Разработка автономного радиомаяка - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Разработка навигационного буя, в котором электроэнергия вырабатывается при воздействии течения, ветровой нагрузки и волнения поверхности воды. Структурная схема преобразователя импульсов и фотоавтомата. Выбор конструкции пьезоэлектрического генератора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Актуальной проблемой на сегодняшний день является разработка новых методов получения электрической энергии, необходимой для питания электрооборудования автономных устройств, к которым относятся навигационные буи, речные бакены и т. п. В них источниками электропитания обычно являются сухие гальванические батареи и аккумуляторы различных типов. Существуют устройства, в которых энергия вырабатывается от течения воды и ветра. Эти устройства состоят из гидротурбины или лопастей, соединяющиеся с электрогенератором.
В данном дипломном проекте предлагается навигационный буй, в котором электрическая энергия вырабатывается при воздействии на него течения, ветровой нагрузки и волнения поверхности воды. Устройство содержит маятник, находящийся в надводной части буя, отклоняясь на некоторый угол, он воздействует на пьезоэлемент, в результате механические напряжения вызывают появление электрических зарядов на электродах пьезоэлемента, полученная электрическая энергия преобразуется в необходимое напряжение питания, накапливается и поступает к электрооборудованию буя: фотоавтомат (с лампой накаливания), радиопередатчик. Таким образом, в данном устройстве используется свойство прямого пьезоэлектрического эффекта, т. е. возникновение электрической поляризации под действием механического напряжения.
навигационный буй пьезоэлектрический генератор
Буй (гол. boei) устанавливается на якоре в проливах, каналах, портах или морях с целью ограждения банок, мелей, рифов и других опасных мест. В зависимости от места расположения различают морские, речные, лиманные и канальные буи [1]. По характеру видимого силуэта сигнальной фигуры плавучие знаки делятся на четыре типа: 1-й тип - треугольный, 2-й тип - прямоугольный, 3-й тип - круглый, 4-й тип - линейный. К последнему типу относятся знаки удлинённой формы - ледовые буи и вехи. Высота расположения огня над уровнем воды составляет от 1 до 3 м [2]. Буи в основном изготавливают из металла, причём морские буи обладают к тому же хвостовой частью (противовесом). Могут дополнительно снабжаться огнями, отличительными фигурами, радиолокационными маяками-ответчиками и звукосигнальными устройствами (свистком, колоколом). Окраска и освещение зависят от принятой системы расстановки плавучих знаков [1].
Принятые в 1979 году на XI Ассамблее Международной морской организации (IMO) решения о создании Глобальной морской системы связи при бедствии (ГМССБ или GMDSS) стимулировали создание специальных, принципиально новых средств для подачи сигналов бедствия и проведения поисково-спасательных операций, позволяющих потерпевшим бедствие стать их активными участниками на любом этапе [3].
Входящие в состав ГМССБ радиоэлектронные средства, предназначенные для использования при бедствии, выполняют следующие функции:
1) передачу сигналов для сообщения о бедствии, опознавания терпящего бедствие и определения его координат вне зависимости от района аварии;
2) передачу сигналов для обнаружения терпящих бедствие и наведения на них спасательных судов или летательных аппаратов;
3) обеспечение связи на месте проведения поисково-спасательных работ и координации действий спасателей и спасаемых.
Для выполнения этих функций в состав каждого судна должны входить следующие обязательные радиоэлектронные средства:
1) аварийный радиобуй АРБ-406 спутниковой системы поиска и спасения КОСПАС-САРСАТ;
Особое место в Глобальной морской системе связи при бедствии занимает Международная спутниковая система поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ, являющаяся единственным средством, способным в любое время суток, в любых гидрометеорологических условиях и в любой точке земного шара обнаружить терпящее бедствие судно, опознать его и определить с высокой точностью его координаты.
При аварии судна радиобуй активируется. Это либо происходит автоматически при попадании радиобуя в воду, либо буй активируется вручную. Включенный АРБ излучает радиосигналы на частотах 406,025 МГц (спутниковый канал) и 121,5 МГц (радиомаяк). На большинстве радиобуев устанавливаются световые импульсные маяки для их визуального обнаружения в темное время суток, а иногда и радиолокационный спасательный ответчик.
Сигналы спутникового канала используются для передачи сигналов бедствия, опознавания (определения идентификационного номера АРБ) и определения его координат. Сигналы радиомаяка с частотой 121,5 МГц используются для поиска терпящих бедствие и наведения на них поисковых самолетов, вертолетов и судов, оснащенных УКВ - пеленгаторами.
Сигналы АРБ с частотой 406 МГц принимаются вращающимися на низких орбитах ИСЗ и ретранслируются на наземные станции для дальнейшей обработки - определения координат, опознавания и передачи сообщения о бедствии в координационный центр, в зону ответственности которого входит место бедствия. Идентификация и опознавание АРБ осуществляется по идентификационному номеру, выделяемому в России Государственным предприятием МОРСВЯЗЬСПУТНИК, устанавливаемому на заводе-изготовителе и содержащемуся в сигнале спутникового канала [3].
К аварийным радиобуям можно отнести следующие: АРБ-М-406, АРБ-МКС, АРБ-МКС-01, АРБ-ПК, АРБ-ПК-10, АРБ-ГС, АРБ-Е3 и др. [3,4].
В таблице 1.1 приведены технические характеристики АРБ-М-406 [4].
Любой вид протокола для морских судов
Для улучшения эффективности радиолокационного обнаружения объектов с низкой эффективной поверхностью рассеивания в ГМССБ введен радиолокационный маяк-ответчик (РМО), предназначенный для установки на спасательные плоты и шлюпки и являющийся обязательным элементом любых морских судов [3].
РМО представляет собой приемопередатчик, работающий на частоте 9 ГГц, выделенной для судовых и авиационных радиолокаторов. РМО имеет встроенный источник питания - батареи, обеспечивающие их длительное хранение в заряженном состоянии. На больших судах РМО входят в комплект спасательных плотов или шлюпок и после их спуска на воду устанавливаются на заранее предусмотренные для этого места. Будучи включенным, РМО сразу начинает работу в ожидающем режиме.
При облучении РМО сигналами радиолокатора он начинает излучать ответные сигналы, которые легко обнаруживаются радарами и отображаются на их экранах в виде характерной прямой прерывистой линии из точек, позволяющей легко обнаружить терпящих бедствие на фоне отражений от различных объектов, определить направление на ответчик и дальность до него. Для оповещения терпящих бедствие о подходе спасателей в РМО имеется звуковая или световая индикация, сообщающая об их облучении сигналами судовых или авиационных радиолокаторов.
Согласно техническим условиям, РМО должны работать в ожидающем режиме в течение 96 часов при температуре окружающей среды от -20 до +50°С и обеспечивать прием радиолокационных сигналов и генерацию ответного сигнала в штормовых условиях на расстоянии по меньшей мере 15 миль от радиолокатора [3].
К РМО можно отнести следующие: радиомаяк Р-855А2, РМО RT-9, РМО «ГУММИТ» и др. [4,5,6].
В таблице 1.2 приведены технические характеристики радиомаяка Р-855А2 [4].
Напряжение питания, от батареи Прибой-2С
Время непрерывной работы от одной батареи
Светосигнальные приборы, применяемые на внутренних водных путях, содержат источник света и оптическую систему (линзу или отражатель), перераспределяющую световой поток источника. Для изменения цветности светового пучка используют соответствующие светофильтры. Сочетание источника света, оптической системы и светофильтра принято называть светооптической системой или световой частью прибора [2].
Источники света подразделяются на два основных вида - тепловые и люминесцентные. К тепловым источникам относятся электрические лампы накаливания и все пламенные источники света (ацетиленовые, пропановые) [2].
В таблице 1.3 приведены технические характеристики электрических ламп накаливания [2].
Для водных сигнальных ламп нормируется минимальная продолжительность горения - число часов горения, до которого должно догорать не менее 85 % ламп. При этом снижение светового потока от минимального, установленного техническими условиями, должно быть не более чем на 11 - 14 % у ламп на 6 В и не более чем на 28 - 40 % у ламп на 2,5 В.
К люминесцентным источникам света относятся газоразрядные, полупроводниковые и радиоизотопные.
Газосветные трубки - газоразрядные источники света, в которых используют свечение тлеющего разряда в инертных газах. К ним можно отнести ГР-20 (газосветная, рекламная, номинальный ток 20 мА) с диаметром от 10 до 18 мм, ГСК-5 и ГСЗ-5 (номинальный ток 5 мА). Напряжение горения может изменяться от нескольких сот до 1000 В и более. Напряжение зажигания в 1,5 - 2 раза выше напряжения горения. Продолжительность горения составляет 6000 часов и выше.
Существуют автоматические устройства, управляющие навигационными огнями, которые называются фотоавтоматами. Их основные функции:
1) включение навигационных огней на период тёмного времени суток и выключение их на светлое время суток (для этого в фотоавтоматах имеются светочувствительные фотодатчики);
2) создание временных режимов горения огней (предусмотренных ГОСТ 133311-74) - проблескового, затмевающегося, двухпроблескового, частопроблескового, группочастопроблеско-вого и режима постоянного горения огня. Для этого в фотоавтоматах имеются времязадающие генераторы.
В зависимости от применяемых ламп напряжение источника питания фотоавтоматов может составлять 1,7 - 16,0 В и 220 В (сетевое напряжение).
Для плавучих навигационных знаков к автономными источниками питания можно отнести сухие гальванические батареи (для разных типов батарей начальное напряжение составляет 1,28 - 1,3 В, конечное напряжение - 0,7 - 1,0 В; допустимый ток разряда при непрерывном режиме горения - 0,25 -0,6 А, в проблесковом режиме - 0,5 - 1,2 А; диапазон рабочих температур составляет от минус 15 до плюс 40 0 С), щелочные аккумуляторы (ЭДС полностью заряженного аккумулятора составляет 1,4 - 1,45 В, при подключении нагрузки - 1,2 В; номинальный зарядный и разрядный ток составляет 11,25 - 31 А и 5,65 - 12,50 А соответственно; диапазон рабочих температур составляет от минус 20 до плюс 40 0 С), солнечные батареи (ЭДС, не менее 9,1 В; ток короткого замыкания, не менее 0,78 А; номинальный ток при напряжении 7 В, не менее 0,66 А; диапазон рабочих температур составляет от минус 30 до плюс 50 0 С), радиоизотопные генераторы и др. [2].
Сухие гальванические батареи и щелочные аккумуляторы содержат в себе редкоземельные материалы, что является причиной высокой стоимости таких источников питания.
Известны устройства, которые вырабатывают энергию при воздействии альтернативных источников, таких как проточная вода (реки, ручьи), ветер, обладающие кинетической энергией, основным элементом которых является гидротурбина или лопасти и генератор электрической энергии.
Гидравлической турбиной называется двигатель, предназначенный для преобразования энергии водного потока в механическую энергию. При помощи гидрогенератора, ротор которого обычно укрепляется на одном валу с турбиной, механическая энергия вращения преобразуется в электрическую [7].
Гидравлические турбины по характеру передачи энергии водного потока рабочему колесу делятся на две группы: реактивные и активные. К реактивным турбинам можно отнести три типа: радиально-осевые, пропеллерные и поворотно-лопастные, а к активным - ковшовые (свободноструйные) турбины.
Классификация гидротурбин приведена в таблице 1.4.
Серьёзным недостатком гидротурбин является резкое снижение к. п. д. при расходах, меньших расчётного. Например, у пропеллерных турбин при расходе воды около 30 % расчётного к. п. д. приближается к нулю [7].
К устройствам, содержащих гидротурбину или лопасти и генератор электрической энергии, можно отнести речной навигационный буй со встроенной гидроэнергетической установкой, генератор универсальный, машина для преобразования энергии воды, сигнальный буй, энергоагрегат, плавучая маломощная гидроэлектростанция с вертикальным ротором, бакен с автоматическим проблесковым огнём, устройство для преобразования энергии гидравлического потока в электрическую [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15].
Наиболее уязвимым элементом таких устройств является гидротурбина. К её недостаткам можно отнести непостоянные обороты, ржавление, что требует проведения регулярного технического обслуживания. Также гидротурбина может подвергаться механическим повреждениям от мусора, плывущего по реке.
Наиболее ярким представителем этой группы устройств является речной навигационный буй со встроенной гидроэнергетической установкой [8].
Сущность этого устройства поясняется на рисунке 1.1, на котором изображена конструктивная схема буя со встроенной гидроэнергетической установкой. Центральным элементом буя является поплавок 1, соединяющий надводную часть, выполненную в виде сигнальной фигуры 2, и подводную часть, имеющую ферменную конструкцию. Эта конструкция включает в себя две вертикальные пластины 3, жестко связанные с поплавком 1 и нижней поперечной пластиной 4, которая дополнительно связана с поплавком 1 четырьмя стойками 5. Между вертикальными пластинами 3 и стойками 5 установлена рама 6, в которой на опорах 7 размещена гидротурбина 8 с вертикальным валом 9, соединенным гибкой передачей с валом генератора 10. Генератор 11 размещен в водозащитной камере 12, которая смонтирована на поплавке 1 внутри сигнальной фигуры 2. Вдоль нижнего края поплавка установлен мусорозащитный щиток 13.
Данное устройство функционирует следующим образом. Буй обтекается потоком воды, который взаимодействует с гидротурбиной, поплавком и неподвижными деталями конструкции подводной части буя. Взаимодействие потока с гидротурбиной приводит к её вращению, которое через вал турбины передается ротору генератора. В результате в генераторе вырабатывается электрический ток, необходимый для питания электрооборудования буя.
Монтаж гидротурбины в раме и размещение этой рамы внутри ферменной конструкции в подводной части буя защищают гидротурбину от повреждений. Защита от мусора осуществляется двумя способами. Первый способ - установка мусорозащитного щитка вдоль нижнего края поплавка и второй способ защиты - выбор расстояния между вертикальными пластинами, конструкции гидротурбины и ее размеров такими, чтобы плывущий мусор, мог беспрепятственно проходить через ферменную конструкцию подводной части буя. Вращение гидротурбины способствует ее самоочищению [8].
1 - поплавок; 2 - надводная часть в виде сигнальной фигуры; 3 - вертикальная пластина; 4 - нижняя поперечная пластина; 5 - стойка; 6 - рама; 7 - опора; 8 - гидротурбина, 9 - вертикальный вал; 10 - вал генератора, 11 - генератор; 12 - водозащитная камера; 13 - мусорозащитный щиток.
Рисунок 1.1 - Речной навигационный буй со встроенной гидроэнергетической установкой
Известны также устройства, в которых электрическая энергия вырабатывается в результате прямого пьезоэффекта. К ним можно отнести пьезоэлектрическую газовую зажигалку с узлом жиклера, устройство для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, способ получения разности электрических потенциалов, колесо с трансформацией энергии механической деформации в электрическую, пьезоэлектрический генератор, пьезоэлектрический генератор постоянного тока, устройство для преобразования энергии гидравлического потока в электрическую, генератор постоянного тока, пьезоэлектрическая система зажигания для двигателя внутреннего сгорания [15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26].
Пьезоэлектрический эффект в кристаллах был обнаружен в 1880 г. братьями Пьером и Жаком Кюри, наблюдавшими возникновение на поверхности пластинок, вырезанных при определённой ориентировки из кристалла кварца, электростатических зарядов под действием механических напряжений. Эти заряды пропорциональны механическому напряжению, меняют знак вместе с ним и исчезают при его снятии [27, 28, 29].
Образование электростатических зарядов на поверхности диэлектрика и возникновение электрической поляризации внутри него в результате воздействия механического напряжения называют прямым пьезоэлектрическим эффектом.
Наряду с прямым существует обратный пьезоэлектрический эффект, заключающиеся в том, что в пластине, вырезанной из пьезоэлектрического кристалла, возникает механическая деформация под действием приложенного к ней электрического поля, причём величина механической деформации пропорциональна напряжённости электрического поля.
Пьезоэлектричество появляется только в тех случаях, когда упругая деформация кристалла сопровождается смещением центров тяжести положительных и отрицательных зарядов элементарной ячейки кристалла, т. е. когда она вызывает индивидуальный дипольный момент, который необходим для возникновения электрической поляризации диэлектрика под действием механического напряжения. В структурах имеющих центр симметрии, никакая однородная деформация не сможет нарушить внутреннее равновесие кристаллической решётки и, следовательно, пьезоэлектрическими являются кристаллы только 20 классов, у которых отсутствует центр симметрии. Отсутствие центра симметрии является необходимым, но не достаточным условием существования пьезоэлектрического эффекта, и поэтому не все ацентричные кристаллы обладают им. Пьезоэлектрический эффект не может наблюдаться в твёрдых аморфных и скрытокристаллических диэлектриках (почти изотропных), так как это противоречит их сферической симметрии. Исключение составляют случаи, когда они становятся анизотропными под влиянием внешних сил и тем самым частично приобретают свойства одиночных кристаллов. Пьезоэффект возможен также в некоторых видах кристаллических текстур.
Существует четыре основные группы материалов, из которых изготавливается пьезокерамика: титанат бария, цирконат-титанат свинца (ЦТС), ниобат свинца, ниобат натрия-калия. Из них наиболее широкое применение получили материалы на основе цирконата-титаната свинца, что объясняется как высокими пьезоэлектрическими параметрами этих материалов, так и возможностью изменять их в широких пределах. В таблице 1.5 приведены характеристики некоторых материалов ООО "Аврора-ЭЛМА". В настоящие время известно много веществ (более 500), обнаруживших пьезоэлектрическую активность. Однако только немногие из них находят практическое применение.
Коэффициент электромеанической связи K p
В работах [27, 28, 29, 30, 31, 32] процессы в пьезоэлектрической среде обычно описывают посредством матричных пьезоэлектрических уравнений (фундаментальных уравнений элементарного объема пьезоэлектрической среды). Эти уравнения выглядят следующим образом:
- модули упругости (модули Юнга), измеренные соответственно при постоянных индукции или поле (тензоры четвертого ранга);
- коэффициенты податливости (тензоры четвертого ранга);
- величины, обратная диэлектрической постоянной (тензоры второго ранга);
- пьезоэлектрический модуль (тензор третьего ранга) численно равен заряду, возникшему на единице поверхности пьезоэлемента при приложении к нему единицы давления [32];
- модули, связывающие в определенных условиях электрические и механические величины (тензоры третьего порядка).
При деформации пьезоэлектрика ему сообщается механическая энергия, при приложении электрического поля - электрическая. Коэффициент электромеханической связи есть квадратный корень из той доли механической энергии, которая преобразуется в электрическую, или наоборот. Остальная энергия во время каждого цикла теряется на упругий или диэлектрический гистерезис или рассеивается [27].
В [17, 21, 24, 25, 26] основным элементом устройства является пьезоэлектрический генератор, который состоит из нажимного элемента, контактирующего с пьезоэлементом и механический привод или магнитострикционный элемент. Привод установлен с возможностью воздействия на нажимной элемент.
Рассмотрим устройство Ч.-К. А. Будревича для преобразования энергии гидравлического потока в электрическую, которое может быть применено для получения электрической энергии из энергии водного потока рек, ручьёв и т. д. [15].
На рисунке 1.2 показано устройство, вид сбоку; на рисунке 1.3 - вид сверху.
Устройство для преобразования энергии гидравлического потока в электрическую содержит пару цилиндрических плавучих колёс 1, снабжённых лопастями 2, закреплёнными на их обечайках, и установленных на концах рамы 3. Колёса 1 могут вращаться вокруг горизонтальных осей 4, поперечных направлению потока, указанного стрелкой. На раме 3 установлен кинематически связанный с колёсами 1 генератор, подключенный кабелем 5 к береговому потребителю электроэнергии. Устройство снабжено механизмом ориентации по потоку, включающим в себя трос 6, закреплённый на береговой опоре.
Генератор выполнен в виде гибкой бесконечной пьезоэлектрической ленты 7, снабжённой электродами, установленной между приводными шкивами 8 и 9. Ветви ленты пропущены между рядами промежуточных контактных роликов 10 и 11, которые изолированы от рамы и кинематически связаны со шкивами 8, 9 и осями 4 плавучих колёс 1 при помощи передачи 12. Ролики 10, 11 выполнены в виде «беличьего колеса» из стержней, которые имеют возможность упругого контакта с одной из сторон верхней или нижней ветви пьезоэлектрической ленты 7, на которых находятся электроды 13 и 14 противоположной полярности.
Для начала работы устройство устанавливают на плаву в потоке. Под действием потока на нижние лопасти 2 плавучие колёса 1 приводятся во вращение и через кинематическую передачу 12 вращают с одинаковой угловой скоростью приводные шкивы 8 и 9, а также ролики 10 и 11. При этом приводится в движение пьезоэлектрическая лента 7. Стержни роликов 10 и 11, входящие как зубья шестерён один в пазы другого, изгибают ленту 7 в противоположные стороны, что вызывает появление на электродах 13 и 14 ленты 7 противоположных электрических зарядов, которые по кабелю 5 передаются береговому потребителю электрической энергии [15].
1 - цилиндрическое плавучее колесо; 2 - лопасть; 3 - рама; 4 - горизонтальная ось; 5 - кабель; 6 - трос; 7 - пьезоэлектрическая лента; 8, 9 - приводные шкивы; 10, 11 - ролики; 12 - передача; 13, 14 - электроды.
Рисунок 1.2 - Устройство для преобразования энергии гидравлического потока в электрическую (вид сбоку)
Рисунок 1.3 - Устройство для преобразования энергии гидравлического потока в электрическую (вид сверху)
Недостатками данного устройства являются непостоянные обороты плавучих колёс, а также ржавление элементов конструкции в результате взаимодействия с водной средой. К устройствам, содержащим гидротурбину или лопасти, при достаточно слабом течении, сложно подобрать низкооборотистый электрогенератор. Они эффективны только при постоянном сильном течении реки и не могут быть использованы в водоёмах со стоячей водой.
Конструкция проектируемого устройства позволяет устранить эти недостатки. Здесь не используется гидротурбина, и принцип работы основан на свойстве прямого пьезоэффекта. Все элементы буя располагаются внутри его корпуса, который полностью изолирует их от контакта с внешней средой. Для выработки электрической энергии достаточно небольшого угла крена буя.
2 Выбор и обоснование структурной схемы
Исходя из проведённого анализа устройств преобразования механической энергии в электрическую, оценки их достоинств и недостатков выберем структурную схему энергетической установки буя, в состав которой входят:
1) МПВ - механический преобразователь внешнего воздействия в усилие (маятник). Внешним воздействием могут являться волнение водной поверхности, течение и ветровая нагрузка;
2) ПП - пьезоэлектрический преобразователь (набор пьезоэлементов), на который воздействует маятник;
3) П - преобразователь. Преобразует импульсы, вырабатываемые ПП, в необходимое напряжение питания;
4) А - аккумулятор, являющийся резервным источником питания, в случае, когда пьезоэлектрический генератор не вырабатывает энергию;
5) ФА - фотоавтомат (функции см. в первой главе). В состав фотоавтомата входит сигнальный фонарь (лампа накаливания).
Обобщённая структурная схема устройства изображена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Структурная схема энергетической установки навигационного буя
На рисунке 2.2 изображена структурная схема фотоавтомата.
Рисунок 2.2 - Структурная схема фотоавтомата
Фотоавтомат состоит из нескольких функциональных блоков: фотодатчика ФД, времязадающего генератора ВЗГ, переключателя ПК и стабилизатора напряжения СН (последний обведен на рисунке пунктирной линией).
В СН входят три функциональных узла - измерительный мост ИМ, усилитель рассогласования УР и регулирующий элемент РЭ. Источником питания является преобразователь, а лампа накаливания обозначена буквой Л.
Пояснение назначения каждого из функциональных блоков и узлов структурной схемы и их взаимодействия следует начать со стабилизатора напряжения СН.
Измерительный мост ИМ отрегулирован так, что при номинальном напряжении на лампе на выходе ИМ управляющего сигнала нет. Если источник питания имеет повышенное напряжение, то на лампе напряжение также может оказаться выше номинального. В этом случае на выходе ИМ появится управляющее напряжение (сигнал рассогласования). Этот сигнал подается к усилителю рассогласования УР, который непосредственно управляет регулирующим элементом РЭ: В результате воздействия УР на РЭ сопротивление РЭ возрастет на величину, необходимую для того, чтобы погасить излишек напряжения на лампе Л. Благодаря этому на лампе непрерывно будет поддерживаться напряжение, равное номинальному.
При напряжении источника питания меньше 2,7 В СН прекращает свое действие как стабилизатор и напряжение на лампе будет равно напряжению на выходе преобразователя за минусом 0,2 В (0,2 - минимальное падение напряжения на РЭ, который включен последовательно с Л).
Действие других блоков осуществляется следующим образом. При освещенности, превышающей пороговую (от 40 до 120 лк), фотодатчик ФД вырабатывает сигнал, необходимый для сработки переключателя ПК. Переключатель через усилитель рассогласования УР воздействует на регулирующий элемент РЭ. Это воздействие приводит к увеличению сопротивления РЭ до величины, при которой ток через него и лампу Л практически прекращается и лампа гаснет. Другими словами, с ростом освещенности ФД посредством ПК гасит лампу. При освещенности меньшей пороговой действие фотодатчика прекращается и лампа загорается вновь.
Времязадающий генератор ВЗГ также вырабатывает сигналы, вызывающие периодическую сработку ПК, который, воздействуя на УР и РЭ, гасит или зажигает лампу Л в нужной последовательности, т. е. создает требуемый режим горения огня (проблесковый, затмевающийся и т. д.). Каждому режиму горения соответствует свой ВЗГ. Шунтирование ВЗГ путем установки предусмотренной в схеме перемычки переводит фотоавтоматы в режим постоянного горения огня.
На водных путях эксплуатируются светящие и несветящие буи. Несветящие буи, число которых незначительно, должны иметь такую площадь сигнальной фигуры, чтобы их можно было обнаружить на заданном расстоянии, и обладать параметрами остойчивости, исключающими их опрокидывание при сильном волнении и при навалах и ударах судов. Ограничений по углам качки и крена к ним не предъявляется.
Основная масса буев - светящие плавучие знаки. Поскольку угол рассеяния света в вертикальной плоскости у светосигнальных приборов мал, а источники света маломощны, крен и качка светящих буев должны быть минимальными.
Создать такую конструкцию буя, которая при приемлемых весовых характеристиках будет иметь малый угол крена на течении и, одновременно, малые углы качки на волне, принципиально затруднительно. Поэтому по своему устройству буи делятся на две группы: одна приспособлена к работе в районах, где преобладающими факторами являются течение и ветровая нагрузка, другая - к работе в районах, где главным фактором является волнение водной поверхности. Буи первой группы называются речными, буи второй группы - озерными и озерно-речными [2].
Рассмотрим требования к конструкции речных буев [2].
Максимальный угол крена плавучего знака (в град.) под действием течения или ветровой нагрузки
где к - коэффициент обтекания, зависящий от формы (для сплошных цилиндров и конусов подводной части принимается равным 0,46, для подводной части - 1,0 - 1,2);
p - сила давления воды, или ветровая нагрузка, Н;
l - расстояние от точки крепления якорной цепи до центра давления воды или центра парусности, м;
P - водоизмещение буя с навигационным оборудованием и якорной цепью, Н;
h 0 - начальная метацентрическая высота, м.
Выражение 2.1 показывает, что уменьшить угол крена можно за счет увеличения начальной метацентрической высоты, уменьшения площади подводной поверхности буя и парусности надводной сигнальной надстройки, выполнения их в виде хорошо обтекаемых фигур (например, цилиндра или конуса).
Крена на течении теоретически вообще можно было бы избежать, если бы удалось закрепить якорную цепь точно в точке приложения равнодействующей силы давления воды. Во всяком случае, при разработке конструкции речного буя следует предусматривать возможность крепления якорной цепи вблизи этой точки. В нашем случае отклонение буя должно быть таким, чтобы маятник мог воздействовать на пьезоэлектрический преобразователь, исходя из этого, произведём приближённый расчёт среднего угла крена буя согласно выражению (2.1).
Исходные данные (выбраны средние значения параметров по [2] для металлических буев 2-,4-,5-,6-го типоразмеров):
- сила давления воды, или ветровая нагрузка, p: 1,611•10 4 Н;
- среднее расстояние от точки крепления якорной цепи до центра давления воды или центра парусности, l: 0,05 м;
- водоизмещение буя, P: 6,807•10 3 Н;
- средняя начальная метацентрическая высота, h 0. , 0,242 м.
Таким образом, согласно выражению (2.1) угол равен:
Отсюда можно сделать вывод, что отклонения маятника должно быть меньше расчётного угла крена. При воздействии маятника на пьезоэлемент необходимо учитывать предел прочности на сжатие, который по [33] составляет 1,5?10 7 - 3,5?10 7 Па.
Рассмотрим требования, которым должны, отвечать конструкции озерного и озерно-речного буев [2].
Эффективность использования различных конструкций озерных и озерно-речных буев на водохранилищах можно оценить достаточно точно путем рассмотрения вынужденных угловых колебаний этих буев на регулярном установившемся волнении. Амплитуда вынужденных угловых колебаний буя (амплитуда качки) на регулярном установившемся волне
Разработка автономного радиомаяка дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа: Проветривание подземной горной выработки
Магистерская Диссертация По Архитектуре
Сочинение По Картине Маленькая Художница Рочева
Курсовая работа по теме Противоречия интеграции и адаптации, связанные с социальной реабилитацией инвалидов
Дипломная работа по теме Выбор оборудования для проектирования районной понизительной подстанции 110/35/10кВ 'Федотово'
Книга На Тему Матрица Потребностей
Реферат: Реконструкция субъективного семантического пространства. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Новая Экономическая Политика: сущность, противоречия, итоги. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат На Тему Северная Европа В Системе Международных Отношений В Xxi В.
Контрольные Работы Первый По Четвертый Класс
Реферат: As I Lay Dying And Essay Research
Курсовая работа: Интернет как инструмент реализации коммуникационной политики предприятия
Сочинение На Тему Распутин Уроки Французского
Сочинение Русский Язык 15
Написать Сочинение 7 Класс
Реферат Про Космос 5 Класс География
Реферат: Защита атмосферы от выбросов углеводородов из резервуаров для хранения и транспортирования нефти и нефтепродуктов
Курсовая работа по теме Формирование универсальных учебных действий у детей старшего дошкольного возраста
Курсовая работа по теме Проект обогатительной фабрики на базе медно-молибденовых руд Эрденетовского месторождения
Производственная Практика Отчет Транспорт
Начальная профессиональная подготовка подразделений Государственной противопожарной службы - Военное дело и гражданская оборона реферат
Попов или Маркони: о коллизиях развития радиоэлектроники - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат
Уголовно-правовая охрана избирательных прав граждан - Государство и право курсовая работа