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,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限制,10-1.舵机的电力拖动与限制的基本要求,10-2.操舵方式及其基本工作原理,10-3.自动舵的基本类型及其调整规律,10-4.自动舵系统基本工作原理,第十章小结,学习第十章应当留意的点,第十章学习应留意的几个问题：,1.对船舶舵机有什么基本要求？,2.有几种操舵方式？,3.各种操舵方式有什么特点？,4.自动舵是怎样工作的？,5.自动舵有几种调整规律？各种调整规律分别起什么作用？,相对比较难的点：,1.各种操舵方式的工作原理；2.自动舵各种调整规律的特点。,10-1.舵机的电力拖动与限制的基本要求,本节主要内容有两个部分,1.舵机装置：,主要驾驭舵机的分类特点。,2.电力拖动与限制的基本要求：,三个方面,供电、电动机、限制系统,一、舵机装置,舵机装置分为两类：.电动-机械；.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：一般接受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（可用一般异步机）拖动双向变量油泵，供应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：三牢靠。,1.供电；2.电动机运行；3.限制系统都要牢靠。,供电：,接受双路供电，两路分别较远的馈电线，,其中一路经应急配电板。,电动机：,机械特性软（抗冲击），转矩大（35-30，28秒），,能承受1分钟的堵转。,限制系统：,至少两个操作站（由转换开关切换，防止同时操作），,有三种操舵方式（手动、随动、自动）。,第一节要点：舵机的分类、特点；基本要求。,对舵机装置的要求,10-2.操舵方式及其基本工作原理,本节主要内容有三个部分,即三种操舵方式的工作原理，主要驾驭它们的作用、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：,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：转换开关变更发电机励磁方向，从而使电动机反转。,单动操舵工作原理,电动机励磁不变。,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（右偏也相像）。,原理：是负反馈调整系统。以舵角和舵轮的偏差限制电动机。,操舵过程：,舵轮,向右转过一个角度,，,电位器,R,1,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,R,2,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。,回舵过程相像，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：事实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，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，变更偏舵角。在舵角的作用下，船舶渐渐回到正航向上。船舶回到正航向后，舵叶不再偏转。,线路分析：最简洁的电动操舵线路的工作过程见。,操舵过程：见,下图,自动操舵工作原理,其次节要点：操舵方式(种类、原理)；自动操舵仪组成原理。,10-3.自动舵的基本类型及其调整规律,本节主要内容有,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,自动舵方框图,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：.比例舵；.比例-微分舵；.比例-微分-积分舵。,说明：不同基本类型的自动舵，对舵叶的调整规律是不同的。,偏航与操舵,比例舵,比例舵操舵的规律是：偏舵角的大小与偏航角的大小成比例关系，即：,=-K1,其中：K1为比例系数，负号表示与偏航方向相反。,特点：机构简洁，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，不能很快阻挡船舶接着偏航；回航过程中船舶具有惯性，偏舵角不能刚好减小，简洁反向偏航。,比例-微分舵操舵的规律是：偏舵角的大小与偏航角的大小成比例-微分关系，即：,=-（K1+K2d/dt）,其中：K1为比例系数，K2为微分系数。,说明：偏航初期，偏航角变更率大，比例-微分舵能刚好给出大偏舵，有效地阻挡船舶偏航（最大偏航角较小）；回航时，偏航角变更率变为负值，能适时给出反舵角，阻挡船舶反向偏航，即能有效阻挡反向偏航。,主要特点：具有“超前校正”的限制作用，减小船舶航向的振荡，减轻舵机负担，增加航速，提高系统灵敏度和船舶的营运效益。,比例-微分舵,比例-微分-积分舵,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。,缘由：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动的船舶，螺旋桨推动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）将接着保持，这个信号将通过执行机构使舵叶维持在确定的偏转角度上，从而使船舶具有克服单向偏航的实力。,比例舵：可以克服偏航，但简洁形成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，否则简洁造成不稳定。,比例-微分-积分舵：能够产生“自动压舵”调整，克服不对称偏航。,第三节要点：自动舵的基本类型；各种调整规律的性能、特点。,操舵定律特点比较,10-4.自动舵系统基本工作原理,本节主要内容有两部分,1.PID自动舵系统的工作原理,2.适应舵的基本概念和调整原理,这两部分的主要要求是了解各自的有关概念,概述：具有比例、微分和积分调整作用的自动舵称为PID自动舵。这种PID舵事实上是航向保持仪，不能实现航迹的自动跟踪。而且，在不同的海况下，比例、微分、积分等参数须要人为地进行调整，才能达到比较满足的调整效果。,PID自动舵原理：电罗经和自整角机将船舶的实际航向和给定航向比较，得到偏航信号经发讯器2和相敏整流器整流后送到灵敏度调整器，再经过比例、微分和积分环节（5、6和13）调整后，由放大器8和功率放大器9进行放大，送给执行机构10对舵机进行调整限制。,一、,PID自动舵系统工作原理,二、自适应舵的基本概念和调整原理,定义：通过计算机将全部检测信号进行处理，使舵机依据给定航线进行操舵的自动舵称为自适应舵。自适应舵可以自动对航线进行判别，可以自动修正内部参数（例如比例系数等）以适应船舶的各种状态或海况。,分类：可分为两类自校正自适应限制系统和模型参考自适应限制系统。,自校正限制系统：,自动校正系统的限制参数，使性能指标接近最优。,模型参考限制系统：,设计一个志向（最优）的参考模型，计算机依据实际检测，实现接近该志向模型的限制规律。,说明：具体工作原理分析须要较深基础学问。因此，本节只做一般了解。,第四节要点：自适应舵的概念和类型。,自适应舵说明,第十章 各节要点,各节要点：,第一节：舵机的分类、特点；基本要求。,其次节：操舵方式（种类、原理）；自动操舵仪的组成原理。,第三节：自动舵基本类型；各种调整规律的性能、特点。,第四节：自适应舵的概念和类型。,第十章的主要内容,主要内容：船舶舵机的“基本要求”、“操舵方式”和“基本调整规律”。,要求驾驭舵机的基本要求，知道各种操舵方式的运用场合、各自特点及系统的组成；,要求驾驭舵机的基本类型，知道各种调整规律自动舵的运用场合、各自特点及系统的组成，明白各种“调整规律”的输出输入关系。,
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