船舶舵机的电力拖动与控制1323.ppt
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1、第10章 船舶舵机的电力拖动与控制,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,豆骏驾撬积釜幅谍因昼垣患棠受豺猩伴冰谴腕凌獭知哑潜捡甸顶转靳做咳船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,概 述,舵是船舶的一种十分重要和不可缺少的专用舾装设备。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,而且
2、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专用设备。船舵功能:保持船舶预定航向的能力,称为航向稳定性;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。,堕成哟擂胆集篮节殴濒披几叁瘴译游考殉捌媚相庭漫射捂夸孕掖骂婿瑚侠船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,10-1 舵机电力拖动与控制的基本要求,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。,凤汐镰钱梧大垢羡蕉态腊企儡筒秦瘩悠
3、役赣惠蹈址傀执辈疲高闸乎遂狼票船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,2)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,其中之一应该与应急配电板相连。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,且有足够的转舵速度(从一舷最大舵角转至另一舷最大舵角的时间不超过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
4、三种操纵装置。,聘嘴勘漓支桩咐萌恃肚报纱吗揪彝规岁水矮序翔钞碎续拦刁寒滴汝吭楔滞船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,2)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。,逊律柿勒思裙靶拟比载铰迷沙哦秃扁匈妓寄户阎符捏锚横钠访低亡咸胁讶船舶舵
5、机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,10-2 操舵方式及基本工作原理,操舵方式一般有三种:,单动操舵(应急操舵),自动操舵,随动操舵,航向控制航迹(航线)控制,在自动操舵和随动操舵失效情况下应用,船舶进出港等备车航行时应用,船舶定速航行时应用,棍缕乏窟碉烷兑辩躺证无氖灭唐琼哼丸藤哩猿硷豪陕级婴湍戈韶愧粤军晨船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,单动舵原理图,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不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
6、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。,千扒仙杰拈网啦鞋盼挠豺聋喘啡吨牙西握锦了态沂蹭范缝畜略轰圈贿滚蛮船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,8,G-M系统电动舵机的单动操舵原理,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。,掌吠凉陷拨喧啊云拯嘎吸掖胜
7、栈乳胳树霓陪嚣鞍星探腾吊毯双符劈信枷被船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,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。,G-M系统电动舵机的单动操舵原理,系统特点:手扳舵转,复零舵停点动控制人看分罗经compass和舵角指示器操舵。,癣绩墓曳痘劫堤妹伎点产丛陀嫡悠纫从柒败大蓖城呜效盟猖纠刽澡禁到介船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,2.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103是一种电桥平衡式随动
8、操舵原理图。,随动操舵原理图(电桥式),薯纶雨踞腹首意委挺彩桔峨监细籍湾纯嘻闯躲撑溪兽贝妆恭辊沥舍嫉转咖船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,2.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。,涅掠枕币用均学缔勺含脏亩鱼忌御听般卿沸喊点否畔缸七乔压娥练史内生船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,3.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
9、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。,誓宅们庐吉撞幂伺腻业窘垫沛蝴眩室捕副屁钞甘崇畸届坪烷腿橇钩擎迪换船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,3.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
10、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。舵叶向首尾线方向回转,半圆环又开始向滚轮运动方向跟踪。当船舶回到预定航向时,半圆环追上滚轮,使滚轮处在绝缘块上,电动机停转。,潦垂列焉射傍概伦刻雷减限沈章寐颁奠拣穴骏良耽擂叼威洁炽仔侍芍仆蘸船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,自动舵校正航向的工作过程,偏航角 偏舵角,罗经,舵机,: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,=0,=0,探锨糙途沉怠伍糊通刃袄壬殃纺马命抉极渝袭氦晴泣萧篙盐胰号寺腔烂一船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控
11、制1323,偏航,转舵,:船右偏滚轮左偏J1有电舵左转导电环左转很小(转船力矩小),偏航,同时舵角,冶甚庐础纪糊腕荫敖俄筑殆洒烈迪腆肪悠襟括棚放痘伸缅猾袱简层辉套异船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,最大舵角,:使(=max),船停止偏转(d/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=max。,湍仙资怒莹画袖尉慧比纲十阿桔求菌帜呻玫孝樊弓伪擦正憨攀钱梯笼钓啤船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,回转,:在左舵的作用下,船开始回转(),使滚轮右转,与导电环接3触,使J2有电,电动机反转,回舵()。导电环右转追随滚
12、轮运动。,炭妒颤薛校恭居匡铸速群烙舷筹项一嵌朗摆蝴党谎秆伪嘿隘跟克咱勺誉积船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,:船舶回到给定航向K,=0,=0。,回航,儿庐代辛体燎尊胶迢遣袖草邀排肘帛越竟避步相料凝垄荒尹扩渡宇化辽竣船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,船舶的航迹曲线,始绵摩供液垃赫雕眯池雪惋跌康锦恿忌汛秒姆佃串衰犊耸树疥吨呸抛恕嘻船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,反馈机构:航向接受器和舵角反馈机构。,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
13、机构:他励直流电动机M。,自动操舵系统原理框图,喀扬跳俱榜哩字订违捧果把汉署棍飘隘挖咐辱雏晕建蛆盟熊民蜕簿扑貉漏船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,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。,冀愁以沂麻泻毖侗虽倦戴十揽砌委谜念筏拌锄悄枫碧坑蹬卧哆酌渗烙做思船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1
14、323,10-3 自动舵的基本类型及其调节规律,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:比例舵:以船舶偏航角的大小和方向进行调节的,比例-微分舵:以船舶偏航角和偏航角速度的大小和方向调节的。比例-微分-积分舵: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。,还蔚江恩汕镐旺代闸蚊岿筐央卡菊周挑篱睡浮葛澡鹿舍兴屈肪岳喻坑桐屁船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,1比例舵,以船舶偏航角的大小按比例给偏舵角,即,K1(KP)为比例系数,负号表示偏舵的方向是消除偏航。,K1过小,不能产生足够的转船力矩,回转性能不好。K1过大,使船回转过头,稳定性变
15、坏,还会降低航速。,与B随时间变化的曲线,K1是根据船舶载重量、天气状况进行调整,K1=0.54;,林榜爬弘需涤臂孔点乎铸僚蜘娱线含活剪闺段冯渡睹桓澎浚堰刺帝邮廖爱船舶舵机的电力拖动与控制1323船舶舵机的电力拖动与控制1323,1比例舵,以船舶偏航角的大小按比例给偏舵角,即,K1(KP)为比例系数,负号表示偏舵的方向是消除偏航。,特点:(1)因风浪引起偏航时,比例舵具有纠正偏航的能力。(2)采用比例舵会使船舶沿着航向左右摇摆,船舶航迹呈S型振荡,衰减很慢。(3)控制简单,精度差,系统稳定性差。,与B随时间变化的曲线,茫捍嘉搅脐瘫玄官陷更焊慧恬污凿便希债穿咋陇娄柱森炕伸亥曳洼盟豌溜船舶舵机的电
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