第七节自动操舵控制系统

§6.7　自动操舵控制系统 教学要求：　　 　　　了解船舶舵机对电力拖动控制设备的要求，理解自动操舵的工作原理，掌握比例舵、微分舵、积分舵的调节规律。 船舶舵机操纵台 船舶舵机总组成机房 转船力矩：T=F2·L 舵机装置 舵机装置由操舵装置、执行电动机、传动机构和舵叶四部分组成。 按传动机构分： 1．电动—机械舵机装置 电动机通过齿轮转动带动舵叶 2．电动—液压舵机装置 电动机通过液压系统转动带动舵叶 舵机装置分为两类： ⑴.电动 - 机械；⑵.电动 - 液压。 电动 - 机械舵机装置： 工作过程：电动机通过连轴节带动蜗杆蜗轮转动，并通过主动齿轮带动扇形齿轮，再经过缓冲弹簧转动舵柄（在扇形齿轮下面，通过弹簧推动），从而使舵柱和舵叶偏转。 系统组成：—— 一般采用G-M系统。 作用：蜗杆蜗轮传动，大变比减速，能够锁定舵柱和舵叶。 缓冲弹簧，减轻船舶在航行中波浪对舵叶的冲击力，防止传动装置受到损伤。 电动 — 液压舵机装置 系统组成： 恒速电动机（可用普通异步机）拖动双向变量油泵，提供双向的高压油驱动液压油缸。 工作过程：当一油缸注入高压油而另一油缸排出低压油时，推动撞杆（活塞）移动，从而带动舵柄，舵柱和舵叶偏转。 基本要求：—— 三可靠。 1.供电可靠： 采用双路供电 ，两路分离较远的馈电线，其中一路经应急配电板。 一、舵机对电控设备的要求 2.电动机运行可靠： ①电动液压舵机：普通长期工作制，过载能力强的鼠笼电动机 ②电动舵机：应能在船舶处于最深航海吃水，并以最大营运航速前进时，将舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，且能在不大于28s的时间内将舵自任何一舷的35°转至另一舷的30°。 舵机电动机有软的机械特性和足够大的过载能力，堵转时间应能持续1min以上，仍不致将电动机烧坏。 3．控制系统要可靠 （1）应有驾驶台和舵机舱两个以上控制站、并设转换开关防同时操作。 （2）设有自动、随动、应急三种操舵。 （3）应设舵叶偏转限位开关，失压报警，自动操舵极限角自动报警。 二、操舵方式、类型、工作原理 三种操舵方式，主要掌握它们的作用、特点和工作原理。 1.单动操舵工作原理 2.随动操舵工作原理 3.自动操舵工作原理 单动（香蕉柄）操舵：—— 在海船上就是应急操舵。 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ：手扳舵转，复零舵停；左舵左扳，回舵右扳；右舵右扳，回舵左扳。—— 人看分罗经和舵角指示器操舵。 原理：转换开关改变发电机励磁方向，从而使电动机反转。 单动操舵工作原理 电动机励磁不变。 性质： 1．操舵手柄或舵轮位置不与舵叶位置相对应，要用舵角指示器才能知道舵叶所转角度。 2．操舵手柄向某一方向，电动机拖动舵叶向相应方向，手柄回零，舵叶固定在某一角度。 3．要使舵叶回到中间位置，手柄反向。 4．太平舵：手直接板动舵叶。 随动操舵，又叫“舵轮操舵”。 随动 —— 舵叶随着舵轮转动 。 方法：左偏航操右舵，舵轮操右几度，舵叶右偏几度（右偏也相似）。 原理：是负反馈调节系统。以舵角和舵轮的偏差控制电动机。 操舵过程：舵轮向右转过一个角度α，电位器R1的滑动点移动，电桥失去平衡，放大器输入信号>0，发电机输出电压使电动机顺时针方向转动，使舵叶向右偏转。同时舵角反馈同步传递机构带动反馈电位器R2的滑动点不断向a’点移动。当电桥重新处于新的平衡状态时，放大器输入=0，电动机停转，舵叶处于右舵与舵轮转动相对应的角度上。 回舵过程相似，只是放大器输入变反，电动机反转，舵叶回偏。 随动操舵工作原理 自动操舵：实际上是自动航向保持仪。 组成原理：利用电罗经检测船舶实际航向α ，然后与给定航向K°进行比较，其差值作为操舵装置的输入信号，使操舵装置动作，改变偏舵角β。在舵角的作用下，船舶逐渐回到正航向上。船舶回到正航向后，舵叶不再偏转。 线路分析：最简单的电动操舵线路的工作过程见图。 操舵过程：见下图 自动操舵工作原理 三、自动舵的基本类型及其调节规律 1.自动舵的基本类型：—— 三种 比例、比例-微分、比例-微分-积分 2.三种自动类型的作用和特点 自动操舵基本类型 定义：自动舵的基本类型是指按操舵的规律分类的（也就是舵的偏转规律）类型，而不是舵机装置的类型。 三种基本类型：⑴.比例舵；⑵.比例 - 微分舵；⑶.比例 - 微分 - 积分舵。 说明：不同基本类型的自动舵，对舵叶的调节规律是不同的。 偏航与操舵 1、比例舵（P舵） 比例舵操舵的规律是：偏舵角β的大小与偏航角φ的大小成比例关系，即： β= - K1φ 其中：K1为比例系数，负号 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示与偏航方向相反。 特点：机构简单，航行保持精度较差，船舶营运经济性较差（会出现S形航迹）。 比例舵的不足：偏航初期偏舵角较小，不能很快阻止船舶继续偏航；回航过程中船舶具有惯性，偏舵角不能及时减小，容易反向偏航。 比例-微分舵操舵的规律是：偏舵角β的大小与偏航角φ的大小成比例-微分关系，即： β = -（K1φ+K2dφ/dt） 其中：K1为比例系数，K2为微分系数。 说明：偏航初期，偏航角变化率大，比例 - 微分舵能及时给出大偏舵，有效地阻止船舶偏航（最大偏航角较小）；回航时，偏航角变化率变为负值，能适时给出反舵角，阻止船舶反向偏航，即能有效阻止反向偏航。 　　微分舵又叫纠偏舵、稳舵角或反舵角。 2、比例-微分舵（PD舵） 3、比例-积分-微分舵（PID舵） 组成：是在比例 - 微分舵基础上增加积分环节。积分环节作用是 —— 克服不对称偏航。K3是积分系数。 不对称偏航的产生：不对称偏航是某舷（侧）的偏航角持续时间比另一舷（侧）偏航角持续时间长。 原因：装载不对称，斜向风的持续影响，斜向海潮的持续影响。—— 对于具有双螺旋桨推进的船舶，螺旋桨推进的不平衡也会产生不对称偏航。 积分环节工作原理：积分环节可以对偏航持续时间进行累积，当某舷（侧）偏航持续的时间比另一舷（侧）持续时间长时，通过环节输出的信号（偏舵角）将继续保持，这个信号将通过执行机构使舵叶维持在一定的偏转角度上，从而使船舶具有克服单向偏航的能力。 也叫压舵，可提高保持正航向精确度。 比例舵：可以克服偏航，但容易形成S形航迹，航程较长。 比例 - 微分舵：可以减小最大偏航角，克服回航时的反向偏航。但微分系数不能太大，否则容易造成不稳定。 比例 - 微分 - 积分舵：能够产生“自动压舵”调节，克服不对称偏航。 [要点]：自动舵的基本类型；各种调节规律的性能、特点。 操舵定律特点比较 自动操舵系统基本要求： 1、自动操舵性能良好 2、具有必要的调节装置 ①灵敏度调节 ②舵角比例调节 ③反舵角调节 ④压舵调节 ⑤航向调节 3、应设有随动、单动等操舵设备 作业 阅读：P134 ～P140 习题：1255～1274