第6章_67自動操舵控制系統(tǒng)

1、6-7、自動操舵控制系統(tǒng)、自動操舵控制系統(tǒng) 舵機裝置分為兩類： .電動 - 機械；.電動 - 液壓。 電動 - 機械舵機裝置： 工作過程：電動機通過連軸節(jié)帶動蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)動，并通過主動齒輪帶動扇形齒輪，再經(jīng)過緩沖彈簧轉(zhuǎn)動舵柄（在扇形齒輪下面，通過彈簧推動），從而使舵柱和舵葉偏轉(zhuǎn)。系統(tǒng)組成： 一般采用G-M系統(tǒng)。作用：蝸桿蝸輪傳動，大變比減速，能夠鎖定舵柱和舵葉。 緩沖彈簧，減輕船舶在航行中波浪對舵葉的沖擊力，防止傳動裝置受到損傷。一、舵機裝置及自動操舵裝置基本要求一、舵機裝置及自動操舵裝置基本要求 電動電動 液壓舵機裝置液壓舵機裝置系統(tǒng)組成： 恒速電動機（可用普通異步機）拖動雙向變量油泵，提供雙

2、向的高壓油驅(qū)動液壓油缸。 工作過程：當一油缸注入高壓油而另一油缸排出低壓油時，推動撞桿（活塞）移動，從而帶動舵柄，舵柱和舵葉偏轉(zhuǎn)。 對舵機裝置的要求對舵機裝置的要求 我國鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范根據(jù)國際海上人命安全公約（SOLAS公約）的規(guī)定，對于從事于 國際航行的大于500 總噸的貨船或僅從事于非國際沿海航行的大于1600總噸的貨船的舵機提出了明確要求，基本技術(shù)要求如下： 1每艘船舶均應(yīng)設(shè)置1 套主操舵裝置和1 套輔助操舵裝置。主操舵裝置和輔助操舵裝置的布置，應(yīng)滿足當其中一套發(fā)生故障時不致引起另一套也失效；如主操舵裝置具有2臺或2臺以上相同的動力設(shè)備則在下列條件下可不設(shè)置輔助操舵裝置：對于客船

3、，當任一臺動力設(shè)備不工作時，主操舵裝置仍能按本規(guī)定進行操舵；對于貨船，當所有動力設(shè)備都工作時，主操舵裝置能按本規(guī)定進行操舵；主操舵裝置應(yīng)布置成當其管系或一臺動力設(shè)備發(fā)生單項故障時此缺陷能被隔離，使操舵能力能夠保持或迅速恢復(fù)。2 2主操舵裝置和舵桿：主操舵裝置和舵桿：具有足夠的強度并能在船舶最大航海吃水和最大營運前進航速時進行操舵，使舵自任一舷的35，轉(zhuǎn)至另一舷的35，且于相同條件下自一舷的35轉(zhuǎn)至另一舷的300所需時間不超過28s。3 3輔助操舵裝置：輔助操舵裝置：具有足夠的強度和足以在可駕駛的航速下操縱船舶，并能在應(yīng)急情況下迅速投入工作；應(yīng)能在船舶最大航海吃水和以最大營運前進航速的一半但不小

4、于7kn 時進行操舵，使舵自一舷15，轉(zhuǎn)至另一舷的15，且所需時間不超過60s。4 4主、輔操舵裝置動力設(shè)備主、輔操舵裝置動力設(shè)備：當動力源發(fā)生故障失效后又恢復(fù)輸送時能自動再起動；能從駕駛室控制使其投入工作；任一臺操舵裝置動力設(shè)備的動力源發(fā)生故障時，應(yīng)在駕駛室發(fā)出聲、光警報；駕駛室與舵機室之間，應(yīng)設(shè)有通信設(shè)施；操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動力轉(zhuǎn)舵的操舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達舵角限位器前停住。裝設(shè)的限位開關(guān)或類似設(shè)備，應(yīng)該與轉(zhuǎn)舵機構(gòu)本身同步而不應(yīng)與舵機的控制相同步；舵裝置應(yīng)有保持舵位不動的制動裝置。單動（香蕉柄）操舵： 在海船上就是應(yīng)急操舵。方法：手扳舵轉(zhuǎn)，復(fù)零舵停；左

5、舵左扳，回舵右扳；右舵右扳，回舵左扳。 人看分羅經(jīng)和舵角指示器操舵。 單動操舵工作原理單動操舵工作原理二、舵機操舵方式、類型、工作原理二、舵機操舵方式、類型、工作原理隨動操舵，又叫“舵輪操舵”。隨動 舵葉隨著舵輪轉(zhuǎn)動 。方法：左偏航操右舵，舵輪操右?guī)锥?，舵葉右偏幾度（右偏也相似）。 原理：是負反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。以舵角和舵輪的偏差控制電動機。 操舵過程：舵輪向右轉(zhuǎn)過一個角度，電位器R1的滑動點移動，電橋失去平衡，放大器輸入信號0，發(fā)電機輸出電壓使電動機順時針方向轉(zhuǎn)動，使舵葉向右偏轉(zhuǎn)。同時舵角反饋同步傳遞機構(gòu)帶動反饋電位器R2的滑動點不斷向a點移動。當電橋重新處于新的平衡狀態(tài)時，放大器輸入=0，電動機

6、停轉(zhuǎn)，舵葉處于右舵與舵輪轉(zhuǎn)動相對應(yīng)的角度上?；囟孢^程相似，只是放大器輸入變反，電動機反轉(zhuǎn)，舵葉回偏。 隨動操舵工作原理 自動操舵：實際上是自動航向保持儀。 組成原理：利用電羅經(jīng)檢測船舶實際航向 ，然后與給定航向K進行比較，其差值作為操舵裝置的輸入信號，使操舵裝置動作，改變偏舵角。在舵角的作用下，船舶逐漸回到正航向上。船舶回到正航向后，舵葉不再偏轉(zhuǎn)。 線路分析：最簡單的電動操舵線路的工作過程。 自動操舵工作原理自動操舵工作原理自動舵方框圖自動舵方框圖 自動操舵自動操舵基本類型基本類型 定義：自動舵的基本類型是指按操舵的規(guī)律分類的（也就是舵的偏轉(zhuǎn)規(guī)律）類型，而不是舵機裝置的類型。 三種基本類型：.

7、比例舵；.比例 - 微分舵；.比例 - 微分 - 積分舵。 說明：不同基本類型的自動舵，對舵葉的調(diào)節(jié)規(guī)律是不同的。偏航與操舵偏航與操舵 比例舵比例舵 比例舵操舵的規(guī)律是：偏舵角的大小與偏航角的大小成比例關(guān)系，即： = - K1其中：K1為比例系數(shù)，負號表示與偏航方向相反。 特點：機構(gòu)簡單，航行保持精度較差，船舶營運經(jīng)濟性較差（會出現(xiàn)S形航跡）。 比例舵的不足：偏航初期偏舵角較小，不能很快阻止船舶繼續(xù)偏航；回航過程中船舶具有慣性，偏舵角不能及時減小，容易反向偏航。 比例-微分舵操舵的規(guī)律是：偏舵角的大小與偏航角的大小成比例-微分關(guān)系，即： = -（K1+K2d/dt）其中：K1為比例系數(shù)，K2為

8、微分系數(shù)。 說明：偏航初期，偏航角變化率大，比例 - 微分舵能及時給出大偏舵，有效地阻止船舶偏航（最大偏航角較小）；回航時，偏航角變化率變?yōu)樨撝?，能適時給出反舵角，阻止船舶反向偏航，即能有效阻止反向偏航。 主要特點：具有“超前校正”的控制作用，減小船舶航向的振蕩，減輕舵機負擔，增加航速，提高系統(tǒng)靈敏度和船舶的營運效益。 比例-微分舵 比例-微分-積分舵 組成：是在比例 - 微分舵基礎(chǔ)上增加積分環(huán)節(jié)。積分環(huán)節(jié)作用是 克服不對稱偏航。K3是積分系數(shù)。 不對稱偏航的產(chǎn)生：不對稱偏航是某舷（側(cè)）的偏航角持續(xù)時間比另一舷（側(cè)）偏航角持續(xù)時間長。 原因：裝載不對稱，斜向風的持續(xù)影響，斜向海潮的持續(xù)影響。

9、對于具有雙螺旋槳推進的船舶，螺旋槳推進的不平衡也會產(chǎn)生不對稱偏航。 積分環(huán)節(jié)工作原理：積分環(huán)節(jié)可以對偏航持續(xù)時間進行累積，當某舷（側(cè)）偏航持續(xù)的時間比另一舷（側(cè)）持續(xù)時間長時，通過環(huán)節(jié)輸出的信號（偏舵角）將繼續(xù)保持，這個信號將通過執(zhí)行機構(gòu)使舵葉維持在一定的偏轉(zhuǎn)角度上，從而使船舶具有克服單向偏航的能力。 比例舵：可以克服偏航，但容易形成S形航跡，航程較長。 比例 - 微分舵：可以減小最大偏航角，克服回航時的反向偏航。但微分系數(shù)不能太大，否則容易造成不穩(wěn)定。 比例 - 微分 - 積分舵：能夠產(chǎn)生“自動壓舵”調(diào)節(jié)，克服不對稱偏航。 操舵定律特點比較操舵定律特點比較1283.舵機的電力拖動系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置至

10、少_個控制站（臺）；其控制系統(tǒng)應(yīng)保證各控制站（臺）_同時操作。A2/不可以 B2/可以 C3/可以 D1/不可以1284.下列對船舶舵機的電力拖動與控制裝置的基本要求的敘述錯誤的是_。A通常分左、右舷兩路饋線方式向舵機供電，其中之一與應(yīng)急電源相連B至少有兩個控制站（駕駛臺和舵機房），控制站之間裝有轉(zhuǎn)換開關(guān)C當舵葉轉(zhuǎn)至極限位置時，舵機自動停止轉(zhuǎn)舵，防止操舵設(shè)備受損D從一舷最大舵角轉(zhuǎn)至另一舷最大舵角的時間應(yīng)不超過60 s1288.下列關(guān)于舵機對電力拖動與控制的要求的諸多說法，正確的_。A應(yīng)設(shè)有專用的柴油發(fā)電裝置向舵機供電以保證供電可靠B電動舵機的拖動電動機不允許發(fā)生堵轉(zhuǎn)C通常分左、右兩舷饋線向舵機

11、供電，其中之一與應(yīng)急電源相連D拖動電動機的過載能力較差1291.為保證舵機的工作可靠、操作靈便，自動操舵儀應(yīng)包括_。A自動、隨動和應(yīng)急三種操舵方式，只能在自動、隨動之間選擇切換B自動、隨動和應(yīng)急三種操舵方式，只能在自動、應(yīng)急之間選擇切換C自動、隨動和應(yīng)急三種操舵方式，只能在隨動、應(yīng)急之間選擇切換D自動、隨動和應(yīng)急三種操舵方式，并能方便地在三者之間選擇切換1295.現(xiàn)船舶出現(xiàn)偏航，若操隨動舵，船舶在返回正確航向_，操回舵；自動操舵方式，回舵是_進行的。A后/自動 B過程中/自動 C過程中/人工 D后/人工A AD DC CD DB B)ddd(321tKtKK1296.對于采用直流G-M系統(tǒng)供電的電動-機械舵機，發(fā)電機G采用的勵磁方式是_。A并勵 B串勵 C他勵 D差復(fù)勵1297.對于電動-液壓舵機系統(tǒng)來說，拖動變量油泵的電動機應(yīng)采用何種型號電機_。A短時工作制 B特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) C普通長期工作制D允許堵轉(zhuǎn)1 min以上的電機1298.駕駛員通過操縱舵輪糾正航向，這實際上是使用舵機的_。A自動操舵系統(tǒng) B隨動操舵系統(tǒng) C應(yīng)急操舵系統(tǒng) D太平舵1300.某舵機控制規(guī)律為：舵角其中：偏航角，即PID舵。通常所說的“