Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Головин Ю.К. Судовые электрические приводы. Устройство и эксплуатация учебник

.pdf
Скачиваний:
195
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.65 Mб
Скачать

и сельсин 13, работающий аналогично элементу 11. При переходе на ручное управление выходная обмотка сельсина-трансформатора 13 подключается к двигателю интегратора, который возвращает ЛПТр-И (и сельсин 13 ) в исходное состояние.

Смена курса при работающем авторулевом происходит поворотом штурвала 13. Требуемый угол наблюдается по повороту индекса 6 шкалы катушки. При выходе на новый курс индекс 6 возвращается

в нулевое положение.

Рис. 165. Блок-схема бесконтактного авторулевого АТР

Дальнейшее развитие АБР завершилось созданием новой системы типа АР, сочетающей в себе автомат АБР и более развитую систему ручного управления. Пост АР обеспечивает автоматический, следящий и простой режим работы. В последнем случае штурвал действует на контакты, непосредственно подключающие обмотки управления ЭМУ. Более поздние модели АР в качестве управляющего серводвигателя

используют асинхронный двигатель с полым ротором, действующий на задающий орган рулевой машины через гидроусилитель. В этих системах нет фазочувствительного устройства и управление пол­ ностью ведется на переменном токе.

Авторулевой АТР. Система АТР предназначена для управления электрогидравлическими рулевыми машинами типа Р. Она обеспечи­ вает автоматическое, следящее простое (дистанционное) и ручное (мест­ ное) управление рулем.

Система АТР включает в себя следующие основные элементы.

1. Пульт управления, являющийся основным прибором, с которог можно осуществлять все виды дистанционной перекладки руля. На пульте расположены основные органы управления и шкалы приборов:

270

репитера гирокомпаса рулевого аксиометра, переключатель видов управления, сигнальные лампы, поручни и клавиши простого управ­ ления, штурвал, переключатель чувствительности «груботочно», регу­ лятор тахогенератора, элементы управления насосами и др.

2. Исполнительный механизм ЯМ (рис. 165), управляющий подачей масла в гидроцилиндры рулевой машины; располагаются на корпусе насоса. Прибор ИМ содержит: асинхронный двигатель с полым ротором СР, электромагнитную муфту ЭМ, сельсин-трансформатор заданного

положения 4, пружинный ну­ ^1278 левой установитель 5, возвра­

щающий выходной валик уп­ равляющей гидроавтоматики насоса Я в нулевое положение после отключения серводви­ гателя. Кроме этого, меха­ низм ИМ имеет ручку мест­

ного управления.

3.Прибор РД, связанный

сбаллером руля, содержит сельсин трансформатор 3 по­

ложения руля и датчик ак­ сиометра, конечные выключа­ тели.

Простое управление (рис.

166). Осуществляется клави­

шами поста управления. При

Рис. 166. Принципиальная схема простого

нажатии

кнопки КнП

или

управления системы АТР

КнЛ от

трансформатора

Тр

 

подается напряжение определенной фазы на управляющую обмотку 1 серводвигателя СР. Последний будет перемещать управляющий орган

насоса в соответствующую сторону и одновременно сжимать пружины нулевого установителя. Рулевая машина начнет перекладку руля. При отпускании клавиши цепь обмотки 1 серводвигателя разорвется и пру­

жины нуль-установителя .вернут управляющий орган в нулевое поло­ жение. Для снижения времени возврата и уменьшения выбега руля одновременно с отпусканием клавиши подается питание через выпрями­ тель Вп2 на электромагнитную муфту ЭМ, разрывающую механическую

связь между серводвигателем и управляющим органом. Конечные вы­ ключатели при достижении рулем крайних бортовых положений (КВ1— левый, КВ2 — правый) подают питание через выпрямитель Вп1 на электромагнитную муфту ЭМ, которая также отсоединяет серводви­

гатель, что прекращает дальнейшую перекладку. Клавиши механи­ чески сблокированы, что исключает возможность их одновременного включения.

Следящее управление (см. рис. 165). Переключатель ПР ставится в положение С. Управление ведется штурвалом 13, поворачивая кото­ рый, воздействуют на задающий сельсин-трансформатор 11. Одновре­ менно повернется сельсин 9, обеспечивая возврат штурвала после от­

271

пускания посредством асинхронного серводвигателя 12. Кулачковая муфта 10 исключает поворот сельсина 9 на угол, превышающий 90\

При углах перекладки до ^ 5° схема работает следующим образом. Сельсин И подает э. д. с. определенной фазы, которая через транзис­ торный усилитель У2 включает серводвигатель СР, перемещающий управляющий орган механизма ИМ. Одновременно поворачивается^ сельсин 4. При повороте сельсина 4 на 0,3° меньшем, чем задающего сельсина 11, серводвигатель остановится. Величина рассогласования

О т г и р о к о м п а с а

Рис. 167. Принципиальная схема электрических соединений системы АТР при работе в автоматическом режиме

0,3° определяет положительный управляющий сигнал на серводвига­ теле для создания момента, уравновешивающего противодействие пру­ жин нулевого установителя.

При отработке руля сельсин-трансформатор 3 прибора РД добавит на вход усилителя У2 отрицательный сигнал (э. д. с., совпадающая по фазе с сигналом сельсина 4). Серводвигатель СР будет постепенно по­ ворачиваться в обратную сторону. В нулевом положении ИМ подача насоса прекратится, сигналы от сельсинов И и 3 уравновесятся.

Руль будет переложен на угол, предписанный поворотом штурвала управления.

При больших углах перекладки задающий'орган ИМ достигает упо­ ра. Серводвигатель СР останавливается. Перекладка ведется с макси­

мальной скоростью. Затем, при угле рассогласования между сельси­ нами 11 и 3, равном примерно 5°, начинается постепенный поворот

серводвигателя в сторону нулевого положения. Производительность насоса уменьшается. Скорость перекладки снижается. В согласован­ ном положении перекладка прекращается.

272

Автоматическое управление. Переключатель режимов работы ста­ вится в положение А (автомат). Состав элементов по назначению н ха­

рактер формирования сигналов в пульте управления аналогичны авто­ рулевому АБР. Однако преобразователями угловых перемещений яв­ ляются не поворотные трансформаторы, а обычные сельсины. Сельсин 1, работающий от гирокомпаса, механически связан с тахогенератором 2, с сельсином 11 — датчиком ухода судна с курса, с сельсином 9 — датчиком включения электродвигателя 8 интегратора. Электродвига­ тель 8 через редуктор с большим передаточным числом поворачивает

сельсин-трансформатор 7. В режиме автоматического удержания судна на курсе на суммирующее устройство подается общий сигнал, экви­ валентный углу ухода с курса (сельсин 11), частота вращения судна (тахогенератор 2, усилитель Pi), накопленному углу за счет несимметрич­ ного рыскания (интегратор 8, сельсин 7). Этот сигнал является управ­

ляющим, относительно которого рулевая машина работает так же, как и при следящем действии.

Электрическая схема соединений элементов, работающая в автома­ тическом режиме, показана на рис. 167. Суммирование сигналов про­ изводится последовательным соединением всех выходных обмоток за­ дающих и преобразующих элементов. Коэффициент обратной связи КОС

начальной кладки руля регулируется изменением напряжения возбуж­ дения, подаваемого на сельсин-трансформатор 3 прибора РД.

§ 64. Эксплуатация рулевых электроприводов

Схемы рулевого электропривода содержат мно­ жество элементов, характеристики которых по надежности неодинако­ вы. Ряд элементов (транзисторы, конденсаторы и т. д.), отказы которых носят внезапный характер, не обладают ремонтопригодностью и тре­ буют замены после выхода из строя. Обнаружение неисправности здесь, для неработающей системы, возможно только путем периоди­ ческих проверок.

Многие звенья подвержены влиянию физического старения, посте­ пенно изменяют свои свойства во времени (износ, ухудшение сопро­ тивления изоляции). Работоспособность таких элементов может быть восстановлена профилактическим обслуживанием, которое предусмат­ ривает замены и подрегулировки еще исправных узлов оборудования, достигших определенного возраста или степени износа.

Характеристики распределения времени отказов аппаратуры руле­ вых приводов являются предметом изучения теории надежности. Зна­ чение таких характеристик позволяет научно обоснованно установить виды эксплуатационного обслуживания: периодичность и объем ос­ мотров, замен, периодичность проверок с целью контроля исправности оборудования и т. д. С целью накопления материала все отказы обору­ дования регистрируются в специальных журналах, с указанием харак­ тера отказа, времени наработки и т. п. и направляются с очередным рейсовым донесением в механико-судовую службу пароходства, где ведется учет и анализ поступающей информации, вырабатываются кон-

273

кретиые рекомендации по обслуживанию, составу сменных и запасных частей и режиму их хранения.

Рулевой электропрпво'д •— система многократного действия. Про­ должительность рабочих и нерабочих периодов определяется длитель­ ностью рейса и стоянок, являющихся в общем случае непостоянными. Характер обслуживания привода зависит от эксплуатационного состоя­ ния, в котором находится судно. В настоящее время в практике дея­ тельности судовых электротехнических групп можно выделить два основных вида обслуживания рулевых систем.

Проверка готовности. Производится электромехаником перед каж­

дым выходом судна в рейс. При этом проверяется состояние электри­ ческих машин рулевого устройства, система питания, аппаратура уп­ равления силовым приводом. Замеряется сопротивление изоляции всего электрооборудования. В холодном состоянии оно должно быть не менее 2 мгОм. Затем с разрешения старшего механика и при участии вахтенных механика и штурмана производится опробование рулевого устройства в действии путем перекладки руля с борта на борт при раз­ личных предусмотренных видах управления. Оценивается работа электрических машин, пуско-регулировочной аппаратуры, постов уп­ равления силовым приводом, сверяются показания рулевых указате­ лей с истинным положением, испытывается работа конечных выклю­ чателей. Обнаруженные неисправности незамедлительно устраняются. Производится опробование автоматического режима работы в объеме и порядке, предусмотренных фирменной инструкцией. О результатах проверки рулевого электропривода электромеханик и вахтенный меха­ ник докладывают старшему механику и делают соответствующую за­ пись в вахтенных журналах.

Регламентное обслуживание. Направлено на поддержание элемен­

тов привода в работоспособном состоянии. Периодичность и общий объем обслуживания устанавливаются правилами технической экс­ плуатации электрооборудования. Наряду с этим следует учитывать также указания заводских инструкций, конкретизирующих нормативы и технологию профилактик в зависимости от качества установленных приборов.

Для комплексных систем, содержащих все виды управления рулем— простое, следящее и автоматическое, предусматриваются следующие виды профилактического обслуживания. Еженедельно необходимо про­ изводить наружный осмотр и проверять работу системы со всех управ­ ляющих постов. Каждый месяц следует замерять сопротивление изоля­ ции электрических машин, цепей питания, монтажных соединений. Ре­ зиновые уплотнения смазываются специальной мазью из смеси графи­ та и касторового масла. Подтягивается крепеж агрегатов питания, приборов, проверяется состояние амортизаторов.

Один раз в полгода производится смазка кинематических узлов в приборах, измерение и регулировка величин контактных давлений, промывка контактных групп. Одновременно проверяется наличие и состояние деталей ЗИПа.

Во время хода судна работа рулевого устройства проверяется вах­ тенным электромехаником не менее двух раз за вахту. При обиаруже-

274

нии неисправностей, требующих остановки привода, электромеханик докладывает вахтенному механику и штурману и в дальнейшем дейст­ вует по их указанию.

При наличии резервного агрегата питания ввод его в работу осу­ ществляется в момент, согласованный по телефону с вахтенным штур­ маном, и по его приказанию.

Замечены случаи повышенного износа подшипников качения стоя­ щего двигателя из-за сильных кормовых вибраций. Поэтому во время длительного рейса рекомендуется периодически переходить с основно­ го агрегата на резервный и наоборот.

Глава 12 ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ЯКОРНО­ ШВАРТОВНЫХ УСТРОЙСТВ

ИИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

§65. Якорные и швартовные устройства. Брашпили и шпили

комплекс

К якорно-швартовным устройствам

относится целый

механизмов, служащих для постановки

на

якорь

и съемки судна

с якоря,

швартовки и удержания его

у причала.

для

закрепления судна на

Якорное устройство в основном

предназначено

рейдовой стоянке. Его главные элементы— якорь, якорная цепь и якорная лебед­ ка. На большинстве торговых судов применяют якорные лебедки с горизонталь­ ным валом— брашпили. На ледоколах и ледокольно-транспортных судах так же, как на военных кораблях, используют лебедки с вертикальным валом— якорные шпили.

Расположение якорного устройства на носу судна показано на рис. 168. В походном состоянии якорь 9 втянут в клюз 8; цепь 5, проходящая через клюзную трубу 7 и палубный клюз 6, натянута и зажата винтовым стопором 4. Вторая ветвь цепи переброшена через звездочку брашпиля 3, пропущена через цепную трубу S3 и уложена в цепном ящике 12. Конец цепи прикреплен при помощи гла­ голь-гака 11 к жвака-галсу 10 — короткому отрезку цепи, наглухо соединен­

ному с корпусом судна. Таких цепей с якорями на судне две — по одной на каж­ дый борт. При постановке судна на якорь стопор освобождают и вытравливают цепь за борт, придерживая звездочку брашпиля ленточным тормозом с ручным приводом 2 или работая электродвигателем 1 в тормозном режиме. В первом слу­

чае, допустимом при глубине в месте стоянки не свыше 50 м, звездочка от элек­ тропривода разобщается. Якорь, достигнув дна, зацепляется за грунт и удержи­ вает судно. В зависимости от условий стоянки судно может стоять на одном или двух якорях. Во время снятия с якоря выбирают брашпилем цепь, втягивают якорь в клюз и закрепляют его по-походному. Если судно стоит на двух якорях, то сначала их поднимают поочередно, а затем одновременно. Брашпиль предназ­ начен также для выполнения швартовных операций. Он может наматывать на свои швартовные барабаны (турачки) пеньковые канаты или стальные тросы - швартовы и подтягивать нос судна к причалу или к другому судну, где закреп­ лены их концы.

Кинематическая схема брашпиля показана на рис. 169. Электродвигатель 1 через предохранительную фрикционную муфту 2 соединен с червячным редук­

тором 14 и вращает промежуточный

вал 11. Через

пару шестерен 12 вра­

щение передается

иа главный

вал 13,

на котором

закреплены турачки 9.

С этим валом при

помощи двух

одинаковых пар зубчатых колес 10 соединены

два грузовых вала 3. На них могут свободно вращаться пятиугольные якорные

звездочки или цепные барабаны 5, выполненные заодно с тормозными ко­ лесами 7. Эти колеса охвачены лентой 8 ленточного тормоза с ручным приводом 6.

275

Цепные барабаны при помощи кулачкового устройства 4 с ручным приводом мо­

гут присоединяться к большим зубчатым колесам и вращаться вместе с ними. На рисунке правый барабан соединен с зубчатым колесом, а левый отсоединен — брашпиль может травить н выбирать обе якорные цепи независимо друг от друга.

Редуктор брашпиля может быть как самотормозящимся так и несамотормозящимся. В первом случае возможно травление якоря на большие глубины (свыше 50 м) при работе электропривода в режиме силового спуска, что весьма надежно, однако тогда из-за низкого к. п. д. передачи приходится устанавливать

электропривод неоправданно большой мощности. Поэтому в последние годы ре­ дуктор делают, как правило, несамотормозящнмся и травление осуществляется в режиме тормозного спуска. В этом случае для большей надежности на валу электродвигателя предусматривают стопорящийся тормоз с ножным приводом. Если из-за неисправности электропривода якорь начинает падать с увеличиваю­ щейся скоростью, то снимают ногу с педали тормоза и прекращают спуск. Браш­ пили бывают с одним электродвигателем или с двумя, присоединенными через дифференциал. В первом случае брашпиль приходится снабжать громоздким руч­ ным аварийным приводом в виде коромысла, которое качает 6—8 человек, таким образом медленно поворачивают большое зубчатое колесо. При двух электро­ двигателях аварийный привод не требуется, поэтому на современных судах двух­ двигательные брашпили встречаются весьма часто.

Недостаток брашпилей заключается в их уязвимости и трудности обслужи­ вания, так как весь механизм и приводной электродвигатель установлены на от­

276

крытой палубе бака. У якорных шпилей снаружи находится только вертикальный швартовный барабан. Весь же механизм и электропривод расположены под па­ лубой, где им не грозит обледенение и где их легче обслуживать. Однако вместо одного брашпиля приходится устанавливать два шпиля — по одному на каждый борт.

Для швартовки кормовой части судна применяют швартовные шпили (рис. 170). Швартовный барабан шпиля 1 соединен при помощи пары цилиндри­ ческих шестерен 3 и червячного иесамотормозящегося редуктора 2 с электродви­ гателем 4, установленным на общем фундаменте с механизмом. Якорная звез­

дочка у такого шпиля отсутствует, мощность его электропривода значительно

Рис. 169. Кинематическая схема брашпиля

меньше мощности якорного шпиля или брашпиля. Иногда применяют швар­ товные шпили, у которых, как и у якорных, весь механизм расположен под палу­ бой— обычно в румпельном помещении. Для швартовных операций в последние годы стали широко применять специальные автоматические швартовные лебед­ ки, значительно уменьшающие затраты труда и улучшающие его условия, так как они исключают снятие швартовов с барабана брашпиля или шпиля и перенос его на кнехты и ускоряют операции по выборке или травлению швартовов. Элек­ трические автоматические швартовные лебедки отличаются друг от друга по принципу действия устройства, автоматически контролирующего тяговое усилие в швартовном тросе. В основном нашли применение устройства, построенные на принципах механического «взвешивания» усилия и сохранения равенства момен­ тов двигателя и грузового барабана. Такие весы связаны дифференциалом с электрическим коммутатором, который в зависимости от изменения усилия в швартовном тросе включает лебедку на выбирание или травление троса.

Тяговые усилия и скорости выбирания. При стоянке судна на якоре один конец якорной цепи закреплен у клюза судна, а второй— у якоря (рис. 171, а), На судно действуют силы давления ветра и течения воды. Равнодействующая этих сил F относит судно от места, где лежит якорь. Вес цепи G создает в точках ее закрепления силы натяжения Тг и Т2, направленные касательно к цепной линии. Под действием этих сил возникают силы реакции Rx и Р 2, действующие соответ­

ственно на судно и на якорь. Они равны по величинам силам натяжения, но на­ правлены в противоположные стороны. Каждую из них можно разложить на

277

вертикальную и горизонтальную составляющие. Горизонтальная составляющая

силы реакции у клюза Nx —

 

cos ср! уравновешивает силу F, что и обеспечи­

вает неподвижную стоянку судна на якоре N± — F. Вертикальная составляющая

силы реакции у якоря К 2 =

/?2

s 'n Фз стремится оторвать якорь от грунта. Для

надежной и безопасной стоянки нужно, чтобы на якорь не действовали

отрываю­

щие силы, т. е. чтобы К2 =

0.

Это получается при ср2 = 0. Поэтому

при по­

становке судна на якорь вытравливают столько цепи, сколько нужно, чтобы часть ее лежала на грунте (рис. 171, б).

Длина провисающей части цепи при стоянке судна на якоре зависит от ве­ личины внешних сил и определяется по формуле

/ = У Ш - + А\

(197)

г ё

 

278

где g — масса 1 пог. м цепи в воде; h — глубина стоянки, м.

Чем больше внешние силы, тем больше силы натяжения цепи. Увеличение последних вызывает подъем части цепи с грунта— длина повисающей части цепи возрастает. Увеличившаяся масса висящей цепи компенсирует действие возрос­ ших внешних сил, и снова наступает равновесие. Чтобы при значительном уси­ лении ветра и течения не была поднята с грунта вся лежащая на нем цепь и не был выдернут якорь, длину цепи регулируют в зависимости от погоды ( чем силь­ нее ветер, тем большую часть цепи стравливают за борт).

Внешние силы достигают максимальной величины при совпадении направ­ ления ветра и течения. В этом случае равнодействующая сил давления ветра FB

и течения Fт равна их арифметической сумме:

 

F = FB + FT.

(198)

Рис. 171. Силы натяжений в цепи во время стоянки судна на якоре:

а — цепь не лежит на грунте; б — цепь лежит на грунте

Из этих двух сил первая в десятки раз превышает вторую. Она определяется по формуле

FB =

kB (eSj

=

S2)

кгс,

 

 

 

 

(199)

где kB=(0,0175-r0,022) — коэффициент ветрового давления,

кгс-с2/м4;

 

кор­

Sj — площадь проекции надводной части

основного

пуса судна на плоскость миделя, м2;

плоскость

ми­

S2 — суммарная

площадь

проекций

на

деля

надстроек, труб, мачт и других деталей корпу­

са,

расположенных

над главной

палубой,

м2;

 

е = 0,26 0,31 — коэффициент,

учитывающий неодинаковое

сопротив­

ление ветру различных частей корпуса судна;

 

ид — скорость ветра, м/с.

 

 

 

 

 

 

Длина вытравленной.'цепи должна обеспечивать безопасную стоянку судна

при скорости ветра, доходящей до 29 м/с (11

баллов по шкале Бофорта). При

определении мощности электропривода

исходят из того, что брашпиль должен

обеспечить съемку судна с якоря при скорости ветра порядка vB =

4

Ч- 12 м/с

(3—6 баллов). Подставляя эту скорость в формулу (123),

а затем

FB в

(122),

находят наибольшую силу. F, которую должен преодолевать электропривод

брашпиля. При большей скорости ветра съемка якоря происходит при одновремен­ ной работе брашпиля и гребных винтов.

Скорости морских течений невелики, поэтому при определении силы FT

учитывают только силу трения воды о подводную часть судна:

 

FTp = £$п Vj 8 кгс,

(200)

279

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ