7.8.Принцип действия авторулевого

Отклонение судна от заданного курса воспринимается гирокомпасом ГК (рис. 7.4), который через датчик повернет ротор сельсина-приемника курса СП.

Последний через необратимую передачу НП поворачивает вал механического дифференциала МД. На второй вал механического дифференциала от штурвала подается заданное значение курса α . На выходном (третьем) валу МД получается разность между заданным и истинным значениями курса, которая характеризуется углом откло-

нения от заданного курса α.

Рисунок 7.4. Структурная схема авторулевого

Выходной вал МД поворачивает датчик курса ДК, который вырабатывает напряжение U = k α пропорциональ­ное углу рассогласования судна по курсу. Это напряжение является основным управляющим сигналом.

Два других управляющих сигнала выра­батываются в блоке коррекции БК, включающем в себя дифферен­цирующее ДУ и интегрирующее ИУ устройства.

Дифференцирующее устройство вырабатывает сигнал , пропорциональный скорости отклонения от заданного курса. Сигнал этого устройства

предназначен для ком­пенсации энергии поворота судна, т. е. для уменьшения его инерции путем отрицательной закладки руля.

Сигнал, вырабатываемый интегрирующим устройством, пропорционален интегралу от угла отклонения судна по времени. Этот сигнал возникает при появлении внешних несимметричных сил ( волны, ветра ) и делает кладки пера руля несимметричными. Тем самым компенсируется снос судна с курса в результате действия односторонних сил.

Таким образом на входе усилителя У суммируются 3 сигнала.

Напряжение управления U подается на вход усилителя У, откуда усиленный сигнал поступает на исполнительный двигатель ИД, который поворачивает управляющий орган насоса Н рулевой ма­шины РМ.

Насос рулевой машины в соответствии с положением управляющего органа приводит в движение поршни силовых цилин­дров СЦ, которые будут поворачивать руль на угол β.

При повороте руля приходит в движение рулевой датчик РД, имеющий механическую связь с баллером, вырабатывающий сигнал отрица­тельной обратной связи U

Этот сигнал вычитается из управляющего сигнала, а поэтому ограничивает угол перекладки руля и вместе с сигналом U обеспечивает удержание судна на заданном курсе (по закону незатухающих колебаний).

Исполнительный двигатель ИД связан с управляющим органом насоса через исполнительный механизм. В зависимости от типа РМ в комплект авторулевого может входить исполнительный механизм.

Датчик ДН обратной связи по насосу, механически связан­ный с ИД, вырабатывает сигнал U .

Этот сигнал отрица­тельной обратной связи вычитается из управляющего сигнала и служит для уменьшения автоколебаний пера руля.

Процесс управления судном для удержания его на заданном курсе можно представить следующим образом.

При отклонении судна от заданного курса выработанный авторулевым управляющий сигнал поступает через усилитель на ИД. Последний приводит в движение управляющий орган и датчик ДН, вырабатывает сигнал U , который вычитается из управляющего сигнала усилителя.

Когда при определенном смещении управляющего органа насоса значение сигнала отрицательной обратной связи станет равным управляю­щему сигналу на входе усилителя, разность напряжений станет равной нулю, а следовательно, и напряжение, подаваемое на ИД, тоже станет равным нулю.

Двигатель остановится, а управляющий орган насоса будет повернут на определенный угол. Насос рулевой машины в соответствии с управляющим органом приведет в движе­ние поршни СЦ рулевой машины, которые будут поворачивать руль.

При повороте руля рулевой датчик РД вырабатывает сигнал U , который вычитается из управляющего сигнала усилителя.

Поскольку в рассматриваемый момент разность сигналов на усили­теле была равна нулю, то под действием сигнала обратной связи РД усилитель будет вырабатывать напряжение противоположной фа­зы, ротор ИД будет вращаться в обратную сторону и перемещать управляющий орган насоса к нулевому положению.

При этом сигнал U обратной связи датчика ДН насоса будет соответственно уменьшаться.

Когда управляющий орган насоса вернется в нулевое положение, рулевая машина прекратит движение, руль остановится в определенном положении, сигнал датчика ДН будет равен нулю, сигнал датчика РД будет равен по значению управляющему напря­жению U и противоположен по знаку. Разность сигналов на входе усилителя опять будет равна нулю.

Под действием момента, созда­ваемого рулем, судно начнет возвращаться на заданный курс и в связи с этим значение управляющего напряжения U уменьшается. Это приводит к нарушению равенства сигналов и под действием напряжения, определяемого полярностью сигнала U рулевого датчика, ИД начинает смещать регулирующий орган насоса в противоположную сторону.

В результате обеспечивается возврат руля в диаметральную плоскость, когда судно оказывается на заданном курсе.