設(shè)備管理_舵設(shè)備詳解

第三章舵設(shè)備 萬物生長靠太陽 大海航行靠舵手 大海航行靠舵手 2020 2 20 2 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 舵設(shè)備是操縱船舶的主要設(shè)備 其作用是 航向穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)性 1 操舵裝置控制系統(tǒng)操舵器 舵角指示器 傳動裝置 2 1 舵機(jī)動力和轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 2 2 轉(zhuǎn)舵裝置舵柄 舵扇 2 3 止舵裝置限位開關(guān) 止舵器 3 舵裝置 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 2020 2 20 6 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 舵 舵是承受水動力以產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩的構(gòu)件 舵設(shè)備的組成 2 承受水流的作用 提供較大的轉(zhuǎn)船力矩 保持所需的航向 1 通常安置在船尾 舵機(jī)及其轉(zhuǎn)舵裝置 1 安置在尾尖艙甲板平臺的舵機(jī)艙內(nèi) 2 舵機(jī)為轉(zhuǎn)舵的動力源 傳遞力矩 帶動舵葉轉(zhuǎn)動 3 二者統(tǒng)稱為操舵裝置 2020 2 20 7 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 操舵裝置控制系統(tǒng) 將指令由駕駛室傳至舵機(jī)動力裝置之間的一系列設(shè)備 舵設(shè)備的組成 1 主要部件設(shè)于駕駛室 2 傳遞舵令 以控制舵機(jī)動作 2020 2 20 8 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 按舵葉的剖面形狀分 1 平板舵 也稱單板舵 僅用于非自航船 帆船或小艇上 舵的種類 2020 2 20 9 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 按舵葉的剖面形狀分 舵設(shè)備的種類 2 流線型舵 又稱復(fù)板舵 特點(diǎn) 舵葉剖面呈流線 強(qiáng)度高 水動力性能好 升力系數(shù)大 阻力小 舵效高 舵力大 構(gòu)造比較復(fù)雜 在海船廣泛使用 2 流線型舵 又稱復(fù)板舵 海船廣泛采用 特點(diǎn) 舵葉剖面呈流線型 強(qiáng)度高 因內(nèi)部空心和水密 從而產(chǎn)生一定浮力 減少了舵承上的壓力 水動力性能好 舵的升力系數(shù)大 阻力小 舵效高 舵力大 舵的構(gòu)造比較復(fù)雜 2020 2 20 11 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 按舵桿軸線位置分 1 不平衡舵 又稱普通舵 只適用于小船 舵設(shè)備的種類 特點(diǎn) 舵鈕支點(diǎn)較多 舵桿強(qiáng)度容易得到保證 轉(zhuǎn)舵時(shí)需要較大的轉(zhuǎn)舵力矩 2020 2 20 12 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 按舵桿軸線位置分 2 平衡舵 海船上廣泛使用 舵設(shè)備的種類 特點(diǎn) 舵桿軸線位于舵葉的前后緣之間 在舵桿軸線之前的舵葉起平衡作用 轉(zhuǎn)舵這部分面積與舵葉全部面積之比 稱為平衡比度或平衡系數(shù) 一般在0 2 0 3之間 所需的轉(zhuǎn)舵力矩減小 可相應(yīng)減少舵機(jī)功率 2020 2 20 13 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 按舵桿軸線位置分 3 半平衡舵 下半部為平衡舵 上半部為不平衡舵 一般用于尾柱形狀比較復(fù)雜的船舶 舵設(shè)備的種類 特點(diǎn) 下半部為平衡舵 上半部為不平衡舵 平衡比度介于平衡舵和不平衡舵之間 2020 2 20 14 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 按舵的支撐方式分 1 支承舵 分為多支承舵和雙支承舵廣泛使用 舵設(shè)備的種類 多支承舵 舵與船體尾柱連接有三個(gè)及以上支承點(diǎn)的舵 其支撐點(diǎn)可分為舵承 舵鈕和舵托 舵的重量主要由船體內(nèi)的支撐和舵托來支承 雙支承舵 指除上支承之外 在舵根處還設(shè)有一個(gè)下支承的舵 2020 2 20 15 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 按舵的支撐方式分 2 懸掛舵 分這種舵只有上支承而無下支承 其舵葉全部懸掛在船體外的舵桿上 舵設(shè)備的種類 3 半懸掛舵 指下支承的位置設(shè)在舵葉中間的舵 2020 2 20 16 第三章舵設(shè)備第1節(jié)舵設(shè)備的組成和舵的種類 特種舵 1 特點(diǎn) 增加舵效 提高推進(jìn)效率 減小旋回圈直徑 改善大型船舶在低速時(shí)操縱 舵設(shè)備的種類 2 種類 反應(yīng)舵 主動舵 整流帽舵 襟葉舵 導(dǎo)流管舵 組合舵 首舵和首推進(jìn)器等 2020 2 20 第五章舵設(shè)備伍生春 17 2 舵角1 影響舵力大小的因素 舵力的大小與舵角 舵葉浸水面積 舵相對水流的前進(jìn)速度和舵的斷面形狀等因素有關(guān) 2 最大有效舵角 舵的進(jìn)速增大 舵力也就明顯增大 當(dāng)舵速一定時(shí) 轉(zhuǎn)船力矩則隨舵角而變 當(dāng)海船舵角達(dá)35 時(shí) 滿舵 轉(zhuǎn)船力矩也達(dá)最大值 若繼續(xù)增大舵角 轉(zhuǎn)船力矩反而開始下降 舵角處于25 32 之間時(shí) 舵效最好 一般船舶的最大有效舵角在32 35 之間 把35 舵角稱為使用極限舵角 超大型船舶的使用極限舵角一般在35 40 之間 3 幾何舵角 船舶的幾何極限舵角一般在35 38 之間 2020 2 20 第五章舵設(shè)備伍生春 18 四 特種舵1 一般 總 特點(diǎn) 增加舵效 提高推進(jìn)效率 減小旋回圈直徑 改善大型船舶在低速時(shí)操縱性能 2 種類 特種舵有 反應(yīng)舵 主動舵 整流帽舵 襟葉舵 導(dǎo)流管舵 組合舵 首舵和首推進(jìn)器等 1 反應(yīng)舵 又稱迎流舵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 舵葉前緣以螺旋槳軸線為界分別向相反方向扭曲一定角度 使其迎著螺旋槳排出的旋狀水流 作用 使尾流中的軸向誘導(dǎo)速度增大 減少了阻力 增加了推力 反應(yīng)舵 2020 2 20 2 主動舵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 作用 在轉(zhuǎn)舵的同時(shí)螺旋槳隨之轉(zhuǎn)動并發(fā)出推力 從而增加了轉(zhuǎn)船力矩 即使在低速甚至主機(jī)停車的情況下 這種舵也能獲得轉(zhuǎn)船力矩 大大提高了船舶的操縱性 3 整流帽舵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在流線型舵正對螺旋槳軸線部位 裝設(shè)一個(gè)圓錐形的流線型體 俗稱整流帽 作用 改善螺旋槳排出流的亂流狀態(tài) 從而提高螺旋槳的推力 改善船尾的振動情況 主動舵 整流帽舵 4 襟翼舵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 作用 所產(chǎn)生的流體動力更大 提高了轉(zhuǎn)船力矩和舵效 廣泛采用 優(yōu)缺點(diǎn) 所需的轉(zhuǎn)舵力矩較小 可相應(yīng)減小舵機(jī)功率 但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 2020 2 20 21 5 科特導(dǎo)流管舵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在螺旋槳外圍套裝導(dǎo)流管并在其后端處裝一舵葉 有兩種形式 一種是導(dǎo)流管固定焊接在船尾骨架上 舵葉可以轉(zhuǎn)動 另一種導(dǎo)流管與舵葉可在允許角度內(nèi)一起轉(zhuǎn)動 作用 增加推進(jìn)效率 保護(hù)螺旋槳 防止繩索纏入 固定式導(dǎo)流管舵 轉(zhuǎn)動式導(dǎo)流管舵 2020 2 20 22 6 組合舵 又稱希林舵或工字型舵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在流線型舵葉的上下兩端各安裝一塊制流板 舵的剖面設(shè)計(jì)成象魚的形狀 肥大部分占20 弦長 為能控制更多的尾流 舵桿中心線通常在距導(dǎo)邊40 弦長的位置處 舵角可在 75 范圍內(nèi)使用 作用 減少舵葉上下兩端的繞流損失 提高舵壓力 進(jìn)一步改善舵的流體性能 特點(diǎn) 具有低速時(shí)操縱性好 淺水中舵效無顯著下降的優(yōu)點(diǎn) 2020 2 20 23 7 側(cè)推器 首 尾 舵和螺旋槳功能合二為一的螺旋槳舵及可轉(zhuǎn)動雙螺旋槳舵等 尾側(cè)推器 舵 槳合一的螺旋槳舵 可轉(zhuǎn)動雙螺旋槳舵 側(cè)推器 2020 2 20 24 第三節(jié)操舵裝置一 操舵裝置分類1 按動力源分類 分電動操舵裝置和液壓操舵裝置 2 按公約和規(guī)范分類 分主操舵裝置和輔助操舵裝置 主操舵裝置 系指在正常情況下為駕駛船舶而使舵產(chǎn)生動作所必需的機(jī)械 轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 舵機(jī)裝置動力設(shè)備 如設(shè)有 以及附屬設(shè)備和向舵桿施加轉(zhuǎn)矩的設(shè)施 如舵柄或舵扇 主操舵裝置應(yīng)在駕駛室和舵機(jī)室都設(shè)有控制器 輔助操舵裝置 系指在主操舵裝置失效時(shí) 為駕駛船舶所必需的設(shè)備 這些設(shè)備不應(yīng)屬于主操舵裝置的任何部分 但可共用其中的舵柄 舵扇或作同樣用途的部件 2020 2 20 25 二 電動操舵裝置1 組成 舵扇松套 舵柄鍵套在舵桿上 2 基本原理 3 主要組成部分的作用 1 蝸桿蝸輪 減速比大 轉(zhuǎn)矩大 其機(jī)械傳動中的自鎖作用 可防止舵葉在受外界沖擊作用下發(fā)生逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象 從而起到保護(hù)電動機(jī)的作用 2 緩沖彈簧 剛性大 正常情況下可順利地傳遞轉(zhuǎn)舵力矩 當(dāng)舵葉受到外界巨大沖擊力作用時(shí) 能吸收沖擊能量 起保護(hù)舵機(jī)的作用 4 特點(diǎn)與應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 傳動可靠 維修方便 噪聲大 占用面積大 較廣泛地應(yīng)用于中小型船 2020 2 20 26 三 液壓操舵裝置1 一般原理 液壓操舵裝置主要是指液壓舵機(jī) 液壓舵機(jī)也稱電動液壓舵機(jī)或電液舵機(jī) 2 特點(diǎn)與應(yīng)用 噪聲小 體積小 重量輕 轉(zhuǎn)矩大 傳動平穩(wěn) 能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速 易于遙控和容易管理 操作方便 在操舵次數(shù)頻繁時(shí)仍有較高可靠性等優(yōu)點(diǎn) 廣泛采用 3 種類 有柱塞式和轉(zhuǎn)葉式兩大類 1 柱塞式液壓舵機(jī)柱塞式液壓舵機(jī)也稱往復(fù)式液壓舵機(jī) 有二缸柱塞式和四缸柱塞式 一般由動力源 轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)和操縱追隨機(jī)構(gòu)三大部分組成 動力源 轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 將柱塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變成舵柄繞舵桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的裝置有 滑式 十字頭 滾輪式及搖擺式三種 大型船均使用滑式 操縱追隨機(jī)構(gòu) 由減速器 螺桿 滑塊 操縱桿 連桿 也稱浮動桿 反饋桿 也稱追隨桿 等一系列拉桿組成 主要作用是控制主油泵的工作狀態(tài) 2020 2 20 28 2 轉(zhuǎn)葉式液壓舵機(jī)轉(zhuǎn)葉式液壓舵機(jī)由轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)和動力源兩大部分組成 轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 由油缸 回轉(zhuǎn)體組成 回轉(zhuǎn)體鍵套在舵桿上 動力源 由電動機(jī) 主油泵 輔油泵和安全控制閥箱等組成 2020 2 20 29 四 舵角限位器1 作用 防止操舵時(shí)實(shí)際舵角超過最大有效舵角 2 種類 有機(jī)械 電動和角鐵架式等幾種 3 位置 機(jī)械舵角限位器一般設(shè)在舵葉上側(cè) 下舵桿與舵柱的上部 舵柄兩側(cè)極限舵角位置處 4 限制角 流線型舵一般為32 平板舵為35 五 操舵裝置的基本性能和要求1 應(yīng)配備滿意的主 輔助操舵裝置 其布置應(yīng)使兩者之一在發(fā)生故障時(shí) 不致導(dǎo)致另一裝置不能工作 2 監(jiān)控與供電要求 1 應(yīng)在駕駛室和適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)控制位置裝設(shè)指示其電動機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備 2 供電獨(dú)立 其中之一可以由應(yīng)急配電板供電 2020 2 20 30 3 主操舵裝置和舵桿 1 具有足夠強(qiáng)度 并能在船舶最大航海吃水和最大營運(yùn)前進(jìn)航速時(shí)進(jìn)行操舵 能使舵自任一舷35 轉(zhuǎn)至另一舷35 并且于相同條件下在自一舷的35 轉(zhuǎn)至另一舷30 所需的時(shí)間不超過28s 2 當(dāng)舵柄處的舵桿直徑 不包括航行冰區(qū)的加強(qiáng) 大于120mm時(shí) 操舵裝置應(yīng)為動力操縱 3 在最大后退航速時(shí)不致?lián)p壞 但不需驗(yàn)證 4 輔助操舵裝置 1 具有足夠的強(qiáng)度和足以在可駕駛的航速下操縱船舶 并能在應(yīng)急情況下投入工作 2 應(yīng)能在船舶最大航海吃水和以最大營運(yùn)前進(jìn)航速的一半但不小于7kn時(shí)進(jìn)行操舵 使舵自一舷15 轉(zhuǎn)至另一舷15 且所需時(shí)間不超過60s 3 當(dāng)舵柄處的舵桿直徑 不包括航行冰區(qū)的加強(qiáng) 大于230mm時(shí) 操舵裝置應(yīng)為動力操縱 人力操舵裝置允許裝船使用的條件是 操舵力不超過160N 且其結(jié)構(gòu)不致對操舵手輪產(chǎn)生破壞性的反沖作用 2020 2 20 31 5 主操舵裝置和輔助操舵裝置動力設(shè)備的布置應(yīng) 1 當(dāng)動力源發(fā)生故障失效后又恢復(fù)輸送時(shí) 能自動再起動 2 能從駕駛室控制使其投入工作 3 任一臺操舵裝置動力設(shè)備的動力源發(fā)生故障時(shí) 應(yīng)在駕駛室里發(fā)出聲 光警報(bào) 6 當(dāng)主操舵裝置具有2臺或2臺以上相同的動力設(shè)備時(shí) 則可不必設(shè)置輔助操舵裝置 7 操舵裝置控制系統(tǒng)的布置 1 主操舵裝置 應(yīng)在駕駛室和舵機(jī)室兩處都設(shè)有控制器 2 主操舵裝置應(yīng)設(shè)置兩套獨(dú)立的控制系統(tǒng) 且每套系統(tǒng)均應(yīng)能在駕駛室控制 但不要求設(shè)雙套操舵手輪或手柄 如控制系統(tǒng)是由液壓遙控傳動裝置組成 則除10000總噸及以上的油船 化學(xué)品船或氣體運(yùn)輸船外 不必設(shè)置第二套獨(dú)立控制系統(tǒng) 3 對輔助操舵裝置為動力操縱的 則也應(yīng)能在駕駛室和舵機(jī)室進(jìn)行控制 并應(yīng)獨(dú)立于主操舵裝置的控制系統(tǒng) 2020 2 20 32 8 駕駛室與舵機(jī)室之間應(yīng)設(shè)有通信設(shè)施 9 舵角位置1 主操舵裝置為動力操縱的 應(yīng)在駕駛室顯示 舵角的顯示裝置應(yīng)獨(dú)立于操舵裝置的控制系統(tǒng) 2 在舵機(jī)室內(nèi)能看到舵角的指示 10 液壓動力操舵裝置應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)的循環(huán)油箱應(yīng)設(shè)低位警報(bào)器 在駕駛室和機(jī)器處所內(nèi)易于觀察的地方發(fā)出聲 光警報(bào) 11 安全閥 開啟壓力應(yīng)不小于1 25倍的最大工作壓力 12 操舵裝置的應(yīng)急動力 當(dāng)舵柄處舵桿直徑大于230mm 不包括航行冰區(qū)加強(qiáng) 時(shí) 應(yīng)設(shè)有能在45s內(nèi)向操舵裝置自動供電的應(yīng)急電源或位于舵機(jī)室內(nèi)的獨(dú)立動力源 在10000總噸及以上的每艘船舶上 替代動力源應(yīng)具有足夠供應(yīng)至少連續(xù)工作30min的能量 在任何其他船舶上則至少為10min 2020 2 20 33 13 10000總噸及以上的每艘油船 化學(xué)品船或氣體運(yùn)輸船和70000總噸及以上的每艘其他船舶 其主操舵裝置應(yīng)設(shè)有兩臺或兩臺以上相同的動力設(shè)備 14 10000總噸及以上的每艘油船 化學(xué)品船 液化氣體運(yùn)輸船的操舵裝置還應(yīng)滿足 1 當(dāng)主操舵裝置的一個(gè)動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的任何部分 除舵柄 舵扇或?yàn)橥瑯幽康姆?wù)的部件或因轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)卡住以外 發(fā)生單項(xiàng)故障以致喪失操舵能力時(shí) 能在45s內(nèi)重新獲得操舵能力 2 主操舵裝置應(yīng)包括 1 兩個(gè)獨(dú)立和分開的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng) 或 2 至少兩個(gè)相同的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中同時(shí)工作時(shí)能滿足要求 3 非液壓型式的操舵裝置應(yīng)能達(dá)到同等的標(biāo)準(zhǔn) 17 對10000總噸及以上但小于100000載重噸的油船 化學(xué)品船或液化氣體運(yùn)輸船的操舵裝置 舵機(jī)制造廠應(yīng)使其產(chǎn)品符合IMO通過的 非雙套轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的驗(yàn)收準(zhǔn)則 的要求 并經(jīng)船級社認(rèn)可 2020 2 20 34 第四節(jié)電力操舵裝置控制系統(tǒng)電力操舵裝置控制系統(tǒng)是指將舵令由駕駛室傳至舵機(jī)裝置動力設(shè)備之間的一系列設(shè)備 由發(fā)送器 接受器 電動機(jī) 電動機(jī)控制器和電纜等組成 主要優(yōu)點(diǎn)有 輕便靈敏 便于遙控和操舵自動化 線路易于布置 不受溫度變化和船體變形的影響 工作可靠 維修管理方便 具有自動 隨動和應(yīng)急操舵三種功能 海船都應(yīng)配備隨動操舵控制系統(tǒng)和應(yīng)急操舵系統(tǒng) 且兩套系統(tǒng)的線路獨(dú)立布置 當(dāng)一套系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) 可立即轉(zhuǎn)換使用另一套 一 隨動操舵系統(tǒng)設(shè)有舵角反饋裝置 并能進(jìn)行追隨控制的操舵系統(tǒng)稱為隨動操舵系統(tǒng) 有液壓舵機(jī)的隨動操舵系統(tǒng)和電動舵機(jī)的電動操舵系統(tǒng) 1 液壓舵機(jī)的隨動控制原理舵角信號 放大 力矩馬達(dá) 伺服電機(jī) 傾斜盤傾斜 油泵排出高壓油 柱塞 舵柄轉(zhuǎn)舵 反饋信號 力矩馬達(dá) 伺服電機(jī) 傾斜盤非傾斜 舵葉停在所需位置 2020 2 20 36 2 電動舵機(jī)的隨動控制系統(tǒng)主要是通過舵角反饋來控制電橋平衡 電動舵機(jī)的隨動控制原理圖 二 手柄控制系統(tǒng)又稱直接或應(yīng)急控制系統(tǒng) 在自動和隨動操舵裝置發(fā)生故障時(shí)使用 電源獨(dú)立 由直流船電供電 操舵手柄 開關(guān)或按鈕直接控制繼電器或其他相應(yīng)裝置來啟動舵機(jī) 無反饋裝置 開關(guān)合上舵機(jī)轉(zhuǎn)動 左開關(guān)合上左轉(zhuǎn) 右開關(guān)合上右轉(zhuǎn) 開關(guān)脫開舵機(jī)停止 一般應(yīng)急操舵裝置在駕駛室和舵機(jī)間各設(shè)有一套應(yīng)急操舵的開關(guān)或手柄 操舵時(shí) 應(yīng)注意掌握 按舵角操舵 舵角到及時(shí)松開手柄 按航向操舵 應(yīng)結(jié)合改向大小 船舶的回轉(zhuǎn)慣性 合理使用舵角 及時(shí)斷電 才能使船舶準(zhǔn)確到達(dá)所需的航向 2020 2 20 38 第五節(jié)自動舵優(yōu)點(diǎn) 減輕勞動強(qiáng)度 及時(shí)糾正偏航 長時(shí)間較準(zhǔn)確地保持在指定航向上 相應(yīng)縮短航程 節(jié)約燃料 提高了營運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益 一 自動舵的種類按自動舵的調(diào)節(jié)規(guī)律可分為三種 1 比例舵按偏航角 的大小來調(diào)節(jié)偏舵角 調(diào)節(jié)關(guān)系為 K1 式中 K1 比例系數(shù) 負(fù)號表示偏舵的方向與偏航方向相反 用以消除偏航 偏舵角 和偏航角 成正比 K1根據(jù)船舶類型 海況 裝載情況加以選擇和調(diào)整 沒有考慮偏航角速度即船舶偏航慣性的影響 也沒有考慮風(fēng)流或螺旋槳不對稱排出流等原因產(chǎn)生的恒值干擾的影響 航跡呈 S 形 基本不用 2020 2 20 39 2 比例一微分舵按偏航角和偏航角速度的大小來調(diào)節(jié)偏舵角 調(diào)節(jié)關(guān)系為 K1 K2d dt 式中 K2 微分系數(shù) 偏舵角 與偏航角 和偏航角速度d dt成正比 K1 K2根據(jù)船舶種類 裝載和偏航慣性等加以選擇和調(diào)整 由于增加了航向變化率d dt 即考慮了船舶偏航慣性的影響 因而加快了給舵速度 能更好地克服船舶的回轉(zhuǎn)慣性 使船舶較快地穩(wěn)定在原定航向上 大大提高了維持航向的精確度 這種類型的自動舵比較接近人工操舵 使用仍較普遍 增加一人工調(diào)節(jié)的壓舵旋鈕 國產(chǎn)紅旗5型屬這一類型 在安裝試航時(shí)需將參數(shù)K1 K2選擇調(diào)節(jié)合適 否則反而會影響航行質(zhì)量 2020 2 20 40 3 比例一微分一積分舵在自動舵的調(diào)節(jié)規(guī)律中增加了與偏航角成積分關(guān)系的積分功能 調(diào)節(jié)規(guī)律為 K1 K2d dt K3 dt 式中 K3一積分系數(shù) 根據(jù)外界恒值干擾調(diào)節(jié) 偏舵角 與偏航角 偏航角速度d dt和偏航角積分 dt成正比 積分調(diào)節(jié)功能的增加 能將風(fēng)流或螺旋槳不對稱排出流等原因產(chǎn)生的恒值干擾影響積累起來 并以此信號控制舵機(jī) 施反向舵角來平衡恒值干擾力矩的影響 使船舶穩(wěn)定在指定的航向上航行 進(jìn)一步提高了船舶航行質(zhì)量 目前 各國新型自動舵大多數(shù)采用這種類型的自動舵 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜 造價(jià)較高 國產(chǎn)紅旗7型 航舵5L型為此類舵 2020 2 20 41 二 自動舵的操作使用1 操舵?zhèn)鲃臃绞接须S動 自動和應(yīng)急三種操舵?zhèn)鲃臃绞?1 隨動操舵 又稱人工操舵 2 自動操舵3 應(yīng)急操舵 在自動和隨動操舵系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)使用 2020 2 20 42 2 自動舵調(diào)節(jié)旋鈕的使用1 轉(zhuǎn)入自動開關(guān) 首先把壓舵與自動改向調(diào)節(jié)旋鈕歸零 2 比例旋鈕 又稱舵角調(diào)節(jié)旋鈕 用以調(diào)節(jié)糾正偏航的舵角大小 根據(jù)海況 裝載和舵葉浸水面積等情況確定 重載或空載舵葉露出水面或海況惡劣時(shí)一般應(yīng)調(diào)大些 3 微分旋鈕 又稱反舵角調(diào)節(jié)或速率調(diào)節(jié) 是根據(jù)偏航慣性來調(diào)節(jié)的 大船 重載及旋回慣性大時(shí)應(yīng)調(diào)大些 輕載時(shí)應(yīng)調(diào)小一些 惡劣海況調(diào)小或零 4 靈敏度旋鈕 又稱天氣調(diào)節(jié)旋鈕或航擺角調(diào)節(jié) 是調(diào)節(jié)自動舵開始投入工作的最小偏航角 注意 當(dāng)航擺角大時(shí) 靈敏度低 2020 2 20 43 5 壓舵旋鈕 6 自動改向旋鈕 航向改變調(diào)節(jié) 先把比例旋鈕放最小位 且每次只能進(jìn)行小度數(shù)改向 若需大角度改向 則應(yīng)分幾次進(jìn)行 一般每次不超過10o 7 零位修正調(diào)節(jié)旋鈕 用于修正自動舵分羅經(jīng)與主羅經(jīng)同步誤差 方法為 先取下螺帽 用專用鑰匙插入 旋轉(zhuǎn)刻度盤 使其與主羅經(jīng)一致 然后將自動改向調(diào)節(jié)旋鈕指針拔回零位 2020 2 20 44 3 使用自動操舵儀 自動舵 的注意事項(xiàng)1 在大風(fēng)浪中航行時(shí)應(yīng)改用人工操舵 2 避讓 改向 過轉(zhuǎn)向點(diǎn) 航行于狹水道 漁區(qū) 礁區(qū) 航道復(fù)雜水域 進(jìn)出港和靠離泊位 在能見度受限制的情況下以及在所有其他航行危險(xiǎn)的情況下 應(yīng)盡可能立即改為人工操舵 3 使用自動舵航行時(shí) 每一航行班次 即每4小時(shí) 至少應(yīng)檢查一次隨動操舵裝置是否正常 4 在隨動操舵狀態(tài)下 自動操舵的有關(guān)各調(diào)節(jié)旋鈕不起作用 但當(dāng)隨動轉(zhuǎn)入自動操舵時(shí) 應(yīng)先將壓舵旋鈕和自動改向旋鈕調(diào)至零位 2020 2 20 45 第六節(jié)自適應(yīng)舵與自動駕駛儀一 自適應(yīng)舵一般自動舵各調(diào)節(jié)旋鈕是人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)用手動方式進(jìn)行調(diào)節(jié)和修正的 由此帶來的后果是 精度差 操舵次數(shù)多 阻力增大 主機(jī)負(fù)荷加大 轉(zhuǎn)速下降 為阻止轉(zhuǎn)速下降 調(diào)速器工作 油耗增加 從節(jié)能的角度來看 一般自動舵在操作中仍有不足之處 自適應(yīng)舵的優(yōu)點(diǎn)為 能根據(jù)船舶運(yùn)動特性和海況的變化 自動地確定各項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行最佳控制 達(dá)到了減少操舵次數(shù) 減小舵角的目的 彌補(bǔ)了一般自動舵存在的不足 即能通過計(jì)算軟件自動地選擇節(jié)能方式和保向方式運(yùn)行 自適應(yīng)舵的主要組成部分及各組成部分的作用如下 2020 2 20 46 1 一般自動舵包含了一般自動舵的部件和功能 2 數(shù)學(xué)模型是供貯存 計(jì)算 比較和鑒別船舶運(yùn)動特性之用的組件 3 辨識裝置是自動辨識船舶運(yùn)動特性如載重量 吃水差 船速和海況等的組件 這種辨識是在船舶離港用手動操舵時(shí)就已開始 并在操縱過程中不斷更新模型 卡爾曼濾波器 最佳控制器 偏航角速度 數(shù)學(xué)模型 辨識裝置 增益調(diào)節(jié)器 自動舵控制器 舵機(jī) 計(jì)程儀 羅經(jīng) 2020 2 20 47 4 卡爾曼濾波器是從不規(guī)則噪聲信號中提取所需信息 如羅經(jīng)輸出信號 并計(jì)算出船舶偏航角的組件 5 最佳控制器是利用偏航角發(fā)出舵角指令 使船舶回到原航向的組件 6 增益調(diào)節(jié)器是調(diào)節(jié)增益參數(shù) 改善操縱性能 自動選擇節(jié)能方式和保向方式 并在海況惡劣時(shí)自動轉(zhuǎn)到保向方式上運(yùn)行的組件 卡爾曼濾波器 最佳控制器 偏航角速度 數(shù)學(xué)模型 辨識裝置 增益調(diào)節(jié)器 自動舵控制器 舵機(jī) 計(jì)程儀 羅經(jīng) 2020 2 20 48 二 自動駕駛儀自動駕駛儀是以自動舵為基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)為核心 并連接綜合導(dǎo)航儀或船位接收機(jī)的一個(gè)自動航行控制系統(tǒng) 也稱航跡舵 主要作用為 當(dāng)初始人工輸入相關(guān)航路數(shù)據(jù)后 能使船舶自動沿著計(jì)劃航線航行 并能在預(yù)定的轉(zhuǎn)向點(diǎn)上自動轉(zhuǎn)向 從而實(shí)現(xiàn)船舶駕駛的高度自動化 自適應(yīng)自動舵基本含有這些功能 1 基本工作原理通過一臺微處理器 將人工輸入的轉(zhuǎn)向點(diǎn)經(jīng)緯度與通過定位傳感器得到的實(shí)時(shí)船位等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 比較 分析和處理 并得到一個(gè)可供自動舵執(zhí)行的航向 也稱指標(biāo)航向Cs 綜合導(dǎo)航儀 航路數(shù)據(jù) 微處理器 計(jì)程儀 羅經(jīng) 自動舵 船舶 顯示器 報(bào)警系統(tǒng) 選擇開關(guān) 操舵裝置 舵 舵角反饋器 船舶動態(tài) 2020 2 20 49 指標(biāo)航向?qū)嶋H上是受風(fēng)流影響的一連串變化的航向 一般過15 30min修正一次風(fēng)流壓 指標(biāo)航向小數(shù)點(diǎn)的處理 0 1 0 5取0 5 0 6 0 9取1 0 船舶只能自動航行在規(guī)定的航跡帶內(nèi) 并按Cs自動轉(zhuǎn)向 1 計(jì)劃航向的確定 2 實(shí)時(shí)船位的獲取 由GPS LORAN C DECCA等獲得 其中廣泛采用GPS 船位信號的三項(xiàng)處理 坐標(biāo)系統(tǒng)誤差的修正 船位數(shù)據(jù)的濾波和較大誤差的剔除 3 航跡帶寬度的設(shè)置 位置偏移量d0的計(jì)算是以計(jì)劃航線為基準(zhǔn)的 如果船舶不能保持在計(jì)劃航線的 dmax之內(nèi)時(shí) 則認(rèn)為不能自動保持航跡 需要人工處理 2020 2 20 50 自動駕駛儀還能根據(jù)轉(zhuǎn)向點(diǎn)的位置 當(dāng)時(shí)航速 航向改變量和轉(zhuǎn)向允許的速率 自動確定提前開始轉(zhuǎn)向的距離或時(shí)間 自動地確定轉(zhuǎn)向時(shí)刻與均勻地改變指標(biāo)航向 從而自動轉(zhuǎn)到下個(gè)計(jì)劃航向上 2 使用注意事項(xiàng)1 全自動駕駛儀能否正常工作的關(guān)鍵在于連續(xù)輸入的船位數(shù)據(jù) 因此 應(yīng)經(jīng)常檢查綜合導(dǎo)航儀或船位接收儀是否工作正常 并確認(rèn)操舵儀上的RCready等指示燈亮 如較長時(shí)間無船位或有其他情況時(shí) 應(yīng)及時(shí)提醒駕駛員轉(zhuǎn)到其他操舵方式 2 與普通自動舵一樣 遇大風(fēng)浪 避讓等情況時(shí) 也不能使用自動駕駛儀 當(dāng)避讓等操縱結(jié)束 需要重新使用這一系統(tǒng)時(shí) 應(yīng)確認(rèn)下一轉(zhuǎn)向點(diǎn)的正確性和下一個(gè)計(jì)劃航向的度數(shù) 必要時(shí)調(diào)整船舶的航向 使航向基本對準(zhǔn)下一個(gè)轉(zhuǎn)向點(diǎn) 3 駕駛?cè)藛T必須充分了解周圍的海域 船位 使用的航跡帶寬度 應(yīng)根據(jù)航行區(qū)域與海況確定 以及轉(zhuǎn)向前后的海面狀況等情況 只有在確認(rèn)安全的情況下 才可自動轉(zhuǎn)向 2020 2 20 51 三 主機(jī) 舵機(jī)和側(cè)推器聯(lián)合控制裝置通常配備有主機(jī) 舵機(jī)和首尾側(cè)推器的船舶 其幾個(gè)操作系統(tǒng)需分開操作 但目前已有高度自動化的大型船舶配備了主機(jī) 舵機(jī)和側(cè)推器的聯(lián)合控制裝置 單手柄操作系統(tǒng) 通過一個(gè)單手控制柄即可在主駕駛室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對上述幾個(gè)操作系統(tǒng)的控制 我國海南客貨火車輪渡 粵海鐵系列船 使用的就是該項(xiàng)技術(shù) 其兩臺主機(jī) 兩臺舵機(jī)及三臺側(cè)推器由一個(gè)手柄控制 2020 2 20 52 第七節(jié)舵設(shè)備的檢查與保養(yǎng)日常 含開航前檢查 檢查和保養(yǎng) 定期檢查和保養(yǎng) 安裝或修理后 按規(guī)范要求進(jìn)行試驗(yàn) 一 日常檢查與保養(yǎng)1 船舶開航前12h之內(nèi) 進(jìn)行核查和試驗(yàn) 試驗(yàn)程序一般包括下列操作 1 主 輔操舵裝置及操舵裝置遙控系統(tǒng) 2 駕駛室內(nèi)的操舵位置 舵角指示器 應(yīng)急動力 3 操舵裝置遙控系統(tǒng)動力故障報(bào)警器 操舵裝置動力設(shè)備故障報(bào)警器 和自動隔斷裝置及其他自動設(shè)備 核查和試驗(yàn)應(yīng)包括 1 操滿舵 試驗(yàn)操舵裝置及其聯(lián)結(jié)部件的外觀檢查 和2 駕駛室與舵機(jī)室通信手段的工作試驗(yàn) 對于定期從事短期航行的船舶 每周至少應(yīng)進(jìn)行一次核查和試驗(yàn) 2020 2 20 53 2 每次開航前駕駛員應(yīng)會同主管輪機(jī)員試驗(yàn)舵機(jī) 試舵前派人察看船尾舵葉周圍是否有障礙物 核對各種舵角與舵角指示器和主羅經(jīng)與分羅經(jīng)的誤差情況 舵機(jī)間不準(zhǔn)放置雜物 應(yīng)保持清潔 干燥 舵機(jī)間內(nèi)的備件等應(yīng)綁扎好 防止船舶搖擺時(shí)移動 對舵的步驟為 1 轉(zhuǎn)動舵輪或扳動手柄 檢查操舵臺舵輪舵角指示器 舵角指示器及舵機(jī)室的實(shí)際舵角三者是否一致 2 用同樣方法向右 左 操滿舵快速活舵一次 回至正舵 3 分別連續(xù)操左 右 5 15 25 滿舵和回舵 觀察遙控機(jī)構(gòu) 追隨機(jī)構(gòu) 舵角指示器和其他工作系統(tǒng)的運(yùn)作情況是否正常 電動舵角指示器在正舵位置應(yīng)無誤差 在其他舵角位置不應(yīng)超過 1 兩臺主操舵裝置或手柄操舵裝置 應(yīng)分別試舵 航行中 值班駕駛員應(yīng)經(jīng)常檢查油壓 電源和操舵情況是否正常 大風(fēng)浪時(shí) 應(yīng)檢查舵機(jī)間可移動物體是否綁扎好 ?？亢?應(yīng)切斷電源 關(guān)閉駕駛臺和舵機(jī)間 規(guī)定的核查和試驗(yàn)日期及進(jìn)行應(yīng)急操舵演習(xí)的日期和詳細(xì)內(nèi)容 應(yīng)記入航海日志內(nèi) 2020 2 20 54 駕駛室及舵機(jī)室內(nèi) 應(yīng)永久展示操舵裝置遙控系統(tǒng)和操舵裝置動力裝置轉(zhuǎn)換程序的簡單操作說明 并附有方框圖 駕駛員應(yīng)熟悉操舵系統(tǒng)的操作以及從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一系統(tǒng)的程序 二 定期檢查每3個(gè)月應(yīng)對舵設(shè)備進(jìn)行一次全面的檢查和保養(yǎng)