Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
БИЛЕТ № 15
Счислением координат судна (счислением) называется вычисление текущих координат судна от известных координат по времени, курсу и скорости с учетом влияния ветра и течения.
Совместный учет дрейфа и течения.
В практике судовождения часто случается, что течение и ветер действуют на судно одновременно. При совместном учете дрейфа и течения следует различать два случая:
с = а + β (рис. 6.21).
В первом случае при решении прямой задачи производится последовательный учет сначала дрейфа, а затем течения.
На карте прокладывается коротким отрезком линия ИК, затем линия ПУа, по которой следовало бы судно, если бы не было течения. На ней откладывается вектор скорости судна по лагу Vл в выбранном масштабе (см.рис. 6.21).
Из конца вектора скорости судна откладывается вектор скорости течения. Соединив начальную точку А с концом вектора течения, получим линию пути. При больших углах дрейфа (а>10°), если лаг жестко связан с корпусом судна, пройденное расстояние откладывается по линии ПУа и равно S = Sл secα.
При обратной задаче поступают наоборот. Сначала учитывают течение, затем дрейф. Для этого из начальной точки А откладывают вектор течения, из конца этого вектора радиусом, равным скорости судна по лагу, делают засечку на линии ПУс (рис. 6.22). Сняв с карты значение ПУа рассчитывают ИК=ПУа - α.
В тех случаях, когда известен только суммарный угол сноса, на карте прокладывают две линии: линию ИК и линию пути. Счислимая точка находится перенесением точки с линии ИК на линию пути по направлению общего сноса, который должен быть предварительно определен.
Если направление общего сноса неизвестно, то необходимо знать истинную скорость судна, например, из обсерваций по РНС. Так как изменение курсов часто приурочивается к моменту прохождения траверза или моменту кратчайшего расстояния до объекта, следует хорошо различать эти два случая (их иллюстрирует рис. 6.22).
Кратчайшее расстояние DKP откладывается до линии ПУС, а полученная точка С переносится на линию ПУа в точку В по направлению, обратному- направлению течения. Отрезок АВ равен 5Л, пройдя его, судно окажется в точке С. При нахождении маяка на траверзе (D) следует восстановить перпендикуляр к линии И К (провести ИП= И К ± 90° ), а затем полученную точку F следует перенести на линию ПУа в точку Е. Угол между D и DKP будет равен углу с. Разность D±DKP может быть обнаружена радиолокатором при углах с> 7... 10°.
АВТОРУЛЕВОЙ «АИСТ»
1. Назначение
Авторулевой "Аист" предназначен для установки на судах, имеющих электрогидравлические рулевые машины и заключается в том, чтобы, компенсируя внешние воздействия, обеспечить перемещение судна между заданными пунктами по заданному пути. Авторулевой подключается к репитерной передаче гирокомпаса или дистанционного магнитного компаса.
Управляющие воздействия создаются с помощью руля и судового движителя. Они формируются на основе непрерывной информации о параметрах движения судна, которая вырабатывается с помощью таких технических средств судовождения, как гирокомпас, гиротахометр, лаг и средства определения координат. В общем случае к таким параметрам относятся: угловое отклонение курса от заданного значения; боковое смещение судна с заданной траектории; отклонение скорости судна от номинальной, соответствующей заданному режиму движения судна.
2. Тактико-технические данные
Авторулевой "Аист" характеризуется следующими техническими данными:
При наличии в комплекте прибора ПУ возможны четыре вида управления: автоматический; следящий; простой и ручной. Автоматический вариант управления обеспечивается сигналом от гирокомпаса или дистанционного магнитного компаса. В этом случае судно удерживается на заданном курсе без участия человека. В следящем режиме курсоуказатель отключается от схемы авторулевого и судном управляет человек с помощью штурвала. При переходе на простой (резервный) вид управления схема авторулевого не используется. Управление рулем производится с помощью двух клавишей, обеспечивающих включение исполнительного механизма рулевой машины. Ручной вид управления является аварийным. Он применяется в случае отказа всей схемы авторулевого. Управление рулем производится вручную посредством рукоятки, находящейся непосредственно на исполнительном механизме.
|
Величина рыскания в автоматическом режиме: |
|
|
при волнении до 3 баллов |
1° |
|
при волнении до 5 баллов |
2° |
|
при волнении более 5 баллов обеспечивает надежное удержание на курсе |
Более 3° |
|
Максимальный угол перекладки руля |
35° |
|
Сопротивление изоляции |
≥ 1МОм |
3.Состав комплекта
В комплект авторулевого "Аист" входят следующие приборы (рис.1):пульт управления (ПУ), пульт следящего управления (ПСУ), переключатель пультов (10-ПП), исполнительный механизм (ИМ-1 или ИМ-2), рулевой датчик (РД). В комплект также входит набор запасных частей и приспособлений (ЗИП) и инструменты.
Пульт управления (ПУ) является основным прибором авторулевого. В нем размещены электромеханические элементы, силовые трансформаторы, усилители и другие устройства, предназначенные для выработки сигналов управления. На лицевых панелях ПУ расположены основные органы управления. Прибор ПУ устанавливается в ходовой рубке. Он обеспечивает работу авторулевого в одном из трех видов управления: автоматическом, следящем, простом.
Пульт следящего управления (ПСУ) предназначен для управления судном только в двух режимах: следящем или простом. Прибор ПСУ устанавливается в ходовой рубке (при отсутствии в комплекте прибора ПУ) или на верхнем мостике. По своей конструкции ПСУ аналогичен прибору ПУ, но в нем отсутствуют те элементы, которые предназначены для автоматического вида управления.
цепей, если в комплектации авторулевого имеются два или более пульта управления (ПУ или ПСУ). Количество положений переключателя зависит от числа пультов.
Переключатель пультов (10-ПП) обеспечивает переключение электрических цепей, если в комплектации авторулевого имеются два или более пульта управления (ПУ или ПСУ). Количество положений переключателя зависит от числа пультов.
Исполнительный механизм (ИМ) служит для управления электрогидравлической рулевой машиной (РМ). В зависимости от типа насоса рулевой машины применяется исполнительный механизм ИМ-1 или ИМ-2. Прибор ИМ устанавливается в румпельном отделении, на корпусе насоса.
Рулевой датчик (РД) содержит электромеханические элементы для выработки сигнала обратной связи в схеме авторулевого. Прибор РД устанавливается в румпельном отделении и имеет непосредственную механическую связь с баллером руля.
Помимо рассмотренных приборов, в комплект авторулевого "Аист" могут дополнительно входить: соединительный ящик (СЯ-42), предназначенный для разветвления электрических цепей, и станция электроэлементов (СЭ), которая содержит ряд устройств, обеспечивающих работу схемы.
4.Принцип действия авторулевого
Авторулевой не является самостоятельным прибором: его обязательно подключают к гирокомпасу или дистанционному магнитному компасу. На рис.2 показана блок-схема авторулевого, поясняющая принцип его действия.
В ПУ имеется переключатель S1, с помощью которого можно установить один из трех видов управления: автоматический, следящий или простой.
При автоматическом виде управления (контакты переключателя S1 находятся в положении 1) в схеме (рис.2) вырабатываются пять сигналов:U1, U2, U3, U4, U5.
Сигнал U1= k1α формируется сельсином-трансформатором В3, который механически связан с сельсином приемником курса В2. Связь с гирокомпасом
Выполнена через контакты переключателя S1. В следящем и простом режимах сельсин приемник В2 от гирокомпаса отключается. Значение сигнала в следящем режиме определяется выражением U1= k1γ, где γ-угол поворота штурвала. Вращение штурвала передается ротору сельсина В3 через механический дифференциал МД. В автоматическом режиме поворотом штурвала устанавливают новое значение заданного курса, которое отмечается подвижным индексом репитера.
Сигнал U2= k2 α’ создается в блоке коррекции БК путем дифференцирования сигнала U1 , который подается на вход блока БК. Сигнал U2 улучшает условия стабилизации судна на заданном курсе, обеспечивая погашение колебаний судна относительно линии заданного курса. Введение дифференцированного сигнала по угловой скорости повышает устойчивость судна на курсе и улучшает качество управления. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим рис.2.1 где показано изменение курса и угловой скорости судна во времени. В промежутке 0- t 1 отклонение от курса ψ и угловая скорость ω имеют одинаковые знаки. Это значит, что управляющий сигнал δ3 в данном промежутке вследствие введения угловой скорости будет увеличен. Следовательно, руль будет заложен на большую величину, чем при пропорциональном управлении. Благодаря форсированному действию руля судно уйдет с заданного курса на меньший угол. В момент t 1 , когда судно начнет возвращаться на заданный курс, знак угловой скорости меняется на противоположный, в то время как знак ψ остается прежним. Следовательно, в интервале t 1 - t 2 руль будет быстрее возвращаться в исходное положение, что затормозит возвращение судна на заданный курс. Именно это необходимо для погашения инерционности («одерживания») судна.
В некоторый момент времени t’ отрицательный сигнал по угловой скорости превысит положительный сигнал по курсу. Руль при этом перейдет нейтральное положение и отклонится в сторону противоположного борта, хотя судно еще не вернулось на заданный курс. Это приведет к уменьшению «выброса» судна за линию заданного курса при возвращении на него. В момент t 2 судно перейдет линию курса, но это произойдет с уже переложенным в противоположную сторону рулем. В дальнейшем весь процесс повториться.
Сигнал U3= k3 вырабатывается в блоке коррекции БК путем интегрирования сигнала U1 т.е. U3 пропорционален интегралу от значения курса по времени . Наличие сигнала U3 позволяет исключить несимметричное рыскание судна, обусловленное различными внешними воздействиями. Этот сигнал обеспечивает дополнительную перекладку руля на постоянный угол, чем компенсируется влияние внешнего несимметричного возмущения.
Смысл введения интеграла в закон управления легко пояснить следующим образом. На рис.2.2 (а) показан случай симметричного, а на рис.2.3 (б) несимметричного рыскания судна на курсе. Введем в закон управления в качестве дополнительного сигнала постоянную составляющую α. При этом появляется некоторое, постоянное для данных условий, смещение положения руля относительно диаметральной плоскости судна. Значение и знак его таковы, что возникающие от него гидродинамические воздействия полностью компенсируют несимметричные воздействия на судно.
Сигнал U4 = k4β формируется сельсином-трансформатором В6, находящемся в рулевом датчике (прибор РД). Ротор сельсина-трансформатора В6 механически связан с рулем . Сигнал U4 всегда в противофазе с сигналом U1. Он создает отрицательную обратную связь. От значения напряжения U4 зависит угол β перекладки руля (при заданных значениях угла α рыскания судна). Для регулировки сигнала U4 и, следовательно, для установления определенного угла β (в зависимости от условий погоды) имеется регулятор Ко.с. Значение коэффициента Ко.с. регулируют, изменяя посредством устройства БК. Сигнал U3 становится равным нулю. Это необходимо для того, чтобы не увеличивалось время выхода судна на заданный курс.
Сигнал U5= k5β вырабатывается сельсином-трансформатором В5 исполнительного механизма. Ротор В5 механически связан с исполнительным двигателем Ml, который устанавливает величину перемещения выходного валика и положение золотника гидравлической рулевой машины. Угол поворота ε двигателя Ml, таким образом, определяет скорость перекладки руля β', а сигнал U5, вырабатываемый сельсином-трансформатором В5, зависит от угла ε, т.е. пропорционален величине β'. Сигнал U5 является сигналом отрицательной обратной связи, обеспечивающим погашение автоколебаний в системе "исполнительный механизм—руль".
Все пять напряжений (U1- U5 ) суммируются путем последовательного соединения сигнальных элементов: сельсина ВЗ, трансформаторов ТЗ и Т5 блока коррекции, сельсинов В6 и В5. Суммарный сигнал Uс= U1+ U2+ U3+ U4+ U5 подается на вход усилителя А1. Величину суммарного сигнала, в зависимости от состояния моря, можно установить переключателем S3 ("Грубо"—"Точно"). В положении "Точно" (при тихой погоде) на вход усилителя поступает все напряжение Uс.
При переводе переключателя S3 в положение "Грубо" часть сигнала шунтируется резистором R2. Начальная регулировка потенциометра R2 производится при установке авторулевого на судне. С выхода А1 усиленное напряжение Uс через переключатель S1.8 поступает на управляющую обмотку исполнительного двигателя Ml, который управляет золотником гидравлической рулевой машины.
В следящем режиме (положение 2 контактов переключателя S1) гирокомпас от схемы авторулевого отключается. Основной сигнал u1 вырабатывается сельсином-трансформатором ВЗ за счет поворота штурвала вручную на угол γ (u1 = k1γ). Сигналы u2 и u3 блоком коррекции не вырабатываются, так как в следящем режиме питание этого блока отключено. Сигналы u4 и u5 формируются так же, как в автоматическом режиме.
В простом режиме сигналы u1— u5 не вырабатываются. Питание
на двигатель Ml подается от трансформатора Т1 через кнопки S1.6, S7 и контакты переключателя S1.6, S1.7.
В качестве запасного (аварийного) предусмотрено ручное управление золотниками рулевой машины (при обесточенном двигателе Ml).
Сельсин-приемник В1 обеспечивает работу репитера курса, а сельсины В7 и В8 — работу аксиометра.
5. Конструкция авторулевого
Пульт управления. В комплект авторулевого "Аист" входят два пульта:
ПУ — пульт управления, обеспечивающий три вида работы: автоматический, следящий и простой; ПСУ — пульт следящего управления, с которого можно задавать два вида работы: следящий и простой.
Кроме этих пультов, на судне может быть установлен пульт простого управления (ППУ), с которого управление судном производят путем нажатия клавиш.
Внешний вид ПУ показан на рис.3.
На верхней крышке ПУ расположены:
1 — застекленное окно, через которое видны шкалы репитера гирокомпаса и аксиометра; 2, 19 — световые табло, сигнализирующие о режиме работы авторулевого (в зависимости от вида управления на световом табло загорается надпись "Автомат", "Следящий" или "Простой"); 3 — гнездо устройства согласования репитера с показаниями гирокомпаса; 4 — рукоятка установки коэффициента обратной связи Кос; 5 — поручень; 16 — клавиши простого вида управления; 17—рукоятка установки величины сигнала производной;
18 — переключатель режима работы авторулевого.
В верхней части передней панели пульта управления расположены:
15 — штурвал; 6 — рукоятка механического стопора, посредством которого штурвал может быть зафиксирован в любом положении;
7, 14 — рукоятки потенциометров в цепи питания ламп подсветки шкал и световых табло;
13 — переключатель чувствительности, имеющий два положения: "Грубо" и "Точно".В средней части лицевой панели ПУ находятся:
9 — рукоятки переключателя запуска электродвигателей насосов гидравлической рулевой машины; 8, 12 — лампы, сигнализирующие о работе насосов. Если в комплект авторулевого входит только один ИМ, то в этом случае одна из рукояток обеспечивает переключение усилителей;
11 — рукоятка устройства для сигнализации об уходе судна с заданного курса;
6. Эксплуатация авторулевого (навигационное использование)
1. Выбор режима управления. При выходе судна из порта, при
расхождении со встречными судами, при плавании в стесненных условиях судном управляет оператор (рулевой матрос) в режиме "Простой". При плавании в открытом море используется режим "Автомат".
2. Изменение курса судна. В режиме "Следящий" или "Простой" эту операцию выполняет матрос-рулевой. В режиме "Автомат" вращением штурвала подвижный индекс устанавливается против значения нового курса (если величина изменения курса не превышает 30°), после чего авторулевой выводит судно автоматически на новый заданный
курс. Если же угол изменения курса превышает 30°, то необходимо либо выполнить описанную операцию ступенчато (в несколько приемов), либо перейти в режим "Следящий" и вывести судно на новый курс вручную.
3. Выбор оптимального положения регуляторов. Значение Kо.c. для трех вариантов загрузки судна (в полном грузу, с половинной загрузкой, в балласте) определяют в тихую погоду опытным путем, исходя из того, что судно должно точно удерживаться на заданном курсе при наименьшем числе кладок руля. С увеличением Kо.c. уменьшается угол перекладки руля при одном и том же угле рыскания судна. Обычно на судах
Kо.c. = 0,1...2,0.
Величина сигнала производной определяет точность удержания судна на курсе и быстроту возвращения его на заданный курс после отклонения.
Перед выходом в рейс необходимо убедится в том, что блок коррекции работает нормально. Проверку дифференцирующего узла БК выполняют в следующем порядке.
Регулятор устанавливают в положение "1,0". Это обеспечивает выработку максимального сигнала U2= k2 α’; на время проверки сигнал U2 создают, вращением вручную валика сельсина В2 (см.рис. 2). Для этого необходимо поднять верхнюю крышку прибора ПУ, откинуть в механизм, котором расположен сельсин В2, и равномерно вращать ось сельсина, наблюдая за перемещением стрелки заданного положения руля по аксиометру. Вследствие того, что сигнал U2 будет иметь большую величину, руль быстро перекладывается на борт, о чем будет свидетельствовать стрелка истинного положения руля, устанавливающаяся на отсчете «35°». Вращение валика сельсина В2 надо прекратить, когда заданный угол перекладки руля достигнет 15°. Сигнал U2
исчезнет, так как прекратили вращать сельсин В2, и руль должен вернуться (вместе со стрелкой истинного положения руля) на отсчет «15°».
Проверку интегрирующего узла БК выполняю следующим образом.
Регулятор производной 17 устанавливают в нулевое положение (при этом сигнал U2 не возникает). Посредством штурвала подвижный индекс в репитере 1 смещают на угол α = 2° вправо от курсовой черты. Этим определяется заданный угол перекладки руля βз = 2°. Возникает сигнал U1 = k1α, под действием которого руль переложится на тот же угол (т.е.Кос =1).
Но одновременно появляется сигнал U3 = k3, величина которого непрерывно возрастает, благодаря чему перекладка руля будет продолжаться в ту же сторону. Это можно заметить по аксиометру: стрелка заданного положения остается на отсчете «2°», а стрелка истинного положения будет отклоняться в сторону увеличения отсчета. Если теперь авторулевой перевести в следящий (или простой) режим управления, интегрирующий узел БК автоматически сбросится в нулевое положение, сигнал U3 станет равным нулю, а стрелка истинного положения руля возвратится на отсчет «2°», т.е. угол β станет равным углу βз (стрелки аксиометра совместятся).
Во время плавания, в зависимости от состояния моря, необходимо правильно устанавливать регуляторы авторулевого. Kо.c. подбирается на судне в зависимости от его инерционных характеристик т.е. от грузоподъемности (тоннажа).
Положение регулятора 17 (сигнал производной) также зависит от погоды. При отсутствии волнения устанавливают максимальный (для данного типа судна) отсчет по шкале регулятора, а с ухудшением погоды этот отсчет уменьшают. При очень сильной качке регулятор 17 устанавливают на нулевой отсчет.
В тихую погоду величину Ко.с. устанавливают, как правило, меньше единицы. Оптимальное значение Kо.c. определяют опытным путем для каждого типа судна. С усилением волнения моря значение этого коэффициента увеличивают, действуя рукояткой 4. При этом ухудшается точность авторулевого (увеличивается рыскание судна), но зато снижается число перекладок руля и уменьшается нагрузка на рулевую машину.
Силовое взаимодействие между судном и причалом при швартовке с буксирами.
Когда два судна с механическими двигателями идут пересекающимися курсами так, что возникает опасность столкновения, то судно, которое имеет другое на своей правой стороне, должно уступить дорогу другому судну и при этом оно должно, если позволяют обстоятельства, избегать пересечения курса другого судна у него по носу.