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《舵減搖裝置的發(fā)展.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、舵減搖裝置的發(fā)展舵減搖是基于正確利用下述兩條規(guī)律發(fā)展起來(lái)的：在操舵時(shí)，舵除產(chǎn)生一個(gè)使艦船轉(zhuǎn)向的船搖力矩以外，還產(chǎn)生一個(gè)橫搖力矩；一般艦船的斛搖響應(yīng)周期大約是橫搖固有周期的一倍左右。舵減搖裝置可以在控制操舵系統(tǒng)完成保持航向功能的同時(shí)，還能進(jìn)行更高頻率（艦船橫搖固有頻率附近）的操舵，使舵產(chǎn)生橫搖力矩而不影響艦船的正常航行。與鰭減搖裝置相比，舵減搖裝置具有造價(jià)低、所占船內(nèi)空間小、使用和維修方便，以及便于對(duì)原來(lái)沒(méi)有配備減搖控制裝置的現(xiàn)役艦船進(jìn)行加裝改造等優(yōu)點(diǎn)。早在1972年，就有人探討了用舵作為穩(wěn)定裝置的可能性，并在一艘商
2、船上試驗(yàn)成功。早期美國(guó)艦船一般都不采用減搖鰭。示來(lái)為了提高艦船在風(fēng)浪屮的特殊作業(yè)功能（例如肓升機(jī)的起降作業(yè)，保持拖曳線列陣有盡可能多的時(shí)間正常工作，以及補(bǔ)給作業(yè)等），設(shè)法尋找提高艦船耐波性的途徑才考慮安裝減搖裝置。利用原有的舵機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加上相應(yīng)的控制器達(dá)到減小橫搖的目的，無(wú)疑是一個(gè)極好的可行的方案。1974年美國(guó)泰勒艦船研究發(fā)展屮心（DTNSRDC）刃:始研究在軍艦上安裝減搖裝置的可能性，并研制了兩臺(tái)樣機(jī)。主要設(shè)計(jì)思想是：供艦船作業(yè)期間短期使用（半小時(shí)左右）。將舵減搖系統(tǒng)和白動(dòng)駕駛儀分成兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，簡(jiǎn)化舵
3、減搖裝置的設(shè)計(jì)與制造。在使用舵減搖時(shí)，用人工操舵保持航向，一旦舵減搖裝置發(fā)生故障，便可轉(zhuǎn)換到白動(dòng)舵。控制原理是采用了有自適應(yīng)性的角速度模擬控制。這兩臺(tái)樣機(jī)分別安裝在兩艘115米長(zhǎng)、3000噸的哈密爾頓級(jí)巡邏艦上，于1976年和1979年進(jìn)行了海上試驗(yàn)。在橫浪屮，當(dāng)有義波高為2.14-2.44米，航速為14節(jié)時(shí)，橫搖角有義值從4.83度減小到245度，減搖效果達(dá)49.3%,此外橫蕩加速度也有所減小。早期的舵減搖裝置都是采用控制規(guī)律簡(jiǎn)單的模擬系統(tǒng)，鑒于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平，不可能實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的控制規(guī)律，加Z艦船原冇舵機(jī)性能的限
4、制，因此減搖效果不總是那么理想。1986年至1987年美國(guó)泰勒艦船研究發(fā)展中心和海軍科技部又相繼推出第一代和第二代數(shù)控舵減搖裝置，第一代是利用原有舵機(jī)加上數(shù)字控制器使減搖性能又有提高。第二代不僅采用了數(shù)字控制器而且配上了為舵減搖而專門研制的新舵機(jī)，使減搖效果人幅度提高，哄至達(dá)到70%的減搖水平。由于原來(lái)的舵機(jī)操舵角速度只能在4度/秒以下，為了增大減搖力矩，如果舵機(jī)允許操舵角速度大于8度/秒，則舵減搖裝置的性能將會(huì)有明顯提高。另外，新研制的舵機(jī)將滿足功率、結(jié)構(gòu)載荷以及對(duì)磨損等新的要求。美國(guó)已經(jīng)在斯普魯恩斯級(jí)上進(jìn)行了成
5、功的試驗(yàn)，并研制了在航母上采用的舵減搖裝置。在美國(guó)獲得試驗(yàn)成功的鼓舞下，80年代荷蘭、瑞典等國(guó)也開展了舵減搖裝置的研究。1984年瑞典哥徳堡船模試驗(yàn)水池（SSPA）著首研制型號(hào)為ROLL-NIX的舵減搖裝置。1987年在瑞典皇家海軍兩艘艦艇上進(jìn)行了試驗(yàn)。一艘為巡邏艇（艇長(zhǎng)35米，排水量170噸，航速27節(jié)），一艘為布雷艦（艦長(zhǎng)105米，排水量3300噸，航速16節(jié)）。舵機(jī)速度都是8度/秒，在蒲氏風(fēng)級(jí)4?6級(jí)的橫浪和尾斜浪屮減搖效果達(dá)40~60%。ROLL-NIX采用了基于現(xiàn)代控制理論的白適應(yīng)濾波器和調(diào)節(jié)器，可適應(yīng)海
6、況和航速的變化。它的駛件有摩托羅拉MC68000微機(jī)、角速度陀螺、白動(dòng)舵控制、ROLL-NIX控制和電源控制器。共組成兩個(gè)部件：主設(shè)備和控制單元。主設(shè)備約重12千克，體積約為0.5x0.厶0.3立方米?？刂茊卧丶s13T克，體積約為0.2x0.1x0.1立方米?？蓪⑺糜趯?duì)現(xiàn)役艦船的原操舵裝置進(jìn)行改裝，也可用于新船建造，只要1到2天就可以完成安裝和調(diào)試。該裝置利用微機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，提高了控制質(zhì)量。它也兼有航向H適應(yīng)操舵儀的功能，在啟用舵減搖時(shí)可任意選擇用手舵和自動(dòng)舵保持航向。當(dāng)要求改變航向時(shí)，減搖控制會(huì)自動(dòng)脫
7、開。待進(jìn)入指定方位后馬上又重新開始工作，ROLL-NIX型舵減搖裝置至1990年已生產(chǎn)了60余套，安裝在噸位從160-11000噸級(jí)的各種客船、艦艇以及工作船和救生船上。荷蘭在舵減搖方血獲得了十分豐富的研究成果。1981年荷蘭皇家海軍向DELFT大學(xué)咨詢能否用舵減搖替代減搖鰭。1982年荷蘭皇家海軍、DELFT大學(xué)和VanRietschoten&Houwens公司簽訂了共同設(shè)計(jì)舵減搖自動(dòng)駕駛儀的協(xié)議書，為期4年。他們用一年時(shí)間與MARIN研究所合作，通過(guò)數(shù)學(xué)模擬計(jì)算、物理模擬試驗(yàn)、8米長(zhǎng)的遙控模型海上試驗(yàn)和實(shí)船試驗(yàn)
8、，證實(shí)了用舵來(lái)替代減搖鰭的功能是可行的，明確了舵機(jī)和船型方面影響減搖效果的關(guān)鍵因素。當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)是采用簡(jiǎn)單的固定增益控制儀，所以對(duì)不同的海況，要有人工加以仔細(xì)調(diào)解。為此，用了3年時(shí)間進(jìn)一步解決舵減搖自動(dòng)駕駛儀對(duì)海況、操縱系統(tǒng)（舵角、舵角速度）限制的自適應(yīng)，得到了許多有價(jià)值的成果，研制成ASSA型舵減搖自動(dòng)駕駛儀，并按計(jì)劃于1990年6月底安裝在M級(jí)護(hù)一衛(wèi)艦的首
