансмиссию с осью электромотора 108. Параллельно ему расположены металлические стержни 114 — 115, 7 16 — 7 1 7, 1 78 — 179, 720 — 727, 122—

123, 124 — 125, по которым ползут при передвижени шайбы 126, прикрепленные к ней, и изолированные от нее пластинки 127, 128 и 129, имеющие контакты с металлическими стержнями в местах 130, 131, 132 и 133. Пластинки 127 и 128 одновременно своими концами имеют контакты и ползут по изолированным друг от друга металлическим рейкам 134 до 143, причем, переходя через изолятор от одной рейки до другой, одновременно касаются обоих их. К пластинкам 127, 128 прикреплены переключатели тока 144, 145. Действие этих переключателей показано на фиг. 4.

146 — неподвижный штифт, поворачивающий при передвижении пластинок

127 и 128 прикрепленный между ними угольник 147, который своими концами составляет контакт с пластинками 148, 149, 150 и 151 †изолированн от 127, 128 пластинки, имеющие при скольжении контакт со стержнями 118 — 119, 120 — 121 и подводящие ток к прикрепленному к ним угольнику переклю- чателей 147. Пластинка 129 предста- вляет постоянный контакт шайбы 126 I с металлическим стержнем 122 — 123 i

1 и при передвижении контакт металлического стержня 124 — 125 с изолиро-! ванными друг от друга металлическими рейками 152 — 153.

При нерабочем положении пластинка, 129, находясь между рейками 152 — 153, не касается ни одной из них,— она изо- лирована от угольника 154.

Шайба 126 не имеет винтовой на- j резки и передвигается по бесконечному винту посредством сидящего на винто- вой нарезке угольника 154. При пере- движении влево, она делает контакт 155, ! при передвижении вправо — 156, при- нерабочем положении контакта шайбы, 126 с угольником 154 не имеется; 157 " и 158 — изоляторы.

Рейки 134 в 143 и 152, 153 и их изоляции, а также два штифта 146., переключателей 144, 145 при передви- женки рамы 159 — 162 посредством винта 163 могут быть передвигаемы вправо и влево по усмотрению. Неподвижными остаются металлические стержни 114 до 125 и бесконечный винт 112 — 113

Как приемники могут быть употребляемы также фотоэлементы из щелочных металлов, дающие силу току в миллиамперах.

Действие аппарата заключается в следующем: пучек света от лампочки накаливания 74 (фиг. 1), отражаясь в зеркальце 4, находится между диафрагмами

28 и 29. Так как диафрагмы 28 и 29 имеют загибы 36 и 37, заслоняющие лучи света шириною в /., градуса каждая, то аппарат является нечувствительным при отклонении судна от курса меньше, 8 градуса. Величина, на практике которой можно пренебречь. При отклонении судна от курса влево больше

, 8 градуса, картушка компаса поворачивается вправо и отраженный зеркальцем 4 пучек света попадает в приемник 79, который дает ток и замыкает следующую цепь: аккумулятор 52 (фиг. 3) якорь релэ 73, провод 51, приемник 79, провод 45, релэ 58 и обратно †ваккумулятор 52. Релэ 58 замыкает следующую цепь. аккумулятор 53, релэ 68, якорь 58 и обратно в аккумулятор 53.

Релэ 68 замыкает следующую цепь: борн 87 (фиг. 4), ответвление от судового динамо, борн 110 электромотора 108, борн 709 электромотора, провод 74, якорь релэ 68, провод 79, рейка 138 регулятора движения, пластинка 127, угольник переключателя

144, стержень 118 — 119, соленоид 94, борн 86. При замыкании вышеизложенной цепи, электромотор 108 заработает влево и, действуя на рулевую машину, переставляет руль вправо. Одновременно электромотор передвигает бесконечным винтом шайбу 726 влево.

Соединяется контакт 155, поворачиваются переключатели 744 и 745, соленоид 94 втягивает железный сердечник и перекладинка 703 упирается на пластинках 101 и 102, При передвижении шайбы 126 влево пластинка 127 пройдет длину рейки 138, перейдя на рейку 137, отделится от рейки 138. длина рейки 138 соответствует повороту штурвала на /, оборота. В это время на рейке 138 будет находиться пластинка 128 и замыкается следующая цепь: пластинка 128, стержень116 — 117, i соленоид 104, стержень 114 — П5, угольник переключателя 744, стержень

118 — 119, соленоид 94, борн 86. Со-, леноид 104, представляя известное со- противление, уменьшает силу тока в электромоторе и одновременно, втягивая железный сердечник 105, останавливает электромотор. В то же время уменьшается сила тока в соленоиде 94 и пружинка 96 приподнимает сердечник 95, перекладинка 103 устанавливает кон- такт 99 — 100. Вышеизложенная цепь будет стоять до тех пор, пока освещается приемник 19.

Если при повороте штурвала на

1 оборота судно все еще продолжает от- клоняться от курса, то пучек света попадает в приемник 18. Через релэ57 и 67 заключается цепь, проводящая, ток по проводу 78 и рейку 137, длина, которой соответствует повороту штур- вала на /4 оборота и электромотор начинает работать, как было описано выше, до тех пор, пока пластинка 127 не отделится от рейки 137, т.-е. электромотор повернул штурвал на ., оборота и остановился.

Если судно под действием отклонен- ного руля возвращается на курс — возвращается на курс и картушка компаса ( и пучек света погаснет в приемнике 18.

Реле 57 и 67 выключают цепь через . рейку 137 к пластинкам 127 и 128.

Ток в электромоторе прекращается, со-; леноид 94 выпускает сердечник 95 и перекладинка 103 устанавливает контакт 97 — 98. Устанавливается следующая цепь: борн 87, борн 110, борн 111,, рейка 152, пластинка 129, стержень

124 — 125, контакт 98 — 97, электромагнит 88, борн 86. Электромагнит 88, притягивая якорь 89, переключает цепь и провода 78 и 79, соединяется с рей- кой 139, электромотор начинает работать в обратную сторону, т.-е. возвра- щает руль на середину и передвигает; шайбу 126 на середину.

Так как переключатель 88 соединил провод 79 с рейкой 139, то, несмотря на то, что приемник 19 будет еще освещен, элек.громотор перестанет pa- ботать только тогда, когда пластинка 128 коснется рейки 139, т.-е, руль будет возвращен на середину. Этим оо ьясняется предупреждение возвращения картушки на курс, т.-е. тормажение боковой скорости корабля.

Все вышеизложенное произойдет также, если судно, под действием руля, отклоненного на /, поворота штурвала, будет возвращаться на курс, и свет погаснет в приемнике 19

Если под ударом волны в свежую погоду судно сразу будет сброшено с курса, примерно, на четыре градуса, то пучек света, отраженный зеркальцем 4, осветит приемник 16, который включит в цепь релэ 55 и 65. Если в это время шайба 126 находилась по середине, то релэ 65, включая цепь к рейке 135, одновременно включает в цепь и рейки 136, 137 и 138 так, что они представляют сплошной проводник к пластинке 127.

Такое устройство имеет следующее назначение: при стремительном отклонении судна " курса экектромотор не успевает так скоро передвигать пластинки 127, 128 по рейкам, вкл зченным в цепь, и при отсутствии вы.аеизложенного устройства в релэ прекращался бы доступ тока к пластинке 127 через изоляторы между рейками. Когда луч, отраженный зеркальцем 4, находится между диафрагмами 32 — 33, не успел еще перейти в приемник 15, другой луч в это время, отраженный зеркальцем 5, начинает освещать приемник 24. Приемник 24 замыкает цепь в релэ 54 и 64. Релэ 64, притягивая свой якорь, выключает из цепи приемники 15, 21, 22, 23, которые остаются выключенными за все время действия релэ 64. Так как зеркальце 5 имеет вогнутость по известному расчету, то оно будет освещать приемник о4 все время и при дальнейшем отклонении картушки от курса до 4-, х румбов (максимальная вели .ина), на которую судно может быть сброшено волною с курса, но она может быть изменена в зависимости от практических данных при конструкции аппарата, При погасании света в приемнике24, если пластинка 127 в то время находилась на изоляторе 157 (крайний предел, на который автоматический рулевой отклоняет судовой руль), замыкается уже вышеописанная цепь и электромотор будет работать ооратно до тех пор, пока пластинка 128 не коснется рейки 136, е:ли в это время приемник 16 будет еще освещен, то установится уже вышеописанная цепь, где соленоид 105 своим действием оста- навливает мотор и в коммутаторе 93, ( перекдадинка 102 устанавливает кон- . такт 99 — 100.

Замыкае1ся еще следующая параллельная цепь: борн 87, стержень 122 —, 123, пластинка 129, шайба 1о6, контакт 186, угольник переключателя 145, стержень 1?Π— 121, контакт 99 — 100, электромагнит 88, борн 86, Вышеизложенная цепь держит переключатель 88 в рабочем положении и электромотор будет стоять пока свет ие погаснет в приемнике 16.

Если же под ударом новой волны; судно, не возвращаясь на курс, будет сброшено и зеркальце 5 осветит опять, приемник 24, то восстановится цепь, доводящая пластинку 1о7 до изоля- тора 157, которая была уже описана выше.

ПРЕДМЕТ ПЛТЕНТЛ

Аппарат для автоматического ведения судна по заданному курсу, характеризующийся применением в компасном устройстве источника света 14, луч которого, пройдя через линзу 35 и отражаясь в одном или двух одновременно зеркальцах 4, 5, 6, укрепленных на державке 2 к топке компаса, освещает тот или иной или те или иные одновременно, светочувствительные электрические приемники l5 — 24 (фиг. 1) или

165 по (фиг. 6), предназначенные для приведения в действие соответствующих релэ по схеме (фиг. 3), связанные в свою очередь с особым коммутатором по схеме (фиг. 4), приводящим (должным образом) ток к мотору рулевого механизма, при чем, с целью изменения принятого курса судна, указанная державка 2 с зеркальцем 4, 5, 6 поворачивается на соответствующий угол помощью поводка 3 рукояткой 7.