1.7. Рулевые электроприводы

. Общая характеристика рулевых электроприводов

Управляемость является одним из важнейших качеств современно­го судна. Она может быть обеспечена различными способами и средст­вами:

1. кормовыми рулями;

2. гребными винтами;

3. водометными движите­лями;

4. крыльчатыми движителями;

5. подруливающими устройствами.

Нередки случаи совместного использования некоторых из названных устройств.

На морских транспортных судах основным средством обес­печения активного маневрирования объекта являются кормовые ру­ли, перекладка которых осуществляется посредством электропривода.

Маневренные качества объекта, включающего в себя комплекс: кор­пус - руль - винты могут быть полностью реализованы только при надлежащей работе привода руля и системы управления.

Рулевой электропривод является наиболее ответственным электро­приводом на судне. От его безотказного и качественного действия зави­сит безопасность мореплавания, сохранность судна, экипажа и груза. Это обстоятельство определяет необходимость наибо

лее жестких тре­бований к рабочим характеристикам привода как при проектировании и комплектации, так и в регламентных мероприятиях по поддержанию сохранности этих характеристик в процессе эксплуатации.

1.2. Принцип действия руля

При установившемся прямолинейном дви­жении судна руль, находящийся в диамет

ральной плоскости, испыты­вает с обеих сторон одинаковое давление набегающих струй воды.

Рис. 10.1. Силы, действующие на судно при отклонении руля

При отклонении руля на угол α (рис. 10.1) равновесие нарушается. На по­верхно-

сти пера руля, обращенной к набегающему потоку, силы давле­ния увеличиваются.

Поле давления может быть представлено равнодей­ствующей силой R, приложен-

ной в центре давления. Направление дей­ствия силы Rв первом приближении удобно считать нормальным отно­сительно плоскости пера руля.

Равнодействующая сила Rможет быть разложена на дне составляющиехиyпо взаимно перпендикулярным осям, одна из которых располагается по линии курса судна, а другая -нормально к ней.

Поместим в центр тяжести судна - в точку О - две взаимно уравновешивающиеся силы у₁иу₂, равные и параллель­ные боковой силе у.

Силы у₁ иу составляют пару сил, плечо которой примерно можно считать равным половине длины суднаL. Они обра­зуют момент, поворачивающий судно в сторону перекладки руля

М_пов =у( 10.1 ),

Этот момент и определяет пово­рот судна при отклонении руля.

Сила у₂, называемая силой дрейфа, сносит судно боком во внешнюю сторону описываемой им дуги и создает из-за наличия метацентрической высоты крен судна.

Сила хсоздает дополнительное сопротивление движению судна ( тормозит его ).

Таким образом, задача поворота судна сводится к перекладке пера руля в необходимую сторону на угол, определяющий нужную эффективность управляющего воздействия.

Обобщенная сила R одновременно создает противодействующий момент на баллере руля, который явля­ется нагрузкой для электропривода.

1.3. Состав рулевого электропривода

Угловое перемещение руля, не­обходимое для поворота судна, осуществляет-

ся с помощью силового электропривода.

Электроприводом производится перекладка руля, его остановка, реверсирование, регулирование скорости и т. д. В состав рулевого электропривода входит исполнительный электродвигатель ИД, передаточный механизм (рулевая машина) РМ, система управле­ния рулем , система контроля ( 10.2 ).

Рис. 10.2.Структурные схемы управления судном:

а – с использованием РЭМ-привода; б - с использованием РЭГ-привода;

I– ручное управление;II– автоматическое управление;III– управляющая программа;IV– изготовка; С – судно; Р – руль; ПУ – пост управления рулем; У -

усилитель; ИД – иполнительный двигатель; ИМ – исполнительный механизм

( насоса в электрогидравлических рулевых машинах ); Н – насос переменной или постоянной производительности ( в электрогидравлических рулевых машинах); РМ – рулевая машина; СРУ – счетно-решающее устройство ( навигационный комплекс ); А – аксиометр ( рулевой указатель ); К – репитер гирокомпаса

( сельсин-приемник гирокомпаса )

На рис. 10.2 показана общая структурная схема управления судном, где выходными звеньями являются руль Р и судно С.

Система управ­ления включает в себя следующие элементы:

1. ПУ - пост управления ( командное устройство ).

Основной пост располагается в рулевой рубке. Он имеет переключатели для

перехода на предусмотренные виды руч­ного или автоматического управления рулем и элементы контроля ис­правного состояния наиболее важных звеньев привода;

2. У – усилитель.

Усилитель может быть линейный, полупроводниковый, релейный, электромашин­ный (генератор с приводным электродвигателем), магнитный, гидрав­лический, комбинированный;

3. СРУ - счетно-решающий судовой нави­гационный комплекс, вырабатывающий алгоритм управления, автома­тически контролирующий выполнение маневров в соответствии с за­данной навигационной программой.

Наиболее часто используются сис­темы стабилизации судна на прямом курсе, где СРУ вырождается в сис­тему автоматического регулирования по отклонению курсового угла.

Все элементы такой системы комплектуются в колонке основного пос­та управления.

Рис. 10.2, а характеризует структуру рулевого электромеханичес­кого (РЭМ) привода Здесь перекладка руля производится непосред­ственно исполнительным двигателем, который работает в повторно-кратковременном режиме с частыми пусками и торможениями.

На рис. 10.2, б представлена общая структура рулевого электрогидравлического (РЭГ) привода, где ИД вращает с постоянной скоростью насос Н. Управление рулем производится посредством сервомеханиз­ма ИМ, изменяющего подачу масла на гидравлическую рулевую машину РМ.

Система контроля служит для проверки исполнения задания (дейст­вия) по перекладке руля и результатов его воздействия на судно. В сис­тему контроля входит рулевой указатель - аксиометр А, позволяю­щий определить положение пера руля относительно диаметральной плоскости, и репитер гирокомпаса К, показывающий курс судна и его изменение. В современных рулевых приводах информационные прибо­ры контроля встраиваются в пост управления.

8. Меры электробезопасности при эксплуатации судового электрообрудования

Правила технической эксплуатации судового электрооборудования

Общие положения Правил

2. Современные суда характеризуются большой и все возрастающей степенью элект

3. рификации, что повышает роль и значимость электроэнергетических и преобразующих систем в повседневной деятельности членов зкипажа и в работе судна, бесперебойная ра­бота которого возможна только при хорошо организованной и грамотной технической эксплуатации электрифицированных ме­ханизмов.

4. Поддержание электрооборудования в постоянной готовности к действию, обеспече

5. ние надежной и безаварийной работы требуют постоянного совершенствования методов эксплуатации и хорошей специальной подготовки обслуживающего персонала.

6. Судовой электротехнический персонал руководствуется Уста­вом службы на судах морского и речного флота Украины, Правилами классификации и постройки морских су-

7. дов ( Регистр России ), Правилами технической эксплуатации электрооборудования судов, Правилами техники безопасности на судах морского и речного флота Украины, Положени

8. ем о дипломировании моряков и несении вахты (ПДНВ-78 ) и Кодексом о дипломирова-

9. нии моряков и несении вахты ( Кодекс-95 ), инструкциями заводов-изготовителей электро

10. оборудования и другими нормативными документами.

11. Прямая ответственность за техническую эксплуатацию судово­го электрооборудова

12. ния и его техническое состояние возлагается на электротехнический персонал.

13. Все работы по его эксплуатации разделяются на вахтенное и техническое обслужи-

14. вание электри­ческих машин, установок, систем и отдельных электротехнических устройств.

15. Вахтенное обслуживание (ВО) электрооборудования опреде­ляет объем работ по его подготовке к пуску и включению в сеть - под напряжение, наблюдение за нормальной работой, выявление причин и устранение неисправностей согласно указаниям инструк­ции по эксплуатации установки или приложению IПравил техни­ческой эксплуатации судового электрооборудования.

16. Техническое обслуживание (ТО) электрооборудования опреде­ляет объем работ по оценке технического состояния электроуста­новок, дефектации отдельных узлов и деталей, ремонту и прове­дению испытаний перед сдачей в эксплуатацию. ТО электрооборудова-

17. ния, обеспечивающее его исправное техническое состояние, осуществляется в соответст-

18. вии с Положением о технической эксплуатации морского флота в объеме и в сроки, преду

19. смотренные планом-графиком ТО.

20. В период эксплуатации судового электрооборудования необ­ходимо пользоваться: инструкциями заводов - изготовителей обо­рудования, Правилами классификации и пост-

21. ройки морских и речных судов Украины, Наставлением по борьбе за живучесть судов морского и речного флота, Санитарными правилами для морских и речных судов СССР, Инструкцией по электроснабжению судов от береговых сетей, Пра­вилами по электробез

22. опасности при электроснабжении ремонти­руемых и строящихся судов , директивными документами по вопросам эксплуатации судового электрооборудования, издавае­мыми руководством Министерства транспорта и связи Украины и судоходных компаний.

23. Электромеханики, а в их отсутствие – механики, обязаны обеспечить безопасность пря экс­плуатации электрооборудования, качественно выполнять работы по обслуживанию

24. , постоянно совершенствовать свое профессиональное мастерство и повышать уровень теоретических знаний.

25. Содержание электрооборудования в постоянной готовности к действию

26. Выполнение всех требований по ТО электроустановок в сроки, предусмотренные планом-графиком, а также немедленное устра­нение обнаруженных во время эксплуатации неисправностей явля­ются основой постоянной готовности электрооборудования к дейст-

27. вию.

28. Работы по устранению неисправностей производятся только с применением штат-

29. ных приспособлений и исправного инструмен­та. Запрещается пользоваться неисправными инструментами и не­проверенными приспособлениями.

30. Судовое электрооборудование разделяется по назначению на две большие группы: источники электрической энергии и потре­бители.

31. ТО дополнительно характеризуются периодичностью работы на ходу судна или на стоянке.

32. Электрооборудование, не имеющее резерва и работающее во время движения суд-

33. на, ремонтируется на стоянках судна в порту. К этой группе механизмов относятся элект-

34. рооборудование рулевого устройства, электрифицированные механизмы, обеспечиваю-

35. щие нормальную работу главного двига­теля и котельной установки.

36. Системы электротехнических уст­ройств, обеспечивающих нормальную работу гру

37. зовых механизмов на стоянке, например грузовых лебедок, кранов, грузовых и зачистных насосов, ремонтируются во время хода судна или при длительных стоянках в порту без грузовых операций.

38. Источники электрической энергии обычно размещаются в закрытых помещениях и тем самым ограждены от воздействия атмо­сферных явлений и волн. Потребители электри

39. ческой энергии размещаются по всему судну и на открытой палубе, подверженной дейст-

40. вию соленой воды. Солевые отложения на наружных поверх­ностях электрооборудования, возникшие вследствие заливания морской водой или из солевого тумана, который появля

41. ется пре­имущественно в тропиках, удаляются ветошью, смоченной в прес­ной воде.

42. При попадании воды, особенно соленой, внутрь электрообору­дования производит-

43. ся полная его разборка и тщательная промыв­ка пресной водой, имеющей температуру око

44. ло 80° С, до полного удаления солей. После этого электрооборудование сушат и проверя-

45. ют сопротивление изоляции его обмоток относительно корпуса. Если оно окажется в соот

46. ветствии с допустимыми нормами, то обмотки пропитывают соответствующим лаком, вторично сушат и покрывают эмалью.

47. Восстанавливают изоляцию сразу же после обнаружения водц или соли на обмот-

48. ках электрооборудования, которое должно быть сухим и чистым

49. Появление коррозии на металлических поверхностях электро­оборудования устраня

50. ют, своевременно зачищая и окрашивая де­фектные места. На зачищенных местах восстанавливают лакокра­сочное покрытие. Наружные поверхности окрашивают краской цвета слоновой кости.

51. В процессе эксплуатации трущиеся поверхности контактных ча­стей электрообору-

52. дования, особенно коллекторы и контактные кольца электрических машин, протирают, шлифуют и полируют.

53. При шлифовке и протирке на ходу машины должны соблю­даться правила техники безопасности. Своевременная замена из­носившихся деталей электрооборудования при ТО является за­логом постоянной готовности к работе электротехнических уст­ройств.

Обслуживание электрооборудования в действии

54. Грамотное вахтенное обслуживание электротехнических уст­ройств создает предпо

55. сылки к длительной эксплуатации исправного электрооборудования.

56. Вахтенному персоналу положено не реже одного раза за вахту, а электромеханику - не реже одного раза в сутки проверять чистоту электрооборудования, состояние аппарату-

57. ры управления, контроля и защиты, отсутствие недопу­стимой вибрации и шума, нагрев подшипников, корпусов электро­двигателей и различной электротехнической аппаратуры, нагруз­ку генераторов и двигателей по показаниям электроизмеритель­ных приборов.

58. Своевременное удаление пыли и влаги, осевших на изоляцион­ных поверхностях, исключает появление токоведущих мостиков, поверхностный пробой и разрушение изоля

59. ции. Пыль и влага уда­ляются чистой ветошью, пылесосом или (из труднодоступных мест) сжатым воздухом давлением не выше 2 at) из шлангов с мягкими наконечниками.

60. Аппаратуру контроля и защиты устанавливают только штат­ную. При появлении недопустимого уровня вибрации электротех­нической установки, ненормального шума в работающем электрическом аппарате принимаются немедленные меры для перехода на резервную и выключения дефектной.

61. Температуру подшипников и нагрев машин проверяют на ощупь или термометром. Применение спиртовых термометров ис­ключает погрешности измерений, создающиеся в ртутных термо­метрах в результате влияния переменных магнитных полей. Предельно до-

62. пустимые температуры нагрева подшипников качения + 95° С, подшипников скольжения +80° С.

63. Постоянное наблюдение за .показаниями приборов позволяет вахтенному персона-

64. лу следить за работой и нагрузкой электриче­ских генераторов и двигателей. Чрезмерное увеличение отдавае­мой генератором или потребляемой двигателем электрической мощно-

65. сти приводит к срабатыванию защитной аппаратуры и от­ключению электрической маши-

66. ны от сети, поэтому принимают не­обходимые меры к переводу нагрузки на резервный ге-

67. нератор, а электропривод отключают.

68. При произвольном отключении автоматического воздушного выключателя генера-

69. тора автомат можно включить вновь. После повторного его срабатывания генератор выво-

70. дится из работы, включается резервный и выясняется причина неисправности.

71. Все электрические переключения производятся с ведома и раз­решения электромеха

72. ника или вахтенного механика. Немедленное отключение ответственных механизмов и машин производится в том случае, если промедление может вызвать аварию судна или несчастный случай.