第10章 船舶舵機(jī)電力拖動(dòng)與控制

1、船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第十章第十章 船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制 本章概述本章概述舵機(jī)設(shè)備主要由下列幾個(gè)部分組成：舵機(jī)設(shè)備主要由下列幾個(gè)部分組成： 1主操舵裝置主操舵裝置 2輔助操舵裝置輔助操舵裝置 3舵機(jī)裝置動(dòng)力設(shè)備舵機(jī)裝置動(dòng)力設(shè)備 4動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)：動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)： 5轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 6操舵裝置控制系統(tǒng)操舵裝置控制系統(tǒng) 目前，遠(yuǎn)洋船舶上裝備的都是遠(yuǎn)距離控制自動(dòng)操舵目前，遠(yuǎn)洋船舶上裝備的都是遠(yuǎn)距離控制自動(dòng)操舵儀，簡(jiǎn)稱自動(dòng)舵，幾乎全部是電動(dòng)液壓舵機(jī)。儀，簡(jiǎn)稱自動(dòng)舵，幾乎全部是電動(dòng)液壓舵機(jī)。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2

2、021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第十章第十章 船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制船舶舵機(jī)的電力拖動(dòng)與控制本章主要講解內(nèi)容本章主要講解內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 舵機(jī)電力拖動(dòng)與控制的基本要求舵機(jī)電力拖動(dòng)與控制的基本要求第二節(jié)第二節(jié) 單動(dòng)舵單動(dòng)舵第三節(jié)第三節(jié) 隨動(dòng)舵隨動(dòng)舵第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)舵自動(dòng)舵第五節(jié)第五節(jié) 船舶艏側(cè)推裝置船舶艏側(cè)推裝置船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第一節(jié)第一節(jié) 舵機(jī)電力拖動(dòng)與控制的基本要求舵機(jī)電力拖動(dòng)與控制的基本要求 我國(guó)我國(guó)鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范根據(jù)根據(jù)國(guó)際海上人國(guó)際海上人 命安全公約命安全公約（SO

3、LAS公約）的規(guī)定，對(duì)于從事于公約）的規(guī)定，對(duì)于從事于 國(guó)際航行的大于國(guó)際航行的大于500 總噸的貨船或僅從事于非國(guó)際總噸的貨船或僅從事于非國(guó)際 沿海航行的大于沿海航行的大于1600總噸的貨船的舵機(jī)提出了明確總噸的貨船的舵機(jī)提出了明確 的要求，基本技術(shù)要求如下：的要求，基本技術(shù)要求如下： 1每艘船舶均應(yīng)設(shè)置每艘船舶均應(yīng)設(shè)置1 套主操舵裝置和套主操舵裝置和1 套輔助操套輔助操 舵裝置。主操舵裝置和輔助操舵裝置的布置，應(yīng)滿足舵裝置。主操舵裝置和輔助操舵裝置的布置，應(yīng)滿足 當(dāng)其中一套發(fā)生故障時(shí)不致引起另一套也失效；如主當(dāng)其中一套發(fā)生故障時(shí)不致引起另一套也失效；如主 操舵裝置具有操舵裝置具有2臺(tái)或臺(tái)或

4、2臺(tái)以上相同的動(dòng)力設(shè)備則在下臺(tái)以上相同的動(dòng)力設(shè)備則在下 列條件下可不設(shè)置輔助操舵裝置：列條件下可不設(shè)置輔助操舵裝置：船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系 對(duì)于客船，當(dāng)任一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備不工作時(shí)，主操舵裝置對(duì)于客船，當(dāng)任一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備不工作時(shí)，主操舵裝置 仍能按本規(guī)定進(jìn)行操舵；仍能按本規(guī)定進(jìn)行操舵； 對(duì)于貨船，當(dāng)所有動(dòng)力設(shè)備都工作時(shí)，主操舵裝置能對(duì)于貨船，當(dāng)所有動(dòng)力設(shè)備都工作時(shí)，主操舵裝置能 按本規(guī)定進(jìn)行操舵；按本規(guī)定進(jìn)行操舵； 主操舵裝置應(yīng)布置成當(dāng)其管系或一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備發(fā)生單主操舵裝置應(yīng)布置成當(dāng)其管系或一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備發(fā)生單 項(xiàng)故障時(shí)此缺陷能被隔離，使操舵能力

5、能夠保持或迅項(xiàng)故障時(shí)此缺陷能被隔離，使操舵能力能夠保持或迅 速恢復(fù)。速恢復(fù)。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2 2主操舵裝置和舵桿：具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶最大主操舵裝置和舵桿：具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶最大 航海吃水和最大營(yíng)運(yùn)前進(jìn)航速時(shí)進(jìn)行操舵，使舵自任航海吃水和最大營(yíng)運(yùn)前進(jìn)航速時(shí)進(jìn)行操舵，使舵自任 一舷的一舷的3535，轉(zhuǎn)至另一舷的，轉(zhuǎn)至另一舷的3535，且于相同條件下自，且于相同條件下自 一舷的一舷的3535轉(zhuǎn)至另一舷的轉(zhuǎn)至另一舷的300300所需時(shí)間不超過(guò)所需時(shí)間不超過(guò)28s28s。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)

6、院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系3輔助操舵裝置：輔助操舵裝置： 具有足夠的強(qiáng)度和足以在可駕駛的航速下操縱船具有足夠的強(qiáng)度和足以在可駕駛的航速下操縱船 舶，并能在應(yīng)急情況下迅速投入工作；舶，并能在應(yīng)急情況下迅速投入工作； 應(yīng)能在船舶最大航海吃水和以最大營(yíng)運(yùn)前進(jìn)航速應(yīng)能在船舶最大航海吃水和以最大營(yíng)運(yùn)前進(jìn)航速 的一半但不小于的一半但不小于7kn 時(shí)進(jìn)行操舵，使舵自一舷時(shí)進(jìn)行操舵，使舵自一舷 15，轉(zhuǎn)至另一舷的，轉(zhuǎn)至另一舷的15，且所需時(shí)間不超過(guò)，且所需時(shí)間不超過(guò) 60s。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系4主、輔操舵裝置動(dòng)力設(shè)備：主、輔操舵裝置動(dòng)力設(shè)備： 當(dāng)

7、動(dòng)力源發(fā)生故障失效后又恢復(fù)輸送時(shí)能自動(dòng)再起當(dāng)動(dòng)力源發(fā)生故障失效后又恢復(fù)輸送時(shí)能自動(dòng)再起 動(dòng)；動(dòng)； 能從駕駛室控制使其投入工作；能從駕駛室控制使其投入工作； 任一臺(tái)操舵裝置動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力源發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在任一臺(tái)操舵裝置動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力源發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在 駕駛室發(fā)出聲、光警報(bào)；駕駛室發(fā)出聲、光警報(bào)； 駕駛室與舵機(jī)室之間，應(yīng)設(shè)有通信設(shè)施；駕駛室與舵機(jī)室之間，應(yīng)設(shè)有通信設(shè)施； 操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動(dòng)力轉(zhuǎn)舵的操操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動(dòng)力轉(zhuǎn)舵的操 舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達(dá)舵舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達(dá)舵 角限位器前停住。裝設(shè)的限位開關(guān)或類似設(shè)備，

8、應(yīng)該角限位器前停住。裝設(shè)的限位開關(guān)或類似設(shè)備，應(yīng)該 與轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)本身同步而不應(yīng)與舵機(jī)的控制相同步；與轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)本身同步而不應(yīng)與舵機(jī)的控制相同步； 舵裝置應(yīng)有保持舵位不動(dòng)的制動(dòng)裝置。舵裝置應(yīng)有保持舵位不動(dòng)的制動(dòng)裝置。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第二節(jié)第二節(jié) 單動(dòng)舵單動(dòng)舵 單動(dòng)舵也叫應(yīng)急舵或非隨動(dòng)舵。它是在自動(dòng)舵及隨動(dòng)單動(dòng)舵也叫應(yīng)急舵或非隨動(dòng)舵。它是在自動(dòng)舵及隨動(dòng)操舵都不能用的情況下，作為應(yīng)急操舵。單動(dòng)舵控制線操舵都不能用的情況下，作為應(yīng)急操舵。單動(dòng)舵控制線路比較簡(jiǎn)單。路比較簡(jiǎn)單。圖圖10-1為為DS1型應(yīng)急舵裝置簡(jiǎn)圖。型應(yīng)急舵裝置簡(jiǎn)圖。單動(dòng)操舵

9、控制可用圖單動(dòng)操舵控制可用圖10-2所示的方框圖來(lái)表示。在操舵所示的方框圖來(lái)表示。在操舵控制信號(hào)較弱時(shí)，不足以直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，或即控制信號(hào)較弱時(shí)，不足以直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，或即使能推動(dòng)工作，但其靈敏度太低，故必須加放大環(huán)節(jié)。使能推動(dòng)工作，但其靈敏度太低，故必須加放大環(huán)節(jié)。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系圖圖10-1 DSI型應(yīng)急操舵裝置簡(jiǎn)圖型應(yīng)急操舵裝置簡(jiǎn)圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系圖圖10-210-2單動(dòng)操舵方框圖單動(dòng)操舵方框圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工

10、程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第三節(jié)第三節(jié) 隨動(dòng)舵隨動(dòng)舵 隨動(dòng)舵控制系統(tǒng)只要操作人員給出某一操舵指令，系統(tǒng)就隨動(dòng)舵控制系統(tǒng)只要操作人員給出某一操舵指令，系統(tǒng)就能自動(dòng)地按指令把舵葉轉(zhuǎn)到所要求的舵角上，并且自動(dòng)使能自動(dòng)地按指令把舵葉轉(zhuǎn)到所要求的舵角上，并且自動(dòng)使舵葉停轉(zhuǎn)。舵葉停轉(zhuǎn)。 圖圖10-3為隨動(dòng)舵系統(tǒng)方框圖。它是按偏差原則進(jìn)行調(diào)節(jié)為隨動(dòng)舵系統(tǒng)方框圖。它是按偏差原則進(jìn)行調(diào)節(jié)的。的。圖圖10-4為為DD2型電子式隨動(dòng)操舵儀系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。型電子式隨動(dòng)操舵儀系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系回舵K舵輪人力放大器執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)舵葉舵角反饋分羅經(jīng)(

11、指示航向)舵角指示器(指示偏舵角)電源U0U1-+n圖圖10-3 隨動(dòng)操舵系統(tǒng)方框圖隨動(dòng)操舵系統(tǒng)方框圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)舵自動(dòng)舵 自動(dòng)舵是根據(jù)電羅經(jīng)送來(lái)的船舶實(shí)際航向與給定航向信自動(dòng)舵是根據(jù)電羅經(jīng)送來(lái)的船舶實(shí)際航向與給定航向信號(hào)的偏差進(jìn)行控制的。在舵機(jī)投入自動(dòng)工作時(shí)，如果船號(hào)的偏差進(jìn)行控制的。在舵機(jī)投入自動(dòng)工作時(shí)，如果船舶偏離了航向，不用人的干預(yù)，自動(dòng)舵就能自動(dòng)投入運(yùn)舶偏離了航向，不用人的干預(yù)，自動(dòng)舵就能自動(dòng)投入運(yùn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)舵葉，使船

12、舶回到給定航向上來(lái)。行，轉(zhuǎn)動(dòng)舵葉，使船舶回到給定航向上來(lái)。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系一、自動(dòng)舵的基本類型一、自動(dòng)舵的基本類型 船舶應(yīng)用的自動(dòng)舵類型眾多，究其調(diào)節(jié)規(guī)律，有三種基本船舶應(yīng)用的自動(dòng)舵類型眾多，究其調(diào)節(jié)規(guī)律，有三種基本類型：以船舶偏航角的大小和方向進(jìn)行調(diào)節(jié)的比例舵，以類型：以船舶偏航角的大小和方向進(jìn)行調(diào)節(jié)的比例舵，以船舶偏航角和偏航角速度的大小和方向調(diào)節(jié)的比例一微分船舶偏航角和偏航角速度的大小和方向調(diào)節(jié)的比例一微分舵和以船舶偏航角、偏航角速度及偏航角積分的大小和方舵和以船舶偏航角、偏航角速度及偏航角積分的大小和方向來(lái)調(diào)節(jié)的比例一微

13、分一積分舵。向來(lái)調(diào)節(jié)的比例一微分一積分舵。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系1 1比例舵比例舵 比例舵調(diào)節(jié)中偏舵角比例舵調(diào)節(jié)中偏舵角B B與偏航角與偏航角 成比例關(guān)系變化，即成比例關(guān)系變化，即 B = - KB = - K1 1式中，式中，K K1 1為比例系數(shù)；負(fù)號(hào)為比例系數(shù)；負(fù)號(hào)“”表示偏舵的方向是消除表示偏舵的方向是消除偏航。偏航。船舶因風(fēng)浪等影響引起偏航時(shí)，采用比例舵操舵有糾正偏船舶因風(fēng)浪等影響引起偏航時(shí)，采用比例舵操舵有糾正偏航的能力。但是它使船舶周而復(fù)始地圍繞正航向左右搖航的能力。但是它使船舶周而復(fù)始地圍繞正航向左右搖擺，船舶的航跡

14、呈擺，船舶的航跡呈“S”S”形振蕩，衰減很慢。形振蕩，衰減很慢。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2 2比例一微分舵比例一微分舵 按比例操舵的偏舵角僅考慮了偏航角的大小，沒有考慮按比例操舵的偏舵角僅考慮了偏航角的大小，沒有考慮 偏航角速度。其實(shí)，偏航速度高時(shí)，應(yīng)當(dāng)加大偏舵角，偏航角速度。其實(shí)，偏航速度高時(shí)，應(yīng)當(dāng)加大偏舵角， 以有效地抑制船舶繼續(xù)偏航；另外，該船舶回到正航向以有效地抑制船舶繼續(xù)偏航；另外，該船舶回到正航向 后，雖然偏航角等于零，但由于慣性，船舶仍然有一個(gè)后，雖然偏航角等于零，但由于慣性，船舶仍然有一個(gè) 偏航角速度，使船舶又繼續(xù)朝另一

15、側(cè)偏航。因此比例操偏航角速度，使船舶又繼續(xù)朝另一側(cè)偏航。因此比例操 舵會(huì)造成船舶沿航向作舵會(huì)造成船舶沿航向作S S形航行。比例一微分舵就是為形航行。比例一微分舵就是為 解決這個(gè)問(wèn)題而產(chǎn)生的。它的調(diào)節(jié)規(guī)律符合關(guān)系式：解決這個(gè)問(wèn)題而產(chǎn)生的。它的調(diào)節(jié)規(guī)律符合關(guān)系式：dtdkk21船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系3比例一微分一積分舵比例一微分一積分舵為提此以提高航向調(diào)節(jié)的精度，減少、甚至消除靜態(tài)誤為提此以提高航向調(diào)節(jié)的精度，減少、甚至消除靜態(tài)誤差，在比例一微分舵的基礎(chǔ)上，設(shè)置積分調(diào)節(jié)，亦即比差，在比例一微分舵的基礎(chǔ)上，設(shè)置積分調(diào)節(jié)，亦即比例一微分一積分

16、舵。它滿足下面的關(guān)系式。例一微分一積分舵。它滿足下面的關(guān)系式。dtkdtdKK321船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系二、自動(dòng)操舵系統(tǒng)基本要求二、自動(dòng)操舵系統(tǒng)基本要求 1 1自動(dòng)操舵性能良好自動(dòng)操舵性能良好 2 2具有必要的調(diào)節(jié)裝置具有必要的調(diào)節(jié)裝置 （l l） 靈敏度調(diào)節(jié)（俗稱天氣調(diào)節(jié)）靈敏度調(diào)節(jié)（俗稱天氣調(diào)節(jié)） （2 2）舵角比例調(diào)節(jié)）舵角比例調(diào)節(jié) （3 3）反舵角調(diào)節(jié)）反舵角調(diào)節(jié) （4 4）壓舵調(diào)節(jié)）壓舵調(diào)節(jié) （5 5）航向調(diào)節(jié)）航向調(diào)節(jié) 3 3應(yīng)設(shè)有隨動(dòng)、單動(dòng)等操舵設(shè)備應(yīng)設(shè)有隨動(dòng)、單動(dòng)等操舵設(shè)備 此外，自動(dòng)舵還應(yīng)設(shè)有雙電源，雙機(jī)組等換轉(zhuǎn)裝

17、置。此外，自動(dòng)舵還應(yīng)設(shè)有雙電源，雙機(jī)組等換轉(zhuǎn)裝置。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系三、自動(dòng)舵的工作原理三、自動(dòng)舵的工作原理 1電動(dòng)電動(dòng)機(jī)械自動(dòng)舵機(jī)械自動(dòng)舵 圖圖10-5為電動(dòng)為電動(dòng)機(jī)械自動(dòng)操舵系統(tǒng)的原理簡(jiǎn)圖。機(jī)械自動(dòng)操舵系統(tǒng)的原理簡(jiǎn)圖。 下面分下面分5個(gè)階段（其實(shí)是連續(xù)的）說(shuō)明船舶因外界干擾個(gè)階段（其實(shí)是連續(xù)的）說(shuō)明船舶因外界干擾 而偏轉(zhuǎn)離正航向而偏轉(zhuǎn)離正航向K后是如何通過(guò)自動(dòng)舵的作用又重返正后是如何通過(guò)自動(dòng)舵的作用又重返正 航向的。航向的。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系圖圖10-5 G-M系

18、統(tǒng)自動(dòng)操舵的原理圖系統(tǒng)自動(dòng)操舵的原理圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第一階段（第一階段（）：）：船舶沿正航向船舶沿正航向K航行，滾輪航行，滾輪1恰好與恰好與絕緣塊絕緣塊4接觸，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，舵葉在艏艉線上，艏艉線接觸，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，舵葉在艏艉線上，艏艉線與正航向重合，偏航角與正航向重合，偏航角、偏舵角、偏舵角都為零。都為零。 第二階段（第二階段（）：）：假設(shè)由于受到風(fēng)、流等外界影響，船假設(shè)由于受到風(fēng)、流等外界影響，船舶向右偏航，首先航向發(fā)送器使自動(dòng)操舵儀上的航向接舶向右偏航，首先航向發(fā)送器使自動(dòng)操舵儀上的航向接受器（即羅經(jīng)復(fù)示器）同步轉(zhuǎn)動(dòng)某一

19、角度，并帶動(dòng)滾輪受器（即羅經(jīng)復(fù)示器）同步轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度，并帶動(dòng)滾輪1向左偏轉(zhuǎn)，與左邊導(dǎo)電半圓環(huán)向左偏轉(zhuǎn)，與左邊導(dǎo)電半圓環(huán)2接觸，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，舵葉接觸，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，舵葉向左弦偏轉(zhuǎn)，通過(guò)舵角反饋同步傳遞結(jié)構(gòu)，使兩個(gè)導(dǎo)電向左弦偏轉(zhuǎn)，通過(guò)舵角反饋同步傳遞結(jié)構(gòu)，使兩個(gè)導(dǎo)電環(huán)以相同的方向向左作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。這一階段由于環(huán)以相同的方向向左作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。這一階段由于外界干擾的持續(xù)存在，開始偏舵時(shí)偏舵角很小，舵效不外界干擾的持續(xù)存在，開始偏舵時(shí)偏舵角很小，舵效不明顯，所以船舶繼續(xù)向右偏航（明顯，所以船舶繼續(xù)向右偏航（增加），導(dǎo)電環(huán)繼續(xù)增加），導(dǎo)電環(huán)繼續(xù)作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng)

20、課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第三階段（第三階段（）：）：由于較強(qiáng)的舵效，使船舶偏航到某一最由于較強(qiáng)的舵效，使船舶偏航到某一最大偏航角大偏航角 而停止偏航，導(dǎo)電環(huán)追上滾輪，絕緣塊與滾而停止偏航，導(dǎo)電環(huán)追上滾輪，絕緣塊與滾輪接觸，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，偏舵角也達(dá)到最大值輪接觸，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，偏舵角也達(dá)到最大值 。 第四階段（第四階段（）：）：船舶在左舵作用下，向正航向船舶在左舵作用下，向正航向K回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)，偏航角從偏航角從 逐漸減小，又通過(guò)航向發(fā)送器作用，使?jié)L輪逐漸減小，又通過(guò)航向發(fā)送器作用，使?jié)L輪開始與右邊導(dǎo)電環(huán)開始與右邊導(dǎo)電環(huán)3接觸，電動(dòng)機(jī)向右轉(zhuǎn)，舵葉朝著艏艉接觸，電動(dòng)機(jī)

21、向右轉(zhuǎn)，舵葉朝著艏艉方向偏轉(zhuǎn)（方向偏轉(zhuǎn)（減?。?，導(dǎo)電環(huán)向右作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。減?。?，導(dǎo)電環(huán)向右作追隨滾輪的運(yùn)動(dòng)。 第五階段（第五階段（）：）：船舶回到正航向船舶回到正航向K上，導(dǎo)電環(huán)正好追上上，導(dǎo)電環(huán)正好追上滾輪，使?jié)L輪處于絕緣塊上，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，舵葉位于艏艉滾輪，使?jié)L輪處于絕緣塊上，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，舵葉位于艏艉線上。線上。 maxmaxmax船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系上述連續(xù)的上述連續(xù)的5個(gè)階段船舶偏離正航向又重返正航向的航跡個(gè)階段船舶偏離正航向又重返正航向的航跡如如圖圖10-6所示?？梢姴捎眠@一系統(tǒng)進(jìn)行操舵，能夠使船所示?？梢姴捎眠@一系統(tǒng)進(jìn)

22、行操舵，能夠使船舶在偏航后有自動(dòng)恢復(fù)正航向的能力。這就是電動(dòng)舶在偏航后有自動(dòng)恢復(fù)正航向的能力。這就是電動(dòng)機(jī)械機(jī)械自動(dòng)操舵系統(tǒng)的基本原理。自動(dòng)操舵系統(tǒng)的基本原理。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系圖圖10-6 自動(dòng)舵校正航向的工作過(guò)程自動(dòng)舵校正航向的工作過(guò)程船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2電動(dòng)電動(dòng)液壓式自動(dòng)舵液壓式自動(dòng)舵 國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)“HD5L型自動(dòng)舵應(yīng)用半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)控制的比例型自動(dòng)舵應(yīng)用半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)控制的比例-微微分分-積分控制系統(tǒng)。駕駛室具有自動(dòng)、隨動(dòng)及應(yīng)急操作三種積分控制系統(tǒng)。駕駛室具有自動(dòng)、隨

23、動(dòng)及應(yīng)急操作三種操舵方式。兩套參數(shù)相同的放大器互為備用，通過(guò)轉(zhuǎn)換開操舵方式。兩套參數(shù)相同的放大器互為備用，通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇其中一套為自動(dòng)、隨動(dòng)操舵時(shí)使用。應(yīng)急操舵為隨關(guān)選擇其中一套為自動(dòng)、隨動(dòng)操舵時(shí)使用。應(yīng)急操舵為隨動(dòng)控制方式，單獨(dú)使用一套放大器。該型自動(dòng)舵有動(dòng)控制方式，單獨(dú)使用一套放大器。該型自動(dòng)舵有A、B、C、D四種型式。四種型式。A型為電液伺服閥變量泵系統(tǒng)；型為電液伺服閥變量泵系統(tǒng)；B型型為電磁換向閥、伺服油缸、變量泵系統(tǒng)；為電磁換向閥、伺服油缸、變量泵系統(tǒng)；C型為伺服馬達(dá)型為伺服馬達(dá)變量系統(tǒng)；變量系統(tǒng)；D型為地磁功率閥定量泵系統(tǒng)，它們的電氣系型為地磁功率閥定量泵系統(tǒng)，它們的電氣系統(tǒng)基本

24、上是一致的。統(tǒng)基本上是一致的。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系HD-5LBD 型自動(dòng)舵系統(tǒng)的組成見型自動(dòng)舵系統(tǒng)的組成見圖圖10-7。主要包括：主要包括：（1）信號(hào)的檢測(cè)與發(fā)送，包括航向受訊器、偏航信號(hào)發(fā)）信號(hào)的檢測(cè)與發(fā)送，包括航向受訊器、偏航信號(hào)發(fā) 送器、舵角反饋信號(hào)發(fā)送器、隨動(dòng)信號(hào)發(fā)送器送器、舵角反饋信號(hào)發(fā)送器、隨動(dòng)信號(hào)發(fā)送器（2）相敏整流電路）相敏整流電路（3）運(yùn)算放大器和比例微分、積分調(diào)節(jié)裝置）運(yùn)算放大器和比例微分、積分調(diào)節(jié)裝置（4）積分裝置）積分裝置（5）左、右舵控制繼電器）左、右舵控制繼電器（6）執(zhí)行裝置）執(zhí)行裝置（7）天氣調(diào)節(jié)裝置）

25、天氣調(diào)節(jié)裝置船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系圖圖10-7 HD-5LBD 型自動(dòng)舵系統(tǒng)方框圖型自動(dòng)舵系統(tǒng)方框圖船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系HD-5LBD型自動(dòng)舵原理見型自動(dòng)舵原理見圖圖10-8。將操縱部位選擇開。將操縱部位選擇開關(guān)關(guān)K9放在放在“操縱臺(tái)位置操縱臺(tái)位置”，機(jī)組選擇開關(guān)，機(jī)組選擇開關(guān)K8置于選定置于選定的的工作機(jī)組位置，再將操縱方式選擇開關(guān)工作機(jī)組位置，再將操縱方式選擇開關(guān)K1放在放在“自動(dòng)自動(dòng)”位位置，系統(tǒng)便進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)。置，系統(tǒng)便進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課

26、件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系3PR-4 系列自動(dòng)舵系列自動(dòng)舵1）PR-4 系列自動(dòng)舵簡(jiǎn)介系列自動(dòng)舵簡(jiǎn)介2）PR-4 系列自動(dòng)舵的工作原理系列自動(dòng)舵的工作原理 見見圖圖10-9 PR-4 系列自動(dòng)舵原理框圖。系列自動(dòng)舵原理框圖。3）PR-4 系列自動(dòng)舵的操作系列自動(dòng)舵的操作 （1）速率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法）速率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法 （2）舵角調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法）舵角調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法 （3）天氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法）天氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法 （4）舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器）舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器 （5）舵角限位調(diào)節(jié)器）舵角限位

27、調(diào)節(jié)器 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（1）速率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法：）速率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法： 安裝時(shí)的設(shè)定值是由廠方的隨船工程師根據(jù)船舶的安裝時(shí)的設(shè)定值是由廠方的隨船工程師根據(jù)船舶的 裝載情況（滿載、半載或空載）而設(shè)定的。裝載情況（滿載、半載或空載）而設(shè)定的。 速率調(diào)節(jié)：設(shè)定值為速率調(diào)節(jié)：設(shè)定值為4 天氣調(diào)節(jié)：設(shè)定值為天氣調(diào)節(jié)：設(shè)定值為0 以此為參考，根據(jù)下述的程序可以獲得一個(gè)最好的設(shè)定：以此為參考，根據(jù)下述的程序可以獲得一個(gè)最好的設(shè)定： 在下述每一種情況下船舶直線航

28、行在下述每一種情況下船舶直線航行30分鐘，比較航分鐘，比較航 線記錄儀的記錄并選擇最好的設(shè)定作為新的設(shè)定值。線記錄儀的記錄并選擇最好的設(shè)定作為新的設(shè)定值。 根據(jù)當(dāng)時(shí)的貨載情況設(shè)定調(diào)節(jié)值（該調(diào)節(jié)值是由廠根據(jù)當(dāng)時(shí)的貨載情況設(shè)定調(diào)節(jié)值（該調(diào)節(jié)值是由廠 方的隨船工程師推薦的）。方的隨船工程師推薦的）。 在上述的基礎(chǔ)上增加這個(gè)值。在上述的基礎(chǔ)上增加這個(gè)值。 在上述的基礎(chǔ)上減小這個(gè)值。在上述的基礎(chǔ)上減小這個(gè)值。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（2）舵角調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法：）舵角調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法： 在大多數(shù)情況下，舵角調(diào)節(jié)器可以設(shè)定在在大多數(shù)情況下，舵角調(diào)節(jié)器可

29、以設(shè)定在4的位置，如的位置，如 果反映良好則不需要再作進(jìn)一步的調(diào)整，即：果反映良好則不需要再作進(jìn)一步的調(diào)整，即： 舵角調(diào)節(jié)器：設(shè)定值為舵角調(diào)節(jié)器：設(shè)定值為4 天氣調(diào)節(jié)器：設(shè)定值為天氣調(diào)節(jié)器：設(shè)定值為0 在下述每一種情況下船舶直線航行在下述每一種情況下船舶直線航行30分鐘，比較航線分鐘，比較航線 記錄儀的記錄可以選擇最好的設(shè)定作為新的設(shè)定值。記錄儀的記錄可以選擇最好的設(shè)定作為新的設(shè)定值。 設(shè)定值：設(shè)定值：4 設(shè)定值：設(shè)定值：3 設(shè)定值：設(shè)定值：2 如果變化不大，應(yīng)設(shè)定為如果變化不大，應(yīng)設(shè)定為4。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（3）天氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)

30、方法：）天氣調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)方法： 手動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器手動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器 在良好天氣條件下，設(shè)定為在良好天氣條件下，設(shè)定為0位置，高設(shè)定的目的位置，高設(shè)定的目的 是希望獲得最少的不必要的動(dòng)舵；低設(shè)定的目的是希望獲得最少的不必要的動(dòng)舵；低設(shè)定的目的 是希望保持航向的精確。對(duì)特殊的海況最好的設(shè)是希望保持航向的精確。對(duì)特殊的海況最好的設(shè) 定是：指針的設(shè)定值是等于自然偏航角的數(shù)值。定是：指針的設(shè)定值是等于自然偏航角的數(shù)值。 自動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器自動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器 轉(zhuǎn)動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器旋鈕到自動(dòng)位置轉(zhuǎn)動(dòng)天氣調(diào)節(jié)器旋鈕到自動(dòng)位置. 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（4）舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)

31、器）舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器 舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器控制旋鈕設(shè)定的目的是為了設(shè)舵機(jī)偏差警報(bào)調(diào)節(jié)器控制旋鈕設(shè)定的目的是為了設(shè) 定一個(gè)偏航角的極限報(bào)警，當(dāng)由于故障使自動(dòng)羅盤定一個(gè)偏航角的極限報(bào)警，當(dāng)由于故障使自動(dòng)羅盤 或自動(dòng)舵的讀數(shù)大于設(shè)定航向的方位角度時(shí)（角度或自動(dòng)舵的讀數(shù)大于設(shè)定航向的方位角度時(shí)（角度 可以任意的設(shè)定為可以任意的設(shè)定為 ），偏航警報(bào)報(bào)警。一般），偏航警報(bào)報(bào)警。一般 情況下，偏航角度設(shè)定為情況下，偏航角度設(shè)定為 。（5）舵角限位調(diào)節(jié)器）舵角限位調(diào)節(jié)器 舵角限位調(diào)節(jié)器設(shè)定的目的是為了設(shè)定一個(gè)在自動(dòng)舵角限位調(diào)節(jié)器設(shè)定的目的是為了設(shè)定一個(gè)在自動(dòng) 舵操作時(shí)舵角移動(dòng)位置的極限，舵操作時(shí)舵角移動(dòng)位置的

32、極限， 對(duì)于航向的保持對(duì)于航向的保持 和正常的改變航向是完全可以滿足需要的，但如果和正常的改變航向是完全可以滿足需要的，但如果 有大角度的航向改變就必須設(shè)定為有大角度的航向改變就必須設(shè)定為 。00515001015015030船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第五節(jié)第五節(jié) 船舶艏側(cè)推裝置船舶艏側(cè)推裝置船舶艏側(cè)推（有些特種船還安裝艉惻推器）是一種橫船舶艏側(cè)推（有些特種船還安裝艉惻推器）是一種橫向推進(jìn)裝置，被安裝在船艏的側(cè)面，利用推進(jìn)裝置推向推進(jìn)裝置，被安裝在船艏的側(cè)面，利用推進(jìn)裝置推動(dòng)水產(chǎn)生的作用力使船舶獲得一個(gè)側(cè)向力的作用，這動(dòng)水產(chǎn)生的作用力使船

33、舶獲得一個(gè)側(cè)向力的作用，這樣有助于船舶離開或橫靠碼頭，也有助于改善船舶在樣有助于船舶離開或橫靠碼頭，也有助于改善船舶在低速或高速在狹水道行使時(shí)的機(jī)動(dòng)性。目前，新造船低速或高速在狹水道行使時(shí)的機(jī)動(dòng)性。目前，新造船舶大多安艏側(cè)推器。舶大多安艏側(cè)推器。 艏側(cè)推裝置由驅(qū)動(dòng)部分（包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）、通用接艏側(cè)推裝置由驅(qū)動(dòng)部分（包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）、通用接頭、推進(jìn)器和推進(jìn)器螺距控制裝置組成。頭、推進(jìn)器和推進(jìn)器螺距控制裝置組成。 艏側(cè)推裝置的主電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)電路的系統(tǒng)原理簡(jiǎn)艏側(cè)推裝置的主電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)電路的系統(tǒng)原理簡(jiǎn) 圖見圖見圖圖10-10所示。所示。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪

34、機(jī)工程學(xué)院船電系船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系 船舶靠離碼頭時(shí)，船舶靠離碼頭時(shí)，G-M系統(tǒng)單獨(dú)向艏側(cè)推裝置的主電系統(tǒng)單獨(dú)向艏側(cè)推裝置的主電 動(dòng)機(jī)供電，兩塊動(dòng)機(jī)供電，兩塊AVR板（板（RT01Y與與RT02）共同投入）共同投入 工作來(lái)控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓及輸出電流。其起動(dòng)過(guò)工作來(lái)控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓及輸出電流。其起動(dòng)過(guò) 程如下：程如下： 1.G-M機(jī)組與船舶電力系統(tǒng)工作母線脫離，起動(dòng)原動(dòng)機(jī)組與船舶電力系統(tǒng)工作母線脫離，起動(dòng)原動(dòng) 機(jī)，發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓，輸出端電壓機(jī)，發(fā)電機(jī)自勵(lì)起壓，輸出端電壓380V。在滿足側(cè)。在滿足側(cè) 推翼角在零位、液壓系統(tǒng)油壓已

35、建立、主開關(guān)與船舶推翼角在零位、液壓系統(tǒng)油壓已建立、主開關(guān)與船舶 電站工作母線分離等相關(guān)起動(dòng)條件后，才允許進(jìn)行側(cè)電站工作母線分離等相關(guān)起動(dòng)條件后，才允許進(jìn)行側(cè) 推系統(tǒng)的起動(dòng)。推系統(tǒng)的起動(dòng)。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件2021-10-19輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2.當(dāng)按下艏側(cè)推起動(dòng)按鈕后，消磁接觸器的觸點(diǎn)當(dāng)按下艏側(cè)推起動(dòng)按鈕后，消磁接觸器的觸點(diǎn)E01閉合閉合 （此時(shí)（此時(shí)Q02常閉觸點(diǎn)是接通的），使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流常閉觸點(diǎn)是接通的），使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流 被短路掉，這時(shí)發(fā)電機(jī)的端電壓降為剩磁所能產(chǎn)生的電被短路掉，這時(shí)發(fā)電機(jī)的端電壓降為剩磁所能產(chǎn)生的電 壓。延時(shí)壓。延時(shí)5秒鐘后，開關(guān)秒鐘后，開關(guān)Q02閉合，將發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)閉合，將發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī) 相連接，同時(shí)相連接，