船舶自动舵的设计与应用--《大连海事大学》2012年硕士论文
船舶自动舵的设计与应用
【摘要】：在舰、船的动力系统中,操舵系统起着举足轻重的作用,在保障舰、船正常航行时也起到了无可替代的作用,而本人设计的随动操舵系统正是适应了舰、船这一需要。
舵是把握舰、船的方向的功能,如果需要转舵或者躲避障碍物,此时就要进行操舵过程。舵的转动在机械上是靠舵杆、油缸、舵轴、舵叶、舵柄等机械部件组成来实现工作过程的。操舵装置的部件还包括液压系统,如液压缸体、油路管道、油泵电机等。整个舵转动的电气和结构原理如下：当电气部分输出一信号使电磁阀动作,这时,电磁阀打开使液压系统工作,油泵开始供油,即油缸内充油,使油缸内活塞动作,压力大的一侧推动舵杆,从而使舵杆带动舵叶,实现转舵过程。当电磁阀不动作时,油路通过溢流阀流回储油缸,从而不断的循环。
在以往的舰、船中,最普遍使用的是手动操舵系统,它是通过手动操舵开关直接控制电磁阀的开闭,从而最终实现操舵的过程,这种手动操舵虽然很直观,但也很不便,驾驶员必须时刻注意舰、船的航向,并且直到操舵结束才可以处理其它事情,而随动操舵系统可以在驾驶室通过手轮直接进行控制,只要发出命令,就可以进行其它工作,大大的节省了操舵时间,并且提高了操舵的精度。另外,特别指出的是,随动系统也配备了手动操舵装置,一旦随动系统出现不可避免的故障而无法使用时,也可以通过手动操舵的形式进行操舵,提高了舰、船的安全系数。
由于转舵的机械传动过程是一个非常复杂的过程,因此,在这里并不深入进行设计,仅做表面的说明。本论文重点在操舵的辅助电气部分的实现原理。
【关键词】：
【学位授予单位】：大连海事大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：U664.41【目录】：
摘要5-6ABSTRACT6-10第1章 绪论10-13第2章 方案设计13-26 2.1 自动舵设计主要性能及参数13-17
2.1.1 主要功能13
2.1.2 主要参数指标13-14
2.1.3 操舵模式及转换14
2.1.4 外接设备信号14
2.1.5 操舵仪相关报警14-15
2.1.6 装载、海况参数设定15
2.1.7 转向控制15
2.1.8 设定航向15
2.1.9 外控信号选择15-16
2.1.10 报警声光检查16
2.1.11 消音16
2.1.12 操舵仪接口信息16-17 2.2 航迹航向自动操舵仪系统功能需求分析17-22 2.3 船舶航迹、航向自动操舵仪整体机构设计22-25
2.3.1 主控制模板(微处理器/单片机)23-24
2.3.2 控制输出表决和报警输出模板24
2.3.3 通信模板24
2.3.4 模拟输入模板24
2.3.5 开关量输入模板24
2.3.6 报警信号输入模板24
2.3.7 系统母板24-25 2.4 航迹航向自动操舵仪工作流程25-26第3章 系统的工作原理26-30 3.1 工作模式转换26 3.2 泵组转换26 3.3 控制通道的切换26-27 3.4 随动控制原理27 3.5 自动航向控制原理27 3.6 自动航迹控制原理27-28 3.7 自动降级功能28-30
3.7.1 航迹控制失效28
3.7.2 定位设备失效28-29
3.7.3 速度信息失效29
3.7.4 航向信息失效29-30第4章 主要功能单元的结构、作用及其工作原理30-44 4.1 主操台31-34
4.1.1 主机板设计31
4.1.2 通信模板设计31-32
4.1.3 表决及开关量输出板设计32
4.1.4 开关量输入(部分)报警输入/输出板32-34 4.2 舵机舱报警箱34-39
4.2.1 光报警35-37
4.2.2 声音报警37-38
4.2.3 试灯按扭的使用原理38-39
4.2.4 主要元器件选择39
4.2.5 改进电路39 4.3 舵角反馈机构39 4.4 操舵开关箱39-40 4.5 油泵启动箱40-44
4.5.1 原理分析40-43
4.5.2 不足与改进43-44第5章 安装调试44-47 5.1 安装方法44 5.2 调试方法及步骤44-46
5.2.1 启动油泵45
5.2.2 舵机舱手动操舵45
5.2.3 驾驶室手动操舵45
5.2.4 罗经航向复示器跟踪模拟信号分罗经的转动45
5.2.5 与外控设备间的数据通讯调试45-46
5.2.6 驾驶室随动操舵46
5.2.7 驾驶室自动航向操舵46
5.2.8 报警功能46 5.3 注意事项46-47第6章 一般故障分析及排除47-48 6.1 故障类别一47 6.2 故障类别二47-48结论48-49参考文献49-52致谢52
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