船舶自动舵知识共41页

第十章船舶舵机电力拖动自动控制系统舵机是改变船舶航向或维持船舶已设定航向的重要设备。

目前，船上广泛地应用电力拖动舵机及自动操舵装置（俗称自动舵装置），船上的舵机从驱动形式上可分为人力舵、电动舵、液压舵和电液驱动舵（俗称电—液舵）其应用最广泛的是电—液舵。

从控制形式上分为手动舵、随动舵、自动舵和自适应舵四种。

自动舵和自适应舵是用来自动保持船舶在给定航向上航行的自动控制装置，其实是一种航向自动控制系统，其被控制量是航向。

本章分别讲座手动舵、随动舵、自动舵和自适应舵的工作原理，以及操作知识。

第一节操舵系统一、手动操舵系统1. 手动操舵系统方块图近代船舶上都装有手动舵装置。

它是一个开环控制系统，系统的主要环节可用方框图表示，见图10-1-1。

它主要包括如下环节。

图10-1-1手动操舵系统方框图1）手柄：发出操舵信号的指令元件；2）放大器：用来放大指令信号供给执行机构。

目前多采用半导体放大器，电—液放大器，磁放大和电机放大器等；3）执行机构：用来推动舵转动装置。

一般用电动机或电动液压装置；4）转动装置：将执行机构的角位移传给舵；5）舵叶。

2. 手动操舵的特点手动操舵的特点是：手扳舵转，手放舵停；左舵左扳，回舵右扳；右舵右扳，；回舵左扳。

进行手动操舵，操舵人员必须经常观察罗径上航向指示及舵角指示器，再根据操舵要求扳动操舵手柄，发出操舵信号。

每转舵一次，扳动操舵手柄两次（一次发出信号使舵偏转，一次消除信号使舵停转）。

因此，这种操舵系统虽简单，但操舵人员劳动强度大。

二、随动操舵系统1. 随动操舵系统方框图随动操舵系统方框图如图10-1-2所示，它是由指令机构、比较机构、测量机构和调节对象等环节所组成。

以此实现被调量的自动调节作用。

其系统为闭环系统。

在系统中被调量是舵角，调节对象是舵。

从系统的方框图可以看出，当系统中的人发出一个操舵指令时，则手轮即转动，发出偏舵信号。

输出一个U i，其U i和U f进行比较后产生一个偏差信号e，偏差信号e经放大器环节放大后，发至执行机构，执行机构根据放大的偏差信号，决定调节对象的转动方向。

船舶自动舵的发展0942813220 刘磊摘要：综述了航海自动舵的技术史和今后发展趋向以及就船舶操纵自动舵的工作原理和方法方面进行了综述。

关键词:自动舵技术发展过程自动舵发展趋向自动舵的原理自动舵的工作方法船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港出发按计划的航线到达预定的目的港。

由此可见，操舵系统是一个重要控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性、经济性和安全性。

自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行,是操纵船舶的关键设备。

系统的调节对象是船，被调节量是航向。

自动舵是一个闭环系统，它包括：航向给定环节；航向检测环节；给定航向与实际航向比较环节；航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；调节对象—船；舵角反馈机构等。

自1922年自动舵问世到今天, 代替人力操舵的自动舵的发展确实取得了长足的进展, 在相当程度上减少了人力, 节约了燃料, 降低了机械磨损, 但是距离真正意义上的操舵自动化还有相。

当大的距离。

本文在展望人工智能控制舵之前先对目前的自动舵进行简要的回顾，再对船舶操纵自动舵的构成和工作原理方面进行了综述。

一．自动舵的技术发展历史1.传统的自动舵1922年Minorsky和Sperry分别从数学角度和陀螺罗经在船舶上的运用角度各自发表了论文, 这两篇论文可以看作是对船舶自动舵作出了最早的贡献。

1923年,Minorsky设计的自动舵就装在新墨西哥的战舰上投人了试验。

早期自动舵以机械结构为基础,仅能对航向进行初步控制, 今天我们将这种控制方法称为“比例（P）控制”。

这是由于自动舵舵角的偏转大小是和船舶偏航角成比例的。

下面的公式可表示比例控制的规律：在实际工作中, 用陀螺罗经测出即时航向信号并与设定的航向进行比较, 然后将二者的差值输人到控制器中去, 由控制器输出并驱动舵轮伺服机构。

自动舵工作原理
自动舵是一种用于船舶、飞机、车辆等交通工具的设备，用于帮助控制航向或方向的稳定性。

其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 传感器检测：自动舵系统通过使用各种传感器来检测船舶、飞机或车辆的当前状态和环境条件。

常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、磁罗盘、气压计等，它们可以测量船体的倾斜角度、航向角度、速度和环境因素等。

2. 信息处理：传感器将收集到的数据传输给自动舵系统的中央处理器。

中央处理器根据输入的数据进行分析和计算，确定船舶、飞机或车辆当前的姿态和状态，然后生成相应的控制指令。

3. 控制执行：自动舵系统通过电动执行机构或液压控制系统，将计算得到的控制指令转化为实际的控制动作。

例如，对于船舶来说，自动舵可以通过舵机控制舵盘的转动角度，从而改变船舶的航向角度；对于飞机来说，自动舵可以通过控制副翼和方向舵的舵面来调整飞机的姿态和飞行方向。

4. 反馈控制：自动舵系统通常还具有反馈控制机制，以便及时对目标航向或方向进行修正。

通过不断地监测和调整船舶、飞机或车辆的状态和环境条件，自动舵系统可以保持目标航向或方向的稳定性。

总之，自动舵利用传感器检测船舶、飞机、车辆等交通工具的状态和环境信息，通过中央处理器进行数据处理和计算，然后
通过执行机构或控制系统实施相应的控制动作，以实现船舶、飞机、车辆的自动稳定航向或方向。

船舶电动舵机的传动装置有机械传动和液压传动两类。

大型远洋或近海客、货轮多数采用电动液压舵机。

其电气控制系统中都装有自动操舵仪，按照一定的要求对舵角的偏转进行自动控制。

对舵机拖动控制系统的技术要求有下列各项。

1．从主配电板到舵机舱应采用双线供电制，在馈电线的全长上尽可能远离分开敷设。

在正常情况下若应急配电板由主配电板供电时，其中一路可以经应急配电板供电。

驾驶室内操舵装置应与舵机舱内使用同一电源。

2.为保证电动液压舵机系统可靠工作，油泵电动机组应采用双机系统。

各机组可各自单独运行，也可双机同时运行。

一机组发生故障时，另一机组应能自动投入运行。

3．舵机电动机应满足舵机技术性能的要求，并能在要求的转矩下堵转1min。

4．拖动系统的启动装置与电动机配套共有两套。

两启动箱分别启动一台电动机。

5．电动机的启动应能在驾驶室和舵机舱两地控制，并有转换装置,以防同时操纵。

6.操舵装置一般应有自动、随动、应急三种操舵方式，也可只有后两种。

7.在船舶处于最深航海吃水并以最大营运航速前进时操舵，应能使舵自任何一舷35度转至另一舷不超过28度。

8.舵角指示器指示舵叶位置的误差不应大于正负1度。

9.要求有下列保护和报警装置。

1)舵叶偏转限位开关；2)电源失压报警；3)过载声光报警；4)采用自动操舵仪时，应设有航向超过允许偏差的自动报警装置。

舵机拖动控制系统的维护和保养1、开航前对舵机进行试验和校对对舵时应注意以下各项：1)检查操舵台上的控制开关、按钮、指示灯及失压、过载报警，声光信号等装置，是否完整有效；2）观察丙舷供电转换使用情况，并用应急电源在驾驶台和舵机室分别操试；3）观察两套机组的转换运行是否可靠；4)有各种操舵方式在各操作台进行操试。

检查应急舵操纵是否有效，并注意操舵器的机械动部件是否灵活可告；5)观察控制系统工作是否正常；6)检查操舵器、舵角指示器与舵叶实际位置的偏差。

正舵位置时，偏差为0度。

在大舵角下，偏差不大于2度。

简述船舶操纵自动舵原理简述船舶操纵自动舵原理摘要：船舶操纵的自动舵是船舶系统中的一个不可缺少的重要设备，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，随着现代科学技术的不断进步，各种先进仪器的使用，使得船舶操纵开始向智能化方向发展，本文就船舶操纵自动舵的构成和工作原理方面进行了综述。

关键字：船舶自动舵现代船舶自动化船舶操纵的自动舵是船舶系统中的一个不可缺少的重要设备，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行，是操纵船舶的关键设备。

它的性能直接关系到船舶的航行安全和经济效益。

代替人力操舵的自动舵的发展在相当程度上减少了人力，节省了燃料，降低了机械磨损，直接影响到船舶航行的操纵性、经济性和安全性。

舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四部分组成。

（1）操舵装置：操舵装置的指令系统，由驾驶室的发送装置和舵机房的接受装置组成。

（2）舵机：转舵的动力。

（3）传动机构：能将多机产生的转舵力矩传递给舵杆。

（4）舵叶：环绕舵柱偏转，承受水流的作用力，以产生转舵力矩。

在自动操舵仪中，按控制系统分类可分为三种操舵方式：（1）直接控制系统或称单舵系统、应急操舵。

（2）随动控制系统。

（3）自动操舵控制系统，又称自动航向稳定系统。

自动操舵适用于船舶在海面上长时间航行．随动操舵供船舶经常改变航向时使用，如在内河、狭航道区和进出港口。

当自动航向／航迹、随动操纵出现故障时，可用应急的简单操舵，直接由人工控制电磁换向阀．使舵正、反或停转。

原理：利用电罗经检测船舶实际航向α，然后与给定航向K°进行比较，其差值作为操舵装置的输入信号，使操舵装置动作，改变偏舵角β。

在舵角的作用下，船舶逐渐回到正航向上。

船舶回到正航向后，舵叶不再偏转。