18 лекция. Лекция 18. Лекция 34. Принцип действия системы автоматического управления курсом судна. Комплектация, назначение. Принцип действия авторулевого Печора
 Скачать 234 Kb.
|
|
Лекция № 34. Принцип действия системы автоматического управления курсом судна. Комплектация, назначение. Принцип действия авторулевого «Печора». Все суда морского транспортного флота в настоящее время оборудуются системами автоматического управления (САУ) курсом судна. Основным элементом САУ является прибор управления (авторулевой). При правильной настройке авторулевой обеспечивает снижение потерь ходового времени до 3 % за счёт более точного удержания судна на заданном курсе и уменьшения тормозящего действия корпуса и руля. Углы перекладки руля при автоматическом управлении на 20 - 30 % меньше, чем при ручном. Автоматический рулевой работает от основного прибора гирокомпаса. Авторулевой - прибор, предназначенный для автоматического управления судовым рулевым приводом и, следовательно, автоматически, без участия рулевого матроса, удерживающий судно на заданном курсе. Авторулевой также производит повороты и изменения курса на заданную величину. В соответствии с полученным от датчика авторулевого сигналом рулевой привод совершает перекладку руля на определенный угол в сторону, противоположную уходу судна с курса. Как только судно начнет возвращаться на заданный курс, авторулевой отведёт руль, затем, удерживая его, переложит руль в противоположную сторону. Основной режим работы авторулевого - автоматический. Обычно в нормальных условиях плавания судно рыскает вправо и влево на одно и то же число градусов. Но в других условиях плавания бывают случаи несимметричного рысканья. Так, в штормовую погоду при качке на волнении, когда судно постоянно рыскает в каждую сторону на разное число градусов, у авторулевого предусмотрена регулировка его чувствительности на изменение курса от рысканья. Подобная регулировка позволяет судну в штормовую погоду совершать небольшие отклонения от курса. Наиболее распространенный тип авторулевого, устанавливаемого на судах среднего и крупного тоннажа, - автоматический бесконтактный рулевой (АБР). Основной прибор АБР - пульт управления (рис. 1) - устанавливается в рулевой рубке. Пульт управления содержит все основные элементы автоматического устройства и регулирования. На верхней крышке в центре пульта расположен репитер гирокомпаса 4 и аксиометр 5 заданного положения руля. Слева расположены переключатель видов управления 2 с двумя положениями "Автомат" и "Следящее" и рукоятка регулятора чувствительности , справа-рукоятка регулятора тахометра 6. Кроме того, на крышке пульта находятся две сигнальные лампы 3, показывающие режим работы авторулевого. Спереди пульта имеется штурвал 7, предназначенный для перекладки руля при работе авторулевого в следящем режиме и для управления изменением курса при работе в режиме автоматического управления.  Рис. 1. Авторулевой В последнее время на транспортных судах устанавливают авторулевые новых типов: АРМ-2 для малых и АТР для средне- и крупнотоннажных транспортных судов. Все системы автоматического управления курсом судна, построенные на базе отечественных авторулевых АР, АТР, "Аист", работают в режиме стабилизации судна на заданном прямом курсе. По мере развития и совершенствования методов программированного плавания эти же авторулевые могут быть использованы для обеспечения работы систем автоматического управления курсом судна в режиме слежения, когда судно не только следует заданным прямым курсом, но и автоматически выходит в расчетное время на новый заданный курс, совершая переход с одного курса на другой с заданной угловой скоростью поворота. Авторулевые АР, АТР предназначены для работы в комплексе с гирокомпасами типа «Курс» и гироазимут-компасами "Вега", а авторулевые "Аист" также и с гирокомпасами "Амур". Авторулевые АР, АТР и "Аист" устанавливаются на вновь строящихся судах. Они имеют комбинированный пульт управления, совмещающий схемы автоматического и штатного управления. Все приборы, входящие в комплект авторулевых, имеют постоянную готовность к работе и рассчитаны на непрерывную эксплуатацию в течение плавания любой продолжительности. В соответствии с международными требованиями системы автоматического управления курсом должна обеспечивать: - переход с ручного управления на автоматическое и наоборот, с помощью не более чем двух органов управления за время не более 3 с. при любом положении пера руля. - переход с автоматического на ручное управление при любых неисправностях в системе автоматического управления; - фильтрацию сигналов управления для уменьшения числа кладок руля от рысканья при волнении; При переходе с ручного управления на автоматическое авторулевой должен автоматически вести судно на заданный курс. В соответствии с требованиями Конвенции “Солас - 74” необходимо не более чем за 2 ч до отхода судна в рейс производить проверку работы как основных, так и аварийных каналов управления рулём. При этом должны быть проверены основной и помогательный рулевые приводы, система станционного управления рулевым приводом, посты управления рулём на ходовом мостике, аварийное энергопитание, указатели положения руля, аварийная сигнализация, работа автоматических ограничителей угла перекладки руля, а также работа средств связи мостика с румпельным отделением. Необходимо по меньшей мере раза 3 в мес. водить учения по аварийному управлению рулём, включая непосредственное управление из румпельного отделения по мандам с ходового мостика. В особо опасных в навигационном отношении районах управления рулём левого и правого бортов должны работать одновременно. Устройство авторулевых САУ курсом судна состоит из прибора управления (ПУ), который обычно называется авторулевым, рулевого привода (РП) с управляющим органом — рулем, судна как объекта регулирования (ОР), а также внутренней (OC1) и внешней (ОС2) обратных связей (рис. 5.18).  Прибор управления системы представляет собой вычислительное устройство, построенное на электромеханических и электронных элементах и вырабатывающее сигналы управления, пропорциональные по величине углу и угловой скорости отклонения судна от заданного курса. В отечественных авторулевых, кроме того, имеется интегрирующее устройство, вырабатывающее сигнал, устраняющий нос судна при несимметричном рыскании. На пульте управления авторулевого размещаются все необходимые органы настройки, контроля и управления системы. На большинстве современных судов в качестве рулевого привода используются электрогидравлические рулевые машины, обеспечивающие перекладку руля со скоростью примерно 2,5—3 град/сек. При одновременном включении насосов левого и правого бортов скорость перекладки руля увеличивается до 5 град/сек, что положительно влияет на управляемость судна, особенно на малом ходу. Внутренняя обратная связь в системе осуществляется с помощью устройства, механически связанного с баллером руля и вырабатывающего электрический сигнал, пропорциональный углу поворота руля. Внешняя обратная связь обеспечивается гирокомпасом, который преобразует изменение курса судна в угол поворота сельсина-датчика курса, связанного с сельсином-приемником в авторулевом. Все существующие системы автоматического управления курсом судна, независимо от конструкции отдельных звеньев, работают по принципу отклонения, т. е. в авторулевом непрерывно сравниваются фактическое и заданное значения курса и вырабатывается сигнал управления. Под действием этого сигнала рулевой привод перекладывает руль и возвращает судно к заданному курсу. Сигнал внутренней отрицательной обратной связи останавливает перекладку руля, а затем возвращает руль в среднее положение. Сигнал, пропорциональный скорости поворота судна, повышает чувствительность авторулевого при отклонении судна от заданного курса и обеспечивает сдерживание при возвращении на заданный курс. Системы автоматического управления курсом удерживают судно на прямом заданном курсе в любую погоду при скорости хода более 5 узлов, а также позволяют изменять заданный курс при введении градусной поправки. При правильной настройке авторулевой позволяет экономить до 3% ходового времени за счет более точного удержания судна на заданном курсе и уменьшения тормозящего действия корпуса и руля; углы перекладки руля при автоматическом управлении на 20—30% меньше, чем при ручном. Современные авторулевые обеспечивают: - автоматическое ведение судна по заданному курсу в течение морских переходов любой продолжительности при любой погоде (авторулевой не рассчитан на работу при движении судна на заднем ходу); - управление рулевым приводом в зависимости от угла и скорости ухода судна с курса; - автоматическое устранение сноса судна, вызванного несимметричным рысканием под действием ветра, волнения и других причин (кроме АРМ-2); - изменение курса судна при автоматическом управлении на любую величину; - управление рулевым приводом вручную, пользуясь штурвалом следящего управления (кроме АРМ-2); - изменение курса судна при помощи выносных постов управления в случае внезапного появления опасности (в некоторых комплектациях АБР и АР). Автоматические бесконтактные авторулевые АБР и АР наиболее широко используются в настоящее время на транспортных судах. Принципиальные схемы этих приборов аналогичны. Авторулевые АБР предназначаются для установки на судах, находящихся в эксплуатации либо построенных за рубежом, тогда как авторулевой АР устанавливается на вновь строящихся отечественных судах. АР имеет комбинированный пульт управления, совмещающий в себе схемы автоматического, следящего и штатного ручного управления. Описания этих авторулевых даны в эксплуатационной документации, имеющейся на судах. Авторулевой типизированного ряда АТР устанавливается только на судах новой постройки, оборудованных электрогидравлическими рулевыми машинами типизированного ряда. В систему АТР входит пульт управления — основной прибор, с помощью которого производится управление судном в автоматическом, следящем и простом режимах, а также настройка системы в процессе эксплуатации. Пульт следящего управления—прибор, с помощью которого производится управление судном при следящем и простом режимах работы. Он устанавливается в кормовом запасном посту управления судном. Исполнительный механизм (ИМ-1), предназначенный для управления насосом переменной производительности, или ИМ-2 — управляющий золотниковым устройством насосного агрегата постоянной производительности. ИМ устанавливается в румпельном отделении. Рулевой датчик, механически связанный с баллером руля, вырабатывает сигналы внутренней отрицательной обратной связи. Особенность системы АТР состоит в том, что она составляет единый комплекс с рулевой машиной типизированного ряда. Вычислительная схема авторулевого АТР собрана на бесконтактных сельсинах типа БС-404А и имеет два полностью дублированных канала управления, что значительно повышает ее надежность. В системе предусмотрены три режима управления: - простой, - следящий - автоматический. Следящее управление и ввод градусных поправок к заданному курсу осуществляются поворотом штурвала, а простое дистанционное управление — путем нажатия специальных клавиш. В авторулевом предусмотрен автоматический возврат штурвала в нулевое положение при следящем режиме, что облегчает управление судном вручную. При эксплуатации системы АТР в режимах «следящий» и «простой» рекомендуется запускать оба насоса рулевого привода, что увеличивает скорость перекладки руля и повышает надежность рулевого управления. При работе в режиме «Автомат» следует периодически переключать систему с одного насоса на другой для равномерной эксплуатации оборудования. Подробно устройство системы АТР дано в эксплуатационной документации, имеющейся на судне. Автоматический малогабаритный рулевой АРМ-2 предназначен для установки на судах морского флота среднего и малого тоннажа, а также имеющих нестандартное рулевое устройство. Он может работать от курсоуказателей с дистанционной передачей показаний на частоте 50 и 500 гц. Комплект авторулевого состоит из четырех основных приборов. Прибор № 1 включает в себя всю механическую схему авторулевого. Он выполняется в двух вариантах: с сельсинами БС-404А (АРМ-2—50) и с сельсинами СС-150 (АРМ-2—600). Устанавливается вместо путевого репитера гирокомпаса в рулевой рубке судна рядом со штатным постом управления рулем. В приборе № 2 размещена схема формирования сигналов управления, необходимые устройства для настройки авторулевого, а также звуковая и световая сигнализация. Прибор устанавливается на переборке в рулевой рубке. Прибор № 3 является датчиком сигнала обратной связи, пропорционального углу поворота руля. Прибор № 4 представляет собой соединительную коробку, служащую для подключения прибора № 1 к схеме. Если на судне установлен указатель положения руля типа ПК7/ПС или 845/ПС28, то для упрощения монтажа авторулевого взамен прибора № 3 может быть установлен прибор № 5, который выполняет те же функции, но устанавливается в рулевой рубке. Авторулевой АРМ-2 может также использоваться на малотоннажных судах со штуртросовым рулевым устройством или с гидравлической системой управления рулевой машиной. В этом случае в комплект авторулевого добавляется специальный исполнительный механизм, состоящий из электродвигателя с редуктором и электромагнитной муфты. Выходной вал исполнительного механизма соединяется со штурвалом цепной передачей и включается автоматически при включении авторулевого. Питание авторулевого осуществляется от преобразователя гирокомпаса. Электродвигатель исполнительного механизма работает на постоянном токе 110/220 в, потребляемая мощность, порядка 300 вт.  Рис. 1.13. Принципиальная схема авторулевого АВТОРУЛЕВОЙ «ПЕЧОРА» Авторулевой «ПЕЧОРА» предназначен для стабилизации движения судна на заданном курсе и для плавного изменения курса судна с заданной угловой скоростью поворота. Пульт управления. Пульт управления (ПУ) является основным прибором авторулевого, с которого осуществляются все виды дистанционного управления рулём. Корпус прибора литой, водозащищенного исполнения. Все органы управления, шкалы, расположены на двух откидных крышках и на лицевой стороне прибора. На скошенной части верхней крышки расположены: -- окно для шкалы аксиометра -- окно для шкалы репитера гирокомпаса -- гнездо для ключа согласования шкал курса -- рукоятка переключателя видов управления -- педали простого управления -- ручка переключателя коэффициента обратной связи со шкалой на 11 положений -- ручка потенциометра со шкалой для регулировки сигнала производной угла поворота судна -- сигнальные лампы с надписями: «Простой», «Следящий», «Автомат», «Авария гирокомпаса» На лицевой стороне между верхней и средней крышками расположены: -- рукоятка управления перекладкой руля при видах управления «Следящий», «Циркуляция» -- ручка переключателя чувствительности авторулевого на два положения «Грубо», «Точно» -- две ручки потенциометров подсветки шкал и сигнальных ламп -- ручки устройства для фиксации рукоятки управления На внешней стороне средней крышки размещены: -- ручка переключателя запуска рулевых машин -- ручка переключателя усилителей -- окно сигнальной лампы запуска рулевых машин -- ручка переключателя сигнала об уходе судна с курса на 4 положения -- плата с предохранителями В нижней части корпуса размещены: -- блоки коррекции -- усилители -- клемные платы Станция электроэлементов Станция электроэлементов (СЭ) предназначена для размещения в ней электроэлементов и для удобства разводки кабельных трасс. Рулевой датчик Рулевой датчик (РД) предназначен для выработки сигнала обратной связи от истинного положения руля для электрической схемы авторулевого и для рулевых указателей. Рулевой датчик состоит из корпуса и крышки. В нижней части корпуса выведен валик с рычагом. Рычаг связан с баллером руля. В рулевом датчике установлены: -- сельсины-трансформаторы следящей системы -- сельсин-датчик -- электрические ограничители -- клемные платы Исполнительные механизмы Исполнительные механизмы (ИМ) входят в комплект авторулевых предназначенных для установки на судах с электрогидравлическими рулевыми машинами. В авторулевых «Печора» предусмотрены следующие режимы управления: -- автоматический – удержание судна на заданном курсе -- циркуляция – изменение курса судна с заданной угловой скоростью -- следящий – обеспечивающий перекладку руля на угол, пропорциональный углу отклонения рукоятки управления -- простой Питание станции обеспечивается от судовой сети 127 или 220 В. 50 Гц. ПОДГОТОВКА АВТОРУЛЕВОГО К РАБОТЕ Подготовка авторулевого к работе производится заблаговременно и начинается с : -- Визуально осмотреть приборы. -- Убедиться что режим управления установлен в положение «Простой». -- Согласовать показания шкал репитеров с основным прибором гирокомпаса. -- Подать питание на авторулевой. -- Произвести проверку авторулевого во всех режимах Эксплуатация авторулевого При работе главных двигателей на задний ход работа авторулевого в режиме «Автомат» ЗАПРЕЩЕНА. Режим работы «Автомат» используется при длительном плавании прямыми курсами. В случаях интенсивного маневрирования, в штормовую погоду, движении на малых ходах РЕКОМЕНДУЕТСЯ использовать режим «Следящий». Режим «Простой» является резервным и используется при выходе из строя отдельных элементов авторулевого. При плавании в штилевую погоду переключатель чувствительности должен стоять в положении «Точно». При ухудшении погоды переключатель чувствительности должен быть переведён в положение «Грубо». Переход с одного режима работы авторулевого на другой может производиться на ходу судна, однако в момент переключения необходимо, чтобы судно находилось на заданном курсе, а руль в диаметральной плоскости. Переход на новый курс может производиться в режиме управления «Автомат». Для этого в авторулевом АТР поворотом штурвала подводят подвижный индекс под новое значение курса, и судно выйдет на новый курс. Для перехода на новый курс возможно использование режима «Циркуляция». Для этого необходимо рукоятку управления отклонить на некоторый угол и зафиксировать её в отклоненном положении. Чем больше будет отклонена рукоятка, тем быстрее будет поворачиваться судно. Когда нужное новое значение подойдёт под подвижный индекс, следует снять рукоятку с фиксатора. При следовании судна с использованием авторулевого в автоматическом режиме возможен контроль за точностью удержания на курсе с помощью контактного приспособления, которое по желанию судоводителя подаёт звуковой сигнал при отклонении на угол более 3, 6 или 9 градусов. Техническое обслуживание авторулевого. При эксплуатации авторулевого необходимо производить его планово предупредительные осмотры. Планово предупредительные осмотры подразделяются на: -- еженедельные -- ежемесячные -- полугодовые Один раз в неделю следует производить наружный осмотр приборов авторулевого и проверять его работу во всех режимах. После каждого перехода необходимо производить наружный осмотр приборов авторулевого и проверять его работу во всех режимах. Один раз в месяц, дополнительно к выше перечисленным мероприятиям, производить замер сопротивления изоляции основных линий, согласно инструкции по эксплуатации. Один раз в пол года, дополнительно к выше перечисленным мероприятиям, проводить проверку герметизации приборов, надежность крепления приборов, узлов, механизмов и монтажа, наличие смазки, состояние кабелей и перемычек заземления. Контрольные вопросы 1. Предназначение системы автоматического управления курсом судна? 2. Принцип действия системы автоматического управления курсом судна? 3. Комплектация системы автоматического управления курсом судна? |