簡述船舶操縱自動(dòng)舵原理.doc

《簡述船舶操縱自動(dòng)舵原理.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、簡述船舶操縱自動(dòng)舵原理摘要：船舶操縱的自動(dòng)舵是船舶系統(tǒng)中的一個(gè)不可缺少的重要設(shè)備，是用來控制船舶航向的設(shè)備，能使船舶在預(yù)定的航向上運(yùn)行，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種先進(jìn)儀器的使用，使得船舶操縱開始向智能化方向發(fā)展，本文就船舶操縱自動(dòng)舵的構(gòu)成和工作原理方面進(jìn)行了綜述。關(guān)鍵字：船舶自動(dòng)舵現(xiàn)代船舶自動(dòng)化船舶操縱的自動(dòng)舵是船舶系統(tǒng)中的一個(gè)不可缺少的重要設(shè)備，是用來控制船舶航向的設(shè)備，能使船舶在預(yù)定的航向上運(yùn)行，它能克服使船舶偏離預(yù)定航向的各種干擾影響，使船舶自動(dòng)地穩(wěn)定在預(yù)定的航向上運(yùn)行，是操縱船舶的關(guān)鍵設(shè)備。它的性能直接關(guān)系到船

2、舶的航行安全和經(jīng)濟(jì)效益。代替人力操舵的自動(dòng)舵的發(fā)展在相當(dāng)程度上減少了人力，節(jié)省了燃料，降低了機(jī)械磨損，直接影響到船舶航行的操縱性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。舵機(jī)裝置由操舵裝置、舵機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和舵葉四部分組成。（1）操舵裝置：操舵裝置的指令系統(tǒng)，由駕駛室的發(fā)送裝置和舵機(jī)房的接受裝置組成。（2）舵機(jī)：轉(zhuǎn)舵的動(dòng)力。（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：能將多機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵力矩傳遞給舵桿。（4）舵葉：環(huán)繞舵柱偏轉(zhuǎn)，承受水流的作用力，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)舵力矩。在自動(dòng)操舵儀中，按控制系統(tǒng)分類可分為三種操舵方式：（1）直接控制系統(tǒng)或稱單舵系統(tǒng)、應(yīng)急操舵。（2）隨動(dòng)控制系統(tǒng)。（3）自

3、動(dòng)操舵控制系統(tǒng)，又稱自動(dòng)航向穩(wěn)定系統(tǒng)。自動(dòng)操舵適用于船舶在海面上長時(shí)間航行．隨動(dòng)操舵供船舶經(jīng)常改變航向時(shí)使用，如在內(nèi)河、狹航道區(qū)和進(jìn)出港口。當(dāng)自動(dòng)航向／航跡、隨動(dòng)操縱出現(xiàn)故障時(shí)，可用應(yīng)急的簡單操舵，直接由人工控制電磁換向閥．使舵正、反或停轉(zhuǎn)。原理：利用電羅經(jīng)檢測船舶實(shí)際航向α，然后與給定航向K°進(jìn)行比較，其差值作為操舵裝置的輸入信號(hào)，使操舵裝置動(dòng)作，改變偏舵角β。在舵角的作用下，船舶逐漸回到正航向上。船舶回到正航向后，舵葉不再偏轉(zhuǎn)。自動(dòng)舵的控制原理：（1）比例舵（P舵）比例舵操舵的規(guī)律是：偏舵角β的大小與偏航角φ的大小成比例

4、關(guān)系，即：β=-K1φ（2-1）β：偏舵角，K1：比例系數(shù)，φ：偏航角，-：偏舵角方向是消除偏航。K1是可調(diào)的比例系數(shù)，一般根據(jù)船型、吃水、裝載量來確定。但船舶載荷增加（慣量J加大）而且航速變慢，使周期T變長。為了縮短周期使船舶偏航迅速消除，就可加大K1。隨船型而不同，對(duì)萬噸船來說，一般為2~3，即偏航1°時(shí)，偏舵角為2~3°。比例系數(shù)過大，將使船舶偏航振幅加大。因此比例操舵雖然簡單、可靠，但航向穩(wěn)定精度較差。當(dāng)受一舷持續(xù)偏航力矩作用時(shí)，不能保證船舶的定向航行。性能：可消除偏航。特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡單，航行保持精度較差，船舶營運(yùn)經(jīng)濟(jì)

5、性較差（會(huì)出現(xiàn)S形航跡）。比例舵的不足：偏航初期偏舵角較小，不能很快阻止船舶繼續(xù)偏航；回航過程中船舶具有慣性，偏舵角不能及時(shí)減小，容易反向偏航。（2）比例——微分舵（PD舵）比例-微分舵操舵的規(guī)律是：偏舵角β的大小與偏航角φ的大小成比例-微分關(guān)系，即：β=-（K1φ+K2dφ/dt）（2-2）（表示偏舵角與偏航角和偏航角速度成比例）如果傳播偏航速度大，產(chǎn)生的-K2dφ/dt也大，則舵角β就增加，船回航時(shí)dφ/dt變號(hào)，使回舵角增加。微分部分作用是保證偏舵速度和偏舵角，從而能教好地克服船舶慣性，提高航向的精度，減少船舶的s航跡

6、，使船舶較快的穩(wěn)定在正航向上。原理：船舶回到正航向前，已受到微分部分的反向舵作用，從而能有效地阻止因慣性而向反方向的偏航。微分舵又叫糾偏舵、穩(wěn)舵角或反舵角。偏航初期，偏航角變化率大，比例-微分舵能及時(shí)給出大偏舵，有效地阻止船舶偏航（最大偏航角較?。?；回航時(shí)，偏航角變化率變?yōu)樨?fù)值，能適時(shí)給出反舵角，阻止船舶反向偏航，即能有效阻止反向偏航。主要特點(diǎn)：具有“超前校正”的控制作用，減小船舶航向的振蕩，減輕舵機(jī)負(fù)擔(dān)，增加航速，提高系統(tǒng)靈敏度和船舶的營運(yùn)效益。（3）比例——微分——積分舵（PID舵）組成：是在比例-微分舵基礎(chǔ)上增加積分環(huán)

7、節(jié)。β=-（K1φ+K2dφ/dt+K3òφdt）（2-3）積分環(huán)節(jié)作用是——克服不對(duì)稱偏航。K3是積分系數(shù)。積分環(huán)節(jié)工作原理：積分環(huán)節(jié)可以對(duì)偏航持續(xù)時(shí)間進(jìn)行累積，當(dāng)某舷（側(cè)）偏航持續(xù)的時(shí)間比另一舷（側(cè)）持續(xù)時(shí)間長時(shí)，通過環(huán)節(jié)輸出的信號(hào)（偏舵角）將繼續(xù)保持，這個(gè)信號(hào)將通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)使舵葉維持在一定的偏轉(zhuǎn)角度上，從而使船舶具有克服單向偏航的能力。由于衛(wèi)星、計(jì)算機(jī)、雷達(dá)技術(shù)在船舶上的應(yīng)用，現(xiàn)代船舶自動(dòng)化程度相當(dāng)高，自動(dòng)操舵儀開始向智能舵發(fā)展。但是不管怎樣發(fā)展，雖然它們的控制規(guī)律各不相同，但控制的目的是一致的，即能按照偏航角的大小轉(zhuǎn)

8、動(dòng)相應(yīng)的舵角，并使船舶盡快地到達(dá)規(guī)定的航向。