船舶舵机的电力拖动与控制1323
更新时间:2023-05-17 17:40:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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第10章
船舶舵机的电力拖动不控制
教学目的:掌握舵机电力拖动的特点;操舵方式及原理、性能;自动舵的类型及特点。 教学重点:各种操舵的性能,自动舵的特点。 教学难点:各种操舵的原理。 §10-1 舵机电力拖动与控制的基本要求 §10-2 操舵方式及基本工作原理 §10-3 自动舵的基本类型及其调节规律
§10-4 自动操舵系统基本要求和工作原理
概 述 舵是船舶的一种十分重要和不可缺少的丏用舾装设备。如果船没有舵或舵失灵,在大海里任凭风浪摆布。无主动航向的船不仅不能保证航行的 安全,而丐是不能到达目的港的。
舵是驾驶人员用来保持或改变船舶在水中运动方向的与用设备。 船舵功能:I. 保持船舶预定航向的能力,称为航向稳定性; II. 改变船舶运动方向的能力,称回转性。
通常把二者统称为船舶的操纵性。
§10-1 舵机电力拖动不控制的基本要求1. 舵机装置 舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四部分组成。
1)电动—机械舵机装置(小船) 电动机通过齿轮转动带动舵叶 2)电动—液压舵机装置(远洋船) 电动机(普通长期工作制)通过液压系统转动带动舵叶。
2)舵机电力拖动控制的基本要求(1)工作可靠 供电:分左、右舷两路馈电线供电,其中之一应该不应急配电板相连。
拖动:要求舵机的驱动电动机采用连续工作制,特性软,过载能力强,
能堵转1min以上。 操舵:最快航速前进时,能满足最大舵角的要求,丏有足够的转舵速度 (从一舷最大舵角转至另一舷最大舵角的时间丌超过30秒)。
(2) 生命力强 至少有两个控制站(驾驶室和舵机房),控制站之间装有转换开关(防 止同时操作),现场控制站具有操作优先级。故障时可进行人力操舵。
舵机操纵系统应装有自动操纵系统、随动操纵系统和应急操纵系统三种 操纵装置。
2)舵机电力拖动控制的基本要求(3)操作灵便 要求在任何舵角下均能投入工作,并及时准确地把舵转至给定舵角, 具有舵角指示。可实现自动、随动和单动三种操舵方式,能方便地 选择切换。
(4)舵叶偏转限位保护和失压报警装置 当舵叶转至极限位置时,舵机自动停止转舵; 当舵机总电源断电时,失压报警; 舵机电机只有过载报警而无过载保护装置;
当采用自动操舵装置时,应设有航向超过允许偏差的偏航自动报警装置。
§10-2 操舵方式及基本工作原理操舵方式一般有三种:在自动操舵和随动操舵失效情况下应用
单动操舵(应急操舵) 随动操舵
船舶进出港等备车航行时应用
船舶定速航行时应用
自动操舵
航向控
制 航迹(航线)控制
1.单动操舵工作原理 单动操舵是在自动操舵和随动操舵 都丌能使用的应急情况下提供的一
种操舵方式。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。 G-M系统电动舵机的单动操舵原理 (图a) G—差复励直流发电机, M—执行电动机, J—发电机G的励磁机,控制励磁机 的励磁,即可控制舵叶的偏转。 K1和K2为操舵手柄或按钮控制的触 点,ZD1和ZD2为舵机限位开关。
单动舵原理图
G-M系统电动舵机的单动操舵原理1
当船舶向左偏离航向时,可 将操舵手柄右扳,使K1闭合, 励磁机J得到某一极性的励磁, G将发出某一极性电压,执行 电动机M向某一方向转动,舵 叶向右偏转。 通过舵角指示器观察舵角大 小。当接近所要求的的右偏舵 角时,松开手柄,触点K1断开 ,电机M停转。
系统特点: 手扳舵转,复零舵停 G-M系统电动舵机的单动操舵原理 点动控制 人看分罗经compass和舵角指示器操舵。
单动操舵特点:
手扳舵转,手放舵停; 左舵左扳,回舵右扳; 右舵右扳,回舵左板。
2.随动操舵的工作原理随动操舵是按偏差原则进行调节的操舵自动跟 踪系统,被调对象是舵,被调节量是舵角。它具有 使舵叶角度与操舵手轮位置自动同步的特点。 图10-3是一种电桥平衡式随动操舵原理图。
随动操舵原理图(电桥式)
2.随动操舵的工作原理随动操舵的基本工作原理框图如图所示。它是一个 闭环跟踪系统,以实现舵角的自动追随。图中的比较环节种类很多,如电桥式、电阻式、运算放大器 等。执行机构也因舵机形式而异。
人操舵手轮 放大器 执行机构
舵叶
船舶
反馈装置
3.自动操舵的工作原理
自动操舵的基本工作原理如图所示。M为执行电动机;操舵 开关为两半圆环2和3,它们被一绝缘块4分离。两半圆环与舵角 反馈装置机械相连,滚动触头(滚轮)1与航向接收器机械相连。 航向接收器与陀螺罗经发讯器是同步传递的。
3.自动操舵的工作原理当船舶偏离预定航向时,通过 陀螺罗经发讯器使航向接收器也转 动同一角度,滚轮1与左或右半圆
铜环接触,使接触器J1(或J2)动作,电动机正转或反转,拖动舵叶 偏转,由于采用舵角反馈,故当舵
叶偏转时,半圆环也朝滚轮滚动方向进行跟踪,在船舶偏离航向最大 角时,半圆环追上滚轮,使滚轮处 在绝缘块上,接触器断电,电动机 停转,因而最大偏舵角发生在船舶 偏航角最大的时候。 船舶在舵的作用下回航时,电动机反转。舵叶向 当船舶回到预定航向时,半圆环追上滚轮,使滚轮处
首尾线方向回转,半圆环又开
始向滚轮运动方向跟踪。
在绝缘块上,电动机停转。
舵机 自动舵校正航向的工作过程
罗经
Ⅰ:船舶沿正航向K航行,滚轮1恰好与绝缘 块4接触,电动机不转动,舵叶在艏艉线上, 艏艉线与正航向重合, φ=0,β=0
φ—偏航角 β—偏舵角
偏航
转舵
Ⅱ:船右偏→滚轮左偏→J1有电→舵 左转→导电环左转β很小(转船力矩 小),偏航φ↑,同时舵角β↑
最大舵角
Ⅲ:β↑使(φ=φmax),船停止偏转(dφ/ dt = 0)。导电环追上滚轮,使绝缘块 与滚轮接触,电动机停,舵叶停转 β=βmax。
回转
Ⅳ:在左舵的作用下,船开始回转(φ↓), 使滚轮右转,与导电环接3触,使J2有电, 电动机反转,回舵(β↓)。导电环右转追随 滚轮运动。
回航
Ⅴ:船舶回到给定航向K,φ=0, β=0。
船舶的航迹曲线
自动操舵系统原理框图
电罗经是检测元件,也是比较环节。 比较(元件):由两个导电半圆环和滚轮所构成。 放大器:直流发电机 执行机构:他励直流电动机M。 反馈机构:航向接受器和舵角反馈机构。
小结:
(1)自动操舵系统是按船舶对航向的偏离程度来控制船舶的航迹,其操舵系统实际上是在随动操舵的基 础上省去手轮,加上航向反馈而形成的。 (2)系统的调节对象是船舶,被调节量是航向。 (3)自动操舵系统为典型的双闭环控制系统:
内环是舵角反馈,实现舵角的自动跟随。 外环是航向反馈,实现对船舶偏航的自动调整。
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