книги из ГПНТБ / Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник

Глава IX

Судовые электрические приборы управления, связи, сигнализации и контроля

§ 44. Телефонная связь

Основными элементами любой телефонной связи являются микрофон и телефон. Микрофоном называется электроакустиче­ ский преобразователь звуковых колебаний в соответствующие ко­ лебания электрического тока. Преобразователь же колебаний электрического тока в звук называется телефоном. Здесь надо от­ метить недостаток терминологии, поскольку под словом телефон очень часто подразумевается вообще телефонная связь.

В судовой телефонной связи применяются угольные и электро­ магнитные микрофоны. Принцип действия угольного микрофона прост. Звуковые колебания воздуха воздействуют на мембрану микрофона, и она начинает прогибаться в такт этим колебаниям. Движение мембраны передается на угольный порошок, который то уплотняется, то разрыхляется, и его электрическое сопротивле­ ние меняется в достаточно больших пределах. Величина электри­ ческого тока, протекающего через угольный порошок, будет ме­ няться в соответствии со звуковыми колебаниями.

Угольные микрофоны обладают относительно большой мощ­ ностью, что позволяет без промежуточного усиления вести разго­ вор одновременно с несколькими абонентами. Они просты и до­ статочно надежны в эксплуатации, отличаются высокой чувстви­ тельностью и обеспечивают хорошее качество связи.

Угольные микрофоны могут использоваться только в системах телефонной связи с источником питания. Правилами Регистра

СССР рекомендуется применять на судах и безбатарейную теле­ фонную связь. Кроме того, качество работы угольного микрофона зависит от положения его в пространстве, а угольный порошок склонен к спеканию.

Электромагнитные микрофоны работают на другом принципе и отличаются от угольных прежде всего тем, что могут обеспечить

микрофона, телефона или громкоговорителя транзисторного приемника.

191

Принцип действия ДЭМ основан на том, что колебания якоря, связанного с мембраной, вызывают изменение магнитного сопро­ тивления в зазоре между полюсами постоянного магнита. В ре­ зультате магнитный поток вынужден все время замыкаться раз­

щими звуковым колебаниям.

Конструкция, объединяющая микрофон и телефон, называется микротелефонной трубкой. Телефонный аппарат, кроме микротелефонной трубки, включает в себя номеронабиратель, или пере­ ключатель абонентов, и вызывное устройство, звонок, реле, кон­ денсаторы и сопротивление.

На судах применяется одновременно несколько видов теле­ фонной связи: прямая, или парная, командная, с отдельными ком­ мутаторами и автоматическая.

Прямая телефонная связь соединяет между собой только два поста. Это самая оперативная и надежная связь, всегда готовая к действию без промежуточных переключений и помех, которые могли бы вызвать другие абоненты. Она устанавливается по Правилам Регистра СССР между самыми ответственными поста­ ми судна: рулевая рубка — машинное отделение, рулевая рубка — радиорубка.

Командная телефонная связь состоит из коммутатора, установ­ ленного в наиболее важном посту судна, связанного с телефонны­ ми аппаратами исполнительных постов. С командного коммута­ тора можно установить связь с одним или сразу несколькими постами, но связь их между собой исключается.

По,, Правилам Регистра СССР командный коммутатор рулевой рубки должен обеспечить связь с баком, кормой, постом наблю­ дения на мачте, машинным отделением, помещением аварийного дизель-генератора, румпельным отделением, помещением гироком­ паса, радиорубкой, помещением углекислотного пожаротушения. На некоторых судах командный коммутатор устанавливается и в машинном отделении.

Необходимость в дополнительных переключениях до и после разговора и возможность ошибки при этом снижает оператив­ ность командной связи по сравнению с парной связью.

Телефонная связь по системе отдельных коммутаторов объе­ диняет несколько постов. В отличие от командной связи здесь абоненты, входящие в эту систему, могут разговаривать друг с другом. Каждый отдельный телефонный аппарат (коммутатор) имеет соответствующие переключатели.

Все перечисленные виды связи являются служебными. Кроме них, на современных судах устанавливаются автоматические те­ лефонные станции (АТС), обеспечивающие служебно-обиходную связь. АТС включает в себя большое количество абонентов и от­

192

На отечественных судах устанавливаются автоматические те­ лефонные станции типа К.АТС-10М; КАТС-20М; КАТС-100. Циф­ ра показывает количество абонентов. Следует отметить, что ос­ новными элементами этих телефонных станций являются шаговые искатели вызовов и линейные соединители. Они имеют прерыви­ стое (шаговое) вращательное движение. При этом подвижные контакты шагового искателя перемещаются по контактным полям, замыкая и размыкая соответствующие цепи. Срок службы таких искателей 800000 полных оборотов при условии, что после каждых 50 000 оборотов производится чистка, смазка и регули­ ровка.

В последнее время на судах стали устанавливать автоматиче­ ские телефонные станции КАТС-Р20 и КАТС-Р40, в которых от­ сутствуют шаговые искатели и вся станция выполнена на обыч­ ных реле. Такие станции могут обеспечивать внешнюю связь с подобными станциями, а также с береговыми АТС и РТС.

*§ 45. Машинный телеграф и рулевой указатель

Машинным телеграфом называется устройство, при помощи которого передаются команды из рулевой рубки в машинное отде­ ление об изменении скорости и направления вращения гребных

Машинный телеграф любой конструкции и принципа действия состоит из двух линий: прямой и обратной. По прямой линии пе­ редается команда (обычно с мостика в машинное отделение), а по обратной — сообщается ее правильная отработка. Обе линии совершенно симметричны и позволяют передавать команду из ма­ шинного отделения на мостик, например, при аварийной остановке главного двигателя.

По Правилам Регистра СССР машинные телеграфы должны быть оборудованы звуковой сигнализацией, которая включается на мостике и в машинном отделении в момент подачи команды и прекращается в момент правильной ее отработки. Звуковой сиг­ нал телеграфа должен быть хорошо слышен в любом месте ма­ шинного отделения при работающих механизмах. Тон этого сиг­ нала должен отличаться от всех других сигналов. Рекомендуется

исветовая сигнализация.

Вэлектрическом машинном телеграфе (существуют и чисто механические телеграфы) используется принцип дистанционной

передачи угла поворота оси вала. Такая передача называется синхронной, потому что поворот задающей и выходной осей про­ исходит одновременно.

Существует несколько различных принципов синхронной пере­ дачи постоянного и переменного тока. В настоящее время на су­ дах, в машинных телеграфах наибольшее распространение на-

ходит индукционная передача с использованием сельсинов. Она отличается простой и высокой надежностью, обладает принципом самосинхронизации, т. е. не требует предварительного согласо­ вания датчика и приемника.

На рис. 111 приведена принципиальная схема машинного теле­ графа с использованием индукционной синхронной передачи.

Рукоятка телеграфа в рулевой рубке насажена на вал ротора сельсина-датчика 1СД. На этом же валу закреплен диск 1 со щет­ ками 2 и со скользящими контактами 4. Стрелка телеграфа в ру­ левой рубке расположена на валу ротора сельсина-приемника 2СП. На этом же валу установлен контактный ролик 3 с изоляци­ онным промежутком. Рукоятка и стрелка телеграфа в машинном отделении насажены соответственно на валы роторов 2СД

и 1СП.

При подаче команды рукоятку телеграфа на мостике повора­ чивают на соответствующий угол. На такой же угол поворачива­ ют и ротор сельсина 1.СП, стрелка которого показывает смысл пе­ реданной команды. Вместе с ротором 1СД поворачивают и диск / со щетками 2. Щетки сходят с изоляционного промежутка ролика 3 -и замыкают цепь катушки реле Р, которое, сработав, подает питание на ревун Рв в машинном отделении и на звонок Зв на мостике.

При отработке команды в машинном отделении рукоятка теле­ графа совмещается со стрелкой. На такой же угол поворачивает­ ся и ротор сельсина 2СД, а вместе с ним и контактный ролик 3. Щетки вновь попадают на изоляционный промежуток, и цепь реле Р обрывается. Звуковой сигнал отключается. Нетрудно видеть,

194

что сигнал прекращается только при правильной отработке команды.

С рукояткой телеграфа в машинном отделении блокируется устройство для реверсирования главного двигателя.

В рулевых указателях (аксиометрах) также используется ин­ дукционная синхронная передача. Ротор сельсина-датчика свя­ зан с баллером руля, а ротор сельсина-приемника в рулевой руб­ ке поворачивает стрелку. Стрелка перемещается по шкале, гра­ дуированной в градусах перекладки руля на правый и левый борт.

§ 46. Электрические тахометры

Приборы, служащие для измерения частоты вращения раз­ личных валов, называются тахометрами. Электрические тахомет­ ры в отличие от механических позволяют не только измерять ча­ стоту вращения, но и передавать результат измерения в различ­ ные точки судна. В этом отношении большую роль играют элект­ рические тахометры гребных валов и главных двигателей. Точные показания этих приборов особенно важны в маневренных режимах судна.

Вэлектрических тахометрах частота вращения преобразуется

вэлектрическую величину, которая затем измеряется прибором, отградуированным в об/мин.

Кроме чисто измерительных целей, электрические тахометры

широко используются в системах автоматического управления гребными электрическими установками, в авторулевых и т. д.

(рис. 112) используется генератор постоянного тока, в обмотке якоря которого, как известно, индуктируется э. д. с., определяе­ мая по формуле (43),

Е = ke пФ.

При постоянном потоке возбуждения Ф э. д. с. будет пропор­ циональна скорости вращения якоря п.

Измерительным прибором (указателем) У служит вольтметр магнитоэлектрического типа со шкалой, градуированной в об/мин.

К одному датчику могут одно­ временно подключаться несколь­ ко указателей (см. рис. 112).

Строго говоря, приборы изме­ ряют не э. д. с. якоря, а напря­ жение. Оно определяется фор­ мулой

195

где R4 и /?л — сопротивление обмотки якоря датчика и проводов линии;

/ — ток, потребляемый всеми измерительными приборами. После некоторых преобразований уравнения (74) получаем

'Анализ формулы (75) показывает, что погрешность измерения за­ висит от изменения следующих величин: гп, Ф, {R„ + R n), {Rn + R A). Для уменьшения возможной погрешности необходимо уменьшать сопротивления R a и R a и увеличивать сопротивление R a. Желатель­

При отключении какого-либо измерительного прибора вместо него рекомендуется включать равнозначное сопротивление.

Поток возбуждения Ф в таходатчиках обычно создается посто­ янными магнитами, хотя встречаются датчики и с обмоткой воз­ буждения. Постоянные магниты из никель-алюминиевых сплавов обеспечивают постоянство индукции при изменении температуры окружающей среды.

Для того, чтобы исключить влияние реакции якоря на величи­ ну потока возбуждения, таходатчик рассчитывают так, что ток, потребляемый всеми измерительными приборами, значительно меньше номинального тока датчика.

Для регулирования величины потока возбуждения в таходат­ чиках применяется магнитный шунт-кольцо, охватывающее полюс­ ные наконечники. При изменении зазора между кольцом и по­ люсными наконечниками изменяется величина потока, проходя­ щего через магнитный шунт, а значит, и величина полезного потока, проходящего через якорь.

На отечественных судах применяются тахометры типов

Рис. 113. Схема электрического тахометра индукционного типа

196

Принцип действия индукционного тахометра изображен на рис. 113. Постоянные магниты 2, расположенные на оси 1, при­ водятся во вращение от контролируемого вала. Магнитный поток постоянных магнитов при их вращении пересекает стенки медно­ го стакана 3, и в них индуктируется э. д. с., и течет ток. Взаимо­ действие этого тока с вращающимся полем магнитов создает мо­ мент, который стремится повернуть выходную ось 4. Действие момента уравновешивается пружиной. Угол поворота оси 4 про­ порционален скорости вращения контролируемого вала. Если на оси 4 установить сельсин-датчик СД, то при помощи индукцион­ ной синхронной передачи угол поворота можно передать в любую точку судна, где на оси сельсина-приемника СП установлена стрелка указателя У, показывающая частоту вращения в оборо­ тах в минуту.

§ 47. Электрические сигнальные приборы и устройства

Электрические сигнальные приборы используются для прив­ лечения внимания обслуживающего персонала к тому или иному объекту или команде при помощи звука, света и соответствующих надписей. К акустическим сигнальным приборам относятся звон­ ки, ревуны, колокола, трещотки,“зуммеры, гудки, сирены, а к оп­ тическим— сигнальные лампы и электротабло.

В машинных отделениях некоторых типов судов установлено столько приборов акустической сигнализации (чаще ревуны), что распознавание их представляет определенные трудности для обслуживающего персонала. Поэтому на современных судах все чаще применяется централизованная сигнализация. Она выпол­ няется в виде отдельной станции, на которую подаются сигналы о ненормальных режимах, неисправностях различных устройств и механизмов, о вызове телефона и т. д. Сигнальная станция вклю­ чает звуковой сигнал, а на электротабло появляется соответст­ вующая надпись, например: «Перегрузка дизель-генератора № 1»

.или «Пониженный уровень воды в котле». Звуковой сигнал вы­ ключается нажатием кнопки до поступления нового сигнала, а

Рис. 114. Схемы акустических приборов постоянного тока:

а — первый вариант; б — второй вариант

197

надпись на табло исчезает только после устранения неисправно­ сти. Принцип действия двух вариантов акустических приборов по­ стоянного тока поясняется рис. 114. При включении питания электромагнитная катушка 6 притягивает якорь 5, и боек 2 уда­ ряет по чашке 1. Одновременно контакт 4 в первом варианте схе­ мы (рис. 114, а) размыкает цепь катушки электромагнита, а во втором (рис. 114, б) — шунтирует ее накоротко. Пружина 3 отво­ дит якорь и боек, а контакт 4 восстанавливает цепь питания ка­

тушки.

Принцип действия акустического прибора переменного тока поясняется рис. 115, а, б. Электромагнитная катушка 2 располага­ ется на полюсах постоянного магнита 3. Таким образом, перемен­ ное магнитное поле Ф (рис. 135, б) созданное током катушки, накладывается на постоянное поле Ф магнита, и результирую­ щее поле Фрез становится пульсирующих!. Якорь 1 притягивается электромагнитом с частотой переменного тока. Акустический при­ бор переменного тока является бесконтактным.

Отличие между звонком-ревуном, трещоткой и зуммером за­ ключается в конструкции источника звука и в частоте ударов. Так, например, у ревунов боек ударяет по мембране с высокой частотой, и звук усиливается рупором.

Наиболее мощными источниками звука являются сирена и гу­ док, которые приводятся в действие высокооборотным электро­ двигателем, сжатым воздухом или паром.

В последнее время на судах все шире начинают применяться сигнальные устройства, в которых предупредительный сигнал по­ дается звуком и мигающим светом. На рис. 116 показана принци­ пиальная схема такого устройства на три входа. Контак­ ты КД1, КД2, КДЗ являются входными элементами и при­ надлежат датчикам контролируемых величин. Для определенно­ сти будем считать, что КД1 — контакт реле давления охлаждаю­ щей воды главного двигателя, КД2 — контакт реле давления сма­ зочного масла, КД З — контакт реле температуры охлаждающей

воды.

Допустим, что давление охлаждающей воды упало и контакт КД1 замкнулся. Образуется следующая электрическая цепь: плюс,

Рис. 115. Схема акустических приборов перемен­ ного тока^

а — принцип действия прибора; б — схема магнитного поля

198

При нажатии кнопки снятия сигнала КС1 замыкается цепь катушки реле Р21, которое, сработав, размыкает цепь ревуна, а Другим своим контактом шунтирует кнопку КС1 и тем самым создает постоянную цепь для катушек реле PH и P2I, минуя контакт РВ. Лампа ЛС1 начинает светиться постоянным светом До тех пор, пока не повысится давление охлаждающей воды и не разомкнется контакт КД1.

Полупроводниковые вентили В1 — В12 препятствуют образо­ ванию ложных цепей.

Особое место среди судовых сигнальных устройств занимает туманная сигнализация, которая включается при плавании, дрей­ фе или стоянке судна в тумане. В этом случае сигнал подается при помощи гудка или колокола, установленного на баке, и вы­ полняется в соответствии со строго определенной программой. Сигналы установленной продолжительности следуют через задан­ ные интервалы времени.

Автоматическое устройство для подачи сигналов в тумане обычно состоит из синхронного маломощного двигателя, который через редуктор с большим передаточным числом вращает с по­ стоянной скоростью вал. На валу насажены три-четыре контакт­ ных диска с вырезами. Характер вырезов соответствует опреде­ ленным программам сигнала. Число программ равно количеству дисков.

в свою очередь включает или выключает электромагнит гудка или колокола.

199