第十章船舶舵机的电力拖动与控制课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,*,PPT,文档演模板,Office,PPT,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,2024/11/19,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,第十章船舶舵机的电力拖动与控制2023/10/5第十章船舶舵,1,第十章 船舶舵机的电力拖动与控制,本章主要讲解内容,第一节,舵机电力拖动与控制的基本要求,第二节,单动舵,第三节,随动舵,第四节,自动舵,第五节,船舶艏侧推装置,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,第十章 船舶舵机的电力拖动与控制本章主要讲解内容第十章船舶舵,2,第一节 舵机电力拖动与控制的基本要求,我国钢质海船入级与建造规范根据国际海上人,命安全公约（SOLAS公约）的规定，对于从事于,国际航行的大于500 总吨的货船或仅从事于非国际,沿海航行的大于1600总吨的货船的舵机提出了明确,的要求，基本技术要求如下：,1每艘船舶均应设置1 套主操舵装置和1 套辅助操,舵装置。主操舵装置和辅助操舵装置的布置，应满足,当其中一套发生故障时不致引起另一套也失效；如主,操舵装置具有2台或2台以上相同的动力设备则在下,列条件下可不设置辅助操舵装置：,返回,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,第一节 舵机电力拖动与控制的基本要求 我国钢质海船,3,对于客船，当任一台动力设备不工作时，主操舵装置,仍能按本规定进行操舵；,对于货船，当所有动力设备都工作时，主操舵装置能,按本规定进行操舵；,主操舵装置应布置成当其管系或一台动力设备发生单,项故障时此缺陷能被隔离，使操舵能力能够保持或迅,速恢复。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,对于客船，当任一台动力设备不工作时，主操舵装置,4,2主操舵装置和舵杆：具有足够的强度并能在船舶最大,航海吃水和最大营运前进航速时进行操舵，使舵自任,一舷的35，转至另一舷的35，且于相同条件下自,一舷的35转至另一舷的300所需时间不超过28s。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,2主操舵装置和舵杆：具有足够的强度并能在船舶最大第十章船舶,5,3辅助操舵装置：,具有足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船,舶，并能在应急情况下迅速投入工作；,应能在船舶最大航海吃水和以最大营运前进航速,的一半但不小于7kn 时进行操舵，使舵自一舷,15,，转至另一舷的15,，且所需时间不超过,60s。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,3辅助操舵装置：第十章船舶舵机的电力拖动与控制,6,4主、辅操舵装置动力设备：,当动力源发生故障失效后又恢复输送时能自动再起,动；,能从驾驶室控制使其投入工作；,任一台操舵装置动力设备的动力源发生故障时，应在,驾驶室发出声、光警报；,驾驶室与舵机室之间，应设有通信设施；,操舵装置应设有有效的舵角限位器。以动力转舵的操,舵装置，应装设限位开关或类似设备，使舵在到达舵,角限位器前停住。装设的限位开关或类似设备，应该,与转舵机构本身同步而不应与舵机的控制相同步；,舵装置应有保持舵位不动的制动装置。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,4主、辅操舵装置动力设备：第十章船舶舵机的电力拖动与控制,7,第二节 单动舵,单动舵也叫应急舵或非随动舵。它是在自动舵及随动,操舵都不能用的情况下，作为应急操舵。单动舵控制线,路比较简单。,图10-1,为DS1型应急舵装置简图。,单动操舵控制可用,图10-2,所示的方框图来表示。在操舵,控制信号较弱时，不足以直接推动执行机构工作，或即,使能推动工作，但其灵敏度太低，故必须加放大环节。,返回,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,第二节 单动舵 单动舵也叫应急舵或非随动舵。它是在自动舵及,8,返回,图10-1 DSI型应急操舵装置简图,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,返回图10-1 DSI型应急操舵装置简图第十章船舶舵机的电力,9,图10-2单动操舵方框图,返回,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,图10-2单动操舵方框图返回第十章船舶舵机的电力拖动与控制,10,第三节 随动舵,随动舵控制系统只要操作人员给出某一操舵指令，系统就,能自动地按指令把舵叶转到所要求的舵角上，并且自动使,舵叶停转。,图10-3,为随动舵系统方框图。它是按偏差原则进行调节,的。,图10-4,为DD2型电子式随动操舵仪系统简图。,返回,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,第三节 随动舵 随动舵控制系统只要操作人员给出某一操舵指令，,11,回舵,K,舵轮,人力,放大器,执行机构,传动机构,舵叶,舵角反馈,分罗经(指示航向,),舵角指示器(指示偏舵角,),电源,U,0,U,1,-,+,n,返回,图10-3 随动操舵系统方框图,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,回舵K舵轮人力放大器执行机构传动机构舵叶舵角反馈分,12,返回,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,返回第十章船舶舵机的电力拖动与控制,13,第四节 自动舵,自动舵是根据电罗经送来的船舶实际航向与给定航向信,号的偏差进行控制的。在舵机投入自动工作时，如果船,舶偏离了航向，不用人的干预，自动舵就能自动投入运,行，转动舵叶，使船舶回到给定航向上来。,返回,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,第四节 自动舵 自动舵是根据电罗经送来的船舶实际航向与给定,14,一、自动舵的基本类型,船舶应用的自动舵类型众多，究其调节规律，有三种基本,类型：以船舶偏航角的大小和方向进行调节的比例舵，以,船舶偏航角和偏航角速度的大小和方向调节的比例一微分,舵和以船舶偏航角、偏航角速度及偏航角积分的大小和方,向来调节的比例一微分一积分舵。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,一、自动舵的基本类型 第十章船舶舵机的电力拖动与控制,15,1比例舵,比例舵调节中偏舵角,B,与偏航角,成比例关系变化，即,B=-K,1,式中，K,1,为比例系数；负号“”表示偏舵的方向是消除,偏航。,船舶因风浪等影响引起偏航时，采用比例舵操舵有纠正偏,航的能力。但是它使船舶周而复始地围绕正航向左右摇,摆，船舶的航迹呈“S”形振荡，衰减很慢。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,1比例舵 第十章船舶舵机的电力拖动与控制,16,2比例一微分舵,按比例操舵的偏舵角仅考虑了偏航角的大小，没有考虑,偏航角速度。其实，偏航速度高时，应当加大偏舵角，,以有效地抑制船舶继续偏航；另外，该船舶回到正航向,后，虽然偏航角等于零，但由于惯性，船舶仍然有一个,偏航角速度，使船舶又继续朝另一侧偏航。因此比例操,舵会造成船舶沿航向作S形航行。比例一微分舵就是为,解决这个问题而产生的。它的调节规律符合关系式：,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,2比例一微分舵第十章船舶舵机的电力拖动与控制,17,3比例一微分一积分舵,为提此以提高航向调节的精度，减少、甚至消除静态误,差，在比例一微分舵的基础上，设置积分调节，亦即比,例一微分一积分舵。它满足下面的关系式。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,3比例一微分一积分舵第十章船舶舵机的电力拖动与控制,18,二、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,（l）灵敏度调节（俗称天气调节）,（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,此外，自动舵还应设有双电源，双机组等换转装置。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,二、自动操舵系统基本要求第十章船舶舵机的电力拖动与控制,19,三、自动舵的工作原理,1电动机械自动舵,图10-5,为电动机械自动操舵系统的原理简图。,下面分5个阶段（其实是连续的）说明船舶因外界干扰,而偏转离正航向K后是如何通过自动舵的作用又重返正,航向的。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,三、自动舵的工作原理 第十章船舶舵机的电力拖动与控制,20,返回,图10-5 G-M系统自动操舵的原理图,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,返回图10-5 G-M系统自动操舵的原理图第十章船舶舵机的,21,第一阶段（）：,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，偏航角、偏舵角都为零。,第二阶段（）：,假设由于受到风、流等外界影响，船,舶向右偏航，首先航向发送器使自动操舵仪上的航向接,受器（即罗经复示器）同步转动某一角度，并带动滚轮1,向左偏转，与左边导电半圆环2接触，电动机转动，舵叶,向左弦偏转，通过舵角反馈同步传递结构，使两个导电,环以相同的方向向左作追随滚轮的运动。这一阶段由于,外界干扰的持续存在，开始偏舵时偏舵角很小，舵效不,明显，所以船舶继续向右偏航（增加），导电环继续,作追随滚轮的运动。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,第一阶段（）：船舶沿正航向K航行，滚轮1恰好与第十章船舶舵,22,第三阶段（）：,由于较强的舵效，使船舶偏航到某一最,大偏航角 而停止偏航，导电环追上滚轮，绝缘块与滚,轮接触，电动机停转，偏舵角也达到最大值 。,第四阶段（）：,船舶在左舵作用下，向正航向K回转，,偏航角从 逐渐减小，又通过航向发送器作用，使滚轮,开始与右边导电环3接触，电动机向右转，舵叶朝着艏艉,方向偏转（减小），导电环向右作追随滚轮的运动。,第五阶段（）：,船舶回到正航向K上，导电环正好追上,滚轮，使滚轮处于绝缘块上，电动机停转，舵叶位于艏艉,线上。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,第三阶段（）：由于较强的舵效，使船舶偏航到某一最第十章船舶,23,上述连续的5个阶段船舶偏离正航向又重返正航向的航迹,如,图10-6,所示。可见采用这一系统进行操舵，能够使船,舶在偏航后有自动恢复正航向的能力。这就是电动机械,自动操舵系统的基本原理。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,上述连续的5个阶段船舶偏离正航向又重返正航向的航迹第十章船舶,24,返回,图10-6 自动舵校正航向的工作过程,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,返回图10-6 自动舵校正航向的工作过程第十章船舶舵机的电,25,2电动液压式自动舵,国产“HD5L型自动舵应用半导体无触点控制的比例-微,分-积分控制系统。驾驶室具有自动、随动及应急操作三种,操舵方式。两套参数相同的放大器互为备用，通过转换开,关选择其中一套为自动、随动操舵时使用。应急操舵为随,动控制方式，单独使用一套放大器。该型自动舵有A、,B、C、D四种型式。A型为电液伺服阀变量泵系统；B型,为电磁换向阀、伺服油缸、变量泵系统；C型为伺服马达,变量系统；D型为地磁功率阀定量泵系统，它们的电气系,统基本上是一致的。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,2电动液压式自动舵第十章船舶舵机的电力拖动与控制,26,HD-5L,BD,型自动舵系统的组成见,图10-7,。,主要包括：,（1）信号的检测与发送，包括航向受讯器、偏航信号发,送器、舵角反馈信号发送器、随动信号发送器,（2）相敏整流电路,（3）运算放大器和比例微分、积分调节装置,（4）积分装置,（5）左、右舵控制继电器,（6）执行装置,（7）天气调节装置,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,HD-5LBD 型自动舵系统的组成见图10-7。第十章船舶舵,27,返回,图10-7 HD-5LBD 型自动舵系统方框图,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,返回图10-7 HD-5LBD 型自动舵系统方框图第十章船舶,28,HD-5L,BD,型自动舵原理见,图10-8,。将操纵部位选择开,关K9放在“操纵台位置”，机组选择开关K8置于选定的,工作机组位置，再将操纵方式选择开关K1放在“自动”位,置，系统便进入自动工作状态。,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,HD-5LBD型自动舵原理见图10-8。将操纵部位选择开第十,29,返回,第十章船舶舵机的电力拖动与控制,返回第十章船舶舵机的电力拖动与控制,30,3PR-4 系列自动舵,1）PR-4 系列自动舵简介,2）PR-4 系列自动舵的工作原理,见,图10-9,PR-4 系列自动舵原理框图。,3）PR-4 系列自动舵的操作,（1）速率调节器调节方法,（2）舵角调节器调节方法,（3）天气调节器调节方法,（4）舵机偏差警报调节器,（5）舵角限位调节器,第十章船