船舶舵机装置的自动新控制系统介绍.ppt

第十三章 船舶舵机装置的自动控制系统;第十三章 船舶舵机装置的自动控制系统;1-舵柄；2-上舵轴承；3-下舵轴承；4-舵杆套筒；5-舵销；6-舵钮；7-舵叶；8-舵柱；9-舵托；10-舵轴承 ;衡，在舵面上产生与其垂直的压力F。将F分解为相互垂直的两个分力F1和F2。其纵向分力F1对船舶航行起制动作用，使船速减低，而横向分力F2会产生一个使船舶转向的转船力矩M。假设在船舶的重心“0”处加上一对大小相等而方向相反的力，即f1=f2=F2，并与F2平等。则F2与f1组成一个转船力矩M=F2×a，a为F2与f1之间的距离。而f2则引起船舶的横向漂移。 　　转船力矩在一定的舵角上出现最大值，这个舵角称为最大舵角。在船舶上通常予以限定的角度（例如350）作为舵机的最大转舵角。; F=9.8CRρ(V2/2)S 式中：CR—对舵叶模型试验测得的升力系数，与翼型及β角有关： V—船舶速度m/s ρ—水的密度kg/m3 s—舵???有效作用面积m2 舵角为β时产生的转船力矩M，可近似用下式表示： M=KSV2sin2β 式中：K—常数。 在自动操舵时，舵角β通常采取小舵角，因而sin2β≈2β，则M公式可写成 M=2KSV2sin2β=CV2β 式中 C=2KS 可见转船力矩M近似地与航速的平方成正比；航速越高舵效越好。当航速一定时，M与舵角β（小舵角情况下）成正比。 二、舵机装置图13-3扇形齿轮传动机构 舵机按拖动方式，目前主要分为电动机械传动舵机和电动液压传动舵机两类。舵机的转舵力矩不仅取决于舵叶上的水流压力F，而且与舵的结构型式有关，采用平衡舵可减少舵机的负载。 ;对于一定型式的舵，转舵力矩在最大舵角时达最大值，而此值在船舶倒车时更大些。随着航速和吨位的增加，转舵力矩也将增大。若采用电动舵机时，传动装置将出现体大笨重，因此现代大型远洋和近海船上电动液压舵机获得广泛地应用。;到舵柱的低速偏转。这类舵机的电力拖动系统常采用直流G-M控制系统。;三、对舵机拖动控制系统的技术要求 （一）、从主配电板到舵机舱应采用双线供电制，并尽可能远离分开敷设（如左、右舷两路）。在正常情况下应急配电板供电时，其中一路可以经应急配电板供电。驾驶室与舵机舱的操舵装置应使用同一电源。 （二）、舵机电动机应满足舵机的技术性要求，并能保证堵转1min的要求。 （三）、拖动电动机组应采用双机系统，各机组可单独运行（一机组为备用），也可同时运行。一机组故障碍时，另一机组应能自动投入运行。 （四）、至少设有驾驶室和舵机舱两个控制站，并设有转换装置，防止两地同时操纵。 （五）、现代船舶驾驶室多装有操舵仪，一般设有自动、随动、应急三种操舵方式，也可只设两种。 （六）、船舶处于最深航海吃水并以最大营运航速前进时，不仅能满足舵自一舷350转至另一舷350的最大舵角要求，还应满足自任一舷350转至另一舷300的时间不超过28s的转舵速度要求。 （七）、舵角指示器指示舵角的误差应不大于±10。;（八）、保护和报警装置：设有舵叶偏转限位开关，实现极限位置自动停舵；电源失压报警装置；过载声光报警，但无过载保护装置；采用自动操舵装置时，应设有航向超过允许偏差的自动报警装置。;第二节 操舵方式及基本工作原理;求的角度（由舵角指示器观测）时，把手柄开关恢复零位，发电机励磁电流：输出电压消失，舵叶就停在右舵某一角度上。在船舶逐渐回到正航各的过程中，必须回舵。回航时将手柄开关板到左边，JG-KG通励磁电流（与前者反方向），电动机逆时针方向转动（n00），偏舵角逐渐减小，舵叶逐渐按近艏艉线，当β=0时，手柄开关也应恢复零位。此时，船舶也回到正航向（即ψ=0，由分罗径观测）上。当船舶向右偏航要操左舵予以较正时，与上述操作相反。 单动操舵的操作方法可以归纳为：手扳舵转，复零舵停；左舵左扳，回舵右扳；右舵右扳，回舵左扳。;单动操舵的方框图如图13-6所示。从方框图中可以看出，人在单动操舵过程中的作用就是观察分罗径的航ψ和舵角指示器的偏航角β，再根据上述操舵方法进行操作，所以单动操舵机构虽然简单，但操纵过程却显得很麻烦，而且需要熟练的操舵经验，否则将使船舶沿固定航向左右摆动的幅度太大。这种操舵方式仅适用于内河小型船舶和作为海船的应急操舵方式。 二、随动操舵工作原理 图13-7所示为随动操舵的原理图。当操舵手轮和舵叶分别在零位和艏艉线上时，由舵轮带动的发送电位器R1和由装在舵柱上的同步传递机构中的接受机带动的反馈电位器R2的滑动点在等电位0和0，电桥处于平衡状态，放大器输入信号U00为零，差复励发电机G的励磁电流IfG为零，他励电动机M停止不转。当舵轮向右转过某一角度，例如使发送电位器R1的滑动点从0点移至a点，电桥平衡被破坏，放大器输入信号Ua00,发电机励磁电流IfG和输出电压