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

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

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

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

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

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

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

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

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

279