15 Вопрос

52. Системы управления и состав электрооборудования рулевых устройств

Состав электрооборудования рулевых устройств определяется системами рулевого управления и зависит от типа передаточного механизма. В РЭП исполнительные ЭД жестко связаны с баллером руля, а поэтому должны выдерживать большое число включений, переменную нагрузку и кратковременную перегрузку (вплоть до стоянки под током).

Приведенные требования показывают, что рулевые ЭД для механических передач вне зависимости от рода тока и схемы включения должны иметь мягкую механическую характеристику. Это обусловлено стремлением не допустить поломки механизма руля от случайных заеданий в системе, а также ограничить динамические усилия при ударах волн о руль. При постоянном и переменном токе для этого типа рулевой передачи, безусловно, наилучшей является система Г-Д, которая благодаря противокомпаундной обмотке генератора обеспечивает исполнительному ЭД мягкую механическую характеристику и защищает его от токовых перегрузок.

В РЭГП исполнительные ЭД непрерывно вращают насос, т.е. их частые пуски исключены (режим работы является длительным при переменной нагрузке). Для этих ЭД необходима жесткая механическая характеристика. Поэтому следует применять ЭД постоянного тока с параллельным возбуждением или короткозамкнутые АД с нормальным скольжением. Жесткая характеристика позволяет поддерживать подачу насоса с ростом нагрузки, а перегрузка и динамическая нагрузка ограничиваются с помощью перепускных клапанов и гидравлических ограничителей подачи.

Учитывая важное значение РЭП и исходя из характерных для него режимов работы, к нему предъявляют следующие технические требования, установленные и контролируемые Регистром РФ:

I. При работе РЭП должен быть надежным и иметь достаточный резерв на случай аварии. С этой целью на морских судах необходимо устанавливать 2 привода - основной и резервный. В том случае, если основной привод является сдвоенным, т.е. 2 агрегата действуют независимо один от другого, установка резервного РЭП не требуется.

2. Исполнительные двигатели РЭП должны допускать полуторакратную перегрузку в течение 1 мин. Для РЭП с механической передачей ИД должен быть рассчитан на минутную стоянку под током с нагретого состояния.

3. Основной РЭП должен обеспечивать перекладку руля от -35° до + 30° за 28 с Если максимальный угол перекладки меньше 35°, то время перекладки от –α_max до + (α_max - 5° ) пропорционально уменьшается.

4. При ходе судна по курсу с наибольшей эксплуатационной скоростью в течение 1 ч привод должен выдерживать режим перекладок руля на угол, обеспечивающий 350 перекладок в час.

5. В режиме маневрирования РЭП должен при полной скорости хода обеспечивать для каждого агрегата непрерывную перекладку с борта на борт в течение 0,5 ч.

6. Должна быть обеспечена удовлетворительная работа РЭП при заднем ходе судна со средней скоростью.

7. Питание РЭП должно обеспечиваться по двум независимым фидерам, один из которых рекомендуется выводить из аварийного распределительного шита.

8. Зашита ЭД рулевого устройства должна быть только от коротких замыканий (при перегрузке включается сигнализация).

9. Пуск и остановка ЭД насосов, приводных двигателей в системе Г-Д предусматривается из двух мест-из румпельного отделения и из рулевой рубки. При этом должен обеспечиваться автоматический пуск при восстановлении напряжения после пере­рыва в питании.

10. На пассажирских судах, диаметр головки баллера руля которых превышает 230 мм, должен быть предусмотрен вспомогательный пост управления РЭП в кормовой части судна. Посты управления снабжаются дистанционными указателями положения пера руля-аксиометрами.

11. Для РЭП в рулевой рубке и у поста управления главными механизмами должна быть предусмотрена звуковая и световая сигнализация об исчезновении напряжения, обрыве фазы и перегрузке в цепи питания; об исчезновении напряжения в цепи питания системы управления; о минимальном уровне масла в цистерне.

Дистанционное управление рулем осуществляется со специального поста, расположенного в рулевой рубке. В непосредственной близости от поста размещают приборы контроля: аксиометр, репитер гирокомпаса, элементы сигнализации о работе РЭП, переключатели для ввода в действие основных и резервных звеньев привода и схемы управления.

В современных системах все основные контрольные приборы встраиваются в рулевой пост. 220

Управление рулевым устройством в зависимости от типа и системы РЭП осуществляется различно. По принципу управления рулевые электроприводы могут быть разделены на 3 группы: системы простого управления; системы следящего управления; системы автоматического управления.

В системах простого управления для перекладки руля требуется включение ЭД при помощи поста управления (штурвала, рукоятки или кнопки), который удерживается включенным до тех пор, пока руль не займет необходимое положение. Для возврата руля в прежнее положение ЭД реверсируют тем же способом. Положение руля определяется визуально по шкале рулевого указателя или аксиометра. В этой системе при перекладке руля в сторону от диаметральной плоскости и обратно следует осуществить 4 операции: перекладку рулевого поста в сторону, возврат его в среднее положение, перекладку в обратную сторону и возврат опять в среднее положение.

При следящем управлении положение пера руля после отработки соответствует положению штурвала управления. Разность положений в зависимости от знака определяет наличие сигнала управления и перекладку руля в сторону согласования. Иногда рассматриваемый принцип называют управлением по пути. Штурвал механи­чески связан со стрелкой, указывающей заданное положение руля. После отработки руль автоматически перекладывается на требуемый угол, что может быть проверено по аксиометру. В некоторых случаях указательные стрелки заданного и действительного положений руля работают на общую шкалу совмещенного аксиометра. Для перекладки руля к борту и обратно рулевому нужно совершить только 2 операции: переложить штурвал на нужный угол и вернуть его в нулевое положение. Управление РЭП по этой системе значительно проще и удобнее, требует меньшей затраты физических сил и внимания.

Автоматическое управление предполагает задание угла перекладки руля но определенной программе, разрабатываемой автоматически судовым счетно-вычислительным комплексом в зависимости от решаемых навигационных или иных задач. В настоящее время на транспортных судах применяют наиболее простые руле­вые автоматы, обеспечивающие автоматическую стабилизацию судна на заданном курсе. При меньших угловых отклонениях руля авторулевые точнее удерживают судно на курсе, что благодаря спрямлению линии движения сокращает проходимое расстояние на 2,5-3% по сравнению с ручным управлением. Уменьшение тормозного действия отклоненного руля способствует некоторому увеличению средней скорости судна.

Выполнение функций РЭП согласно изложенным выше принципам обеспечивается электрическими системами управления.