MỤC LỤCNội dung chi tiết............................................................................................................................................3MỞ ĐẦU : GIỚI THIỆU MÔN HỌC...........................................................................................................5CHƯƠNG I :TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÁI TÀU THỦY...........................................................6

1.1. CHỨC NĂNG VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ...............................................................61.1.1. Chức năng :..................................................................................................................................61.1.2.Những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống lái :................................................................................6

1.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA MOMEN CẢN TRÊN TRỤ LÁI.............................................61.2.1. Sự hình thành các lực tác dụng khi quay bánh lái :....................................................................61.2.2.Mômen cản trên trụ lái. Đặc điểm và tính chất của nó :..............................................................71.2.3.Mômen quay tàu và góc dạt :.......................................................................................................8

1.3.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN LÁI .................................................................91.3.1.Phân loại hệ thống lái :.................................................................................................................91.3.2.Phân loại hệ thống truyền động điện lái :.....................................................................................9

1.4.TÍNH MÔMEN TRÊN TRỤ LÁI.....................................................................................................101.4.1. Phương pháp chung để tính lực tác dụng của dòng nước lên bánh lái :...................................101.4.2 Xác định lực và mômen cản trên trụ lái của bánh lái có phần bù khi tàu tiến :.........................121.4.3.Mômen cản trên trụ lái ở chế độ tàu lùi :...................................................................................12

1.5.ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA MÔMEN CẢN TRÊN TRỤC ĐỘNG CƠ.............................121.5.1. Đối với hệ thống lái điện cơ :....................................................................................................121.5.2. Đối với hệ thống lái điện thủy lực :...........................................................................................141.5.3. Xác định mômen cản trên trục động cơ :..................................................................................17

1.6. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN , THIẾT LẬP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÁI ĐIỆN CƠ...............................................................................19

1.6.1.Đặc điểm công tác :....................................................................................................................191.6.2.Tính chọn động cơ thực hiện cho hệ thống lái :.........................................................................191.6.3.Kiểm nghiệm động cơ :..............................................................................................................25

1.7. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC , PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ THỰC HIỆN CHO LÁI ĐIỆN - THỦY LỰC ...............................................................................................................................28

1.7.1. Đặc điểm công tác :...................................................................................................................281.7.2.Tính chọn động cơ thực hiện cho hệ thống lái điện thủy lực :...................................................28

1.8 HỆ THÓNG LÁI ĐƠN GIẢN..........................................................................................................301.8.1 Các phần tử bảo vệ và báo động................................................................................................311.8.2 Khảo sát một hệ thống lái điện cơ đơn giản..............................................................................31

1.9.HỆ THỐNG LÁI LẶP.....................................................................................................................331.9.1. Khái niệm chung :.....................................................................................................................331.9.2. Hệ thống lái lặp điện thủy lực..................................................................................................34

1.10. HỆ THỐNG LÁI TỰ ĐỘNG.........................................................................................................361.10.1. Nguyên lý xây dựng hệ thống :...............................................................................................371.10.2.Giới thiệu một số hệ thống lái tự động :...................................................................................38

CHƯƠNG 2 : TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NEO VÀ TỜI QUẤN DÂY .......................................................502.1.KHÁI NIỆM CHUNG.......................................................................................................................50

2.1.1 Khái niệm ..................................................................................................................................502.1.2.Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện neo :................................................................51

2.2.CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN XÁC ĐỊNH TẢI VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG TÁC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NEO......................................................................................................................................52

2.2.1 Các định mức cung cấp neo tàu thủy..........................................................................................522.2.2.Các giai đoạn của quá trình thu neo :.........................................................................................55

2.3.PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ THỰC HIỆN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NEO.........................................................................................................................................................56

2.3.1 Mômen quay định mức:..............................................................................................................562.3.2.Tốc độ quay định mức:...............................................................................................................582.3.3.Công suất định mức....................................................................................................................592.3.4. Giản đồ phụ tải :.......................................................................................................................59

2.4.HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NEO.....................................................................................62

1

2.4.1 Các loại động cơ điện dùng trong hệ tuyền động điện neo........................................................622.4.2. Hệ thống điều khiển truyền động điện tời neo..........................................................................622.4.3.Giới thiệu các hệ thống truyền động điện neo điển hình............................................................64

ĐỀ THI THAM KHẢO...............................................................................................................................75

2

Mô tả vắn tắt nội dung và khối lượng các học phần

Tên học phần: Truyền động điện tàu thuỷ I. Loại học phần: 1

Bộ môn phụ trách giảng dạy: Truyền động điện tàu thuỷ Khoa phụ trách: ĐIỆN - ĐTTB

Mã học phần: 13106 Tổng số TC: 3

TS tiết Lý thuyết Thực hành/ Xemina Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học60 60 0 0 0 x

Điều kiện tiên quyết:

Sinh viên phải học và thi đạt các học phần sau mới được đăng ký học học phần này:Máy điện, cơ sở truyền động điện, tự động điều chỉnh TĐĐ.

Mục tiêu của học phần:

Cung cấp kiến thức cơ bản của các hệ thống truyền động điện tàu thuỷ cho sinh viên.

Nội dung chủ yếu:

- Cấu trúc và sơ đồ cấu tạo các hệ thống TĐĐ;

- Phân tích nguyên lý hoạt động;

- Quy trình khai thác - sử dụng.

Nội dung chi tiết

TÊN CHƯƠNG MỤCPHÂN PHỐI SỐ TIẾT

TS LT Xemina BT KTBài mở đầu 0.5 0.5Chương 1 Truyền động điện máy lái 33.5 31.5 21.1. Chức năng và yêu cầu đối với hệ thống lái - Chức năng - Sơ đồ cấu trúc và mô tả hoạt động - Các yêu cầu chính

1.5

1.2. Đặc điểm và tính chất mô men cản trên trục máy lái - Phân tích lực tác động lên bánh lái - Mô men cản trên trục bánh lái - Mô men quay tàu

1.5

1.3. Phân loại hệ thống lái 11.4. Xây dựng đường đặc tính mô men cản trên trục bánh lái

1.5

1.5. Xây dựng đường đặc tính mô men cản trên trục động cơ

2

1.6. Tính chọn động cơ thực hiện quay bơm thuỷ lực 31.7. Hệ thống chỉ báo góc lái 21.8. Chế độ lái đơn giản - Sơ đồ chức năng và hàm điều khiển - Các hệ thống lái đơn giản phổ biến

2

Kiểm tra định kỳ lần 1 11.9 Chế độ lái lặp - Sơ đồ chức năng và hàm điều khiển - Các phương pháp tạo lặp - Các hệ thống lái lặp phổ biến

4

1.10. Chế độ lái tự động - Các khái niệm cơ bản, sơ đồ chức năng và hàm điều khiển

2

1.11. Hệ thống lái tự động Hokushin/ Yokogawa 4

3

1.12. Hệ thống lái tự động Gylot/ Tokimec 41.13. Các hệ thống lái phổ biến khác 21.14. Khai thác - sử dụng hệ thống lái 1

Kiểm tra định kỳ lần 2 1Chương 2 Truyền động điện Neo - Tời quấn dây 26 25 12.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại 12.2. Đặc điểm công tác và tính chất mô men cản trên trục động cơ

2

2.3.Phương pháp tính chọn công suất động cơ cho truyền động điện Neo

6

2.4. Truyền động điện Neo điện - thuỷ lực 32.5. Truyền động điện Neo với động cơ dị bộ rotor dây quấn

3

2.6. Truyền động điện Neo với động cơ dị bộ rotor lồng sóc 3 tốc độ

3

Kiểm tra định kỳ lần 3 12.7. Truyền động điện Neo với động cơ thực hiện một chiều kích từ độc lập - Hệ thống Máy phát - Động cơ - Hệ thống Van – Động cơ

4

2.8. Tời quấn dây 22.9. Khai thác và sử dụng các hệ thống Truyền động điện Neo

1

Nhiệm vụ của sinh viên: Lên lớp đầy đủ và chấp hành mọi quy định của Nhà trường.

Tài liệu tham khảo:

1. Lưu Đình Hiếu- Truyền động điện tàu thuỷ, NXB Xây dựng, HN 2005.2. Hồ sơ kỹ thuật các đội tàu biển Việt Nam.

Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:

- Thi viết hoặc thi vấn đáp. - Sinh viên phải bảo đảm các điều kiện theo Quy chế của Nhà trường và của Bộ.

Thang điểm : Thang điểm chữ A,B,C,D,F.

Điểm đánh giá học phần: Z=0,2X+0,8Y.

4

MỞ ĐẦU : GIỚI THIỆU MÔN HỌC I. Mục đích , yêu cầu : Môn học nhằm cung cấp cho sinh viên ngành ĐTT những kiến thức cơ bản về các hệ thống TĐĐ tàu thủy bao gồm : Chức năng , yêu cầu cơ bản , phương pháp tính toán thiết kế các phần tử ( điện ) của hệ thống .; Phân tích đặc tính kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của các hệ thống điển hình ; Đặc điểm vận hành , khai thác hệ thống .II. Nội dung chương trình : Toàn bộ nội dung được chia làm 5 chương được bố trí làm 2 kỳ bao gồm :1) Chương 1: Truyền động điện thiết bị lái tàu thủy .Trong chương này trình bày những kiến thức cơ bản về hệ thống truyền động điện lái tàu thủy ; Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới chế độ làm việc của hệ thống lái cũng như các đặc điểm của các hệ thống đang được sử dụng trên các tàu biển hiện nay .Từ đó đưa ra phương pháp tính toán thiết kế cũng như quá trình tính toán lựa chọn các phần tử của hệ đặc biệt là động cơ thực hiện bẻ lái .2) Chương 2 : Truyền động điện neo – tời quấn dây .Chương này trình bày những khái niệm về hệ thống truyền động điện neo – tời quấn dây , đặc điểm công tác và đồ thị tải của hệ thống cũng như phương pháp tính toán lựa chọn đọng cơ và hệ điều khiển cho hệ .3) Chương 3 : Truyền động điện thiết bị làm hàng tàu thủy .

Thiết bị làm hàng tàu thủy là một hệ thống quan trọng chiếm công suất lớn trên tàu, hoạt động của hệ thống có ý nghĩa rất lớn đối với tính kinh tế của tàu . Trong chương này trình bày những khái niệm về hệ thống , đặc điểm công tác phương pháp tính toán lựa chọn các phần tử của hệ thống .Ngoài ra trong chương này cũa trình bày một trong những hệ thống rất gần với thiết bị làm hàng đó là hệ thống đóng mở nắp hầm hàng.4) Chương 4 : Truyền động điện bơm quạt gió .Trong chương này trình bày các khái niệm chung về hệ thống bơm quạt , các dạng tải của hệ thống , phân tích các hệ thống cơ bản và khả năng tự động hóa các bơm quạt gió trên tàu thủy .

5) Chương 5 : Truyền động điện chân vịt Trong chương này trình bày một hệ thống hiện tại được sử dụng không phổ biến trên tàu thủy , tuy vậy nó có ý nghĩa rất quan trọng nếu như các tàu có trang bị chân vịt điện . chương này cũng trình bày đặc điểm phụtair của hệ cũng như phân tích đặc điểm kỹ thuật của hệ . III. Tài liệu tham khảo : 1. Truyền động điện tàu thủy - Lưu Đình Hiếu , NXB Xây dựng 2004 2.Truyền động điện – Bùi Quốc Khánh , Nguyễn Văn Liễn , Nguyễn Thị Hiền , NXB Khoa học và KT 1994 -19963. Điều chỉnh tự động truyền động điện – Bùi Quốc Khánh , Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải , Dương VĂn Nghi - NXBKH và KT 1996 .4. Điều Khiển tự động truyền động điện – Trịnh Đình Đề , Võ Trí An – NXB ĐH và THCN 1983.5. Điều khiển hệ thống truyền động điện hiện đại – Thân Ngọc Hoàn – NXB ĐHHH 2000.6. Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha – Nguyễn Phùng Quang – NXB GD 1996.

5

CHƯƠNG I :TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÁI TÀU THỦY 1.1. CHỨC NĂNG VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG .

1.1.1. Chức năng : Thiết bị lái là một hệ thống trên tàu thủy , có chức năng điều khiển con tàu hành trình theo hướng cho trước ( Giữ hướng ) , đi lại trong các luồng hẹp , điều động ra vào cảng , nơi neo đậu ( Manơ) hoặc tránh các chướng ngại vật trên đường hành trình ( Tránh va ) … Thiết bị lái tàu được xếp vào nhóm máy phụ quan trọng nhất trên tàu , hoạt động của hệ thống lái có ý nghĩa rất lớn đối với tính an toàn , hiệu quả kinh tế của con tàu . Hệ thống truyền động điện thiết bị lái tàu thủy ( Sau đây gọi tắt là truyền động điện lái ) là hệ thống có chức năng chuyển các hoạt động điều khiển của người vận hành , các tín hiệu đặt trước thành sự hoạt động của bánh lái sao cho con tàu đi theo một hướng phù hợp .1.1.2.Những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống lái : Để đảm nhận chức năng quan trọng và đáp ứng được yêu cầu hoạt động của tàu hệ thống TDD lái cần có những yêu cầu sau :

1) Hệ thống phải có cấu tạo đơn giản , có độ bền cao . Hệ thống điều khiển phải được thiết kế với sơ đồ đơn giản nhất , sử dụng phần tử . Các máy điện , khí cụ điện , các chi tiết cơ khí … phải được chế tạo đặc biệt và được kiểm tra chặt chẽ trước khi lắp ráp , sử dụng dưới tàu .

2) Có hệ số dự trữ cao . Những phần tử quan trọng trong hệ thống đều được lắp ráp dưới dạng kép , chúng có thể làm việc độc lập hoặc song song với nhau .

3) Có khả năng qua tải lớn theo monmen . Mômen quay của phần tử thực hiện phải luôn lớn hơn momen cản cực đại xuất hiện trên trụ lái .

4) Phải đảm bảo thời gian bẻ lái . Khi tàu hành trình với tốc độ lớn nhất và bánh lái ngập nước , thời gian bẻ lái từ 350 mạn này sang 350 mạn kia của con tàu không vượt quá 28 giây . Nếu góc bẻ lái nhỏ Max < 350 thì thời gian bẻ lái phải nhỏ hơn thời gian T được tính theo biểu thức sau :

( giây ) (1-1)

Đối với các tàu quân sự , hoặc các tàu công trình ( tàu cuốc , tàu lai dắt ...) yêu cầu khả năng cơ động cao thì thời gian bẻ lái từ mạn này sang mạn kia với góc bẻ lái lớn nhất có thể chỉ là 20 giây hoặc còn có thể nhỏ hơn .

5) Đơn giản và thuận tiện trong điều khiển . Mọi thao tác điều khiển cần được thực hiện thông qua một cơ cấu điều khiển . Cần có ít nhất từ hai đến ba trạm điều khiển , việc chuyển từ trạm này sang trạm kia phải dễ dàng nhanh chóng

6) Phải có thiết bị kiểm tra để biết vị trí thực của bánh lái , thiết bị này phải hoạt động tin cậy với độ chính xác cho phép . Sai số ở vùng góc bẻ lái nhỏ là ± 10 , ở vùng góc bẻ lái lớn có thể cho phép tới ± 2.50 .

7) Phải có hệ thống lái sự cố , khi chuyển từ hệ thống lái chính sang hệ thống lái sự cố , thời gian không được vượt quá hai phút .

8) Trọng lượng và kích thước nhỏ , giá thành thấp .Các yêu cầu đối với hệ thống lái được quy định tại điều 522 của “Qui phạm trang thiết bị tàu biển ” do đăng kiểm Việt Nam ban hành .

1.2 ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA MOMEN CẢN TRÊN TRỤ LÁI Đặc tính mômen cản trên trụ lái là đặc tính thể hiện mối quan hệ giữa mômen cản trên trụ lái với góc bẻ lái khi thay đổi trong vùng từ - Max +Max :

M = f( ) . (1 -2 ) Đây là một hàm nhiều biến nghĩa là nó không chỉ phụ thuộc vào góc bẻ lái mà còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như : tốc độ tàu , hướng di chuyển ... Việc khảo sát để xây dựng đặc tính momen cản trên trụ lái M = f( ) có một ý nghĩa quan trọng vì qua đặc tính này ta biết được sự thay đổi của mômen tải trên trụ lái trong quá trình bẻ lái . Mômen tải trên trụ lái được hình thành do tác dụng của dòng nước lên bánh lái trong quá trình bẻ lái . Do vậy để khảo sát đặc tính của mômen tải cần khảo sát đặc tính của lực tác dụng dòng nước lên bánh lái khi đưa bánh lái ra khỏi mặt phẳng đối xứng của tàu .

1.2.1. Sự hình thành các lực tác dụng khi quay bánh lái :

6

Để khảo sát ta giả thiết rằng tàu đang tiến với vận tốc Vt , khi đó dòng nước coi như đang chuyển động theo chiều ngược lại với vận tốc tương tự . Nếu ta quay bánh lái ra khỏi mặt phẳng đối xứng của tàu một góc thì dòng nước sẽ tác dụng lên bánh lái một lực . Lực này có thể xem như là tổng hợp các lực thành phần do dòng nước tác dụng lên bánh lái Fth và đặt ở trọng tâm của bánh lái .( Hình vẽ ):

Hình 1- 1

Ta phân tích lực này thành hai thành phần : Thành phần T : Có phương song song với mặt phẳng bánh lái , là thành phần lực ma sát trượt , tạo ra sự mài mòn bề mặt bánh lái . Thành phần lực N : Có phương vuông góc với mặt phẳng bánh lái là thành phần lực chính gây ra mômen cản trên trụ lái . Ta tiếp tục phân tích thành phần lực này thành hai thành phần : Nx và Ny .Trong đó : Nx là thành phần lực song song với mặt phẳng đối xứng của tàu có chiều ngược với chiều chuyển động của tàu , do vậy mà thành phần lực này sẽ cản trở chuyển động của tàu làm giảm tốc độ tàu ; Ny là thành phần lực vuông góc với mặt phẳng đối xứng của tàu .Nếu tại trọng tâm G của tàu ta đặt một cặp đối lực Ny1 và Ny2 (Bằng nhau về giá trị và bằng Ny ) . Ta nhận thấy Ny và Ny1 tạo thành một cặp ngẫu lực . Chúng sẽ tạo ra mômen quay tàu khi thực hiện lệnh bẻ lái . Ny2 vuông góc với mặt phẳng đối xứng của tàu và hướng ra ngoài vòng quay trở . Lực này sẽ tạo ra góc dạt của tàu .

1 – 2

1.2.2.Mômen cản trên trụ lái. Đặc điểm và tính chất của nó : Dạng đặc tính mômen cản trên trụ lái phụ thuộc vào kiểu bánh lái , hướng chuyển động của con tàu và chiều bẻ lái . Bằng thực nghiệm người ta đã thu được dạng đặc tính mômen cản trên trụ như hình vẽ :

7

Hình 1 - 1.Lực tác dụng của dòng nước lên bánh lái.

Hình 1-2. Sự phụ thuộc của mômen quay tàu vào góc bẻ lái của bánh lái phẳng.

Nhánh đặc tính nằm trong góc phần tư thứ nhất và thứ ba ứng với chiều tiến của con tàu ( đường liền nét ). Nhánh đặc tính nằm trên góc phần tư thứ hai và thứ tư ứng với chiều lùi . Khi tàu tiến , nếu bẻ lái từ mặt phẳng đối xứng ra mạn ( góc bẻ lái =( 0max ) ), lực tác dụng của dòng nước lên bánh lái gây ra mômen cản có chiều chống lại sự chuyển động của bánh lái , vì thế mà momen mang dấu dương (+) . Nếu bẻ lái từ mạn nào đó về mặt phẳng đối xứng của tàu ( góc bẻ lái =(-max 0) ) mômen cản trên trụ lái hỗ trợ chuyển động của bánh lái vì vậy M mang dấu âm (-). Phân tích tương tự như trên khi tàu lùi với góc bẻ lái dương mômen cản mang dấu âm và ngược lại . Cũng từ đặc tính thu được ta nhận xét : Với cùng một góc bẻ lái như nhau , giá trị mômen cản trên trụ lái khi tàu lùi lớn hơn khi tàu tiến . Điều này được giải thích như sau : khi tàu tiến , do chân vịt quay tạo thành dòng xoáy , dòng nước tác dụng lên bánh lái tạo thành các phản lực có phương khác nhau ( do sự không đồng nhất của dòng nước ) . Tổng hợp các lực này chính là lực tác dụng lên bánh lái trong quá trình bẻ lái . Hợp lực trong trường hợp này sẽ nhỏ hơn trường hợp khi tàu lùi vì khi tàu lùi bánh lái chịu tác động của dòng nước đồng nhất không có các dòng xoáy do chân vịt gây ra . Nhận xét này có ý nghĩa thực tiễn : Người sử dụng nên hạn chế góc bẻ lái tối đa khi tàu lùi vì dễ gây lên quá tải cho hệ thống lái . Ta cũng nhận thấy dạng đặc tính khi tàu lùi của bánh lái có phần bù cũng giống như đặc tính khi tàu lùi của bánh lái không có phần bù tuy vậy khi tàu tiến dạng đặc tính của chúng có sự khác nhau . Ở góc bẻ lái nhỏ ( 01 ) mômen M mang dấu âm khi bẻ lái theo chiều thuận và ở vùng (- 1 0 ) mômen M

mang dấu dương khi bẻ lái theo chiều ngược . Có hiện tượng này là do tác dụng của phần bù của bánh lái . Khi góc bẻ lái nhỏ , thành phần vuông góc với bánh lái của lực tác dụng do dòng nước tác động lên phàn bù bánh lái lớn hơn so với phần chính ( ở phần chính lực tác dụng chủ yếu là thành phần song song với mặt phănmgr bánh lái ). Do vậy khi bẻ lái thuận , mômen cản có tác dụng hỗ trợ chuyển động của bánh lái nên mang dấu âm . Khi bẻ lái ngược momen cản trên trụ lái có chiều cản trở chuyển động của bánh lái nên mang dấu dương .1.2.3.Mômen quay tàu và góc dạt : Mômen quay tàu khi ta quay bánh lái ra khỏi mặt phẳng đối xứng một góc được tính bằng biểu thức :

(1 – 3)

Với : L : là chiều dài của tàu .

b : là chiều rộng của bánh lái . Trong quá trình tính toán ta thường bỏ qua thành phần vì quá nhỏ

so với L ( b = 0.01 0.02 L ) . Cũng cần phải lưu ý rằng : Lực tác dụng của dòng nước lên bánh lái sẽ tăng lên cùng với sự gia tăng của góc bẻ lái . Tuy vậy thành phần lực Ny lại tỷ lệ với cos , do đó Ny sẽ tăng dần và đạt giá trị cực đại trong vùng =( 0 36o ) , sau đó Ny sẽ giảm dần ( Hình vẽ ) . Điều đó có nghĩa là mômen quay tàu không những không tăng mà còn giảm đi khi góc bẻ lái từ 35o36o trở đi . Chính vì lý do đó mà tất cả các hệ thống lái người ta giới hạn góc lái tối đa trong khoảng từ 30o35o . Mômen tải được tính theo biểu thức :

M = N.bd (1 – 4) Với bd cánh tay đòn của lực , đó là khoảng cách từ điểm đặt lực tới trục của trụ lái .

8

Góc bẻ lái được coi là thuận khi quay bánh lái từ mặt phẳng đối xứng ra mạn . Trong trường hợp này góc lái được coi là dương =( 0max ) . Góc bẻ lái ngược là góc khi quay bánh lái từ mạn về mặt phẳng đối xứng . Trong trường hợp này góc lái được coi là âm =(-max 0) . Mômen trên trụ lái M được coi là mang dấu dương nếu nó có chiều ngược với chiều chuyển động của bánh lái (cản trở chuyển động của bánh lái ) ,mômen M được coi là mang dấu âm (-) nếu nó có chiều trùng với chiều chuyển động của bánh lái ( hỗ trợ chuyển động của bánh lái) .

1.3.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN LÁI .

1.3.1.Phân loại hệ thống lái :Có nhiều cách :

a) Phân loại hệ thống lái theo dạng bánh lái :- Hệ thống lái có bánh lái hình lá không có phần bù ( hình 1.1a) - Hệ thống lái có bánh lái hình lá có phần bù ( hình 1.1b ) .- Hệ thống lái có bánh lái dạng Profil không có phần bù ( hình 1.1c ) - Hệ thống lái có bánh lái dạng Profil có phần bù ( hình 1.4 ) .

b) Phân loại hệ thống lái theo cấu trúc : - Hệ thống lái điện cơ - Hệ thống lái điện – thủy lực . c) Phân loại theo chế độ công tác của hệ : - Hệ thống lái đơn giản - Hệ thống lái lặp - Hệ thống lái tự động .

1.3.2.Phân loại hệ thống truyền động điện lái : Phân loại theo bộ truyền : Theo bộ truyền động người ta chia ra làm hai loại : + Máy lái điện - cơ + Máy lái điện - thủy lực .1. Máy lái điện - cơ : Cấu trúc của hệ thống máy lái điện cơ được trình bày trên hình vẽ : Ở đây ĐC - động cơ thực hiện bẻ lái ; BT - Bộ truyền động cơ khí ; BL - bánh lái .ĐC - động cơ thực hiện có thể được sử dụng là động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc hoặc dây quấn , động cơ một chiều kích từ song song hoặc nối tiếp , hệ thống máy phát - động cơ có cuộn bù ngược ...BT - bộ truyền động cơ khí : Có hai dạng * ) Bộ truyền động cơ khí dạng sectơ ( Hình vẽ )

9

1

2

3

4

5

9

1

2

9

5

3

8

4

7

6

Bộ truyền động dạng này có đặc điểm là không hạn chế về mặt công suất , nhưng cồng kềnh vì thế hay được sử dụng trên các tàu có tải trọng lớn *) Bộ truyền động cơ khí dạng trục vít vô tận ( Hình vẽ ) Bộ truyền động dạng này có đặc điểm là kích thước nhỏ gọn song bị hạn chế về công suất thường được sử dụng trên các tàu quân sự .2.Máy lái điện - thủy lực : Cấu trúc của hệ thống truyền động điện - thủy lực được trình bày trên hình vẽ ; Ở đây ĐC - Động cơ lai bơm thủy lực ; BTTL - bộ truyền động thủy lực ; BL - bánh lái .ĐC là loại động không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc một cấp tốc độ , làm việc ở chế độ dài hạn .BTTL - Bộ truyền động thủy lực bao gồm : bơm thủy lực , động cơ thủy lực ,cụm van điện từ phân phối , hệ thống ống dẫn và các van chặn bằng tay .Bơm thủy lực có hai loại bơm có lưu lượng không đổi ( Q = const ) và bơm có lưu lượng thay đổi ( Bơm biến lượng , piston quay ) Động cơ thủy lực có trục được liên hệ với trụ lái , có hai loại được dùng là xylanh thủy lực và động cơ thủy lực cánh dẫn ; Xylanh thủy lực có hai dạng: Xylanh thủy lực cố định và xylanh thủy lực lắc được .Động cơ thủy lực cánh dẫn được sử dụng nhiều do có công suất lớn .Cụm van phân phối : Đây chính là phần tử thực hiện bẻ lái ; Nếu bơm thủy lực là loại có lưu lượng không đổi thì cụm van này chính là cụm van điện từ phân phối , thường sử dụng là loại van điện từ kép gồm hai cuộn dây ( Bẻ lái phải hoặc bẻ lái trái ).Nếu là loại bơm có lưu lượng thay đổi thì cụm van phân phối này chính là động cơ trợ động dịch tâm bơm ( Động cơ secvo ) .Hệ thống ống dẫn : Đây là loại ống dẫn đặc biệt có khả năng chịu được áp lực công tác lớn ; có thể sử dụng ống thép hoặc ống cao su bọc thép Các van chặn bằng tay : Cho phép đóng mở khi sửa chữa hoặc chuyển chế độ hoạt động

1.4.TÍNH MÔMEN TRÊN TRỤ LÁI 1.4.1. Phương pháp chung để tính lực tác dụng của dòng nước lên bánh lái : a) Đối với bánh lái dạng phẳng : Đối với bánh lái phẳng , kỹ sư người pháp Jossell đã đưa ra một công thức kinh nghiệm để tính lực tác dụng của dòng nước như sau :

[N] (1 – 5)

bd = xd – x = ab – x a = 0.195 + 0.305 .sin với : K – là hệ số kinh nghiệm khi tính toán có tính đến ảnh hưởng của dòng chảy đối với bánh lái . Trong tính toán nếu không tuyệt đối chính xác ta có thể chọn K = 196 kg /m3 khi tàu tiến và K = 407 kg/m3 khi tàu lùi ( Với v tình bằng m/s ) . bd – Cánh tay đòn của lực [ m].

10

xd = ab - là khoảng cách từ điểm đặt lực tới cạnh trước của bánh lái [m]. x – Chiều rộng của phần bù của bánh lái [m]. b – Chiều rộng của bánh lái [m].Mômen cản trên trụ lái : Được xác định bằng biểu thức chung :

M = N.bd

với bd - là cánh tay đòn của lực ; Với bánh lái không có phần bù bd = Xd = b/2 ở đây b - là chiều rộng của bánh lái ; với bánh lái có phần bù : bd = Xd - X . ở đây X - là khoảng cách từ trụ lái tới cạnh trước của bánh lái b) Đối với bánh lái dạng prôfil : Đối với bánh lái dạng Profil ,việc tính toán lực tác dụng của dòng nước phức tạp hơn . Do mặt cắt ngang thủy động học , khi quay bánh lái khỏi mặt phẳng đối xứng của tàu một góc thì tại các điểm khác nhau trên bánh lái , dòng nước tác động tới nó với các góc khác nhau ( Hình vẽ ) .

1 – 5

Lực tổng hợp N sẽ là tổng hợp các lực thành phần Ni do dòng nước gây ra tại từng phần diện tích bánh lái dưới góc tác động i . - Chiều dài tương đối được ký hiệu là và được tính bằng biểu thức :

(1 – 9)

Với : Sp – Diện tích của bánh lái [ m2] . btb – Chiều rộng trung bình của bánh lái [m]. h – Chiều cao của bánh lái [m]. Các bánh lái dạng prôfil đang được sử dụng có chiều dài tương đối vào khoảng (0.5 3.0 ) .- Độ dầy tương đối được ký hiệu là là tỷ số giữa chiều dầy lớn nhất với chiều rộng mặt cắt ngang lớn nhất của bánh lái :

Bánh lái dạng prôfil thường có = 0.25 hoặc nhỏ hơn . Với độ dầy như vậy hiệu ứng thủy động của bánh lái sẽ đạt ở mức cao nhất . Để tính toán người ta sử dụng công thức :

. ( 1 - 6 )Trong đó : Co - hệ số góc tác dụng và có thể tính được theo biểu thức :

( 1 – 7)

Hệ số góc Co là hàm của góc bẻ lái . Để tiện cho việc tính toán , trong các sổ tay kỹ thuật người ta thường cho Co = f() dưới dạng đồ thị . S – là diện tích của bánh lái [m2] . Diện tích này được lấy bằng diện tích thiết kế của mặt phẳng bánh lái vuông góc với dòng nước .

11

Hình 1-5: Lực tác dụng của dòng nước len bánh lái dạng Profin

Ta gọi là tốc độ thủy động thì lực tác dụng của dòng nước còn được tính theo biểu thức như sau :

[N] ( 1 – 8)

Trong đó : C = 2.Co = f() ; Các hệ số C, Co có thể lấy từ các số liệu thu được từ kinh nghiệm của nhà thiết kế và đóng tàu . Các hệ số này thường được cho dưới dạng các bảng hệ số trong sổ tay kỹ thuật .1.4.2 Xác định lực và mômen cản trên trụ lái của bánh lái có phần bù khi tàu tiến :

1) Lực tạo ra mômen cản trên trụ lái :

[N] ( 1 – 16 )

Trong đó : CN – Hệ số lực . n – Tỷ trọng nước biển , n = 1025 KG/m3. vn – Tốc độ của dòng nước [m/s]. Sp – Diện tích bánh lái [m2]. 2) Mômen thủy động ở cạnh trước của bánh lái :

[Nm] ( 1 -17)

Trong đó : CM – Hệ số mômen cạnh trước của bánh lái . btb – Chiều rộng trung bình của bánh lái [m]. Xd – Khoảng cách từ cạnh trước của bánh lái dến diemr đặt lực [m]. 3) Khoảng cách từ điểm đặt lực tới tâm của trụ lái :

[m].

4) Mômen tải trên trụ lái :

[Nm]. ( 1 – 18 )

Ngoài thành phần chính do lực tác động của dòng nước lên bánh lái gây ra , mômen cản trên trụ lái còn có thành phần mômen cản do ma sát ở ổ đỡ trụ lái gây ra . Trong quá trình tính toán lấy mômen cản do ma sát bằng cỡ khoảng (5% 20%) M .1.4.3.Mômen cản trên trụ lái ở chế độ tàu lùi : Khi tàu lùi , cần lưu ý tới một số đặc điểm sau :

- Dòng nước tác động tới bánh lái là dòng nước đồng nhất , không có dòng xoáy do chân vịt gây ra . - Điểm đặt lực lùi về phía cạnh sau của bánh lái một cách đáng kể , với X d = ( 0.7 0.75 ) . Tăng so với khi tàu tiến từ 2.5 3 lần . - Tốc độ tàu khi lùi chỉ bằng ( 0.7 0.75 ) khi tàu tiến . Khi tính toán lấy tốc độ dòng nước ( vnl = 1,05 1,1 ). ( 0.7 0.75 ) . Sau khi đã lưu ý các điểm trên , ta có thể dùng các bước từ 1 đến 4 để tính mômen cản trên trụ lái khi tàu lùi . Chú ý rằng các hệ số CN, CM phải được lấy khi tàu lùi .

1.5.ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA MÔMEN CẢN TRÊN TRỤC ĐỘNG CƠ1.5.1. Đối với hệ thống lái điện cơ : Đặc tính tải của động cơ thực hiện là đặc tính mô tả sự thay đổi của tải trên trục động cơ thực hiện khi thay đổi góc lái .

M = f() Tải của động cơ thực hiện là do tải trên trụ lái và do ma sát gây ra . Trục của động cơ thực hiện được nối cơ khí với trụ lái thông qua bộ truyền động cơ khí . Vì vậy , mômen trên trục động cơ có thể được tính bằng biểu thức :

( 1 – 19)

12

( 1 – 20 )

Trong đó : Dấu ( - ) ứng với chế độ góc bẻ lái ngược .Hiệu suất truyền ngược của bộ truyền động cơ khí được tính bằng biểu thực :

( 1 – 21)

Với : TD - Là hiệu suất truyền thuận . i - Là tỷ số truyền của bộ truyền động cơ khí .Như vậy , đặc tính M = f(M) có thể được coi là đặc tính tải trên trục của động cơ thực hiện vì ứng với một góc lái ta đều xác định được M . Theo các biểu thức trên , khi bánh lái đi qua mặt phẳng đối xứng của tàu ( Ứng với = 0) thì mômen cản trên trục động cơ sẽ không có . Thực tế , vào thời điểm ấy , tải trên trục động cơ thực hiện là M0 . Tải này do ma sát ở bộ truyền động cơ khí gây ra . Trong tính toán có thể chọn :

M0 = ( 0.1 0.3) Mmax [ N.m] - Giá trị thấp ứng với loại bánh lái đơn giản . - Giá trị cao ứng với bánh lái có phần bù .Ngoài ra , đối với bánh lái có phần bù , mômen cản do ma sát còn có thể tính theo biểu thức sau :

[N.m] ( 1 – 22 )Trong đó : Hệ số bù của bánh lái là :

(1 – 23)

với Sx là diện tích phần bù của bánh lái [m2].Khi xây dựng đặc tính M = f(M ) cần chú ý những điểm sau : Hiệu suất của bộ truyền cơ khí không phải là một giá trị cố định mà nó thay đổi theo sự thay đổi của tải . Giá trị của hiệu suất truyền động cho trước là hiệu suất ứng với tải định mức . Nếu sử dụng nó làm số liệu tính toán thì kết quả sẽ kém chính xác . Vì vậy cần phải biết đặc tính TĐ = f(M ) ( hình vẽ 1 – 8 ) .

1 – 8 Khi yêu cầu tính chính xác không cao ta có thể coi mối quan hệ M = f(M ) là tuyến tính .Để xây dựng đặc tính ta chỉ cần xác định hai điểm : Điểm M0 - Ứng với góc lái = 0 , mômen cản trên trụ lái M = 0

; Điểm Mmax - Ứng với M max = Mmax/i. TĐ hoặc

1.5.1a.Khi bánh lái quay theo chiều thuận : Đặc tính tải trên trục động cơ thực hiện khi quay bánh lái theo chiều thuận là nhánh bên phải của hình vẽ (1 – 9 ) . Phương trình của nhánh này là :

(1 – 24)

13

Hình1-8: Sự phụ thuộc của = f (M)

Hình1-9: Sự phụ thuộc của M = f(M)

Trong đó : C – hệ số tỷ lệ và được xác định như sau :

Khi : M = Mmax thì : Lúc đó :

Vậy : ( 1 – 25)

Thay C vào phương trình và biến đổi ta được phương trình đặc tính tải trên trục động cơ thực hiện khi quay bánh lái theo chiều thuận :

Khi M >0 ( 1 – 26)

Phương trình này gồm hai phần : Phần 1 – Mômen tải trên trục động cơ ứng với hiệu suất truyền không đổi. Phần 2 - Mômen tải trên trục động cơ ứng với hiệu suất truyền thay đổi. 1.5.1b.Khi quay bánh lái theo chiều ngược : Đặc tính tải trường hợp này là nhánh bên trái của hình vẽ . Phương trình của nhánh này là :

(1 – 27)Lý luận tương tự trên và chú ý rằng :

Ta có :

Khi M < 0 ( 1 – 28)

Cần chú ý rằng các phương trình (1 – 26 ) , (1 – 28 ) được xây dựng khi chỉ xét đến dấu của mômen cản trên trụ lái mà không tính đến chiều quay của bánh lái .Khi tính toán cho hệ thống lái với bánh lái có phần bù , ở một chiều quay nào đó của bánh lái ( có thể là quay thuận hoặc quay ngược ) , mômen cản trên trụ lái lúc có giá trị dương , lúc có giá trị âm . Ta phải sử dụng các biểu thức (1 – 26 ) , (1 – 28 ) một cách phù hợp để tính toán cho đúng .Khi quay bánh lái theo chiều ngược , do mômen cản hỗ trợ cho chuyển động của bánh lái , mômen cản trên trục động cơ có thể nhỏ hơn cả M0 ( Đường đặc tính ) . Trong trường hợp này mômen cản có thể được tính theo biểu thức :

1.5.2. Đối với hệ thống lái điện thủy lực : Cũng giống như đối với lái điện cơ , giản đồ phụ tải của hệ thống lái điện thủy lực là mối quan hệ của mômen cản trên trục động cơ với góc bẻ lái : M = f() . Mômen cản trên trục động cơ thực hiện phụ thuộc vào tải thủy động của bơm , cụ thể là phụ thuộc vào lưu lượng chất lỏng qua bơm và áp lực công tác của chất lỏng do bơm tạo ra . Vậy để xây dựng được giản đồ phụ tải cho động cơ thực hiện ta cần khảo sát hai thông số này . 1.5.2a.Lưu lượng của bơm piston quay : a) Giá trị của lưu lượng chất lỏng qua bơm được xác định bằng biểu thức sau :

[m3/s] ( 1 -41)

Trong đó : d – là đường kính của piston ( Xem phần bơm có lưu lượng thay đổi ) [m] Z – là số piston có trong bơm . hmax – là hành trình lớn nhất của piston [m] . e - là độ dịch chuyển tương đối của vành định tâm của bơm có lưu lượng thay đổi ( emax = 1) [ mm] . n – là tốc độ quay của rotor bơm [ v/ph]. V - là hiệu suất thể tích . Với một bơm cụ thể , các thông số d, Z, hmax là những giá trị không đổi . Ta đặt :

Khi đó : [m3/s] ( 1 – 42).

14

Ta biết rằng , với bơm piston , sau một vòng quay của rotor bơm sẽ đưa vào hệ thống một lượng chất lỏng xác định . Do vậy , bơm piston rotor quay sẽ có lưu lượng toàn phần là hàm bậc nhất của tốc độ rotor . b)Các dạng lưu lượng : Lưu lượng của bơm piston có rotor quay được chia thành các dạng sau đây : - QXL – Lưu lượng xác lập ( hay còn gọi là lưu lượng toàn phần ) của bơm . Lưu lượng này chỉ có khi tốc độ quay của bơm là tốc độ định mức . Khi đó lưu lượng xác lập chỉ còn phụ thuộc vào độ lệch tâm của vành định tâm .Trong trường hợp này ta coi thể tích chất lỏng đầu vào bằng thể tích chất lỏng được nén .( Nghĩa là V = 1) .Như vậy từ phương trình ( 1- 42 ) ta có :

QXL = f(e) khi n = const và V = 1 - Qtd – Lưu lượng tương đối của bơm . Đây cũng là dạng lưu lượng xác lập được tính ở đơn vị tương đối . Tức là :

Với QXlmax ứng với khi e = 1.[ mm].Chú ý rằng với các giá trị khác nhau của hiệu suất của bơm . Lưu lượng xác lập và lưu lượng tương đối cũng sẽ có các giá trị khác nhau . - Qd – Lưu lượng tác dụng . Khi đã biết lưu lượng xác lập , nếu ta xét đến ảnh hưởng của tốc độ thực của bơm và ảnh hưởng của hiệu suất thể tích khi áp lực của chất lỏng công tác thay đổi , ta sẽ phải tính lưu lượng tác dụng . Lưu lượng tác dụng được xác định bằng biểu thức sau đây :

[m3/s]. ( 1 – 43)

c) Thiết bị hạn chế lưu lượng xác lập :

Trong quá trình hoạt động , nếu vì một lý do nào đó mà áp lực công tác trong hệ thống tăng lên sẽ làm cho mômen tải trên trục động cơ thực hiện tăng . Điều này có thể dẫn đến quá tải cho động cơ thực hiện . Để tránh quá tải cho động cơ , trong hệ thống thủy lực có lắp đặt một bộ hạn chế lưu lượng xác lập cho bơm thủy lực ( Hình vẽ 1 – 12 ) . Khi áp lực công tác của chất lỏng tăng lên , cơ cấu tác động của bộ hạn chế lưu lượng sẽ làm dịch chuyển cần điều khiển vành định tâm bơm theo hướng giảm lưu lượng của bơm . Khi lưu lượng đã được

15

Hình 1 - 12. Nguyên lí hoạt động của bộ tự động hạn chế lưu lượng.

lưu lượng của bơm biến lượng

giảm đi , áp lực của chất lỏng công tác trong hệ thống sẽ không tăng được tới giá trị cực đại . Động cơ sẽ thoát khỏi tình trạng quá tải . Ở đây ta có thể xem xét qua cấu tạo của bộ hạn chế lưu lượng của bơm . ( Cần chú ý rằng thiết bị này chỉ được lắp ở những hệ thống lái điện thủy lực có bơm thủy lực là loại bơm có lưu lượng thay đổi ) . Thiết bị hạn chế lưu lượng có những bộ phận chính như sau : - Cặp xylanh piston 18.2. Piston này có thể dịch chuyển từ vị trí chính giữa về hai phía với một khoảng cách hợp lý dể sao cho khi nó dịch chuyển , cơ cấu tác động số 7 sẽ làm tâm bơm dịch chuyển đủ để lưu lượng của bơm giảm tới mức cho phép . Thông thường người ta đặt hành trình này vào khoảng ( 0.5 0.35 ) emax . - Khối van 14 . Khối van này có nhiệm vụ so sánh áp lực của chất lỏng cong tác với áp lực cho phép đặt trước . Khối van này có hai van để có thể so sánh áp lực cả hai chiều bẻ lái . Khi đang thực hiện bẻ lái theo một chiều nào đó , nếu áp lực công tác của chất lỏng tăng quá giá trị phép đặt trước thì một trong hai van này sẽ mở để đưa chất lỏng công tác vào xylanh 18. d) Giản đồ lưu lượng xác lập : Đây là mối quan hệ QXL = f() . Khi thực hiện bẻ lái từ mạn này sang mạn kia ( max ) .

Hình vẽ (1 - 13 ) mô tả giản đồ lưu lượng xác lập của bơm . Giản đồ này được xây dựng trên cơ sở khảo sát quá trình bẻ lái từ mạn trái ( - max) sang mạn phải ( +max). Tại thời điểm ban đầu , khi động cơ servo nhận được tín hiệu điều khiển , tâm bơm được dịch chuyển từ 0 đến emax . Lưu lượng của bơm tăng dần từ 0 tới QXL . Thời gian này bánh lái quay được một góc từ 3o đến 5o . Trong suốt thời gian bẻ lái tiếp theo đó , lưu lượng xác lập luôn không đổi ( Nó sẽ là lưu lượng đặt trước của chất lỏng công tác ) , bộ hạn chế lưu lượng bắt đầu làm việc làm lưu lượng giảm nhanh tới lưu lượng hạn chế với Qhc = ( 0.5 0.65 ) . Bánh lái tiếp tục quay . Do tác động của thiết bị tạo lặp thủy lực , tâm của bơm được đưa dần về vị trí 0 làm lưu lượng giảm dần .1.5.2b.Đặc tính áp lực công tác của bơm : Đặc tính áp lực công tác của bơm là đường biểu thị mối quan hệ pp = f() và được xây dựng trong vùng góc bẻ lái từ - max đến +max .Áp lực công tác được tạo bởi bơm thủy lực . Áp lực này cần phải thắng được mômen cản trên trụ lái khi bẻ lái từ vùng góc bẻ lái dương ( Từ mặt phẳng đối xứng ra mạn tàu ) Khi momen cản trên trụ lái có giá trị âm , chất lỏng công tác được chuyển từ xylanh lực này sang xylanh lực kia . Bơm thủy lực được xem như làm việc ở chế độ không tải , không tạo ra áp lực công tác ( hình vẽ 1 – 14 ) . Giá trị của áp lực chính được xác định bằng lực khi bẻ lái với góc bẻ lái dương ( theo biểu thức 1 – 32 ) .Ta đã có :

( 1 - 44 )

16

Hình 1 - 13. Đặc tính lưu lượng xác lập khi bẻ lái từ mạn này sang mạn kia.

Hình 1 - 14. Sự phụ thuộc của áp lực công tác vào góc bẻ lái.

với Pc - áp lực chính trong xylanh lực Fc - lực cản theo phương dọc trục trong xylanh lực , được xác định theo biểu thức ( 1- 32).Thay Fc từ ( 1 – 32) và biến đổi ta có :

( 1 – 45)

Hay là :

( 1 – 46)

Từ đó ta có :

[N/m2] ( 1 – 47)

.D.h – Diện tích tiếp xúc của xylanh và piston của xylanh lực [N]. h – Hành trình của piston [m] . D – đường kính của piston [m]. p – Áp lực công tác của piston [N/m2] . fc – Hệ số ma sát 0.15 – Hệ số kinh nghiệm . R0 = ( 1.1 1.6) d – là khoảng cách từ trục của xylanh lực tới trục của trụ lái d - là đường kính của trụ lái Ta nhận thấy khi góc bẻ lái = 0 mômen cản trên trụ lái M = 0 thì :

[N/m2] . ( 1 – 48)

Ở góc bẻ lái ( - 0 0 ) , do góc bẻ lái nhỏ , lực tác dụng của dòng nước lên bánh lái không đủ lớn để làm quay bánh lái . Do vậy . bơm thủy lực cần sinh ra một áp lực công tác để hỗ trợ cho việc quay bánh lái . Ngoài tải thủy động và một số tổn hao cơ học chủ yếu của hệ thống ,áp lực công tác của bơm còn phải thắng tổn hao ma sát giữa chất lỏng và đường ống dẫn và một số tổn hao phụ khác . Do vậy bơm cần phải sinh ra một áp lực công tác phụ .

Với : Pph = ( 0.1 0.5) Pc ( 1 – 49) Áp lực này phụ thuộc vào một giá trị hầu như không đổi trong khoảng bẻ lái từ (- max +max ). Do vậy áp lực công tác của bơm sẽ là :

Pp = Pc + Pph

1.5.3. Xác định mômen cản trên trục động cơ : Ta biết rằng , công suất tác dụng của động cơ có thể được xác định dựa vào mômen [Nm] trên trục động cơ và tốc độ quay [vòng / phút ] của nó theo biểu thức :

[KW] ( 1 – 50)

Mặt khác , theo các tham số thủy động , công suất của động cơ thực có thể được xác định dựa vào lưu lượng [m3/s] và áp lực của bơm theo biểu thức :

[KW]. ( 1 - 51 )

Ở đây : Qd - là lưu lượng tác dụng của bơm thủy lực , được xác định theo biểu thức ( 1- 43) Pp - là áp lực công tác của bơm Công suất tác dụng này phải đủ lớn để thắng được mômen cản trên trục động cơ thực hiện . Từ các phương trình ( 1 – 51) ( 1 – 43) ( 1 – 40) ta có :

[KW].

Nếu coi hiệu suất thủy lực Tl = 1 thì :

[Nm].

17

Hay :

[Nm] ( 1 – 52 )

Trong đó : QXL – lưu lượng xác lập [ m3/s] Pp – Áp lực công tác [ N/m2 ] ndm – Tốc độ định mức của động cơ . Đây là giá trị dùng để tính toán xây dựng giản đồ lưu lượng xác lập của bơm [ vòng/phút]. ck - Hiệu suất cơ khí của bơm . Đây cũng là đại lượng để tính pp và QXL . Mc - Mômen cản trên trục động cơTừ biểu thức ( 1 – 52 ) ta nhận thấy : Mômen cản trên trục động cơ thực hiện phụ thuộc vào các tham số cơ bản của bơm thủy lực , đó chính là lưu lượng của bơm và áp lực công tác . Như vậy , khi điều chỉnh hoặc hạn chế lưu lượng của bơm ta đã điều chỉnh hoặc hạn chế tải của động cơ thực hiện . Điều này có ý nghĩa rấtquan trọng trong khai thác hệ thống . Khi mômen cản trên trụ lái tăng sẽ làm tăng áp lực công tác của chất lỏng trong xylanh lực , dẫn tới tăng momen cản trên trục động cơ . Để tránh cho động cơ thực hiện bị quá tải , có thể điều chỉnh để giảm lưu lượng của bơm nhằm giữ cho mômen cản trên trục động cơ luôn ở giá trị cho phép . Từ phương trình ( 1 – 52 ) , dựa vào các đặc tính QXL = f( ) và pp = f() ta xây dựng được đặc tính mômen cản trên trục động cơ theo góc bẻ lái : M = f() trong vùng max hình 1 – 15 ).

Ta nhận thấy : Tại vùng góc bẻ lái ngược , với góc bẻ lái lớn , áp lực công tác pp = 0 có thể coi động cơ lai bơm làm việc ở chế độ không tải . Mômen cản trên trục động cơ có giá trị Mx . Khi bánh lái quay về mặt phẳng đối xứng của tàu và chuyển sang vùng góc bẻ lái dương , mômen cản trên trục động cơ tăng dần cùng với sự tăng lên của pp . Khi bánh lái quay tới góc = ( 24o 26o ) thì do tác động của cơ cấu hạn chế lưu lượng , QXL của bơm đột ngột giảm xuống làm mômen cản trên trục động cơ cũng đột ngột giảm theo . Sau đó mômen cản tăng dần theo sự tăng lên của pp cho tới khi = 30o thì từ từ giảm đến Mx

cùng với sự giảm của QXL . Cần chú ý rằng : ở chế độ không tải , tốc độ động cơ có thể bằng n 1.05 nđm và mômen không tải Mx = ( 0.15 0.35) Mđm . Ở đây Mđm của động cơ có thể xác định sơ bộ theo biểu thức (1 – 52 ) . khi lấy QXL = Qđm và pp = pđm . Như vậy các bước để xác định đặc tính tải của động cơ thực hiện M = f( ): + Tính lực tác dụng của dòng nước lên bánh lái : N = f() + Xây dựng đặc tính mômen cản trên trụ lái : M = f() + Xây dựng đặc tính M = f( M ) + Xây dựng đặc tính M = f( )

1.6. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN , THIẾT LẬP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THIẾT BỊ LÁI ĐIỆN CƠ

18

Hình 1 - 15. Đặc tính mômen cản trên trục động cơ theo góc bẻ lái.

1.6.1.Đặc điểm công tác : - Động cơ thực hiện là động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại ; Hệ số ngắn hạn lặp lại = 40% . - Hệ thống có hai chế độ làm việc : + Chế độ điều động : góc bẻ lái lớn , số lần bẻ lái nhỏ . + Chế độ hành trình : Góc bẻ lái nhỏ , số lần bẻ lái lớn có thể lên đến 350 lần / giờ nếu thời tiết xấu . + Điều kiện làm mát khó khăn . + Có thể bị dừng dưới điện . Với những đặc điểm như trên loại động cơ có thể sử dụng : Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc ( Với các hệ thống có công suất nhỏ ) ; Động cơ một chiều , hệ thống máy phát động cơ (Với các hệ thống có công suất lớn ) .1.6.2.Tính chọn động cơ thực hiện cho hệ thống lái : Để tính chọn động cơ thực hiện cho hệ thống lái điện cơ có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau . Trong thực tế thường sử dụng hai phương pháp sau đây : Phương pháp đơn giản , phương pháp tải trung bình .1. Phương pháp đơn giản : Phương pháp này có thể được tóm tắt thành các bước cơ bản sau đây : - Tính lực tác dụng của dòng nước lên bánh lái trong quá trình bẻ lái trên cơ sở biết các thông số cơ bản của tàu , của bánh lái và bộ truyền động cơ khí . - Tính mômen cản trên trụ lái khi cho góc bẻ lái thay đổi từ - max đến +max . - Tính mômen cản trên trục động cơ . - Sơ bộ tính chọn tốc độ động cơ thực hiện dựa vào tốc độ bẻ lái , hệ số truyền của bộ truyền cơ khí . - Tính công suất của động cơ thực hiện và sơ bộ lựa chọn động cơ thực hiện theo sổ tay kỹ thuật - Nghiệm động cơ thực hiện theo điều kiện phát nhiệt và thời gian bẻ lái ( từ - max đến +max) .*)Đặc tính tải gần đúng : Đối với lái điện cơ có bộ truyền động cơ khí tự hãm , người ta có thể coi rằng khi M 0 thì mômen cản trên trục động cơ thực hiện bằng M0 = const.Ta giả thiết rằng khi M>0 , cùng với sự thay đổi của góc bẻ lái , mômen cản trên trục động cơ thực hiện thay đổi tuyến tính ( Hình vẽ 1 – 16 ) .Với loại bánh lái có phần bù , mômen cản trên trụ lái có giá trị âm ngay cả khi góc bẻ lái có giá trị dương +1 . Như vậy , đối với hệ thống lái dùng bánh lái có phần bù , mômen cản trên trục động cơ thực hiện sẽ có giá trị mômen M0 trong vùng góc bẻ lái từ - max đến 1 ( hình vẽ ) . Chú ý rằng , khi xây dựng đặc tính tải gần đúng cho động cơ thực hiện ta phải dựa vào đặc tính M = f() . Các giá trị 1 , - max và +max

cũng được lấy tương ứng từ đặc tính này .

a) Đối với bánh lái không có phần bù : Ở dạng tổng quát , phương trình đặc tính có dạng :

Ở từng vùng góc bẻ lái ta có : - Với góc bẻ lái từ - max đến 0 :

b = 0 và Mc = M0 ( 1 – 53) - Với góc bẻ lái từ 0 đến +max :

19

Hình 1 - 16. Đặc tính tải a / Đối với bánh lái không có phần bù.

b/ Đối với bánh lái có phần bù.

Vì khi = max thì Mc = Mmax . Vậy :

( 1 – 54 )

b) Đối với bánh lái có phần bù : Đối với góc bẻ lái từ - max đến 1 :

b =0 và Mc = M0

Với góc bẻ lái từ 1 đến max :

Vậy :

Hay là :

(1 – 55 )

**)Đặc tính cơ gần đúng của động cơ thực hiện : Động cơ thực hiện của hệ thống lái thường có ba dạng :

- Dạng đặc tính cơ cứng .- Dạng đặc tính cơ mềm .- Dạng đặc tính cơ hình hypebol.

a) Dạng đặc tính cơ cứng : Ta thường gặp động cơ thực hiện là loại động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có một hoặc hai cấp tốc độ . Với loại động cơ này , điểm công tác luôn được lựa chọn trên đoạn tuyến tính của đặc tính . Như vậy khi mômen cản trên trục động cơ thay đổi thì tốc độ động cơ gần như không đổi , n = const ( Xem hình vẽ 1 – 17 ) .

Hình 1-17

Ta có : n = n1 – a .M.

trong đó : n1 – là tốc độ đồng bộ .

Vì khi n = nđm thì M = Mđm

Vậy :

( 1 – 56)

20

Biểu thức ( 1 – 56 ) là phương trình của dạng đặc tính cơ cứng .b) Dạng đặc tính cơ mềm : ( Hình vẽ 1 – 18 ) , dạng đặc tính cơ này có thể gặp trong các hệ thống lái sau :

- Dùng hệ thống máy phát – động cơ có cuộn bù ngược . - Dùng động cơ thực hiện là động cơ điện một chiều kích từ song song có mắc điện trở cố định trong mạch cuộn dây phần ứng ( Với động cơ có P < 3KW). - Dùng động cơ dị bộ rotor dây quấn có điện trở phụ trong cuộn dây rotor .Trong vùng công tác , phương trình đặc tính có dạng :

n = n0 – a. M trong đó :

Vì khi n = 0 thì M = Mn ( với Mn - mômen ngắn mạch )

Vậy :

( 1 – 57)

c) Đặc tính có dạng hypebol: Ta gặp dạng đặc tính này ở động cơ một chiều kích từ nối tiếp và kích từ hỗn hợp ( hình vẽ 1 – 19 ) .

1 – 19

Khi phân tích ta thấy các đặc tính này có dạng gần giống đường hypebol thuần túy với phương trình đặc tính :M.nx = const Trong đó x = ( 2.5 3.0) . Với các giá trị này của x , đặc tính cơ cứng hơn đặc tính cơ thuần túy ( x = 1) . Ở đây ta có thể khảo sát phương trình đặc tính của động cơ một chiều kích từ hỗn hợp với giả thiết động cơ làm việc ở vùng gần bão hòa của mạch từ và cường độ từ trường của mạch từ là một giá trị không đổi . Khi đó ta có :

Hay :

Đối với động cơ điện một chiều , ta đã có :

Từ đó ta có :

Mà : M = CM .I.Hay :

Có thể coi U = const và đặt thì ta sẽ có :

21

Hình 1 - 19. Đặc tính cơ dạng Hypecbol

Vậy : M.n3 = C1 = const

***)Xác định cấp tốc độ cần thiết của đặc tính cơ : Ta biết rằng , tốc độ định mức của động cơ thực hiện có ý nghĩa quyết định tới thời gian bẻ lái . Vì vậy , khi tính toán để xác định các cấp tốc độ của động cơ thực hiện cần đảm bảo sao cho động cơ có thể quay được bánh lái từ mạn này sang mạn kia trong điều kiện có tải với thời gian không vượt quá thời gian quy định của đăng kiểm và thỏa mãn các yêu cầu khác . Để thấy rõ được điều này , ta xét một ví dụ cụ thể sau đây : Khi bẻ lái từ - max đến + max mômen tải trên trục động cơ thực hiện được giới hạn bởi các giá trị M0

và Mmax ( Ngoài ra người ta còn cần lưu ý tới mômen cản có giá trị lớn xuất hiện ở chế độ chạy tàu theo đường díc dắc ) . Mômen quay của động cơ ở chế độ khởi động phải đủ lớn để gia tốc và làm quay được bánh lái . Đối với hệ thống lái , người ta thường chọn :

Mkd = ( 1.5 2.0)Mmax ( 1 – 58) Như vậy ta đã xác định được điểm dưới của đặc tính cơ ( Có tọa độ n = 0 và M = Mkd ) Ta cần tính toán để xác định điểm trên của đặc tính ( Hình 1-18) . Từ dạng đặc tính ( 1-18) ta thấy : Điểm trên của đặc tính có tọa độ ( nxi ; 0 ) . Ta cũng nhận thấy rằng tốc độ động cơ thực hiện càng thấp thì công suất động cơ thực hiện càng được giảm bớt . Tuy nhiên , khi chọn tốc độ thấp sẽ có thể không thỏa mãn về điều kiện thời gian bẻ lái . Vì vậy cần phải phân tích để lựa chọn tốc độ nxi cho phù hợp , thỏa mãn được tính kinh tế nhưng cũng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật khác của hệ thống lái . Để đạt được điều này ta có thể thực hiện theo cách sau đây : Thành lập biểu thức thời gian trong từng vùng bẻ lái theo giá trị tốc độ nxi . Tổng thời gian của hai vùng bẻ lái phải nhỏ hơn hoặc bằng :

[giây]. Dựa vào T và các đại lượng cho trước để tính nxi . Sau đây là các bước tính cụ thể :- Xác định thời gian bẻ lái trong vùng góc bẻ lái ngược : Trong vùng này , mômen tải trên trục động cơ là M0 . Tương ứng với tải này là tốc độ không tải n0 của động cơ thực hiện và được xác định theo biểu thức ( 1-57) ( theo dạng đặc tính cơ của hệ thống ) :

ở đây : Mn = Mkd . Góc quay bánh lái , tốc độ quay của động cơ thực hiện và thời gian bẻ lái liên hệ với nhau qua biểu thức :

Trong đó : n0 – tốc độ không tải của động cơ thực hiện [ vòng /phút ] t1 – thời gian bẻ lái [ giây ]. max – góc bẻ lái [ radian]. i– Tỷ số truyền của bộ truyền cơ khí .Từ đó ta có :

( 1-60).

ở đây : là hệ số của tỷ số truyền khi góc quay tính bằng radian

là hệ số của tỷ số truyền khi góc quay tính bằng độ .

- Xác định thời gian bẻ lái trong vùng bẻ lái thuận : Trong vùng này mômen cản trên trục động cơ tăng lên theo đường thẳng ( hình 1-16 a). Ta có :

( 1-61)

Khi tải trên trục động cơ tăng lên , tốc độ động cơ sẽ giảm dần ( hình 1-18) . Để xác định tốc độ động cơ ta dùng biểu thức (1-57), khi thay M = Mc ta có :

22

Biến đổi biểu thức này và đặt :

(1-62)

Ta có mối liên hệ giữa tốc độ quay của động cơ thực hiện với góc quay của bánh lái : (1-63)

Tốc độ quay của động cơ thực hiện có thể được tính theo biểu thức :

Trong đó : = 2n/60 – là tốc độ góc của trục động cơ d/dt – là tốc độ góc của trụ lái .

Vậy :

Tức là :

(1-64)

Từ (1-63) và (1-64) ta có :

(1-65)

Khi thay n0 và A bằng các giá trị của biểu thức (1-62) ta sẽ tính được thời gian bẻ lái trong vùng II.- Xác định điểm tính toán của đặc tính cơ của động cơ thực hiện : Thời gian bẻ lái từ mạn này sang mạn kia được tính :

[s] Điều kiện cần thỏa mãn hệ thống truyền động điện lái là :

T = t1 + t2

Thay t1 và t2 từ các biểu thức (1 -60 ) và ( 1 – 65 ) ta được :

( 1 -66)

Từ đó ta có :

Chú ý rằng : Tùy thuộc từng trường hợp mà ta có thể dùng biểu thức ( 1 -66 ) để tính một trong các tham số C0 , T , hoặc nx .- Tính công suất động cơ thực hiện : Công suất tác dụng của động cơ thực hiện được xác định bởi mômen và tốc độ quay của động cơ . Từ dạng đặc tính cơ của động cơ ta thấy , ứng với mỗi điểm của đặc tính ta đều xác định được một giá trị của công suất . Tuy nhiên , theo cách tính đơn giản , ta chọn công suất định mức cho động cơ bằng công suất cực đại . Đây là công suất ở chế độ ngắn hạn , thường là nửa giờ . Như vậy trên đặc tính cơ công suất định mức ứng với mômen định mức và tốc độ quay định mức của động cơ .

*) Xác định mômen quay định mức : Để xác định Mdm ta dựa vào phương trình P = f( M) :

Với n0i - là tốc độ đồng bộ của đường đặc tính thứ i ; Mn - là mômen ngắn mạch 23

Hay :

Ta có :

Từ đó : [Nm].

**) Xác định tốc độ quay định mức của động cơ . Theo đặc tính cơ và dựa vào mômen quay định mức Mdm ta có :

***) Tính công suất định mức của động cơ :

[KW].

Sau khi xác định được công suất định mức , tiến hành lựa chọn sơ bộ động cơ theo sổ tay kỹ thuật . Dựa vào các thông số cơ bản của động cơ vừa chọn được dựng đặc tính chính xác của động cơ thực hiện . Đó chính là cơ sở để nghiệm động cơ. 2.Phương pháp tải trung bình : Đây là phương pháp tính toán đơn giản nhất . Các bước tính của phương pháp này như sau :*) Bước thứ nhất : Tính mômen quay định mức . Theo phương pháp này , mômen quay định mức được lấy bằng mômen trung bình theo góc lái của một chu kỳ bẻ lái từ mạn này sang mạn kia . Ở phần trước ta đã xây dựng được đặc tính M = f() ( hình vẽ 1-16). Trong vùng II của đặc tính , mômen trên trục động cơ tăng tuyến tính với góc bẻ lái . Trong vùng này , mômen trung bình trên trục động cơ được tính:

( 1-62)

trong đó : ( Đối với bánh lái không có phần bù )

Thay M vào (1-62 ) và tính ta được :

( 1-63)

Như vậy mômen trung bình bình phương của hàm tuyến tính bằng 1/3 tổng bình phương các giá trị giới hạn của mômen trong vùng thay đổi đó .Giá trị này có ý nghĩa rất quan trọng trong tính toán . Từ đó ta tính được giá trị trung bình của mômen tải trên trục động cơ khi bẻ lái từ mạn này sang mạn kia ( Đối với bánh lái không có phần bù ):

Kết quả tính toán mômen định mức theo biểu thức trên chỉ là giá trị tính toán sơ bộ . Để đảm bảo lựa chọn động cơ chính xác , ta phải chú ý tới yêu cầu về khả năng quá tải của động cơ . Ta có thể dựa vào yêu cầu khi khởi động động cơ với mômen tải lớn nhất trên trục động cơ để có :

trong đó : Mkd - Mômen khởi động của động cơ . kd - Khả năng quá tải của động cơ theo mômen ở chế độ khởi động hoặc dừng . 1,5 - Hệ số tính đến khả năng dự trữ để gia tốc và thắng sức cản do ma sát của bộ truyền động ở trạng thái tĩnh .

24

Từ đó tính được mômen định mức theo mômen cực đại trên trục và khả năng quá tải theo mômen của động cơ ; Mômen này phải thỏa mãn điều kiện :

Mdm ≥ Mtb

**) Bước thứ hai : Tính tốc độ quay định mức của động cơ thực hiện .Theo phương pháp này tốc độ định mức của động cơ có thể được coi bằng tốc độ trung bình trong một chu kỳ bẻ lái từ mạn này sang mạn kia . Từ phương trình ( 1-?) ta có :

[vòng/phút].

trong đó : nếu góc quay của bánh lái tính bằng độ .

T = Tdk - ( 2 ÷ 3) [ s] ***) Bước thứ ba : Tính công suất của động cơ thực hiện . Công suất của động cơ thực hiện được tính bằng biểu thức :

[KW].

****) Bước thứ tư : Lựa chọn động cơ thực hiện theo sổ tay kỹ thuật dựa vào các thông số : Pdm , Mdm , ntb

, B = 40% . Chú ý rằng , động cơ thực hiện của hệ thống lái được chế tạo kiểu kín nước và chống nổ .1.6.3.Kiểm nghiệm động cơ : Động cơ sau khi đã được lựa chọn sơ bộ theo các phương pháp ở trên cần được kiểm nghiệm xem có thỏa mãn các điều kiện làm việc hay không . Có hai thông số cần kiểm tra đó là : + Kiểm tra điều kiện phát nhiệt . + Kiểm tra thời gian bẻ lái .a) Kiểm tra điều kiện phát nhiệt : Để nghiệm trạng thái phát nhiệt của động cơ thực hiện ta có thể dùng một trong ba phương pháp sau :- Phương pháp xây dựng đường cong pháp nhiệt .- Phương pháp tải trung bình bình phương hoặc tải ngắn hạn lặp lại .- Phương pháp so sánh tổn hao tương đương .Việc lựa chọn phương pháp này hay phương pháp kia phụ thuộc vào tính chất và đặc điểm công tác của các động cơ thực hiện trong các hệ thống cụ thể .Với hệ thống truyền động điện lái , để nghiệm chế độ phát nhiệt cho động cơ thực hiện người ta thường dùng phương pháp thứ hai và thứ ba mà không dùng phương pháp thứ nhất ,bởi vì thời gian công tác của động cơ trong một chu kỳ bẻ lái rất nhỏ ( thường được tính bằng giây ) trong khi thời gian để động cơ đạt đến nhiệt độ bão hòa lại rất dài ( từ 2 đến 3 giờ ) . Trong điều kiện như vậy , việc xây dựng đường cong phát nhiệt rất khó thực hiện. *) Phương pháp tải trung bình bình phương :Bước 1: Xây dựng giản đồ phụ tải :Động cơ điện bị đốt nóng do chính dòng điện chạy qua nó . Để kiểm nghiệm động cơ theo phương pháp tải trung bình bình phương cần phải xây dựng được giản đồ phụ tải dưới dạng :

I = ( t) Đối với lái điện cơ và lái điện thủy lực ta đều đã xây dựng giản đồ năng lượng P = f( ) và đặc tính tải M = f( ) ( hình vẽ 1-15 , 1-21 , 1-24) , mặt khác ta cũng có mối quan hệ thời gian và góc bẻ lái t = f( ) ( xem 1.12 ). Từ những mối quan hệ này ta có được giản đồ phụ tải dưới dạng P = ( t) ; M = ( t) . Mặt khác từ động cơ tra được trong sổ tay kỹ thuật ta có được các thông số của động cơ và xây dựng được mối quan hệ M = f(I) và P = f(I) . Từ đó ta có được giản đồ dưới dạng I = ( t) hình 1-27 TL . Khi tính toán cho lái điện cơ cần phải tính đến các trạng thái động - hãm , khởi động động cơ . Khi không đòi hỏi chính xác cao có thể chọn : Chế độ khởi động Ikd = ( 2.0 ÷ 2.5) Idm tkd = ( 0.5 ÷ 1.0) s Chế độ hãm động năng : Ih = Ikd th = 0.5 tkd

25

Thời gian của một chu kỳ bẻ lái :

với m - là số chu kỳ bẻ lái trong một giờ

( Đối với lái điện thủy lực thời gian một chu kỳ bao gồm cả thời gian làm việc với tải trên trụ lái và thời gian khi không tải ).Bước 2 : Nghiệm động cơ theo điều kiện phát nhiệt . - Đối với lái điện cơ : Đối với lái điện cơ , động cơ công tác ở chế độ ngắn hạn lặp lại . Dòng điện ngắn hạn được tính theo biểu thức :

( 1-68)

Dòng điện ngắn hạn lặp lại tính theo biểu thức 1-68 còn có thể được tính bằng phương pháp đồ thị ( Bằng cách dựng giản đồ phụ tải I = ( t) sau đó tính diện tích được bao bởi đường cong này với trục hoành ) hoặc bằng phương pháp giải tích . Thời gian đóng mạch tương đối được tính :

( 1-69)

Tính quy đổi dòng điện ngắn hạn lặp lại thành dòng điện tiêu chuẩn theo hằng số thời gian đóng mạch tương đối tiêu chuẩn :

(1-70)

Điều kiện nghiệm là : Itc ≤ Idm - Đối với lái điện thủy lực : Trong hệ này động cơ công tác ở chế độ dài hạn với tải thay đổi . Vì vậy cần tính dòng điện trung bình bình phương :

( 1-71)

Điều kiện nghiệm là : Itb ≤ Idm

**) Phương pháp so sánh tổn hao tương đương : Phương pháp này thường hay sử dụng để nghiệm phát nhiệt cho động cơ thực hiện của hệ thống lái . Điều kiện để nghiệm theo phương pháp này là : Tổn hao năng lượng ở chế độ công tác thực tế trong thời gian xác định ( Thường lấy là một giờ ) phải nhỏ hơn tổn hao năng lượng khi động cơ công tác dài hạn với các thông số định mức . Cơ sở của phương pháp này là : Nếu coi rằng tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc được chuyển thành nhiệt đốt nóng động cơ . Động cơ làm việc ở chế độ định mức có nghĩa là phát nhiệt của động cơ nằm trong phạm vi cho phép . Vậy nếu tổn hao năng lượng thực tế của động cơ còn nhỏ hơn tổn hao ở chế độ định mức thì phát nhiệt của động cơ là hoàn toàn cho phép . Đối với lái điện cơ , tổn hao thực tế gồm ba thành phần : Tổn hao ở chế độ động ( bao gồm tổn hao khi khởi động và khi hãm ) , tổn hao ở chế độ công tác bình thường , và tổn hao kích từ .Đối vớ lái điện thủy lực tổn hao này gồm hai thành phần : tổn hao trong chế độ làm việc bình thường và tổn hao kích từ mà bỏ qua tổn hao ở chế độ động vì động cơ làm việc ở chế độ dài hạn , chỉ khởi động một lần trước khi đưa vào làm việc .- Tên gọi và các biểu thức cần dùng khi tính nghiệm : + Tổn hao công suất thực hiện Pdm : Tổn hao này được tính dựa vào công suất định mức và hiệu suất của nó theo biểu thức :

[W]. (1-72)

+ Năng lượng tích lũy trong rotor ở chế độ khởi động WA : Ở lái điện cơ khi ngắt động cơ khỏi lưới , thường ở chế độ hãm động năng . Năng lượng này được phóng qua điện trở hãm và cuộn dây rotor của động cơ . Đây là thành phần tham gia vào việc đốt nóng động cơ và được xác định theo biểu thức sau :

[W]. (1-73)

26

trong đó : J = m2 = GD2/4g - là mômen quán tính của tất cả các phần quay quy đổi về trục động cơ [ kGm2 ]. = 2n/60 - tốc độ góc của động cơ [ Radian / s].Trong đa số các trường hợp mômen bánh đà của các phần quay rất khó xác định . Khi tính toán người ta cho phép lấy tổng mômen bánh đà của các phần quay bằng 15% ÷ 20% mômen bánh đà của động cơ . Vậy :

[W]. (1-74)

Hệ số trao đổi nhiệt : Hệ số này đặc trưng cho sự chuyển hóa năng lượng tích lũy trong phần quay của động cơ thành nhiệt năng đốt nóng động cơ . Hệ số này phụ thuộc vào nguyên lý xây dựng hệ truyền động và phương pháp khởi động , dừng động cơ và được xác định bằng biểu thức :

= kd + h

với : kd - Hệ số trao đổi nhiệt ở chế độ khởi động h - Hệ số trao đổi nhiệt ở chế độ hãm .Đối với hệ thống máy phát - động cơ , rotor của động cơ bị ngắt khỏi mạch , kích từ luôn có . Vì vậy , khi dừng động cơ luôn có trạng thái hãm động năng xảy ra . Năng lượng tích lũy được trong rotor mất đi một phần để thắng sức cản do ma sát ( vào khoảng 20% ) , phần còn lại phóng qua điện trở hãm thực hiện quá trình hãm động năng . Trường hợp này lấy = ( 0.7 ÷ 1.0) . Đối với hệ thống cấp nguồn trực tiếp cho động cơ thực hiện , nếu không có quá trình hãm điện , quá trình dừng động cơ xảy ra tự nhiên thì = 0 . Nếu có hãm động năng thì 80% năng lượng tích lũy trong rotor sẽ tiêu tán trên điện trở và cuộn dây rotor hãm khi đó :

trong tính toán thường chọn = 0.2 ÷0.8. Đối với hệ thống có động cơ thực hiện là động cơ dị bộ rotor lồng sóc , hệ số trao đổi nhiệt ở chế độ hãm h = 0.8 còn hệ số trao đổi nhiệt ở chế độ khởi động kd = 2.0 ( do dòng khởi động lớn ) .+ Tổn hao thực hiện . Được xác định bằng biểu thức :

Wth = Wth1 + Wth2

Tổn hao này được tính cho một chu kỳ bẻ lái ( bao gồm cả bẻ lái thuận và bẻ lái ngược ) Độ lớn của tổn hao này phụ thuộc vào kiểu truyền động và chế độ làm việc của hệ thống .- Điều kiện để nghiệm phát nhiệt : + Đối với lái điện cơ :

(1-75)

với : - Hệ số thời gian đóng mạch tương đối :

Pkt - Tổn hao công suất kích từ độc lập của động cơ trong hệ thống máy phát động cơ . Tổn hao này được tính cho trạng thái dừng động cơ . Khi làm việc tổn hao này được tính với tổn hao thực hiện Wth

+ Đối với lái điện thủy lực điều kiện để nghiệm là :

hoặc :

với : tct - thời gian làm việc trong một chu kỳ .

- tổn hao công suất kích từ ở chế độ không tải . Trong tính toán thường chọn Pkt

= (0.15 ÷ 0.2) Pdm - Xác định tổn hao thực hiện Wth .Tổn hao thực hiện Wth của động cơ thực hiện trong một chu kỳ bẻ lái phụ thuộc rất nhiều vào chế độ công tác của hệ truyền động điện lái . Có hai chế độ chính của hệ thống lái đó là : + Chế độ hành trình trong vùng nước tự do , hệ thống giữ hướng đi cho trước . Ở chế độ này góc bẻ lái thường có giá trị nhỏ và số lần bẻ lái trong một giờ thường có giá trị lớn .

27

+ Chế độ điều động ra vào cảng hoặc đi trong luồng hẹp . Ở chế độ này góc bẻ lái thường có giá trị lớn và số lần bẻ lái có giá trị nhỏ .Mặt khác ở hệ thống lái điện cơ và điện thủy lực , tổn hao thực hiện ở các chế độ này cũng khác nhau . Sau đây ta tính cho từng trường hợp với từng hệ thống :

1.7. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC , PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ THỰC HIỆN CHO LÁI ĐIỆN - THỦY LỰC .

1.7.1. Đặc điểm công tác : - Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn - Mômen cản trên trục động cơ phụ thuộc vào tải thủy động của bơm thủy lực . - Các lực , mômen cản xuất hiện trong quá trình bẻ lái ( Xem các lực tác động trong bộ truyền động thủy lực ) . Để thắng được các lực này và làm bánh lái quay áp lực công tác của chất lỏng công tác phải đủ lớn . Các hệ thống lái điện thủy lực hiện đang dùng trên tàu thủy có áp lực định mức của chất lỏng công tác nằm trong khoảng : + ( 70 ÷ 100 ) KG/cm2 hoặc (68,7 ÷ 98,1).105 N/m2 đối với loại xylanh lực + 60 KG/cm2 đối với động cơ thủy lực cánh phẳng .1.7.2.Tính chọn động cơ thực hiện cho hệ thống lái điện thủy lực :Ta có thể tính toán lựa chọn động cơ thực hiện cho hệ thống lái điện thủy lực dựa vào hai cơ sở : - Theo tải thủy lực trung bình của bơm . - Theo tải cơ học trung bình của động cơ . *) Tính chọn động cơ theo tải thủy lực trung bình của bơm : Công suất của bơm thủy lực được tính theo lưu lượng của bơm và áp lực công tác của chất lỏng do bơm tạo ra . Nếu lưu lượng có đơn vị tính là [m3/s ], áp lực là [ N/m2] thì đơn vị tính của công suất là :

W

Khi bẻ lái từ mạn này sang mạn kia , do mômen cản trên trụ lái là một giá trị thay đổi nên lưu lượng và áp lực công tác của chất lỏng công tác cũng thay đổi . Vì vậy để tính công suất của bơm ( mà gián tiếp là công suất của động cơ thực hiện ) ta phải dựa vào giá trị trung bình của áp lực và lưu lượng trong một chu kỳ bẻ lái . Lưu lượng trung bình được tính theo biểu thức :

[ m3/s]

trong đó : T - là thời gian bẻ lái từ mạn này sang mạn kia T = Tdk - ( 2 ÷ 3) [ s] . Áp lực công tác trung bình được xác định dựa vào đường cong p =() (xem hình vẽ 1 - 14). Cách làm như sau:

- Dựng đường đặc tính áp lực công tác theo góc bẻ lái (xem hình vẽ 1 - 20). Chú ý rằng khi dựng phải quan tâm tới tỉ lệ xích của p và .

- Chuyển đổi tương đương phần diện tích bao bởi đường cong áp lực với trục hoành bằng diện tích hình chữ nhật có cạnh là ( 0 max) và ptđ.

Khi đó, áp lực công tác trung bình được tính bằng biểu thức:

Đối với bánh lái có phần bù, do mômen cản trên trụ lái có giá trị dương ngay cả ở vùng góc bẻ lái âm, bơm thủy lực phải tạo được áp lực công tác để làm quay bánh lái trong vùng góc bẻ lái này (xem hình vẽ 1 - 18).

28

Hình 1-18

Trong trường hợp này, áp lực công tác trung bình của bơm được tính theo biểu thức sau:

Trong đó:

S1 và S2 - Diện tích được giới hạn bởi đường cong p =() trong vùng góc bẻ lái âm và dương, cm2.

mP và m - Tỉ lệ xích áp lực, N/m2, cm và tỉ lệ xích góc, radian/cm.

Công suất của động cơ thực hiện được tính bằng phần công suất hữu ích của bơm và công suất tổn hao trong hệ thống truyền thủy lực. Tổn hao công suất của bơm được tính bằng hiệu suất của nó. Khi đó, công suất của động cơ thực hiện được tính theo biểu thức sau đây:

Trong đó: Qtb có đơn vị tính là m3/s.

ptb có đơn vị tính là N/m2

Đây là công suất làm việc dài hạn của động cơ thực hiện.b. Tính toán theo tải cơ học trung bình: Theo phương pháp này, công suất của động cơ thực hiện sẽ được tính theo tốc độ quay định mức

nđm và mômen định mức Mđm.Tốc độ định mức của động cơ được chọn theo tốc độ định mức của bơm và thêm vào (30 40)%

để tăng khả năng dự trữ. Tức là:nđm.đc = nđmb + (30 40)%nđmb

Mômen định mức của động cơ được chọn dựa theo yêu cầu về khả năng quá tải của động cơ thực hiện kết hợp với giá trị mômen ngắn hạn lặp lại được tính trong một chu kỳ bẻ lái từ mạn này sang mạn kia (tức là ta đã tính đến sự thay đổi của tải theo góc bẻ lái và thời gian làm việc cho động cơ thực hiện).

Để tính được mômen trung bình, cần phải xác định được mômen ngắn hạn lặp lại theo biểu thức:

Khi đó mômen trung bình được tính theo biểu thức:

29

Trong đó:MX - Mômen tải trên trục động cơ ở chế độ bẻ lái ngược MX = (0,15 0,35)Mmax.T - Thời gian của một chu kỳ. T = (120 90 )

Khi tính toán cho hệ thống lái, người ta thường chọn chế độ điều động để tính vì đây là chế độ công tác nặng nề nhất. ở chế độ này có các thông số cơ bản sau:

- Thời gian làm việc tlv = 28s (Theo quy định của Đăng kiểm)- Số lần bẻ lái trong một giờ: 30 40- Hằng số thời gian đóng mạch tương đối của động cơ:

Trong tính toán ta thường chọn: = 0,25Cần phải lưu ý rằng, nếu dựa vào tốc độ định mức và mômen trung bình để tính công suất cho

động cơ thì động cơ được chọn mới đảm bảo thoả mãn điều kiện phát nhiệt mà chưa thể thoả mãn điều kiện quá tải theo mômen.

Nếu ta chọn mômen tải giới hạn trên trục động cơ bằng mômen tải trên trục động cơ ở chế độ chạy tàu zíczắc, tức là: Mgh = Mt. Để đảm bảo cho động cơ không bị quá tải theo mômen thì :

Mgh = (0,9 0,85)Mmax = (0,9 0,85)MMđm

Trong đó:M = Mmax/Mđm - Hệ số quá tải theo mômen của động cơ.

Từ đó ta chọn:

Công suất định mức của động cơ thực hiện được tính bằng biểu thức:

1.8 HỆ THÓNG LÁI ĐƠN GIẢN

Chế độ lái đơn giản là chế độ lái có ở tất cả các hệ thống lái. Hệ thống này sẽ được sử dụng khi hệ thống lái lặp và hệ thống lái tự động không còn khả năng hoạt động.

ở chế độ lái đơn giản, vị trí của bánh lái không phụ thuộc vào vị trí của tay điều khiển. Khi tay điều khiển chưa ở vị trí 0, bánh lái còn quay, vị trí của bánh lái được chỉ thị qua thiết bị chỉ báo góc lái với độ chính xác từ 1 2,50 (tuỳ thuộc vào độ lớn của góc lệnh lái).

ở chế độ lái này, động cơ thực hiện (nếu là lái điện cơ) và động cơ trợ động điều khiển vành định tâm của bơm biến lượng (nếu là lái điện thủy lực) hoạt động ở chế độ ngắn hạn lặp lại.

Điều khiển hoạt động của hệ thống có thể là tay điều khiển hoặc nút bấm điều khiển kết hợp với trạm từ.

1.8.1 Các phần tử bảo vệ và báo động.

Theo quy định của Đăng kiểm, hệ thống lái đơn giản nói riêng và hệ thống lái nói chung được quy định về các hình thức bảo vệ và báo động như sau:

Bảo vệ ngắn mạch: Khi hệ thống bị ngắn mạch, cầu dao tự động cấp nguồn cho hệ thống phải nhanh chóng tác động, cắt hệ thống khỏi lưới điện Giá trị dòng ngắt:

- Với nguồn điện một chiều: 3Iđm < Ing < 4Iđm

- Với nguồn điện xoay chiều: Ing 1,25Ikđ

Trong đó: Ing: Giá trị dòng ngắt của cầu dao tự động

Iđm: Giá trị dòng định mức của động cơ cần bảo vệ

Ikđ: Dòng điện khởi động của động cơ

30

Để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển, ta có thể dùng cầu chì.

Báo động: Theo quy định, khi động cơ thực hiện của hệ thống lái bị quá tải thì động cơ không bị ngắt khỏi nguồn cấp. Trạng thái quá tải phải được thông báo cho người điều khiển biết qua hệ thống báo động bằng âm thanh và ánh sáng.

Hình 1-20

1.8.2 Khảo sát một hệ thống lái điện cơ đơn giản.

Hệ thống được mô tả ở hình vẽ 1 - 36. Đây là hệ thống máy phát động cơ với động cơ sơ cấp ĐC1, máy phát MF và động cơ thực hiện là ĐC2. Động cơ thực hiện ĐC2 là động cơ điện một chiều kích từ độc lập với cuộn kích từ là OB3. Động cơ này còn có cuộn bù dòng OC có từ trường cùng chiều với từ trường của cuộn OB3. Máy phát MF có ba cuộn dây. Cuộn kích từ độc lập OB2, cuộn kích từ song song OS và cuộn bù ngược K0. Trong đó, cuộn OB2 và cuộn OS có từ trường cùng chiều còn cuộn K0 có từ trường luôn ngược với chiều từ trường của hai cuộn trên. Tay điều khiển ĐK sẽ điều khiển hoạt động của hệ thống bằng cách thay đổi kích từ của máy phát (cả về độ lớn và chiều). BL và BP là các ngắt cuối trái và phải.

Đây là hệ thống đặc trưng điển hình. Tuỳ theo ý đồ của người thiết kế, bằng cách thay đổi việc sử dụng các cuộn dây kích từ của MF và ĐC2 mà ta có các hệ thống lái đơn giản khác nhau (xem hình sau):

Họ Hình thức thực hiệnSử dụng các cuộn dây

OB2 OS K0 OB3 OC

a Bình thường x x

b Máy phát - động cơ có bù dòng x x x

c Máy phát - động cơ có bù ngược K0 x x x

d Hỗn hợp x x x x

e Máy phát - động cơ với máy phát 3 cuộn dây x x x x

Các hệ thống này có họ đặc tính cơ được thể hiện ở hình vẽ 1 - 37 a, b, c, d, e. Các đặc tính này được xây dựng từ phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều.

Ta có thể phân tích một trong số các hệ thống nêu trên làm ví dụ. Ta chọn hệ thống máy phát động cơ có cuộn bù ngược K0 (họ đặc tính c).

ở hệ thống này, động cơ thực hiện ĐC2 có một cuộn kích từ OB3. Máy phát có cuộn kích từ độc lập OB2, cuộn kích từ song song OS và cuộn bù ngược KO (cuộn dòng điện). Sức từ động tổng của MF là:

F2 = FOB2 + FOS - FKO

Theo tính toán thiết kế, khi động cơ hoạt động ở trạng thái tải nhỏ hơn hoặc bằng định mức, từ trường tổng của máy phát chủ yếu do OB2 quyết định. Trong vùng công tác, đặc tính n = f (M) khá cứng. Khi vì một lý do nào đó, tải của hệ thống tăng lên vượt quá định mức, sẽ làm tốc độ của động cơ ĐC 2

giảm đi. Vì tốc độ của ĐC2 giảm nên EĐC2 giảm. Dòng điện chạy trong mạch chính của máy phát động cơ tăng lên. Khi đó FKO tăng lên làm sức từ

động tổng của máy phát MF giảm đi. Từ đó EMF giảm, dẫn đến điện áp đặt vào động cơ ĐC2 giảm. Kết

31

quả là tốc độ của động cơ ĐC2 tiếp tục giảm nhanh... phản ứng cứ thế tiếp diễn. Nếu tải trên trục động cơ tiếp tục tăng, động cơ sẽ có nguy cơ dừng dưới điện (xem hình 1-37 c).

`

UĐC2

32

Hình 1 -21. Hệ thống lái điện cơ đơn giản

Quá trình trên có thể tóm tắt như sau:

M FMF = FOB2 =FKO

Mq MC MF

nĐC2 EMF

EĐC2 UĐC2

IFKO n = (UĐC2 -I Rư)/CeĐC2

Hình 1 - 22: a, b, c, d, e, h các dạng đặc tính cơ

1.9.HỆ THỐNG LÁI LẶP1.9.1. Khái niệm chung : Chế độ lái lặp là chế độ lái mà trong đó vị trí của bánh lái luôn lặp lại vị trí của tay diều khiển . Ở chế độ này , thiết bị chỉ báo góc lái giúp người điều khiển kiểm tra được vị trí của bánh lái .

Hệ thống này thường được sử dụng trên tàu khi ra vào luồng, hoặc khi tàu hành trình trên biển gặp sóng to gió lớn để tránh quá tải do hệ thống lái tự động và tăng độ chính xác. Sơ đồ chức năng của hệ thống lái lặp như sau:

K1 0

K

0

x = 0K1 K bánh lái

THKĐ

Hình 1 -23

0: Tín hiệu đặt

33

: Tín hiệu phản hồi ở góc bẻ lái

Để tạo tín hiệu đặt và tín hiệu phản hồi trong hệ thống lái lặp, người ta thường dùng các phương pháp sau:

+ Tạo lặp bằng cầu chiết áp: Dùng hai chiết áp giống hệt nhau tạo thành một cầu điện trở, nguồn cấp cho cầu có giá trị + 15V - + 24V (Hình 11.11). Con chạy của chiết áp tạo tín hiệu đặt R1 được gắn với tay điều khiển, con chạy của chiết áp tín hệu phản hồi R2 gắn với trụ lái.

Khi tayđiều khiển ở vị trí "0", bánh lái ở vị trí "0", cầu cân bằng, điện áp ra bằng 0.

Khi quay tay điều khiển sang trái hoặc phải, con chạy R1 sẽ lệch lên trên hoặc xuống dưới làm cầu mất cân bằng. Độ lớn và dấu của tín hiệu ra phụ thuộc vào góc và chiều quay của tay điều khiển. Tín hiệu sai lệch này được đưa tới bộ khuếch đại rồi qua cơ cấu thực hiện làm quay bánh lái. Bánh lái quay sẽ kéo theo con chạy của chiết áp phản hồi. Bánh lái sẽ dừng khi con chạy của chiết áp R2 lặp lái vị trí con chạy chiết áp đặt R1. Lúc này tín hiệu đưa tới bộ khuếch đại bằng 0 do cầu được cân bằng.

Loại mạch lặp này có ưu điểm đơn giản, dễ chỉnh định, có độ chính xác cao, song do dùng chiết áp, điện trở tiếp xúc cơ thể làm ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ thống.

Cách tạo lặp này thường gặp ở các hệ thống lái Gylot, Arkass.

+Tạo lặp bằng xenxin: Hai xenxin X1, X2 làm việc ở chế độ biến áp. (Hình 11.12)

Dây quấn ba pha nằm trên rôto, dây quấn một pha nằm trên stato. Cuộn một pha của xenxin X1 nối với lưới điện xoay chiều, cuộn một pha của xenxin X2 lấy tín hiệu ra. Rôto xenxin phát X1 nối cơ khí với tay điều khiển. Rôto xenxin thu X2 nối cơ khí với trụ lái. Tín hiệu vào là góc quay của rôto xenxin phát X1. Tín hiệu ra là điện áp lấy trên cuộn một pha của xenxin thu X2.

Nếu quay rôto xenxin, sao cho trục các pha của rôto xenxin thu và phát vuông góc với nhau thì điện áp ra bằng 0. ở vị trí này coi như góc lệch giữa hai rôto bằng 0. Nếu quay rôto xenxin phát đi một góc thì ở cuộn một pha xenxin thu sẽ xuất hiện điện áp.

Ura = C . sin

C: Hệ số tỷ lệ

: Góc lệch

Trị số và pha của điện áp ra xenxin thu sẽ phụ thuộc độ lớn góc lệch và chiều quay của rôto xenxin phát. Tín hiệu này đưa qua bộ khuếch đại nhạy pha để tới cơ cấu thực hiện quay bánh lái.

1.9.2. Hệ thống lái lặp điện thủy lực.

34

Sơ đồ nguyên lí của hệ thống được trình bày ở hình vẽ 1 - 39.

Hình 1 - 39: Hệ thống lái lặp điện thủy lực

Để điều khiển vành định tâm của bơm biến lượng người ta sử dụng động cơ trợ động DC. Đây là loại động cơ dị bộ ba pha công suất nhỏ (chỉ khoảng 0,5KW) có thực hiện hãm động năng để dừng nhanh động cơ. Điều khiển hoạt động của động cơ trợ động DC là hai khuyếch đại từ trái MY 1 và phải MY2 với các công tắc tơ phải KP và công tắc tơ trái KT. Khuyếch đại từ MY được dùng trong hệ thống là loại khuyếch đại có 5 cuộn điều khiển và hai cuộn công tác. Trong hệ thống này, mỗi khuyếch đại từ chỉ dùng hai cuộn điều khiển WYP và WYT mắc theo mạch vi sai. Hai cuộn dây công tác WP được mắc trong các nhánh cầu chỉnh lưu B3, B4 để điều khiển việc cấp nguồn cho các công tắc tơ KT và KP. ở khuyếch đại từ MY1, từ trường của cuộn điều khiển trái WYT cùng chiều với từ trường của cuộn công tác WP còn ở MY2

thì ngược lại. Tạo lặp cho hệ thống là cặp xen xin phát XXP và xen xin thu XXT làm việc ở chế độ biến áp. Thiết bị tạo lặp phụ gồm biến áp nhạy pha Tr và hai cầu chỉnh lưu B1, B2. Trong hệ thống có thiết bị tạo lặp thủy lực (cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị này xem 1-14-3).

Khi vị trí của tay điều khiển và vị trí của bánh lái trùng nhau, cuộn một pha của xen xin thu không có tín hiệu điều khiển, UY = 0. Hai cầu chỉnh lưu B1, B2 nhận nguồn nạp như nhau từ biến áp nhạy pha Tr đưa tới. Dòng chạy qua các cuộn điều khiển WYT và WYP của các khuyếch đại từ MY1 và MY2 bằng nhau. Do vậy, từ trường của chúng khử hết nhau. Các khuyếch đại từ MY1 và MY2 ở trạng thái không điều khiển, dòng qua các cuộn công tác nhỏ. Các công tắc tơ KT và KP không làm việc, động cơ trợ động không quay, bơm thủy lực không cho lưu lượng ra, bánh lái nằm yên ở vị trí ban đầu.

Giả sử quay tay điều khiển tới 0 phải, rôto của xenxin phát quay được 1 góc là 0. Khi đó ở cuộn một pha của xenxin thu có UY. Nhờ biến áp nhạy pha, nguồn nạp cho cầu chỉnh lưu B2 lớn hơn nguồn nạp của cầu chỉnh lưu B1. Vì vậy, dòng chạy qua cuộn điều khiển lái phải của cả hai khuếch đại từ lớn hơn dòng điện chạy qua cuộn điều khiển lái trái. ở khuếch đại từ MY1, từ trường điều khiển là từ trường của cuộn điều khiển phải WYP. Do vậy MY1 bị khử từ, dòng qua cuộn công tác giảm, rơle KT không làm việc. Ngược lại, ở khuếch đại từ MY2 từ trường điều khiển là từ trường của cuộn WYP và nó được trợ từ . Dòng qua cuộn công tác tăng lên, rơle KP làm việc, đóng tiếp điểm KP của nó để cấp điện cho động cơ trợ động, làm dịch tâm bơm theo hướng cho chất lỏng công tác tác động làm bánh lái quay sang trái. Khi động cơ trợ động quay, rôto của xen xin thu quay theo, khi = thì UY = 0. Hệ thống điều khiển trở lại trạng thái như khi vị trí của tay điều khiển và vị trí của bánh lái trùng nhau, rơle KP thôi làm việc, tiếp điểm KP trong mạch động cơ trợ động mở ra, cắt nguồn đưa tới động cơ, tiếp điểm KP trong mạch hãm động năng đóng lại, tụ C phóng điện qua 2 pha động cơ trợ động, thực hiện quá trình hãm động năng làm dừng nhanh động cơ. Khi bánh lái quay được góc lái bằng 0 phải ( phù hợp với0 của rôto xenxin thu ) , thiết bị lặp thủy lực sẽ đưa vành định tâm về chính tâm, bơm thủy lực không cho lưu lượng ra, động cơ thủy lực ngừng hoạt động, bánh lái ngừng quay.

35

Khi có lệnh bẻ lái sang trái sang trái, hệ thống hoạt động tương tự như trên, khi đó khuếch đại từ MY1 được trợ từ và MY2 bị khử từ. Công tắc tơ KT làm việc để cấp nguồn cho động cơ trợ động quay theo chiều ngược lại...

1.10. HỆ THỐNG LÁI TỰ ĐỘNG

Hệ thống lái tự động ngày nay được trang bị trên 100% số tàu biển. Nó giúp giữ con tàu hành trình theo một hướng đi định trước với độ chính xác cao. Do giảm bớt dao động và độ dạt của con tàu, thời gian đi trên cùng một quãng đường giảm 3 - 6%, tiết kiệm được nhiên liệu chạy tàu, giảm bớt lao động nặng nhọc cho thuyền viên. Việc giảm bớt tần số và góc bè lái cũng làm giảm bớt hao mòn cơ khí, tăng tuổi thọ cho hệ thống lái. Các kết quả thực nghiệm cho thấy với hệ thống lái tự động, công suất máy chính có thể giảm đi 2 - 2,5%, số lần bè lái trong một số trường hợp giảm đến 30 - 40%. Ngoài ra, có thể giảm số lượng thuyền viên trên tàu.

Việc xây dựng các hệ thống lái tự động tương đối phức tạp vì các nguyên nhân sau:

+ Con tàu là một đối tượng điều khiển có quán tính lớn và khả năng chịu điều khiển kém.

+ Các thông số thay đổi trong khoảng rộng, yêu cầu bộ điều chỉnh cũng phải thay đổi trong khoảng rất rộng.

+ Hạn chế trong lựa chọn kết cấu hệ thống điều khiển vì các hệ thống này chứa các khâu nội phản hồi cứng bao gồm cả hệ thống lặp.

+ Các nhiễu tác động lên con tàu hoàn toàn ngẫu nhiên như sóng, gió, dòng chảy, tần số quay chân vịt.

+ Các yêu cầu cao đối với độ bền vững tin cậy của hệ thống

+ Có nhiều chế độ làm việc.

Các yêu cầu đối với hệ thống lái tự động:

- Hệ thống lái tự động cần phải đảm bảo các chức năng sau:

+ Ổn định hướng đi (lái tự động)

+ Thay đổi hướng đi

+ Lái lặp

+ Lái đơn giản (lái từ xa)

- Trong chế độ lái tự động cần đảm bảo ổn định con tàu trên hướng đi định trước với độ chính xác cao (thường là + 0,20 với tốc độ tàu > 6 hải lý)

- Độ dao động trung bình của con tàu với toàn tải ở chế độ tự động và tốc độ 6 hải lý/ giờ tuỳ thuộc trạng thái mặt biển không vượt quá giá trị định trước. Thực tế từ + 0,50 - + 10 ở sóng cấp 3 và + ở sóng từ cấp 3 - 5. Độ nhạy của hệ thống có thể điều chỉnh giảm bớt.

- Thay đổi hướng đi của tàu ở chế độ tự động bằng cách thay đổi hướng đặt trong khoảng + 10 - + 350.

- Hệ thống có khả năng cho phép chỉnh định các thông số khi tải trọng tàu và thời tiết thayđổi để đảm bảo chất lượng của hệ thống.

- Hệ thống phải đảm bảo thuận lợi khi khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa.

- Hệ thống cần có các báo động và bảo vệ sau:

+ Báo mất nguồn

+ Báo động quá tải

+ Báo động lệch hướng đi quá mức cho phép

+ Bảo vệ ngắn mạch

- Hệ thống bảo đảm hoàn thành mọi chức năng đã quy định khi con tàu lắc ngang 22,50, chu kỳ dao động 8 - 12s, dao động dọc 100, chu kỳ 6 - 10s, chịu rung tần số 5 - 30Hz với biên độ 0,3 - 3,5 mm.

36

Hệ thống đảm bảo độ chính xác khi nhiệt độ môi trường thay đổi từ - 500 - + 500, độ ẩm tương đối 75 - 98%.

1.10.1. Nguyên lý xây dựng hệ thống :

Các hệ thống lái tự động đều được xây dựng theo nguyên lý độ lệch, độ lệch hướng đi ở đây là hiệu của hướng đi đặt 0 và hướng đi thực tế . Trường hợp lý tưởng góc lệch hướng ở chế độ tĩnh bằng 0. Song, thực tế trong hệ thống lái tự động, người ta thường đưa vào một vùng không nhạy. Do có vùng không nhạy nên khi góc lệch hướng đi nằm trong một giới hạn nào đó, hệ thống sẽ không phản ứng điều chỉnh. Giới hạn vùng không nhạy có thể đạt được phụ thuộc vào tình trạng mặt biển khi tàu hành trình. Thời tiết xấu, chỉnh vùng không nhạy lớn; thời tiết tốt, chỉnh vùng không nhạy nhỏ nhất. Nếu tăng vùng không nhạy, độ chính xác của hệ thống lái giảm xuống nhưng nó đảm bảo hệ thống không bị quá tải, giảm số lần bẻ lái và góc bẻ của bánh lái, giảm lao động của con tàu quanh hướng đi cho trước.

Trường hợp đơn giản nhất, hệ thống lái chỉ có hai tín hiệu, tín hiệu lệch hướng đi và tín hiệu phản hồi góc bẻ lái

0: Góc đặt hướng đi cho trước

: Hướng đi thực

: Góc lệch hướng đi = 0 -

: Góc quay bánh lái

F: Nhiễu tác động lên con tàu(sóng, gió, dòng chảy)

Tín hiệu đi vào khuếch đại là:

Y = K1 - K2

K1 KĐ TH

K

La bàn

FK1

0y

Hình 11.13

Dưới tác dụng của nhiễu, tàu lệch khỏi hướng đi ban đầu: 0 thì 0. Giả sử tăng, lúc này góc bẻ lái = 0, Y tăng theo chiều dương. Tín hiệu này qua bộ khếch đại tác động lên khâu thực hiện, quay bánh lái để đưa con tàu trở lại hướng đi lệch trước. Do cũng tăng theo chiều dương nên tín hiệu Y nhỏ dần. Y bằng 0 khi = . Khi mũi tàu bắt đầu quay về hướng lệc trước thì giảm dần, tín hiệu Y đổi dấu (do < ) bánh lái quay theo chiều ngược lại làm góc giảm đi. Khi tàu trở về hướng cũ = 0 thì bánh lái cũng nằm trên mặt phẳng trung tính = 0. Trong thực tế, hệ thống lái tự động hai tín hiệu như trên không đáp ứng được yêu cầu đi biển do có những nhược điểm sau:

- Hệ thống không phản ứng với tốc độ lệch hướng của con tàu và chỉ hoạt động tốt với tốc độ lệch hướng nhất định. Ví dụ: Do điều kiện khai thác, tốc độ lệch hướng của con tàu có thể lớn hơn nhiều giá trị tính toán khi thiết kế hệ thống làm hệ thống không kịp phản ứng để bẻ bánh lái đi một góc cần thiết đủ lớn để giữ con tàu theo hướng đi định sẵn. Do quán tính lớn, con tàu sẽ tiếp tục lệch khỏi hướng đi, do đó làm tăng biên độ dao động và thời gian trở về hướng đi cũ. Còn với những tốc độ hướng đi nhỏ hơn tính toán, góc bẻ lái lại trở nên vượt quá yêu cầu, tạo ra mômen quay trở lớn làm con tàu khi trở về sẽ vượt quá hướng đi đặt trước, sang mạn ngược lại. Do vậy, thời gian để con tàu ổn định trên hướng cũ sẽ kéo dài. Để khắc phục nhược điểm này, người ta đưa thêm vào hệ thống tín hiệu vi phân góc lệch. Đây là tín hiệu tỷ lệ với tốc độ lệch hướng đi. Nhờ có tín hiệu này mà khi còn nằm trong vùng không nhạy thì d/dt đã

37

lớn, bắt hệ thống hoạt động sớm. Khi tín hiệu điều khiển tác động thì d/dt lại đổi dấu, quán tính của hệ thống giảm và nhanh chóng ổn định.

Khi con tàu chịu tác động của nhiễu một phía hoặc không cân (ảnh hưởng của chân vịt, vỏ tàu không cân, sóng, gió, dòng chảy) làm con tàu lệch hướng. Để hệ thống lái tự dộng phản ứng được với tác động này, người ta đưa thêm tín hiệu tỷ lệ tích phân góc lệch hướng vào luật điều khiển. Khâu tích phân không phản ứng với tác động tức thời của nhiễu. Nó chỉ đưa ra tín hiệu điều chỉnh khi có tác động liên tục của nhiễu một phía. Như vậy, nhờ có khâu tích phân độ chính xác của hệ thống tăng nhưng cũng dẫn đến quá điều chỉnh trong hệ thống cùng với việc tăng hệ số tích phân. Ở nhiều hệ thống lái, người ta còn thêm một tín hiệu phản hồi âm mềm vi phân góc bẻ lái để tăng độ ổn định.

Dưới đây là sơ đồ chức năng, tín hiệu điều khiển đầy đủ của hệ thống lái tự động:

Kd

TH

K

KĐ Kp

Ki

LB

BL

K

K

0 y

Hình 11.14

1.10.2.Giới thiệu một số hệ thống lái tự động :I. Hệ thống lái GYLOT ( Nhật Bản ): Hệ thống lái điện thủy lực Gylot PR -250 là hệ thống lái của hãng Tokyo Keiki Nhật Bản , được lắp trên các tàu : Hệ thống có thể phân chia thành các bộ chính như sau : - Mạch thủy lực . - Mạch điều khiển lái : Mạch điều khiển lái đơn giản Mạch điều khiển lái lặp Mạch điều khiển lái tự động

1. Sơ đồ hệ thống thủy lực : (Hình vẽ 1-26) Mạch thủy lực gồm các bộ phận chính như sau : 1. Két dầu 2. Van hút 3. Bơm có lưu lượng không đổi . 4. Động cơ lai bơm 5. Van hồi 6. Đồng hồ đo áp lực 7. Phin lọc dầu hồi . 9.Van kiểm tra 10. Van điện từ 12. Van chặn 20. Bơm tay 22. Khối chia dầu 23. Xylanh lực . 24. Tay đòn .

38

Hình 1-26

Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau : Động cơ lai bơm thủy lực quay bơm với tốc độ định mức lúc này dòng thủy lực được tạo ra bởi bơm thủy lực qua các van chặn 12-1 , 12 – 3 tới các van điện từ 10 -1 , 10 – 2. Nếu không có tín hiệu điều khiển tới các van điện từ , thì dòng thủy lực sẽ qua van 10 -1 , 10 -2 rồi trở về van hồi 12 -2 , 12 -4 , qua phin lọc 8 để trở về két . Khi có tín hiệu điều khiển bẻ lái , giả sử bẻ lái phải , dòng thủy lực của bơm sẽ qua van 12- 1 , van 10 -1 a đến đầu A1 đi dến xylanh 23 làm piston dịch chuyển , dầu hồi sẽ qua đầu B1 , van chặn 12 – 2 , van điện từ 10 phin lọc 8 để trở về két . Nếu bẻ lái trái quá trình xảy ra tương tự với cụm van 10-1b . Ở chế độ sự cố , bơm thủy lực được lai bởi động cơ điện không hoạt động được , khi đó các van chặn 18 mở van chặn 12 khóa . Bơm tay sẽ cung cấp dòng thủy lực đến các đầu A1, B1 theo hai chiều bẻ lái . Nhận xét : Đây là hệ thống thủy lực với bơm thủy lực có lưu lượng không đổi , động cơ thủy lực là loại xy lanh lực lắc được . Phần tử thực hiện là các van điện từ. Động cơ điện làm việc chế độ dài hạn .2. Mạch điều khiển : ( Hình vẽ ) a) Các phần tử của hệ thống : - Khối giao diện ( FACIA PANEL ) : Khối này có các núm điều chỉnh dùng để điều chỉnh các giá trị thông số cho phù hợp với chế độ làm việc . + Chiết áp Rate Adj – Điều chỉnh tỉ lệ . + Chiết áp Weather Adj – Điều chỉnh độ nhạy theo thời tiết . + Integral SW - Công tắc cấp nguồn cho bộ chỉ báo góc bẻ lái . + Prog . SW – Công tắc báo động góc bẻ lái quá lớn .- Khối điều khiển lái : + Potentionmeter – Chiết áp điều khiển được gắn với vô lăng lái + Port & Starboad – Các đèn báo bẻ lái trái và phải - Khối các công tắc lựa chọn chế độ : + Oparation selecter switch - Công tắc lựa chọn chế độ lái + Power switch – Công tắc nguồn . b) Hoạt động của hệ thống :- Chế độ lái đơn giản : Ở chế độ lái này , nguồn được cung cấp từ TB1 ( Đầu 1C1 và 1C2 ) đến đầu P3-11 và P3-12 , sau đó tới G2 – C2 đến B2 , F2 của công tắc chọn chế độ lái S301 và đến P4-3 P4-4 và cuối cùng đến tiếp điểm 1, 3 của

39

vô lăng lái . Bây giờ muốn bẻ lái sang trái ( giả sử 50 ) . Công tắc điều khiển S201 được đưa sang trái thì nguồn được cấp từ đầu 4,2 của công tắc chọn chế độ lái S301 qua cầu chì F301 , F302 đến đầu P6-2 - Chế độ lái lặp :Ở chế độ lái này các khối chức năng đã được đưa vào hoạt động

II. Hệ thống lái ARKASS : Hệ thống lái ARKASS – 757 là hệ thống lái điện - thủy lực. Hệ thống bao gồm : - Hệ thống thủy lực .- Hệ thống điều khiển lái .

a) Hệ thống thủy lực :

Hình 1-27Hệ thống bao gồm :

- 2Động cơ lai bơm thủy lực M- Bơm thủy lực 1 và 1’: Đây là bơm có lưu lượng không đổi .- Cụm van điện từ 3-4 và 3’ – 4’ dùng để đóng mở dòng thủy lực cho xy lanh lực 5 và 5’.- Cụm van an toàn 8,9 bảo vệ quá áp cho hệ thống .- Van chặn 10 .- Đồng hồ đo áp lực 7.

Hoạt động của hệ thống như sau : Khi chưa có tín hiệu bẻ lái , các van điện từ 3-4 hoặc 3’ -4’ chưa có điện , dòng thủy lực được bơm thủy lực hút từ két chứa thông qua nhánh giữa của cụm van van thủy lực ABCD ( hoặc A’B’C’D’ ) để về két . Khi có tín hiệu bẻ lái ( Giả sử cụm van 4 hoặc 4’ có điện ) , lúc này cửa A được nối với cửa C và B được nối với D , dòng thủy lực sẽ được cấp từ bơm thủy lực thông qua cụm van để đến xy lanh lực làm quay cánh tay đòn giúp trụ lái quay . Ở nửa bên kia của xy lanh lực dầu thủy lực thoát ra thông qua cụm van để về két chứa . Nếu cả hai bơm thủy lực được hoạt động quá trình diễn ra tương tự . Nếu áp lực trong đường ống quá cao cụm van 8,9 mở dầu thủy lực sẽ được xả về két chứa làm giảm áp lực trong đường ống .b) Hệ thống điều khiển : Các phần tử cơ bản bao gồm :

40

Dynamic amplifier : Khối tiền khuyếch đại . Alarm amplifier : Khuyếch đại tín hiệu báo động Integrator amplifier : Khối khuyếch đại tích phân. - Tầng khuyếch đại đệm :

TẦNG KHUYẾCH ĐẠI ĐỆM

Khi chưa có tín hiệu điều khiển , thế ở cực G của hai tranzitor VT202 đều bằng nhau và bằng 0V . Điện thế ở hai cửa thuận và đảo của KĐTT VA203 là bằng nhau vì vậy mà Ur bằng 0 . Giả sử tín hiệu ở cửa vào của VT202 dương lên sẽ làm cho nhánh trái dẫn làm tín hiệu cửa đảo của VA203 dương vì vậy Ur có giá trị âm Nếu tín hiệu ở cửa vào của VT202 âm đi sẽ làm cho nhánh trái khóa bớt nghĩa là tín hiệu của đảo VA203 âm đi và vậy mà Ur dương . Khuyếch đại thuật toán (KĐTT) VA203 còn có thêm mạch hạn chế tín hiệu ra (Mạch tạo vùng bão hòa – xén đỉnh ) ,mạch này nhằm hạn chế tín hiệu ra không quá lớn trước khi đưa tới tầng sau.

III. HỆ THỐNG LÁI HOKUSHINHệ thống lái tự động Hokushin được sản xuất từ Nhật Bản, hệ thống kết hợp điện – thuỷ lực. Hệ thống có thể dùng van điện từ hay bơm biến lượng, cho phép thực hiện 4 chế độ lái:

+ Lái đơn giản ( NON – FOLLOW UP )+ Lái lặp ( HAND )+ Lái lặp từ xa ( REMOTE CONTROL )+ Lái tự động ( AUTO )

Trong sơ đồ trình bày sau sử dụng cho máy lái là loại thuỷ lực với bơm biến lượng hình sao dùng động cơ secvo để điều khiển dịch tâm bơm. Động cơ thuỷ lực là các xilanh lực. Hệ thống điều khiển dùng vi mạch, bán dẫn và các sensin tạo tín hiệu độ lệch hướng từ la bàn và phản hồi góc bẻ lái.a) Cấu tạo của hệ thống - SWA : PILOT MAIN SWITCH Là công tắc cấp nguồn cho các chế độ lái

+ NF : Non follow up - Cấp nguồn cho chế độ lái đơn giản + ON : Cấp nguồn cho chế độ lái tự động và lặp+ OFF: Tắt cấp nguồn

- SWB : SELECTOR SWITCH Là công tắc chọn chế độ lái + REMOTE : Lái lặp từ xa + HAND : Lái lặp + AUTO : Lái tự động

- SWY : NON FOLLOW UP LEVER Là công tắc lái đơn giản + STBD : Lái phải + PORT : Lái trái

Nguồn xoay chiều 440V- 60Hz /3 pha cấp cho cuộn sơ cấp của biến áp T2 khi các tiếp điểm A1-A3 của công tắc cấp nguồn chính SWA đóng. T2: Biến áp hạ áp, phía thứ cấp của biến áp có 2 cuộn dây. Cuộn thứ nhất đưa nguồn đối xứng 2X40V tới các mạch khuếch đại còn ở cuộn thứ hai có một đầu 22V cấp cho các đèn báo và một đầu dây nguồn 100V cấp cho các sensin , A, H.

41

- A: Sensin nhận tín hiệu độ lệch hướng đi từ la bàn chuyển về. Tín hiệu ra từ sensin này là tín hiệu điện áp xoay chiều có độ lớn và pha tỉ lệ với độ lệch hướng đi của tàu so với hướng đi đặt trước, pha của nó thay đổi tuỳ thuộc vào hướng lệch của mũi tàu. Tín hiệu này được lấy từ 2 pha của các cuộn dây stato để đưa tới chân 10,11 (1S1, 1S2) của khối H2111 của chế độ lái tự động.- H: Rôto của sensin này liên hệ cơ khí với vô lăng lái, dùng để phục vụ cho chế độ lái lặp. Tín hiệu ra từ sensin này là tín hiệu điện áp xoay chiều có độ lớn và pha tỉ lệ với độ lớn và pha của góc phát lệnh lái lặp. Tín hiệu này được cấp từ cuộn 1 pha của đưa tới chân 15,16 (HR1,HR2) của khối H2136 của chế độ lái lặp- : Rôto của sensin này có liên hệ cơ khí với trụ lái. Tín hiệu ra từ sensin là tín hiệu xoay chiều có độ lớn và pha tỷ lệ với độ lớn và pha góc quay của bánh lái (pha của nó thay đổi tuỳ thuộc vào hướng quay bánh lái). Tín hiệu này được lấy từ 2 pha của các cuộn dây stato qua 2 tiếp điểm thường đóng RY2, RY3 để đưa tới chân 5,6 (4S1, 4S2) của khối H2111 ở chế độ lái tự độngChế độ lái lặp sensin H và sensin cuộn 3 pha được nối với nhau, chế độ lái từ xa cũng vậy sensin R

và sensin cuộn 3 pha được nối với nhau. Cuộn 1 pha của sensin được cấp nguồn kích từ 100 V từ biến áp T2 còn cuộn 1 pha của sensin H (chế độ lặp) hoặc sensin R (chế độ từ xa) được lấy điện đưa vào 15,16 (HR1,HR2) của khối H2136 của các chế độ này để điều khiển lặp.

- RY2 : Rơle nối mạch sensin H và ở chế độ lái lặp- RY3 : Rơle nối mạch ở chế độ lái lặp từ xa - RY7 : Rơle báo nguồn cấp cho hệ thống lái- SMI : Động cơ dị bộ 2 pha làm nhiệm vụ dịch tâm bơm biến lượng - LS1,LS2 : Các ngắt cuối, nó tác động khi bánh lái được bẻ đến góc tối đa cho phép (thông thường là

350 hai mạn)- GL1 : Đèn báo nguồn- WL1 : Đèn báo sáng mặt chia độ của lệnh lặp, độ sáng của nó được điều chỉnh bằng biến trở DM2- SWA : Công tắc cấp nguồn chính. Khi SWA ở vị trí ON, hệ thống được cấp nguồn ở chế độ lái tự

động và lặp: + A1- A3 Đóng cấp nguồn cho biến áp T2+ A9, A11 Đóng nối mạch sẵn sàng cấp điện cho động cơ dịch tâm bơm SMI theo chế độ tự động hay

lặp. Nếu ở vị trí NF hệ thống thực hiện lái đơn giản:+ A1- A3 Đóng cấp nguồn cho biến áp T2+ A13 đóng (có thể A15 nối song song) để nối đường nguồn 0V đến chờ tiếp điểm Y1 hoặc Y3 đóng

cấp điện cho động cơ dịch tâm bơm SMIVà khi SWA ở vị trí OFF nguồn cấp của hệ thống bị cắt hoàn toàn.

- SWB : Công tắc chọn chế độ điều khiển.+ Khi ở chế độ AUTO các tiếp điểm B1, (B7), B9, B13 đóng. B1 đóng cấp nguồn cho sensin A ; B9, B13 đóng cấp điện cho SMI từ khối H2140A ở chế độ tự động + Khi ở chế độ HAND tiếp điểm B3 đóng cấp điện cho rơ le RY2 điều khiển chế độ lặp và các tiếp

điểm B11, B15 đóng cấp điện cho SMI từ khối H2140A ở chế độ lặp và từ xa. + Khi hệ thống ở vị trí REMOTE các tiếp điểm B11, B15 cùng đóng cấp điện cho SMI từ khối

H2140A ở chế độ lặp, từ xa và B5 đóng cấp điện cho RY3 điều khiển chế độ từ xa- SWY : Tay điều khiển hệ thống lái ở chế độ lái đơn giản. Nó có 2 vị trí điều khiển. Khi SWY chuyển

sang vị trí PORT tiếp điểm Y3 đóng và khi SWY ở vị trí STBD thì Y1 đóng . - Bộ khuếch đại và so sánh tín hiệu lái: Đây là bộ khuếch đại bán dẫn gồm các đầu vào và ra sau :

+ AU,AV : Cửa vào của nguồn 40V- 0 - 40V + 1S1,1S2 : Cửa vào tín hiệu điều khiển ở chế độ lái tự động (A )

42

+ 4S1,4S2 : Cừa vào của tín hiệu phản hồi ở chế độ lái tự động () + E : Cửa vào 0V của nguồn cấp + W (3,15): Cửa vào của chiết áp RS1 - Bộ khuếch đại gồm 4 khối :+ Khối H2111 : Khối này gồm bộ nắn điện khuếch đại nhạy pha phần tử so sánh và khuếch đại tín hiệu ở chế độ lái tự động+ Khối H2136 (phía trên): Khối này gồm các tầng khuếch đại trung gian và và bộ tạo xung điều khiển ở chế độ lái tự động + Khối H2136 ( dưới): Khối khuếch đại tạo xung điều khiển ở chế độ lái lặp+ Khối H2140A: Khối này gồm có các công tắc điện tử. Các công tắc này nhận tín hiệu điều khiển từ khối H2136 để cấp nguồn 100V AC cho động cơ secvô

+ WEATHER: Chuyển mạch để điều chỉnh hệ số khuếch đại. Khi thời tiết thay đổi khi sóng to gió lớn cần giảm độ nhạy của hệ thống hay khi sóng tên biển lặng cần tăng độ chính xác hệ thống bằng cách điều chỉnh núm này.b) Các chế độ làm việc của hệ thống *) Chế độ lái đơn giản: Chế độ này thực hiện bằng tay điều khiển NON-FOLLW UP. Tay điều khiển trực tiếp đưa điện vào động cơ secvô theo 2 chiều từ 0 – A13 hoặc qua tiếp điểm Y1 (bẻ phải) hoặc qua Y3 (bẻ trái) để điều khiển đưa dầu thuỷ lực công tác tới đông cơ thuỷ lực làm quay bánh lái phải hay trái. Chế độ này sử dụng khi hệ thống có sự cố ở chế độ lái tự động và chế độ lái lặp. **) Chế độ lái lặp: Tín hiệu điều khiển được lấy từ sensin H qua các tầng khuếch đại, tạo xung điều khiển các thiristor SCR1, SCR2, SCR3, SCR4 cấp nguồn cho động cơ secvô theo chiều phải hoặc trái. Động cơ secvô làm dịch tâm bơm đưa chất lỏng công tác tới động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái.

Tín hiệu phản hồi góc bẻ lái được lấy từ sensin . Chế độ này thường được dùng chạy tàu khi mặt biển quá xấu không lái tự động được hay trong chế độ điều đồng ra váo cảng, luồng lạch.***) Chế độ lái lặp từ xa: Tương tự như lái lặp nhưng điều khiển từ xa thông qua sensin R thay cho sensin H

****) Chế độ lái tự động: Sensin A nhận tín hiệu về độ lệch hướng đi của con tàu so với hướng đi cho trước thông qua cơ cấu so sánh bằng bộ bánh răng vi sai. Sensin nhận tín hiệu phản hồi góc quay của bánh lái. Cả 2 tín hiệu này được đưa tới bộ khuếch đại nhạy pha qua khâu so sánh. Tín hiệu tổng sau khi đi qua khuếch đại sẽ được đưa tới bộ phát xung điều khiển động cơ secvô. Động cơ secvô làm dịch tâm bơm đưa dầu thuỷ lực công tác tới động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái.c) Phân tích các khối cơ bản của hệ thống *).Khối H2111: Khối này dùng cho chế độ lái tự động. Nguồn cung cấp cho khối H2111 là AU, E, AV. Điện áp giữa hai đầu AU và AV là 80V, E là điểm giữa 0V. Tín hiệu vào mạch này gồm 2 tín hiệu :- Tín hiệu từ sensin A phản ánh độ lệch hướng đi của con tàu được đưa vào cửa 1S1, 1S2 (cửa 10,11 của khối H2111) - Tín hiệu từ sensin phản ánh góc bẻ bánh lái được đưa vào 2 đầu 4S1, 4S2 (cửa 5,6 của khối H2111) Hai tín hiệu này được đưa vào mạch khuếch đại nhạy pha do 4 bóng tranzitor trường thực hiện: Tr1, Tr2 chỉnh lưu nhạy pha tín hiệu phản hồi góc bánh lái (tương ứng trong sơ đồ là ; Tr3,Tr4 chỉnh lưu nhạy pha tín hiệu độ lệch hướng đi (tương ứng trong sơ đồ là A Tín hiệu sau chỉnh lưu nhạy pha qua điện trở R5 tạo ra tín hiệu K4; qua tụ C1 tạo ra tín hiệu K5d/dt Tín hiệu sau chỉnh lưu nhạy pha qua điện trở R18-23 và R24- 29 tạo ra tín hiệu K1 ; qua C*1-2 tạo tín hiệu vi phân K2d/dt . 4 tín hiệu trên được cộng lại thành tín hiệu điều khiển y = K1 + K2d/dt - K4 - K5d/dt. Tín hiệu điều khiển đó được đưa vào cực + của khuếch đại thuật toán LM301A. Tín hiệu này mang dấu (-) hoặc (+) tuỳ thuộc vào độ lệch hướng của con tàu sang trái hay sang phải và tạo vi phân ở khuếch đại thuật toán. Sau đó được khuếch đại tổng qua tầng khuếch đại đẩy keo Tr5 và Tr6. Tín hiệu

43

lấy ra trên VR2 và được hạn chế biên độ 2 phía bởi các diod D4 và D5 rồi lọc san phẳng bằng mạch tích phân R45, C14. Sau đó tín hiệu được đưa vào cửa 13 của khối H2136. Cầu nắn điện D1 nắn xoay chiều thành 1 chiều và lọc san phẳng bằng R40, R41, C5, C6, C7, C8, C9 và được ổn áp bằng diod Zene D3, D4 cấp cho mạch khuếch đại 1 chiều nguồn 15 V a)Tầng khuếch đại nhạy pha

Hình 1.3.1 Mạch khuếch đại nhạy pha tín hiệu

Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại nắn điện nhạy pha và dạng tín hiệu vào ra. - Mục đích để biến đổi tín hiệu điều khiển và tín hiệu phản hồi từ dạng hình sin thành tín hiệu một chiều có dấu thay đổi theo pha của tín hiệu vào.

- Cặp tranzitor Tr1-Tr2 : Chỉnh lưu nhạy pha dùng để biến đổi tín hiệu phản hồi góc bẻ lái lấy từ sensin .(gắn với trụ lái)

- Cặp tranzitor Tr3- Tr4 : Chỉnh lưu nhạy pha để biến đổi tín hiệu điều khiển độ lệch hướng đi lấy từ sensin A gắn với la bàn phản ánh sau khi so sánh với hướng đi được cài đặt

* Xét nguyên lý hoạt động cho nhóm Tr1- Tr2 : Giả sử khi bánh lái quay phải, trên Tr1 tín hiệu xoay chiều nhận được từ sensin phản hồi góc lái µ là: + Ở nửa chu kỳ đầu:

o V4S1 dương so với V4S2 đồng pha với AU là UGS trên Tr1 (đồ thị hình a và c).

Tức là: VD1> VS1 UD1S1 > 0 Và VG1 >VS1 UG1S1 > 0

Tr1 được phân cực thuận nên Tr1 dẫn. Có dòng đi từ 4S1-R1- D1 – S1 - HELM - - R5- R4- R2- 4S2. Có tín hiệu phản hồi (+) góc lái vào khuếch đại thuật toán tổng

o V4S1 dương so với V4S2 ngược pha với AV là UGS trên Tr2 (đồ thị hình b và e).

Tức là: VD2< VS2 UD2S2 > 0 và VG2 <VS2 UG2S2 < 0

44

Tr2 khoá. + Ở nửa chu kỳ sau:

o V4S1 âm so với V4S2 đồng pha với AU âm so với E là UGS trên Tr1 (đồ thị hình a và c).

Tức là: VD1<VS1 UD1S1 < 0 và VG1 <VS1 UG1S1 < 0

Tr1 khoá. o V4S1 âm so với V4S2 đồng pha với AU âm so với E là UGS trên Tr2 (đồ thị hình b và e).

Tức là: VD2>VS2 UD2S2 >0 và VG2 >VS2 UG2S2 > 0

Tr2 được phân cực thuận nên Tr2 dẫn. có dòng từ 4S2-R2-D2-S2-HELM-μ-R5-R3-R1-4S1. Có tín hiệu phản hồi (+) góc bánh lái vào khuếch đại thuật toán tổng. Như vậy trong trường hợp bánh lái quay phải tín hiệu phản hồi góc lái 4S1,4S2 đồng pha với AU và ngược pha với AV nên ½ chu kỳ đầu Tr1 thông, ½ chu kỳ sau Tr2 thông - Bộ chỉnh lưu nhạy pha có tín hiệu ra là 2 nửa chu kỳ (+) (đồ thị d). Khi bánh lái quay theo chiều ngược lại, tín hiệu phản hồi góc lai 4S1, 4S2 đồng pha với AU nên chỉ có Tr2 thông ½ chu kỳ (Đồ thị f) Giải thích tương tự và ta có:Trong trường hợp bánh lái quay trái tín hiệu phản hồi góc lái 4S2,4S1 đồng pha với AV và ngược pha với AU nên ½ chu kỳ đầu Tr2 thông, ½ chu kỳ sau Tr1 thông - Bộ chỉnh lưu nhạy pha có tín hiệu ra là hai nửa chu kỳ (-) (đồ thị f)

Nhóm Tr3- Tr4 cũng hoạt động tương tự như vậy (Lưu ý rằng biến áp T1 được quấn có điểm trung tính và có 2 cửa ra ngược pha nhau – Tr3 và Tr4 được được điều khiển mở ngược với phản hồi của tín hiệu góc bẻ lái …(Sinh viên tự thuyết minh)

Tổng hợp các tín hiệu ở cửa ra của hai tầng khuếch đại nhạy pha ta được tín hiệu điều khiển tổng: y = K1+ K2d/dt – K4- K5d/dt

b) Tầng khuếch đại tổng

Hình 1.3.2 Tầng khuếch đại tổng

Tầng khuếch đại tổng sử dụng vi mạch LM301A.Với cách mắc này ta có : UR = UT ( 1- ZPh/Z1 )

Dấu của điện áp tín hiệu điều khiển tổng UR phụ thuộc vào dấu của y. Tín hiệu này được đưa tới cực gốc của tầng khuếch đại đẩy kéo gồm Tr5 vàTr6

45

Nếu UR > 0 thì bóng Tr5 dẫn. Có tín hiệu mang giá trị dương được lấy qua chiết áp VR 2 (gain ) để đưa tới bộ khuếch đại vi sai ở khối H2136.

Nếu UR < 0, bóng Tr6 dẫn, khi đó có tín hiệu mang giá trị âm được lấy qua giá trị RV2 để đưa tới khối H2136.Tín hiệu lấy ra ở RV2 sẽ được hạn chế tín hiệu qua D4 và D5. Nguồn 1 chiều cung cấp cho khuếch đại thuật toán được cấp từ cầu chỉnh lưu D1 và các phần lọc, ổn áp bằng zene D2, D3**) Khối H2136 ( phía trên ) a)Tầng đầu của khối khuếch đại H2136 là một bộ khuyếch đại vi sai dùng cho chế độ lái tự động: - Gồm 2 tranzitor Tr12 và Tr13. Tín hiệu điều khiển được lấy vào chân 13 của khối đưa tới cực gốc của Tr12 (cửa thứ nhất của bộ khuyếch đại vi sai). Cửa thứ hai được lấy từ nguồn 0V có ổn áp đưa tới cực gốc của Tr13. Bằng cách điều chỉnh VR4 (chỉnh 0) tạo phân cực ban đầu để Tr12 và Tr13 có độ dẫn như nhau (Điều chỉnh VR3 – DEAD BAND ta có thể thay đổi được độ dẫn của Tr8 làm thay đổi thế âm trên VR4 để thay đổi được độ mở của Tr12 và Tr13).b ) Bộ tạo xung Bộ tạo xung có nhiệm vụ phát xung điều khiển các thyristor SCR1, SCR2, SCR3 và SCR4 của khối H2140A. Bộ tạo xung gồm các phần tử sau : Tr11 và Tr14 : Được phân cực để có độ mở ban đầu như nhau làm cho dòng nạp cho các tụ C 19, C20 ở trạng thái ban đầu là bằng nhau, ở chế độ chưa điều khiển, điện áp nạp cho hai tụ C 19 và C20 chưa đạt đến điện áp ngưỡng làm thông các tranzitor một tiếp giáp (UJT) Tr10 và Tr15. Tr9 và Tr16 : Là các tranzitor công suất khuếch đại xung có tín hiệu điều khiển đưa đến cực gốc dưới dạng xung. T1 và T2 : Các biến áp xung T1 phát xung điều khiển các thyritor SCR3 và SCR T2 phát xung điều khiển các thyritor SCR1 và SCR2 .c) Nguyên lý hoạt động của khối H2136 - Khi chưa có tín hiệu điều khiển đưa tới chân 13 của khối H2136 :Nguồn đồng bộ ( 0- 80V ) được đưa tới các chân 1, 12 và 2 của khối H2136 .Tr5 phân cực thuận và UB > 0 nên Tr5 dẫn. Một thế dương bằng sụt áp trên R23 được đưa tới cực gốc của Tr11 và Tr14 làm các tranzitor có độ dẫn như nhau (không thông hoàn toàn). Tụ C19 và C20 được nạp với điện áp ban đầu bằng điện áp rơi trên E- C của Tr11 và Tr14. Điện áp này chưa đạt đến điện áp ngưỡng làm Tr10 và Tr15 phát xung nên Tr9

và Tr16 còn khoá do đó chưa có dòng qua sơ cấp của biến áp T1 và Tr2 nên chưa có xung điều khiển đưa tới các thyritor do đó motor servo không được cấp nguồn và như vậy bơm thuỷ lực không có lưu lượng ra (do tâm bơm còn nằm ở chính giữa) vì vậy bánh lái không quay . - Giả sử có tín hiệu điều khiển có giá trị dương được đưa tới cực gốc của Tr 12 do đó Tr12 dẫn nhiều hơn nên thế tại A (VR4) bớt âm làm Tr13 khoá bớt . Do Tr12 dẫn thêm nên áp đặt lên tụ C19 giảm Tr10 tiếp tục khoá . Do Tr13 khoá bớt nên tụ C20 được nạp với điện thế cao hơn do đó nó đạt đến giá trị đủ để Tr15 phát xung nên có dòng qua sơ cấp T2 nên có xung điều khiển đưa tới SCR1 và SCR2 làm các thyritor này dẫn đưa nguồn tới servo motor. Servo motor này làm lệch tâm bơm nên có lựu lượng chất lỏng công tác đưa tới động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái. - Nếu tín hiệu điều khiển đưa tới cực gốc của Tr12 có giá trị âm thì Tr12 sẽ khoá bớt. Thế âm tại A làm tranzitor Tr13 thông thêm . Tr13 dẫn thêm nên điện áp nạp cho tụ C20 giảm nên Tr15 vẫn khoá . Tr12 khoá bớt nên điện áp nạp cho C19 tăng lên và đạt đến giá trị đủ lớn để Tr10 dẫn do đó có xung điện áp dương đưa tới Tr9 làm Tr9 dẫn (Dẫn và khoá theo nhịp xung phát của tranzitor Tr10) nên có dòng qua

46

thứ cấp của biến áp T1 vì vậy có xung tới điều khiển các thyritor SCR3 và SCR4 nên cấp nguồn cho động cơ servo (Động cơ servo quay với chiều ngược lại với trường hợp trên).***) Khối H2140A Khối này gồm 2 cụm thyritor làm nhiệm vụ đóng ngắt mạch cấp nguồn cho động cơ servo.Khi có tín hiệu điều khiển từ khối H2136 của lái tự động hay lái lặp đến chân 3 và chân 5 (cho 2 nửa chu kỳ) thì:

SCR1 và SCR2 mở nên nguồn AC 100V được đưa tới động cơ servo để động cơ quay theo một chiều nào đó. Dòng điện nửa chu kỳ đầu từ A5 của nguồn 100VAC đi qua thirystor SCR1 – qua động cơ về đầu kia nguồn ; nửa chu sau dòng điện chạy ngược lại qua thirystor SCR2. Khi có tín hiệu điều khiển từ khối H2136 của lái tự động hay lái lặp đến chân 8 và chân 11 (cho 2 nửa chu kỳ) thì: SCR3 và SCR4 mở nên nguồn AC 100V được đưa tới động cơ servo làm động cơ quay theo chiều ngược lại.Dòng điện nửa chu kỳ đầu từ A5 của nguồn 100VAC đi qua thirystor SCR3 – qua động cơ về đầu kia nguồn ; nửa chu sau dòng điện chạy ngược lại qua thirystor SCR4. Chú ý : Khi có xuất hiện tín hiệu điều khiển ở cửa 13 của khối H2136, biến áp T 1 và T2 sẽ phát một chuỗi xung liên tục có chu kỳ bằng thời gian nạp của tụ C19 hoặc C20 qua transistor 1 tiếp giáp Tr10 và Tr15. Sau đó được khuếch đại xung qua 2 tranzisto Tr9, Tr16 : Là các Transistor công suất có tín hiệu điều khiển đưa đến các biến áp xung để cách ly với thiết bị chấp hành. Chuỗi xung này sẽ mất đi khi hết tín hiệu điều khiển tới cửa 13. Các thyritor SCR1, SCR2 hoặc SCR3, SCR4 sẽ được mở thông khi chúng được phân cực thuận và có xung điều khiển đưa tới cực điều khiển.****) Khối H2136 ( phía dưới ) Khối này dùng cho chế độ lái lặp và lái từ xa . Khối H2136 này có cấu tạo hoàn toàn giống với khối H2136 (phía trên) dùng cho chế độ lái lặp.

Ở chế độ lái lặp, tín hiệu điều khiển là một điện áp xoay chiều nhận được từ cuộn một pha của sensin H (sen sin gắn với vô lăng điều khiển). Sen sin gắn với vô lăng điều khiển phát lệnh điều khiển góc lái, cuộn 3 pha được nối với cuộn 3 pha của sen sin phản hồi (dùng chung cho cả chế độ tự động). Lúc quay sen sin H sẽ làm cho vị trí tương đối của rô to và stato của nó có sẽ khác với vị trí tương đối của rô to và stato của sen sin gắn với bánh lái tạo ra điện áp trên cuộn 1 pha sen sin H đưa vào mạch nhạy pha từ đó điều khiển động cơ dịch tâm bơm hay van điện từ quay bánh lái. Khi bánh lái quay kéo theo rô to của sen sin phản hồi góc lái quay theo, khi vị trí tương đối giữa rô to và stato của sen sin phản hồi tương ứng với vị trí tương đối giữa rô to và stato của sen sin phát H thì mất tín hiệu điều khiển, bánh lái dừng lại. Tín hiệu U15-16 = UN sin(rong đó là góc lệch giữa trục từ thông tổng hợp trên cuộn 3 pha và trục cuộn dây 1 pha của sen sin H và là góc lệch giữa trục từ thông tổng hợp trên cuộn 3 pha và trục cuộn dây 1 pha của sen sin được đưa tới chân 15 (HR1) và chân 16 (HR2) của khối H2136. Bộ khuếch đại nhạy pha gồm các tranzitor trưòng Tr1 và Tr2 sẽ biến đổi tín hiệu điều khiển thành tín hiệu một chiều có cực tính thay đổi phụ thuộc vào góc ban đầu của điện áp tín hiệu. Như vậy, tuỳ thuộc vào việc thực hiện lệch quay lái sang phải hoặc sang trái mà ở đầu ra của bộ khuếch đại nhạy pha (lấy trên VR1) chính là tín hiệu điều khiển lặp y = K1β K4 . Tín hiệu điều khiển có giá trị dương hoặc âm theo chiều góc bẻ lái. Tín hiệu này được đưa từ cửa 14 sang cửa 13 để điều khiển Tr12. Hoạt động của tầng khuếch đại vi sai và bộ tạo xung của khối này giống như đã trình bày ở trên.d) Nguyên lý hoạt đông của hệ thống lái HOKUSHIN*) Chuẩn bị cho hệ thống làm việc Bật công tắc SWA về vị trí ON cấp nguồn cho hệ thống. Khi đó, các tiếp điểm A1, A3, A9, A11 đóng, đèn GL1 sáng báo hệ thống đã được cấp nguồn và rơle RY7 có điện .**) Chế độ lái đơn giản

47

Chuyển công tắc SWA về vị trí NON FOLLOW UP, các tiếp điểm A 13 đóng sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ servo . Giả sử ta thực hiện lệnh bẻ lái phải. Chuyển công tắc SWY về vị trí STBD, tiếp điểm Y 1 đóng, động cơ servo SMI có điện điều khiển dịch tâm bơm biến lượng cấp dầu vào động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái sang trái. Giả sử ta thực hiện lệnh bẻ lái phải. Chuyển công tắc SWY về vị trí PORT, tiếp điểm Y3 đóng, động cơ servo SMI có điện điều khiển dịch tâm bơm biến lượng cấp dầu vào động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái sang trái.***) Chế độ lái lặp - Chuyển công tắc SWA về vị trí ON, các tiếp điểm A1, A3, A9, A11 đóng.

- Chuyển công tắc SWB về vị trí HAND, các tiếp điểm B3 và B11, B15 đóng suốt trong các quá trình lái lặp. Tiếp điểm B3 đóng cấp điện cho rơle RY2, đèn WL1 có điện chiếu sáng cho mặt chia độ của kim chỉ thị lệnh bẻ lái. Khi quay vô lăng lái đi một góc nào đó, sensin H quay theo và nó phát ra một tín hiệu điện áp xoay chiều tỉ lệ với góc quay. Thông qua các chân HR1, HR2 điện áp này được đưa tới các cửa 15, 16 của khối H2136 ( phía duới ) để thực hiện chỉnh lưu nhạy pha, sau đó qua khuếch đại đến khâu tạo xung, qua biến áp xung cách ly sẽ tạo xung điều khiển các thyritor tác động tới động cơ servo làm dịch tâm bơm biến lượng đưa dầu vào động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái. - Khi bánh lái quay, rôto của sensin µ quay theo và phát ra tín hiệu phản hồi góc bẻ lái, cho tới khi tín hiệu này sẽ cân bằng với tín hiệu góc bẻ vô lăng lái của sensin H thì bánh lái sẽ dừng lại ở vị trí đó . - Hàm điều khiển của hệ thống :

y = K1β K4

- Khi bánh lái dừng lại, tàu đã ổn định hướng đi, y = 0 .****) Chế độ lái lặp từ xa Chế độ lái lặp từ xa thực chất là lái lặp nhưng được điều khiển từ xa .Khi chuyển sang chế độ này, công tắc SWB đựơc chuyển về vị trí REMOTE. Khi đó, B 5 - B11 - B15 đóng. Tiếp điểm B5 đóng cấp điện cho rơle RY3 . Hoạt động của hệ thống ở chế độ lái lặp từ xa tương tự như ở chế độ lái lặp trên vô lăng lái.*****) Chế độ lái tự động Bật công tắc SWB vể vị trí AUTO . Các tiếp điểm B1 – B9 - B13 đóng, tiếp điểm B1 đóng cấp nguồn cho sensin A chuẩn bị cho hệ thống hoạt động, B9 và B13 đóng chờ sẵn . Điện áp ra của sensin A được đưa đến 1S1 và 1S2 của khối H2111, sau đó đưa tới mạch chỉnh lưu nhạy pha Tr3 và Tr4. Khi tàu lệch sang phải hướng đi cho trước, tín hiệu ra URA > 0. Khi tàu lệch sang trái URA < 0 . Tín hiệu này từ sensin A qua cặp tranzitor trường Tr3, Tr4 nhạy cảm với hướng lệch tàu (nguyên lý phần nhạy pha như đã thuyết minh với tín hiệu phản hồi đã trình bày trên), tín hiệu này đi qua R24÷R29 ; R36, R37 đưa vào IC khuếch đại thuật toán LM301 để tạo tín hiệu tỉ lệ với độ lệch tàu K1 . Tín hiệu này qua tụ C*12 tạo tín hiệu vi phân độ lệch hướng đi K2d/dt và qua tụ C13 tạo tín hiệu tích phân độ lệch hướng đi K1dt. Các tín hiệu này được đưa tới mạch khuếch đại thuật toán LM301. Sau khi khuếch đại PID thực hiện với IC khuếch đại thuật toán nó được đưa qua 2 tranzitor thuận ngược Tr5, Tr6 qua R45,R46 và VR2 để điều chỉnh tín hiệu trước khi đi vào khối H2136. Tín hiệu ra của H2111 đựơc đưa tới chân 13 của khối H2136, qua khối này tạo xung điều khiển các thyritor. Động cơ servo quay làm dịch tâm bơm biến lượng, dầu thuỷ lực công tác được đưa tới động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái. Khi bánh lái quay, tín hiệu phản hồi từ sensin được đưa tới cửa 4S1 và 4S2 của H2111. Tín hiệu ra của sensin có pha ngược pha với tín hiệu độ lệch hướng đi. Sau khi qua bộ nắn điện khuyếch đại nhạy pha tín hiệu này qua các điện trở. R30 ÷ R35 tạo thành tín hiệu tỷ lệ góc bánh lái K4 và qua tụ C1 - điện trở

48

R5 tạo tín hiệu phản hồi vi phân góc bẻ lái K5d/dt và đưa vào vi mạch LM301 cộng đại số với các tín hiệu lệch hướng – ta có tín hiệu tổng theo thuật toán sau:

y = K1+ K2d/dt + K3dt – K4– K5d/dt

CÂU HỎI1. Chức năng , yêu cầu đối với hệ thống lái .2. Phân loại hệ thống lái .3. Phân tích các lực tác động lên bánh lái và các khái niệm về mômen cản trên trụ lái , mômen quay tàu .4. Xây dựng đặc tính mômen cản trên trụ lái cho bánh lái dạng hình lá , bánh lái dạng profil5. Khái niệm chung về hệ thống chỉ báo góc lái ( Chức năng , yêu cầu , cơ sở lý thuyết để xây dựng hệ thống và thuyết minh hệ thống sử dụng xenxin )6. Khái niệm chung về hệ thống chỉ báo góc lái ( Chức năng , yêu cầu , cơ sở lý thuyết để xây dựng hệ thống và thuyết minh hệ thống sử dụng cầu diện trở )7.Nội dung của chế độ điều khiển lái đơn giản . Sơ đồ ĐK động cơ lai bơm và mạch báo động máy lái .8. Các sơ đồ điều khiển thủy lực của các hệ thống lái .9. Chế độ lái lặp : Khái niệm , hàm điều khiển , sơ đồ khối tổng quát .10. Các phương pháp tạo lặp .11. Hệ thống lái lặp gylot 12. Hệ thống lái lặp Hokushin13. Hệ thống lái tự động : Khái niệm , sơ đồ khối , hàm điều khiển .14. Các hệ thống lái tự động : Gylot , Hokushin , Arkas , …15. Phương pháp tính chọn động cơ thực hiện , chọn sơ đồ ĐK cho hệ thống lái .16. Kiểm nghiệm thời gian bẻ lái .

CHƯƠNG 2 : TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NEO VÀ TỜI QUẤN DÂY .

2.1.KHÁI NIỆM CHUNG

2.1.1 Khái niệm .

Neo và tời quấn dây thuộc nhóm các thiết bị điện trên boong, chúng có chức năng: 49

- Giữ tàu ở vị trí cố định trong các vùng neo đậu.

- Đảm bảo an toàn cho con tàu trong qúa trình điều động, ra vào luồng lạch.

- Thu thả cáp buộc tàu trong qúa trình ra vào cầu hoặc khi cần lai dắt.

Với chức năng như vậy, neo và tời quấn dây được xếp vào nhóm máy phụ quan trọng trên tàu. Sự hoạt động tin cậy của các hệ thống này có ý nghĩa lớn đối với an toàn của con tàu.

Neo và tời quấn dây thường có hai loại: tời neo đứng và tời neo nằm.

Tời neo đứng (xem hình 2 - 1) có trục công tác thẳng đứng, vuông góc với mặt boong chính. Đĩa hình sao và trống tời nằm nổi trên mặt boong. Động cơ thực hiện, cơ cấu truyền động và thiết bị điều khiển nằm dưới mặt boong chính. Loại này có ưu điểm sau: trang thiết bị điện của hệ thống được đặt trong buồng kín, tránh được tác động xấu của nước biển, chiếm ít diện tích trên mặt boong chính. Tuy nhiên, ở loại tời này động cơ thực hiện thường được lắp dưới dạng treo nên công suất của chúng bị hạn chế. Tời neo đứng thường được dùng trên các tàu chở dầu. Động cơ thực hiện và các thiết bị điều khiển được đặt cách ly với môi trường dễ cháy nổ.

Động cơ thực hiện và bộ truyền động cơ khí nằm nổi trên mặt boong chính. Nhược điểm của tời neo nằm là chiếm nhiều diện tích của mặt boong. Tuy vậy, hệ thống không bị hạn chế về công suất do động cơ thực hiện được gắn cố định trên bệ máy. Tời neo nằm thường được dùng trên các tàu vận tải. Các tham số chính của tời neo nằm được quy định chuẩn hoá theo từng loại tương ứng với cấp tàu. Ví dụ : các nhà chế tạo của Nga thiết kế hệ thống neo nằm dưới 11 loại từ B1 - B11 với các xích neo có đường kính mắt xích từ (15 - 87) mm.

Động cơ thực hiện liên hệ với trục đĩa hình sao qua một bộ truyền động cơ khí. Bộ truyền động cơ khí có thể là các bánh răng hình trụ hoặc vít vô tận có hoặc không có tự hãm. Trên các tàu hiện nay thường dùng các bộ truyền động không có tự hãm với hiệu suất truyền động cao (tới 0,75).

50

Hình 2 - 1. Tời neo đứng

Trong hệ thống truyền động điện neo nhất thiết phải có phanh hãm cơ khí (dạng phanh đai). Phanh này có tác dụng giữ chặt xích neo khi tàu hành trình và hạn chế tốc độ khi thả neo tự do. Ngoài phanh hãm cơ khí, động cơ thực hiện phải có phanh điện từ. Phanh này có nhiệm vụ giữ chặt neo và xích neo khi hệ thống đang làm việc mà bị mất địên đột ngột.

Quá trình thả neo có thể thực hiện bằng hai cách: Nếu độ sâu thả neo không có lớn (không lớn hơn 25 m) thì có thể thả neo rơi tự do. Thả neo tự do được thực hiện bằng cách nhả li hợp, tách trục lai đĩa hình sao ra khỏi hệ thống truyền động cơ khí; nới lỏng phanh cơ khí; sức nặng của neo sẽ làm neo và xích neo rơi rự do. Nếu độ sâu thả neo lớn, việc thả neo được thực hiện nhờ động cơ điện. Trường hợp này nhất thiết không được để neo rơi tự do vì sẽ nguy hiểm cho hệ thống.

2.1.2.Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện neo :Tời neo là một thiết bị rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho con tàu trong quá trình neo

đậu tàu tại các vùng neo và khi ra vào luồng lạch. Trong những trường hợp đặc biệt có thể phải xử dụng cả hai neo hoặc dùng hết xích neo để giữ cố định con tàu khi tàu hành trình trên biển, do sự cố của máy chính tàu có thể phải thả trôi. Khi đó, neo phải được thả để hạn chế sự trôi dạt của tàu... Do vậy, truyền động điện tời neo phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

- Có thể sử dụng hệ thống trong mọi điều kiện thời tiết, mọi trạng thái mặt biển với các yêu cầu kĩ thuật đã cho trước.

- Có thể khởi động động cơ với toàn bộ phụ tải cuả hệ thống. Momen khởi động phải lớn hơn hai lần momen cản trên đĩa hình sao.

- Động cơ thực hiện có thể dừng dưới điện 30 giây sau khi đã công tác định mức.

- Đảm bảo được lực kéo neo cần thiết khi tốc độ động cơ bị giảm hoặc động cơ bị dừng dưới điện.

- Hệ thống phải có khả năng tạo được nhiều cấp tốc độ phù hợp với trạng thái của tải và yêu cầu chung về tốc độ thu neo .

- Có khả năng hạn chế được sự dao động của dòng điện khi tải thay đổi. Không gây ra xung dòng điện tại thời điểm bắt đầu đưa hệ thống vào làm việc.

- Phải có khả năng giữ cố định được neo và xích neo khi hệ thống đột ngột mất điện.

- Động cơ thực hiện phải được chế tạo dưới dạng kín nước, chống nổ.

- Phải đảm bảo thả neo an toàn, tin cậy.

- Thuận tiện trong lắp ráp, vận hành và thay thế sửa chữa.

- Thiết bị gọn nhẹ, chắc chắn, giá thành thấp.

51

Hình 2 - 2. Hệ thống tời neo nằm

2.2.CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN XÁC ĐỊNH TẢI VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG TÁC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NEO.

Công tác của truyền động điện neo được đặc trưng bằng các đại lượng sau:

- Sức kéo trên đĩa hình sao. Đại lượng này phụ thuộc vào đường kính mắt xích và chiều dài đường xích neo được thả. Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài tác động tới con tàu như gió, dòng chảy.v..v.

- Tốc độ thu xích neo.

- Thời gian công tác của một chu kỳ. Đại lượng này phụ thuộc vào chiều dài đoạn xích neo được thả và điều kiện nhổ neo khỏi bùn.2.2.1 Các định mức cung cấp neo tàu thủy.

a)Đặc tính cung cấp.

Các định mức cung cấp neo tàu thuỷ được quy định bởi quy phạm đóng tàu Việt Nam. Thiết bị neo phụ thuộc vào các kích thước chính của tàu, cấu trúc của thượng tầng, ca bin. Sự phụ thuộc này được đăc trưng bằng đặc tính cung cấp - ký hiệu là NC và được xác định bằng biểu thức:

NC = 2/3 + 2BhY + 0,1A (m2) (2 - 1)

Trong đó:

- Lượng choán nước của tàu, TL.

B - Chiều rộng lớn nhất của con tàu, m.

hY - Chiều cao tính theo mạn tàu, từ đường mớn nước mùa hè WL đến đỉnh của cabin. Nếu chiều rộng buồng lái > 0,25B thì khi tính có thành phần này. Nếu chiều rộng buồng lái < 0,25B thì có thể bỏ qua.

A - Diện tích chắn gió của tàu, m2. Đại lượng này được xác định từ đường mớn nước mùa hè WL đến đỉnh cabin nếu chiều rộng buồng lái > 0,25B.

Đặc tính cung cấp là đại lượng cơ bản để tính toán tất cả các thiết bị của neo.

b) Trọng lực của neo.

Tất cả các tàu đi biển đều có ít nhất là hai neo. Với những tàu có vùng hoạt động không hạn chế, nếu NC > 200 thì cần phải có ba neo (một neo để dự trữ) trọng lực của một neo được tính theo biểu thức:

QN = kNC (KG)

Trong đó, hệ số k được xác định như sau :

k = 3 - Đối với tàu có tầm hoạt động không hạn chế.

k = 2,75 - Đối với tàu có tầm hoạt động hạn chế cấp I.

k = 2,5 - Đối với tàu có tầm hoạt động hạn chế cấp II.

k = 2 - Đối với tàu có tầm hoạt động hạn chế cấp III.

Giới hạn tầm hoạt động của tàu biển:

Cấp I - Tàu hoạt động trong vùng biển hở, khoảng cách giữa hai điểm neo đậu tránh bão là 200 hải lý hoặc ở vùng biển kín có khoảng cách giưã hai điểm neo đậu là 400 hải lý.

Cấp II - Tàu hoạt động trong vùng biển hở có khoảng cách giữa hai điểm neo đậu tránh bão là 50 hải lý hoặc trong vùng biển kín với khoảng cách tránh bão được quy định theo quy phạm đóng tàu.

Cấp III - Tàu chạy ven biển.

c) Dây xích neo.

Tổng chiều dài dây xích neo ở cả hai neo phải không nhỏ hơn giá trị được tính theo biểu thức :

Trong đó :

52

r = 1 với tàu có vùng hoạt động không hạn chế. Hệ số r sẽ giảm một lượng r = 0,12 đối với mỗi cấp hoạt động của tàu. Tức là : r = 1 - kir. Ví dụ : Tàu có tầm hoạt động hạn chế cấp III sẽ có r = 1 - 3. 0,12 = 0,64.

Thông thường: L 200 m đối với tàu có tầm hoạt động không hạn chế.

L 100 m đối với những tàu có tầm hoạt động hạn chế.

Dây xích neo được tạo nên bởi nhiều đoạn xích neo. Mỗi đoạn xích neo thường có độ dài từ (25 27,5)m. Khi tính toán, ta thường tính sao cho số đoạn xích neo là số chẵn để chia đều cho hai đường xích neo. Nếu số đoạn xích neo lẻ thì ưu tiên đường xích neo bên phải dài hơn một đoạn. Nếu mắt xích neo có đường kính d < 15mm thì không cần thiết phải chia thành các đoạn xích neo.

d) Đường kính mắt xích neo.

Các mắt xích neo được làm bằng thép. Đường kính của mắt xích neo được tính theo biểu thức:

Trong đó:

Hệ số S = 1 đối với tàu có vùng hoạt động không hạn chế. Hệ số này sẽ giảm một lượng S = 0,06 đối với mỗi cấp hoạt động của tàu. Tức là:

S = 1 - KiS. Ví dụ với tàu có tầm hoạt động giới hạn cấp II:

S = 1-2. 0,06 = 0,88.

t = 1,75 đối với xích neo được chế tạo từ thép bình thường.

t = 1,55 với loại thép bền.

t = 1,35 với loại thép đặc biệt.

Sau tính toán nếu d > 15mm thì mắt xích neo phải có thanh giằng ngang.

Để xác định tải gây ra bởi trọng lực của xích neo, sau lỗ neo ta phải biết trọng lượng của một mét xích neo. Tuy nhiên, để đơn giản ta thường dùng các biểu thức kinh nghiệm:

- Với loại mắt xích neo có thanh giằng:

P = 0,215d2 0,215QN (N/m) (2-5)

- Với loại mắt xích neo không có thanh giằng:

P = 0,227d2 (N/m)

Cần lưu ý rằng, với các tàu có tầm hoạt động không hạn chế thì d2 QN vì S = 1 và t = 1,75.

Nếu tính đến sự mất trọng lượng của xích neo trong nước thì trọng lực của một mét xích neo được tính:

Trong đó : = 7,75 7,8 - Tỉ trọng của thép làm mắt xích neo.

= 1,025 - Tỉ trọng của nước biển

(nước ngọt thì =1,0).

e) Chiều dài đường xích neo sau lỗ neo.

Chiều dài đường xích neo sau lỗ neo được xác định bằng độ sâu thả neo. Tại những vùng quy định cho tàu bè neo đậu, độ sâu thường trong khoảng (15 30) m. Tuy vậy, độ sâu thả neo tính toán lại được quy định bởi quy phạm đóng tàu.

Nếu d < 14 mm thì độ sâu thả neo tính toán được tính theo biểu thức:

h = 1/3. LXP (m)

53

Trong đó : LXP - chiều dài đường xích neo ở mạn phải.

Nếu d > 14mm thì độ sâu thả neo tính toán được cho theo bảng sau :

d (mm) h (m)

15 17 65

18 28 80

> 28 100

Khi thả neo để giữ cố định tàu, ngoài sức bám của neo, cần phải thả thêm một số xích neo nằm dưới đáy biển để tăng cường thêm lực giữ cho tàu khỏi bị trôi dạt. Khi gió càng lớn hoặc dòng chảy mạnh thì số lượng xích neo được thả sau lỗ neo càng nhiều. Thực tế đóng tàu biển cho thấy, chiều dài đường xích neo sau lỗ neo phụ thuộc vào độ sâu thả neo tính toán theo biểu thức:

L0 = ( 2 4 )h (m) (2 - 7)

Chú ý: Chỉ số nhỏ được chọn khi độ sâu thả neo lớn. Cụ thể:

Nếu h < 50m chọn giới hạn trên.

Nếu h > 50m chọn giới hạn dưới.

g) Lực kéo neo cần thiết.

Theo quy định của Đăng kiểm, tải tính toán trên đĩa hình sao được tính theo biểu thức:

TĐK = 1,13( GN + ph ) (N) (2 - 8)

Trong đó:

GN - Trọng lượng của neo, N. Trong đó GN = QNg

Với g = 9,81 gia tốc trọng trường.

p - Trọng lượng của một mét xích neo, N/m.

h - Độ sâu thả neo, m.

Tải được tính theo biểu thức này là đã tính đến sự mất trọng lượng của neo và phần xích neo nằm trong nước; tính đến ma sát giữa xích neo với lỗ neo và ống dẫn xích neo (được thể hiện qua hệ số ma sát fMS = 1,28 1,35). Vì 1,13 = 0,87. 1,28.

Trong khai thác, tải lớn nhất của hệ thống sẽ xuất hiện khi nhổ neo khỏi bùn với độ sâu thả neo tính toán. Đối với loại neo thường dùng cho tàu biển, sức bám của neo được tính bằng hai lần trọng lượng của neo. Vậy, tải trên đĩa hình sao khi nhổ neo khỏi bùn được tính gần đúng theo biểu thức:

TN = fMS[ 2GN + ( GN + ph ).0,87 ] (N) (2 - 9)

Ngoài ra, lực kéo neo (tải trên đĩa hình sao) còn được tính trong một số trường hợp đặc biệt khác.

Khi thu hai neo đồng thời:

T2N = fMS. 0,87. 2( GN + ph ) (N) (2 - 10)

Khi thu một neo trong trạng thái thả hết xích neo nhưng neo không bám được xuống đáy biển:

TN0 = fMS. 0,87. ( GN + p.L01 ) (N) (2 - 11)

Trong đó: L01 - Chiều dài lớn nhất của xích neo sau lỗ neo, chỉ có khi thả hết xích neo. Trong thực tế khai thác hầu như không gặp phải trường hợp này.

Chúng ta có thể tham khảo sức căng trên đĩa hình sao trong trường hợp nhổ neo khỏi bùn, thu đồng thời hai neo với các độ sâu thả neo tính toán khác nhau ở bảng sau:

Trường hợpĐộ sâu

80mĐộ sâu 100m

Nhổ neo khỏi bùn và thu một neo 5,91GN 6,42 GN

Thu đồng thời cả hai neo ở 1/2 độ sâu 4,98 GN 5,64 GN

Thu đồng thời cả hai neo với toàn bộ độ sâu 6,42 GN 7,45 GN

54

Đối với các tàu lớn, chiều dài xích neo tới 300m, chiều dài xích neo sau lỗ neo là 285m, chiều dài đoạn xích neo khô là 15m thì lực kéo neo tối đa là:

TN = 8,95. GN

h) Tốc độ và thời gian thu xích neo.

Theo quy định của Đăng kiểm, tốc độ thu neo trung bình với tải định mức V 10 m/phút. Khi tải nhẹ tốc độ có thể đạt đến V = (24 35) m/phút (trường hợp thu cáp buộc tàu ở chế độ điều động). Khi thu xích để đưa neo vào lỗ neo, tốc độ V 7 m/phút. Theo kinh nghiệm của các nhà máy đóng tàu của Nga thì tốc độ này có thể chọn trong vùng (6 8) m/p. Thời gian thu neo được tính từ khi bắt đầu thực hiện thu neo cho đến khi neo được đưa vào lỗ neo. Theo quy định của Đăng kiểm, thời gian này là 30 phút khi lực kéo neo và tốc độ thu neo đều ở giá trị định mức.

2.2.2.Các giai đoạn của quá trình thu neo :

Có thể chia quá trình thu neo làm 4 giai đoạn:

Giai đoạn I: Tàu được kéo với sức căng không đổi.

Giai đoạn II: Tàu được kéo với sức căng thay đổi.

Giai đoạn III: Sức căng đạt đến giá trị lớn nhất, neo được nhổ bật nên khỏi bùn.

Giai đoạn IV: Thu xích neo từ đáy biển đến khi neo tới gần lỗ neo.

Các giai đoạn của quá trình thu neo được mô tả ở hình vẽ 2 - 3.

Sau đây ta tiến hành phân tích để thấy được sự thay đổi của sức căng trên đĩa hình sao, tốc độ của tàu ở từng giai đoạn...

Giai đoạn I : Đây là giai đoạn thu phần xích neo nằm trong bùn. Xích neo được thu với tốc độ đều. Cứ một mắt xích neo được nhấc lên khỏi bùn thì có một mắt xích neo đi qua đĩa hình sao. Tàu từ từ tiến đến điểm thả neo với tốc độ không đổi. Trong suốt giai đoạn này, đoạn xích neo trong nước không thay đổi hình dạng. Sức căng trên xích neo và lực kéo neo trên đĩa hình sao không thay đổi.

Nếu ta gọi T2 là lực kéo neo trên đĩa hình sao; 2 là góc hợp bởi lực này với mặt phẳng nằm ngang; vC là tốc độ của tàu thì ở giai đoạn này: T2 = cosnt; 2 = cosnt; vC = cosnt.

Chú ý rằng, khi xét sự thay đổi của lực kéo (sức căng) trên đĩa hình sao chúng ta bỏ qua ảnh hưởng của quá trình khởi động và gia tốc của động cơ điện vì các quá trình này diễn ra rất nhanh.

55

Hình 2 - 3: Các giai đoạn của quá trình thu neo

Giai đoạn II: Bắt đầu được tính từ khi mắt xích neo cuối cùng được nhấc lên khỏi bùn. Kết thúc khi toàn bộ xích neo võng trong nước được thu hết. ở giai đoạn này, đoạn xích neo võng trong nước được rút ngắn dần và biến dạng (thẳng dần). Sức căng trên đĩa hình sao T2 và góc 2 tăng dần. Tàu tiếp tục tiến về điểm thả neo với tốc độ không đổi (do quán tính và do sức kéo ở đĩa hình sao liên tục tăng). Tức là : T2

= var tăng; 2 = var tăng; vC = const.

Giai đoạn III: Đây là giai đoạn rất ngắn của quá trình thu neo, được tính từ khi xích neo hết độ võng đến khi neo được nhổ bật lên khỏi bùn. Lúc này tàu đã tiến đến gần điểm thả neo. Sức căng trên đĩa hình sao đạt đến giá trị lớn nhất và hầu như không đổi. Nếu neo không được nhổ khỏi bùn thì động cơ thực hiện sẽ bị dừng dưới điện (cuối giai đoạn III). Tốc độ của tàu bị giảm do sức kéo bị mất dần.

Khi đó: T2 = T2MAX const.

2 = var tăng (2 = 900 ở cuối giai đoạn III).

vC = var giảm.

Chú ý: Tới cuối giai đoạn III, tàu tiến đến điểm thả neo, đoạn xích từ lỗ neo đến neo là ngắn nhất (bằng độ sâu thả neo). Theo quán tính tàu tiếp tục tiến về phía trước làm neo bật ra khỏi bùn.

Giai đoạn IV: Được tính từ khi neo được nhổ lên khỏi bùn cho đến khi chuẩn bị đưa neo vào lỗ neo. ở giai đoạn này xích neo và neo được treo trong nước và được thu ngắn dần.

Khi đó : T2 = var giảm ; 2 = 900 ; n = var tăng.

ở giai đoạn này việc thu neo hầu như không còn ảnh hưởng gì tới vận động của con tàu.

2.3.PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ THỰC HIỆN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NEO

Việc tính toán lựa chọn động cơ thực hiện cho hệ thống tời neo không khó khăn lắm vì thời gian công tác của một chu kỳ ngắn, sức căng trên đĩa hình sao và tốc độ thu neo ở từng giai đoạn dã được biết trước.Việc tính chọn có thể thực hiện bằng hai phương pháp, đó là: phương pháp tính đơn giản và phương pháp gần đúng liên tục. Phân tích tải của hệ thống qua từng giai đoạn thu neo ta thấy tải là tải ngắn hạn và thay đổi liên tục. Với loại tải này ta thường dùng phương pháp gần đúng liên tục với các bước tóm tắt sau:- Sơ bộ xác định các thông số định mức của động cơ để chọn động cơ theo sổ tay kỹ thuật.- Xây dựng giản đồ phụ tải M = f(t); P = f(t) và I = f(t) cho một chu kỳ làm việc.- Nghiệm lại động cơ đã chọn về thời gian thu neo và khả năng phát nhiệt.Việc tính toán thường được tiến hành đối với trường hợp thu một neo ở độ sâu tính toán, xích neo được thả hết và nằm trong bùn. Với các điều kiện đầu như vậy, ta lần lượt tính mômen định mức và công suất định mức để từ đó sơ bộ chọn động cơ thực hiện theo sổ tay kỹ thuật.

2.3.1 Mômen quay định mức:

Mômen quay định mức của động cơ có thể xác định nhờ sức căng trên đĩa hình sao quy định bởi Đăng kiểm (được xác định theo biểu thức 2- 8).Mặt khác, mômen định mức còn có thể xác định được nhờ mômen khởi động và bội số khởi động của động cơ (khả năng quá tải theo mômen của động cơ ở chế độ khởi động).

Với động cơ một chiều, khả năng quá tải của động

56

Hình 2 - 12. Chiều dài của bước xích neo và bán kính của đĩa hình sao.

cơ theo mômen thường được giới hạn khoảng 2,5Mđm vì dòng điện giới hạn cho phép khi khởi động của loại động cơ này khoảng 2,5Iđm. Với động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp, khi dòng tải tăng kéo theo sự gia tăng của từ thông kích từ. Mômen quay sẽ có giá trị lớn hơn 2,5Mđm khi dòng điện đạt tới dòng điện cho phép 2,5Iđm.Theo quy định của Đăng kiểm, mômen khởi động của động cơ cần phải lớn hơn hai lần mômen cản trên đĩa hình sao. Vậy, từ biểu thức (2 - 8), mômen định mức của động cơ cần phải không nhỏ hơn giá trị được tính theo biểu thức sau:

Trong đó:

Rs - là bán kính tính toán của đĩa hình sao (m). Các đĩa hình sao trong bộ truyền động cơ khí của hệ thống neo thường có năm hoặc sáu rãnh. Bước của xích neo bằng 8d (xem hình 2 - 12).

Ví dụ, với đĩa hình sao có năm rãnh, bán kính của đĩa hình sao là:

i = 55 250 - Tỉ số truyền của bộ truyền động cơ khí.

TĐ = 0,75 0,82 - Hiệu suất định mức của bộ truyền động cơ khí.

KĐ - khả năng quá tải của động cơ theo mômen khi khởi động (xem bảng sau).

Mặt khác, mômen định mức cần phải đảm bảo lớn hơn hoặc bằng tải tính toán. Tức là:

Điều kiện này xuất phát từ yêu cầu: khi tải của hệ thống bằng tải tính toán, động cơ phải có tốc độ

thu neo bằng tốc độ định mức để công suất của nó là công suất định mức.

Theo kinh nghiệm của nhà máy đóng tàu Dinamô của Nga, mômen khởi động có thể tính được theo biểu thức sau:

Trong đó: L0 - chiều dài của toàn bộ xích neo (m)

d - Đường kính của mắt xích neo (mm)

DS - Đường kính của đĩa hình sao (m)

Khi chọn mômen khởi động, nên chọn mômen khởi động có giá trị lớn nhất để đảm bảo cho động cơ có thời gian khởi động ngắn.Tại thời điểm khởi động, ngoài tải chính của hệ thống, còn có các thành phần mômen cản tạo bởi sự gia tăng hệ số ma sát tĩnh trong bộ truyền động cơ khí, tính quán tính. Vì vậy mômen khởi động cần tăng thêm một lượng dự trữ để thắng các thành phần mômen cản kể trên. Theo kinh nghiệm của nhà máy đóng tàu Dinamo của Nga, mômen khởi động cần tăng thêm 50% giá trị đã chọn.

Theo (2 - 8), mômen định mức của động cơ khi tính toán cần phải lớn hơn hoặc bằng:

Mômen khởi động cực đại có thể lấy bằng mômen tải lớn nhất ứng với khi thả một neo ở độ sâu thả neo tính toán hoặc là khi thu đồng thời cả 2 neo ở nửa độ sâu thả neo tính toán, tức là:

Chúng ta đã tính mômen cản của hệ thống trong trường hợp thu một neo với toàn bộ chiều dài của xích neo được thả (theo 2 - 11) và thu 2 neo đồng thời với độ sâu thả neo tính toán (theo 2 - 10). Tuy

57

nhiên, các trường hợp này ít xảy ra trong thực tế khai thác. Do vậy, ta không được chọn các giá trị này làm mômen tải lớn nhất.

Bảng giá trị khả năng quá tải của động cơ

Loại dòng điện

Đặc điểm chung hoặclà kiểu động cơ

Khả năng qúa tải

Khi tốc độ định mức M

Khi khởi động KĐ

Một chiều

Động cơ kiểu ọùM :

- Động cơ kích từ hỗn hợp 3,0 3,6

- Động cơ kích từ song song 2,5 3,0

Động cơ kiểu ùM làm việc dài hạn 2,5 2,5

Xoay chiều

Động cơ dị bộ

rôto lồng sóc

MAù

Loại một tốc độ làm việc ngắn hạn

2,6 6,2 2,0 4,0

Loại hai tốc độ dùng cho tời neo

1,7 2,5 1,5 2,4

Loại hai tốc độ làm việc ngắn hạn

2,1 3,0 2,1 2,75

Loại một, hai và ba tốc độ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

1,65 3,8 1,65 3,1

MTK và MTKB 2,6 3,4 Lấy nhỏ hơn so với M từ

(510)%

Động cơ dị bộ rôto dây quấn kiểu MT

và MTB2,3 3,4

Mômen khởi động cực đại có thể lấy bằng mômen tải lớn nhất ứng với khi thả một neo ở độ sâu thả neo tính toán hoặc là khi thu đồng thời cả 2 neo ở nửa độ sâu thả neo tính toán, tức là:

Chúng ta đã tính mômen cản của hệ thống trong trường hợp thu một neo với toàn bộ chiều dài của xích neo được thả (theo 2 - 11) và thu 2 neo đồng thời với độ sâu thả neo tính toán (theo 2 - 10). Tuy nhiên, các trường hợp này ít xảy ra trong thực tế khai thác. Do vậy, ta không được chọn các giá trị này làm mômen tải lớn nhất.

2.3.2.Tốc độ quay định mức:

Để xác định tốc độ quay định mức có thể dựa vào quy định của Đăng kiểm về tốc độ thu neo với tải tính toán, tức là chọn Vđm =10m/ phút hay 0,167m/s.

Ta có:

58

Ta có thể tính tốc độ bằng cách khác như sau: đĩa hình sao có thể có (5 6) bước răng; chiều dài

mỗi bước răng của đĩa hình sao là 8d (xem 2 - 12). Vậy chu vi của đĩa hình sao theo bước răng của nó là:

(5 6)8d (mm) = (40 48)d (mm) = (0,04 0,048)d (m)

Từ đó ta có:

Theo kinh nghiệm của nhà máy đóng tàu Dinamô Nga, do các động cơ được chế tạo riêng cho hệ

thống neo theo quy chuẩn nên có thể chọn tốc độ quay định mức của động cơ dựa theo đường kính của

mắt xích neo:

Nếu d 28 mm chọn nđm = 1100 1450 v/p

Nếu d > 28 mm chọn nđm = 600 800v/p

2.3.3.Công suất định mức.

Với các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn có thời gian công tác

T = 15 30 phút, công suất của động cơ có thể tính toán theo biểu thức:

Ngoài ra, theo kinh nghiệm thiết kế và kinh nghiệm khai thác, người ta còn có thể tính công suất

của động cơ dựa theo các thông số cơ bản của hệ thống.

Ví dụ, theo nhà máy Dinamo (Nga) công suất định mức của động cơ có thể tính theo:

Kiểu của động cơ thực hiện được chọn theo yêu cầu và điều kiện khai thác hệ thống. Nếu động cơ

được đặt trên mặt boong, cần chọn động cơ được chế tạo dưới dạng kín nước, nếu đặt trong buồng kín

dưới boong cần chọn động cơ dạng chống nổ.

2.3.4. Giản đồ phụ tải :

Các giản đồ phụ tải của hệ thống được dùng để phục vụ cho việc kiểm nghiệm động cơ thực hiện. Do vậy, cần phải căn cứ vào hệ thống điều khiển để có được dạng đặc tính cơ thích hợp ở từng giai đoạn thu neo, giúp cho việc xây dựng các giản đồ phụ tải.

Hình 2 - 16: Giản đồ phụ tải của truyền động điện neo

a - Giai đoạn 1 và 2 ; b - Giai đoạn 2,3,4

Công suất của động cơ thực hiện được xác định dựa vào các giá trị M2i và n2i đã tính được ở trên cho từng khoảng thời gian t. Từ đó ta có được giản đồ P = f3(t) ở giai đoạn 2.

Giản đồ phụ tải của hệ thống ở giai đoạn thứ 3.

ở giai đoạn này, toàn bộ phần xích neo võng trong nước đã được thu hết. Xét trong điều kiện khai thác bình thường, neo đựơc nhổ bật khỏi bùn, động cơ thực hiện không bị dừng dưới điện. Tốc độ quay của động cơ thấp, tương ứng với tải của hệ thống lúc này có giá trị lớn nhất và được xem là không đổi.

Mômen quay của động cơ thực hiện: Lực nhổ bật neo khỏi bùn trên đường xích neo tại lỗ neo do mômen quay của động cơ thực hiện tạo thành. Nói một cách khác, ở giai đoạn ba có thể lấy mômen quay của động cơ bằng mômen do lực nhổ neo khỏi bùn sinh ra và được tính theo biểu thức :

59

Tốc độ quay của động cơ thực hiện: Tốc độ ở giai đoạn này phải phù hợp với mômen cản Mn của hệ thống và được xác định nhờ đặc tính cơ của động cơ thực hiện (xem hình 2 - 17).

Tuỳ thuộc vào hệ thống điều khiển cụ thể mà ở giai đoạn này động cơ có thể làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên hay trên các đặc tính cơ nhân tạo. Từ đó ta thấy với mômen quay củađộng cơ V3 = 2..RSn3/i (m/p). Chiều dài của xích neo sau lỗ neo ở đầu giai đoạn ba L3đ được xác định nhờ đặc tính trạng thái xích neo (hình 2 - 14) theo XKL.M3 = Mn, tốc độ quay của động cơ ở giai đoạn này có thể là n31; n32 hoặc n3 .Tốc độ thu xích neo khi kéo neo ở giai đoạn ba :

Việc xác định khoảng cách từ tàu ở giai đoạn ba đến điểm thả neo được thực hiện bằng cách tính:

X3đ = X0 - X1 - Vt1 . t2 (m).

Thời gian thu neo ở giai đoạn ba được tính theo biểu thức: 60

Hình 2-17. Xác định tốc độ quay của động cơ thực hiện nhờ đặc tính cơ.

t3 = (L3đ - h)/ v3 (phút) (2 - 57)

Công suất của động cơ thực hiện ở giai đoạn ba được xác định theo Mn và n3.

ở giai đoạn ba, các đại lượng n3 , M3, và P3 được xem là không đổi. Trên trục hoành, sau t2 ta đặt một đoạn bằng t3. Trong khoảng thời gian này ta có: M3 = Mn ; n3; P3 và ta nhận được giản đồ phụ tải của hệ thống ở giai đoạn ba (xem hình 2 - 16).

Giản đồ phụ tải của hệ thống ở giai đoạn thứ tư.

Mômen quay của động cơ thực hiện: Sau khi nhổ bật neo khỏi bùn, mômen cản trên trục động cơ đột ngột giảm đi (do lực bám của neo trong bùn không còn nữa). Tải của truyền động điện neo lúc này chỉ do trọng lượng của neo và phần còn lại của đường xích neo gây ra. Đại lượng này giảm dần cùng với sự giảm dần của độ dài đường xích neo. Mômen quay của động cơ thực hiện được tính cho đến thời điểm đầu và cuối giai đoạn bốn theo biểu thức sau:

ở đầu giai đoạn:

ở cuối giai đoạn :

ở cuối giai đoạn bốn, neo và phần còn lại của xích neo đã lên khỏi mặt nước do vậy hệ số 0,87 bị mất đi trong biểu thức tính M4C.

Cần lưu ý rằng, ở giai đoạn này khi tải của hệ thống đột ngột giảm đi, trong động cơ thực hiện sẽ xuất hiện mômen động. Trong tính toán chúng ta bỏ qua thành phần này mà tính chính xác vẫn đảm bảo vì mômen động có giá trị nhỏ.

Giả sử tốc độ quay của động cơ thực hiện thay đổi theo quy luật tuyến tính, khi đó mômen quay của động cơ thực hiện ở giai đoạn bốn sẽ được xác định ở từng thời điểm trung gian nhờ tốc độ quay của động cơ thực hiện và đặc tính cơ n = f (M).

Tốc độ quay của động cơ thực hiện được xác định nhờ đặc tính cơ của động cơ và mômen quay của nó ở thời điểm đầu và cuối của giai đoạn này (xem hình 2 - 17) đó là các giá trị M4đ và M4C đã tính được ở phần trước. Đường biểu diễn sự thay đổi của tốc độ quay trên giản đồ phụ tải có dạng đường thẳng. Khi đó, giá trị trung bình của tốc độ quay của động cơ thực hiện ở giai đoạn bốn là:

n4TB = ( n4Đ + n4C)/ 2 (vòng /phút)Thời gian thu neo ở giai đoạn này là: t4 = h.i / 2RS.n4TB (phút) (2 - 60) Trong đó:h/2RS - Số vòng quay của đĩa hình sao ở giai đoạn bốn khi thực hiện thu neo từ độ sâu thả neo

tính toán h(m).n4TB/i - Số vòng quay trung bình của đĩa hình sao trong thời gian một phút.

Trên trục thời gian của giản đồ phụ tải, sau t3 ta đặt một đoạn bằng t4 (xem hình 2 - 16b), với n4Đ; n4C; M4Đ; M4C; thay đổi theo quy luật tuyến tính, ta xây dựng được giản đồ phụ tải n= f1(t) và M = f2(t) cho giai đoạn bốn.

Công suất của động cơ thực hiện được xác định dựa vào n4 và M4 ở từng thời điểm của giai đoạn này. Trên cơ sở đó ta dựng được giản đồ năng lượng P = f3(t).

Sau giai đoạn bốn, quá trình tthu neo có thể được coi là có một giai đoạn nữa, giai đoạn thứ năm - giai đoạn thu neo vào lỗ neo. Để đảm bảo an toàn và đưa neo vào lỗ neo chính xác, đúng vị trí cần phải dùng tốc độ thật thấp (7m/phút - theo quy định của Đăng kiểm). Tuy nhiên trong tính toán người ta cho phép bỏ qua giai đoạn này vì thực tế lúc này neo đã dược kéo tới gần lỗ neo, chân vịt đã được quay để đẩy tàu đi. Quá trình thu neo ở giai đoạn thứ năm không gây trở ngại nào cho quá trình chạy tàu nữa.

61

2.4.HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NEO

2.4.1 Các loại động cơ điện dùng trong hệ tuyền động điện neo

Để có thể lựa chọn được loại động cơ phù hợp, ta cần xác định được các yêu cầu cơ bản của hệ thống truyền động điện tời neo đối với dạng đặc tính cơ của động cơ điện. Như trên đã trình bày, hệ thống truyền động điện tời neo có các đặc điểm cần lưu ý:

- Tải của hệ thống có giá trị lớn và thay đổi trong phạm vi rộng trong chu kỳ làm việc.

- ở cuối giai đoạn III, động cơ thực hiện có thể sẽ bị dừng dưới điện. ở trạng thái này, động cơ điện cần phải có một mômen dừng hạn chế.

- Cần có tốc độ cao để thu đoạn xích neo trong bùn hoặc thu thả cáp khi điều động tàu...

- Khi thả neo bằng động cơ ở những vùng có độ sâu thả neo qúa lớn, động cơ cần có tốc độ ổn định.

Với những điểm vừa nêu trên, dạng đặc tính cơ thích hợp với hệ thống là dạng đặc tính mềm khi thu neo và tương đối cứng khi thả neo.

Từ phân tích trên ta thấy có thể sử dụng các loại động cơ như sau:

Với lưới điện một chiều: Có thể dùng động cơ điện có kích từ nối tiếp với bộ truyền động cơ khí có khả năng tự hãm cao. Với động cơ này, tốc độ của động cơ được tự động điều chỉnh theo sự thay đổi của tải. Khi thả neo, qua hệ thống điều khiển chuyển cuộn kích từ nối tiếp thành song song, tạo được đặc tính cơ cứng. Động cơ kích từ hỗn hợp thường được dùng với hệ thống có công suất không qúa 50KW. Sức từ

động của cuộn kích từ song song chiếm tỉ lệ khoảng :

Để tạo nhiều cấp tốc độ, có thể dùng hai cách: thay đổi điện trở phụ mắc trong mạch phần ứng và thay đổi từ thông kích từ của động cơ. Việc đưa điện trở phụ có giá trị lớn vào mạch phần ứng sẽ hạn chế đáng kể mômen dừng khi động cơ bị dừng dưới điện.

Với lưới điện xoay chiều: Khi công suất hệ thống dưới 50KW, có thể dùng động cơ dị bộ rôto lồng sóc rãnh sâu (hoặc rãnh kép) có nhiều tốc độ. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi cách đấu các cuộn dây (hoặc thay đổi cuộn dây) stato để thay đổi số đôi cực p. Thường dùng loại động cơ có ba tốc độ, với tốc độ thấp để đưa neo vào lỗ neo, tốc độ trung bình để thu thả xích neo và tốc độ cao để thu thả cáp. Nếu công suất của hệ thống lớn hơn 50KW, nên dùng động cơ dị bộ rôto dây quấn. Với loại động cơ này, có thể điều chỉnh được tốc độ trong phạm vi rộng bằng cách thay đổi điện trở phụ mắc đối xứng hoặc không đối xứng trong mạch cuộn rôto. Tương tự như đối với động cơ điện một chiều, việc hạn chế mômen dừng được thực hiện bằng cách đưa điện trở phụ có giá trị lớn vào cuộn dây rôto. Nếu hệ thống có công suất lớn hơn nữa, có thể dùng hệ thống máy phát - động cơ hoặc hệ thống van - động cơ.

Với những hệ thống dùng bộ truyền động cơ khí không có khả năng tự hãm, cần thực hiện các qúa trình hãm điện để ổn định tốc độ thả neo. Có hai trạng thái hãm điện thường dùng là hãm tái sinh và hãm động năng, trong đó qúa trình hãm động năng thường được dùng hơn.

2.4.2. Hệ thống điều khiển truyền động điện tời neo.

Để điều khiển động cơ thực hiện trong hệ thống truyền động điện neo có thể dùng tất cả các hệ thống điều khiển cơ bản đã biết. Đó là: điều khiển bằng tay khống chế; tay điều khiển kết hợp với trạm từ (hệ thống công tắc tơ, rơle), hệ thống máy phát - động cơ.

a) Đặc điểm chung của các hệ thống điều khiển.

Hệ thống điều khiển bằng tay khống chế có cấu tạo đơn giản và thường được dùng cho hệ thống truyền động điện tời neo có công suất nhỏ (P = 20 25KW), đôi khi có dùng cho hệ thống có công suất tới 90KW. Hệ thống điều khiển này đòi hỏi người sử dụng phải mất nhiều sức lực và sự tập trung làm việc cao. Để tiện cho việc kiểm tra động cơ tay khống chế thường được đặt gần động cơ thực hiện và bộ

62

truyền động cơ khí. Để tiện cho việc kiểm tra dòng điện tải của hệ thống, trên tay khống chế thường có đặt Ampe kế. Vì có nhiều hạn chế, hình thức điều khiển này ngày càng ít được sử dụng.

Hệ thống điều khiển kết hợp tay điều khiển với trạm từ. Hình thức điều khiển này đang được dùng rất phổ biến trên các đội tàu biển nước ta. Quá trình điều khiển được thực hiện bởi tay điều khiển thông qua hoạt động của các rơle, công tắc tơ của trạm từ. Do vậy, có thể tự động hóa một phần các thao tác điều khiển. Ví dụ: có thể tăng dần từ tốc độ thấp đến tốc độ cao khi đột ngột đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí "0" đến vị trí có tốc độ cao (tự động khởi động theo hàm thời gian) hoặc tự động chuyển về làm việc ở tốc độ thấp khi động cơ bị quá tải. Hệ thống có nhược điểm là cấu tạo phức tạp, có nhiều khí cụ. Tuy nhiên, hoạt động của các hệ thống này vẫn tin cậy nhờ công nghệ cao trong chế tạo các thiết bị, khí cụ điện.

ở cả hai hình thức điều khiển nêu trên, việc thu neo được thực hiện khi quay tay điều khiển (hoặc tay khống chế) theo chiều thuận kim đồng hồ. Việc thả neo được thực hiện khi thao tác ngược lại.

Với những hệ thống truyền động điện neo có công suất lớn, nếu sử dụng các động cơ dị bộ sẽ không đáp ứng tốt yêu cầu cần có. Trong trường hợp này người ta thường sử dụng hệ thống máy phát - động cơ. ở hệ thống này, có thể sử dụng cuộn bù ngược về phía máy phát để hạn chế dòng điện trong động cơ khi động cơ bị dừng dưới điện. Việc điều chỉnh tốc độ được thực hiện dễ dàng bằng cách thay đổi từ trường kích từ của máy phát và của động cơ. Nhược điểm lớn nhất của hệ thống F - Đ là số lượng máy điện nhiều, hệ thống cồng kềnh.

b)Các hình thức bảo vệ và các qúa trình khởi động.

Theo quy định của Đăng kiểm, hệ thống truyền động điện neo nhất thiết phải có các hình thức bảo vệ sau: bảo vệ ngắn mạch; bảo vệ qúa tải; bảo vệ điện áp thấp và bảo vệ không.

Ngoài các bảo vệ trên, hệ thống nhất thiết phải có thiết bị để ngắt khẩn cấp trong trường hợp cần thiết.

Bảo vệ ngắn mạch được thực hiện bởi cầu dao tự động có móc bảo vệ dòng cực đại. Móc bảo vệ này là các rơle dòng điện cực đại có dòng định mức trong khoảng (25 600)A. Mức đặt dòng điện tác động của các rơle này trong khoảng (2,25 3,5)Iđm. Bảo vệ ngắn mạch cần phải tác động tức thời với thời gian (0,05 0,08) giây.Bảo vệ quá tải có thể thực hiện bởi các rơle dòng điện hoặc rơle nhiệt. Cần lưu ý rằng các rơle dòng điện có tác động tức thời với giá trị của dòng đặt nên không dùng để bảo vệ quá tải cho các động cơ điện xoay chiều. Dòng đặt cho rơle dòng điện trong trường hợp này là (1,3 1,4)Iđm. Để bảo vệ qúa tải cho các động cơ điện xoay chiều cần dùng các rơle nhiệt. Các rơle nhiệt có thời gian trễ tác động do vậy không thực hiện bảo vệ trong thời gian khởi động động cơ. Để có thể bảo vệ được ngay cả khi quá tải nhỏ nhưng kéo dài, dòng đặt tác động của rơle nhiệt thường trong khoảng (1,1 1,25)Iđm. Đối với hệ thống truyền động điện neo tời quấn dây, bảo vệ quá tải có ý nghĩa rất lớn vì tải của hệ thống thường không ổn định và có thể vượt tải định mức. Ngoài ra, động cơ còn có khả năng bị dừng dưới điện khi vì một lý do nào đó neo không bị nhổ bật lên khỏi bùn.

Bảo vệ điện áp thấp và bảo vệ không được thực hiện bởi rơle điện áp. Rơle này được chỉnh định để không thể duy trì được lực giữ tấm động khi điện áp lưới giảm còn 50%U đm. Khi đó, nguồn cấp cho hệ điều khiển bị cắt, động cơ sẽ được ngắt ra khỏi lưới điện. Đồng thời rơle này có thể thực hiện chức năng bảo vệ không nếu cuộn hút của nó được mắc nối tiếp với tiếp điểm thường đóng của tay điều khiển ở vị trí "0".

Hạn chế qúa tải cho động cơ khi đang làm việc ở các cấp tốc độ cao được thực hiện bởi các rơle dòng điện với giá trị dòng đặt trong khoảng (1,5 2,1)Iđm. Tác động của các rơle này, qua hệ thống điều khiển sẽ chuyển tốc độ của động cơ từ tốc độ cao về tốc độ thấp hơn theo đặc tính cơ của động cơ bằng cách đổi tổ đấu dây để thay đổi số đôi cực của cuộn dây stato (với động cơ điện xoay chiều) hoặc đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng (với động cơ điện một chiều). Có thể dùng một số rơle dòng điện để tự động chuyển cấp tốc độ. Khi bị dừng dưới điện, động cơ được chuyển về đặc tính cơ có tốc độ thấp nhất và hạn chế được dòng điện dừng ở mức cho phép (xem hình 2 - 11).

Để các rơle dòng điện không tác động ngay khi khởi động động cơ, có thể dùng các rơle thời gian trung gian.

63

2.4.3.Giới thiệu các hệ thống truyền động điện neo điển hình

a) Hệ thống truyền động điện neo với động cơ dị bộ rôto lồng sóc ba tốc độ có hai cuộn dây stato.

Cấu tạo và đặc điểm kỹ thuật của hệ thống (xem hình 2.11c).

m1- Động cơ thực hiện , đây là động cơ dị bộ rôto lồng sóc rãnh sâu có 2 cuộn dây ở stato. Để tạo được 3 cấp tốc độ, cuộn dây thứ nhất được đổi đấu YY với số đôi cực 8/16, cuộn dây thứ 2 có số đôi cực là 32.

S1 - Phanh điện từ một chiều, cuộn phanh được cấp nguồn từ biến áp m2 (380V/220V) và bộ nắn điện n1. Do phải thường xuyên đóng ngắt, cuộn phanh điện từ được bảo vệ khỏi bị đánh thủng các lớp dây nhờ điện trở phóng điện r4. Điện trở kinh tế r5 được đưa vào mạch cuộn phanh hoặc ngắt ra khỏi mạch nhờ công tắc tơ (CCT) c8.

b1 - Tay điều khiển có 7 vị trí - 1 vị trí "0" và 3 vị trí ở mỗi phía thu thả neo. Tay điều khiển này có các tiếp điểm (1 - 01); (3 - 03); (5 - 05); (7 - 07); (9 - 09) và (11 - 011).

b2 - Nút dừng khẩn cấp, nút ấn này đặt tại tay điều khiển, nó được sử dụng khi cần dừng tức thời động cơ thực hiện.

d1; d2 - Các rơ le trung gian

d4; d5; d6 - Các rơle thời gian

C1; C2 - Các công tắc tơ đảo chiều

C3; C4; C5; C6 - Các công tắc tơ tốc độ 1,2,3

C7 - Công tắc tơ cấp nguồn cho phanh điện từ

C8 - Công tắc tơ trung gian

b3 - Ngắt hành trình. Thiết bị này được gắn ở phanh điện từ s1. Khi má động của phanh được hút hoàn toàn về phía lõi thép thì má động sẽ tì lên cần điều khiển làm b3 mở ra.

e6 - Rơ le ròng điện cực đại, bảo vệ quá tải ở tốc độ cao cho động cơ thực hiện.

e5 - Bảo vệ quá tải cho động cơ ở tốc độ 1.

e4 - Bảo vệ quá tải chung cho cả 3 tốc độ.

ở hệ thống này có cần lưu ý: Phanh để giữ cố định trục động cơ là phanh điện từ một chiều và công tắc tơ cấp nguồn cho phanh C7 là công tắc tơ một chiều. Sử dụng các thiết bị điện một chiều trong trường hợp này nhằm tạo ra lực hút ổn định cho phanh điện từ.

64

Hình 2-11. Tự động hạn chế quá tải ở tốc độ cao và hạn chế dòng điện dừng.

65

66

Nguyên lý hoạt động của hệ thống :

Đóng nút dừng khẩn cấp b2, rơ le d1 được cấp điện. Tiếp điểm d1(1-2) đóng cấp điện cho hệ thống điều khiển. Tiếp điểm d1(3 - 4) đóng để tự duy trì nguồn cấp cho d1.

Điều khiển để hệ thống làm việc theo trình tự từ tốc độ thứ nhất đến tốc độ thứ 3 được thực hiện bởi tay điều khiển b1. ở đây cần quan tâm phân tích hoạt động của hệ thống khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí "0" sang vị trí có tốc độ 3. Giả sử, người điều khiển đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí "0" sang vị trí "3" phía thu neo. Khi đó các tiếp điểm (5-05),(9-09) và(11-011) của tay điều khiển b1 đóng. Tiếp điểm (5-05) đóng cấp điện cho côngtắc tơ C2-sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ thực hiện theo chiều thu neo. mặc dù các tiếp điểm (9-09) và(11-011) đóng đồng thời nhưng động cơ thực hiện không gia tốc ngay ở tốc độ thứ 3 do tiếp điểm của rơle thời gian d4 (3 - 4) còn mở. Như vậy, do (9-09) đóng côngtắc tơ C4 và rơle thời gian d4 có điện làm côngtắctơ C5 có điện. Động cơ bắt đầu được gia tốc từ tốc độ thứ hai ( cuộn dây thứ nhất được đấu YY) . Sau một thời gian bằng thời gian trễ của d4, tiếp điểm d4 (3-4) đóng lại, động cơ tự động chuyển sang làm việc ở tốc độ thứ ba ( cuộn dây thứ hai đấu Y). Để tránh tình trạng bảo vệ quá tải giả ở tốc độ thứ 3, hệ thống có rơle thời gian d5. Khi động cơ thực hiện bắt đầu làm việc ở tốc độ thứ 3, dòng diện đủ để rơle dòng điện e6 tác động, tiếp điểm e6(7 - 6) đóng lại nhưng rơle d2 chưa được cấp điện do d5 (3 - 4) còn mở. Như vậy, nhờ rơle thời gian d5

hiện tượng quá tải giả khi động cơ bắt đầu làm việc ở tốc độ thứ 3 không cản trở hoạt động bình thường của hệ thống. Rơle thời gian d6 có vai trò quan trọng khi bắt đầu đưa hệ thống vào làm việc. Ngay sau khi phanh điện từ S1 được cấp điện nhờ công tắc tơ C7 tác động làm đóng các tiếp điểm C7 (1 - 2 - 3 - 4). Đồng thời rơle thời gian d6 cũng được cấp nguồn. Thời gian trễ của d6 đủ để tiếp điểm C8(15 - 16) kịp đóng lại (công tắc tơ C8 mất điện do ngắt hành trình b3 mở ra dưới tác động của má động của phanh điện từ S1).

Bảo vệ quá tải cho hệ thống ở tốc độ thứ ba được thực hiện nhờ rơle dòng điện e 6. Khi động cơ đang làm việc ở tốc độ thứ ba, nếu bị qúa tải rơle dòng e 6 sẽ tác động tức thời làm e6(6 - 7) đóng lại. Rơle d2 được cấp nguồn (do d5(3 - 4) đóng trước đó) làm d2 (15 - 16) mở ra. Lập tức công tắc tơ C6 ngừng hoạt động làm tiếp điểm C6 (1 - 2; 3 - 4; 5 - 6) mở, làm mất nguồn cấp cho cuộn dây tốc độ ba. Đồng thời tiếp điểm C6(19 - 20) đóng lại làm công tắc tơ C4 và tiếp theo là công tắc tơ C5 được cấp nguồn làm đóng các tiếp điểm C4 (1 - 2; 3 - 4; 5 - 6 ) và C5 (1 - 2; 3 - 4; 5 - 6 ). Động cơ tự động chuyển về làm việc ở tốc độ hai. Mặc dù không còn dòng điện qua rơle e6, tiếp điểm e6 (6 - 7) mở ra nhưng rơle d2 vẫn được cấp nguồn do tiếp điểm chính của nó d2(1 - 2) đã được đóng lại. Quá tải của động cơ ở tốc độ một được bảo vệ nhờ rơle nhiệt e5. Quá tải chung cho toàn hệ thống được thực hiện nhờ rơle nhiệt e4. Các cầu chì e1,2,3

bảo vệ ngắn mạch cho hệ thống điều khiển; e7,8 bảo vệ ngắn mạch cho phanh điện từ. Bảo vệ ngắn mạch cho hệ thống được thực hiện bởi cầu dao tự động hoặc cầu chì (các thiết bị này thường được đặt trên bảng điện chính và không được thể hiện trên sơ đồ nguyên lý hình 2 - 11c).

b)Hệ thống truyền động điện neo với động cơ dị bộ rôto dây quấn.

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống được trình bày ở hình 2 - 11e. Hệ thống này được điều khiển gián tiếp bằng việc kết hợp tay điều khiển với trạm từ. Động cơ thực hiện có cấu tạo đặc biệt, có thể xem như hai động cơ được ghép đồng trục và có chung một vỏ máy. Stato của nó có hai cuộn dây, cuộn dây tốc độ thấp có 2p = 6 làm việc với phần rôto dây quấn. Với cuộn dây này hệ thống có thể tạo được từ 5 đến 6 cấp tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ mắc trong cuộn dây rôto (đặc tính 1 5, 7 hình 2 - 11f). Cuộn dây có tốc độ cao 2p = 4 làm việc với phần rôto lồng sóc. Điều khiển hệ thống được thực hiện nhờ tay điều khiển có vị trí O và 6 vị trí ở mỗi phía nâng hạ. Từ vị trí 1 đến 5 tay điều khiển thực hiện thao tác điều khiển cho cuộn dây tốc độ thấp, điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ của cuộn dây rôto. Vị trí 6 chuyển động cơ sang làm việc ở tốc độ cao. Hai vị trí đầu phía thả neo, cuộn dây tốc độ thấp chỉ được đấu hai pha với lưới điện. Đây là trạng hái hãm động năng của động cơ thực hiện. Nhờ có điện trở phụ có giá trị lớn ở cuộn dây rôto, động cơ có đặc tính hãm 1T và 2T. Giá trị của mômen hãm có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi điện trở phụ ở cuộn dây rôto. Từ các vị trí 3, 4, 5 và 6 phía thả neo động cơ thực hiện làm việc bình thường với các đặc tính từ 3T 5T và 6T. Khi thả neo ở vùng có độ sâu thả neo lớn hơn độ sâu thả neo tính toán động cơ thực hiện sẽ công tác ở chế độ hãm tái sinh. Cuộn dây tốc

67

độ cao có mômen quay nhỏ (chỉ bằng 0,2Mđm) nên chỉ dùng để thu dây cáp trùng trong qúa trình điều động tàu.

68

Các phần tử chính của hệ thống và đặc điểm của chúng

M - Động cơ thực hiện kiểu kín nước, stato có hai cuộn dây với các thông số P đm = 33/12,5 KW; Uđm = 380V; Iđm = 70/25 A; nđm = 720/1440 vòng/phút; cos = 0,87/0,88; Mmax = 70/26,5 KGm; MKđ = 47/18 KGm; IKđ/Iđm = 3,5/5,1; chế độ công tác 30 phút; trọng lượng 518 kg.

Tp1 và Tp2 - Các biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển và phanh điện từ. Điện áp biến đổi 380/220V.

KB, KH1, KH2 - Các công tắc tơ đảo chiều. Các công tắc tơ này có khóa liên động về điện để đảm bảo an toàn cho hệ thống (khi công tắc tơ này đã hút thì công tắc tơ kia không được làm việc, tránh gây ngắn mạch hai pha). Công tắc tơ KH1 có nhiệm vụ đấu một pha cuộn dây tốc độ thấp của động cơ để có các đặc tính 1T, 2T khi thả neo.

KM, KD - Các công tắc tơ tốc độ - chúng có khóa liên động về điện. Ngoài ra, tiếp điểm phụ của KD còn ngắn mạch tiếp điểm của rơle nhiệt PT2 để khi có qúa tải ở tốc độ cao thì hệ thống vẫn hoạt động bình thường ở các cấp tốc độ thấp.

K1Y K4Y - Các công tắc tơ ba cực có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ của động cơ ở cuộn dây tốc độ thấp. Công tắc tơ K2Y và K3Y có khóa liện động về điện trong mạch. Cuộn dây của công tắc tơ K 3Y và K4Y

có tác dụng duy trì sự gia tốc của động cơ phải theo thứ tự tăng dần ngay cả khi đưa nhanh tay điều khiển tới vị trí tốc độ thứ năm. Hệ thống này cho phép động cơ được gia tốc bắt đầu từ các đặc tính 2B và 2T.

KT - Công tắc tơ cấp nguồn cho mạch phanh điện từ. Ngoài ra, công tắc tơ này còn được chỉnh định để có điện áp hút, điện áp nhả phù hợp với yêu cầu bảo vệ điện áp thấp và bảo vệ không cho hệ thống. Cuộn hút của công tắc tơ này được cấp nguồn qua các tiếp điểm của rơle nhiệt PT 1 và PT2. Công tắc tơ KT không làm việc sẽ là cho hệ thống ngừng hoạt động hoàn toàn.

TM - Phanh điện từ một chiều. Cuộn hút điện từ của phanh được cấp nguồn từ cầu chỉnh lưu Bn

thông qua các điện trở r1, r2. Khi làm việc, để tăng lực hút cho phanh, điện trở r1 được cắt ra khỏi mạch cấp nguồn. Khi bắt đầu ngừng làm việc, r1 được đưa vào mạch - r1 đóng vai trò của điện trở phóng điện.

PT1, PT2 - Rơle nhiệt ba pha dùng để bảo vệ qúa tải cho cuộn dây tốc độ thấp và tốc độ cao. Sử dụng các rơle nhiệt ba pha nhằm tạo ra khả năng dự trữ cho thiết bị bảo vệ vì ta đã biết rằng, để bảo vệ qúa tải cho động cơ điện ba pha chỉ cần dùng rơle nhiệt hai pha là đủ.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống :

Nguyên lý hoạt động của hệ thống được trình bày tóm tắt bằng các sơ đồ đơn giản và có các ký hiệu lưu ý sau đây:

K1 - Tiếp điểm của tay điều khiển đang ở vị trí đóng

+ - Nguồn cấp một chiều

- Nguốn cấp xoay chiều ba pha

t - Thực hiện chức năng có trễ thời gian

- Mạch gồm hai phần tử mắc song song với nhau (ví dụ: hai điện trở R1, R2 mắc song song)

69

KB

B- Ký hiệu của công tắc tơ hoặc rơle

R1

R2

Mạch 1Y - Chuẩn bị sẵn sàng cho mạch tiếp theo (thí dụ chuẩn bị cấp nguồn cho công tắc tơ gia tốc 1Y)

X mạch 1Y - Mở mạch để khóa không cho thiết bị sau đó làm việc (khóa liên động về điện).

TM - Ngừng cấp nguồn bằng cách ngắt mạch (ví dụ: ngừng

cấp điện cho phanh điện từ; mở tiếp điểm K1 của tay điều khiển).

- Phanh điện từ đang làm việc.

Chuẩn bị đưa hệ thống vào hoạt động: đóng cầu dao tự động cấp nguồn cho hệ thống (đặt trên bảng điện chính - không được thể hiện trên bản vẽ). Đóng cầu dao B1 và công tắc dừng khẩn cấp By. Nguồn cấp đã được đưa tới hệ thống điều khiển, sẵn sàng đưa hệ thống vào hoạt động.Vị trí 0

Diễn giải: ở vị trí O của tay điều khiển, tiếp điểm K 1 đóng. Nguồn cấp được đưa tới các tiếp điểm K2 K10 của tay điều khiển. Đồng thời, công tắc tơ KT có điện sẵn sàng cấp điện cho biến áp TP 1 và tiếp điểm phụ của nó đóng làm ngắn mạch K1, sẵn sàng thực hiện chức năng bảo vệ O, các cuộn dây stato chưa được cấp điện. Các điện trở điều chỉnh R1 R5 được mắc nối tiếp với nhau và được nối với cuộn dây rôto.

Diễn giải: ở vị trí 1 phía thu neo, tiếp điểm K1 của tay điều khiển mở ra (XK1) và các tiếp điểm K2, K5

được đóng lại (+K2; +K5). Công tắc tơ KT được cấp nguồn qua tiếp điểm của chính nó (thực hiện chức năng bảo vệ 0); +K2 cấp nguồn cho công tắc tơ KB còn +K5 cấp nguồn cho công tắc tơ KM. Cuộn dây tốc độ thấp của động cơ thực hiện được cấp điện qua các tiếp điểm KB và KM. Ngoài ra, các công tắc tơ này còn có các chức năng:

Công tắc tơ KB cấp dòng điện cho Tp1, cầu chỉnh lưu Bn và phanh điện từ TM. Đồng thời nó ngắn mạch (-) điện trở r1. Dòng qua phanh điện từ đủ lớn để tạo lực hút tấm động làm giải phóng trục động cơ.

Mở các tiếp điểm phụ KB để thực hiện khóa liên động các công tắc tơ đảo chiều KH1 và KH2.

Mở tiếp điểm phụ KM để khóa liên động công tắc tơ KD không cho động cơ làm việc với cuộn dây tốc độ cao.

70

K1

Sẵn sàng thực hiện bảo vệ “0”

Cấp nguồn K2 K10

Sẵn sàng cấp nguồn cho P1

KT

CM P +(R1 R5)

K1

Vị tri 1 phía thu neo (đặc tính 1B)

71

X mạch KD

Bn TP1 KM

TM

CM P

KB

+K5

X mạch KH1

X mạch KH2

+K2

+r1 r2X _

+(R1R5)

Kết quả là: Cuộn dây tốc độ thấp của động cơ được cấp điện CM. Có mối liên hệ điện từ giữa stato với rôto P. Trong mạch cuộn dây rôto có các điện trở điều chỉnh tốc độ +(R1 R5).

Động cơ gia tốc ở tốc độ thứ nhất trên đường đặc tính 1B (hình vẽ 2 - 11f).

Vị trí 2 thu neo (đặc tính 2B)

ở vị trí này, hoạt động của hệ thống tương tự như trên; thêm tiếp điểm K 10 của tay điều khiển đóng làm K1Y có điện. Điện trở R1 được cắt đi. Động cơ chuyển sang làm việc ở tốc độ 2 (đường 2B - xem hình 2 - 11f).

Vị trí 3 phía thu neo

Thêm K9 đóng làm K2Y có điện. Điện trở R2 bị cắt mạch. Động cơ chuyển sang làm việc ở tốc độ 3 (đường đặc tính 3B).

Vị trí 4 phía thu neo

Thêm K8 đóng công tắc tơ K3Y có điện cắt thêm R3. Động cơ chuyển sang làm việc ở tốc độ 4 (đường 4B).

Vị trí 5 phía thu neo

Thêm K7 đóng làm K4Y có điện cắt R4 khỏi mạch cuộn dây rôto. Động cơ chuyển sang làm việc ở tốc độ 5 đường đặc tính 5B.

72

_

+K10

K1y +(R2R5)CM P

R1

+(R3R5) _

+K9

K2y CM P

R2

_

+K8

K3y +(R4R5)CM P

R3

_

+K7

K4y + R5CM P

R4

Vị trí 6 phía thu neo

Tiếp điểm K5 mở làm công tắc tơ KM mất điện cắt nguồn cấp vào cuộn dây tốc độ thấp. Đồng thời K6 đóng cấp điện cho công tắc tơ KD làm đóng tiếp điểm của nó ở mạch động lực. Cuộn dây tốc độ cao nhận được nguồn cấp ba pha, tiếp điểm phụ KD mở khóa liên động công tắc tơ KM. Động cơ chuyển sang làm việc ở tốc độ 6 (đường 6B). Tốc độ này có công suất nhỏ nên chỉ dùng để thu thả cáp trùng khi điều động tàu.

Quá trình thả neo:

Vị trí 1 - đường 1T.

ở chế độ này, K4 đóng KH1 có điện. Cuộn dây tốc độ thấp được đấu

hai pha với lưới. Động cơ làm việc ở chế độ hãm động năng trên đường đặc tính 1T. Cuộn dây rôto được mắc với các điện trở R2 R5 đảm bảo tạo được mômen hãm cần thiết để thả neo ổn định ở tốc độ thứ nhất.

Vị trí 2 - đường 2T.

73

+ R5CM P

X K5

X X mạch KM

+ K6

KDKM

X K10

+(R1R5)CM PR1X K1y

+(R2R5)CM P

X mạch KBX mạch KH2

+K4

Bn Tp1

TM+r1r5

_

X K1

KH1

X

+K10

_ R1

K2y

+K5

X mạch KD

KM

Chuẩn bị cho bảo vệ "0"

Thêm K10 mở, K1Y bị mất nguồn. Điện trở phụ R1 được đưa thêm vào mạch cuộn dây rôto. Động cơ được chuyển sang làm việc ở đặc tính 2T. Tốc độ thả neo tăng.

Vị trí 3 - đường 3T.

ở vị trí này, hệ thống hoạt động giống như ở vị trí 3 khi thu neo chỉ khác là lúc này KH 2 được cấp nguồn còn KB thì không. Động cơ thực hiện được gia tốc trên đặc tính 3T. Nếu thả neo ổn định ở vị trí này, động cơ thực hiện sẽ làm việc ở chế độ hãm tái sinh.

ở các vị trí 4, 5, 6 của tay điều khiển, hệ thống cũng hoạt động như ở các vị trí tương ứng khi thu neo. Động cơ lần lượt được gia tốc trên đặc tính 3T, 4T, 5T và 6T đối xứng với các đặc tính 3B, 4B, 5B và 6B phía thu neo.

Bảo vệ hệ thống:

Bảo vệ ngắn mạch được thực hiện nhờ cầu dao tự động cấp nguồn chung cho toàn hệ thống (không được thể hiện trong sơ đồ nguyên lý). Bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển được thực hiện nhờ các cầu chì CC1 và CC2. Bảo vệ "0" được thực hiện nhờ công tắc tơ KT. Bảo vệ quá tải cho cuộn dây tốc độ thấp nhờ rơle nhiệt ba pha PT1. Với tốc độ cao - rơle nhiệt PT2. Khi động cơ bị qúa tải ở cuộn dây tốc độ cao (tốc độ nC) hệ thống vẫn hoạt động bình thường ở các cấp tốc độ của cuộn dây tốc độ thấp nhờ có tiếp điểm phụ KD sau tiếp điểm rơle nhiệt PT2.

c) Hệ thống truyền động điện neo với bộ ĐK lập trình được PLC

CÂU HỎI1. Khái niệm , các yêu cầu và phân loại hệ thống neo2.Định mức cung cấp neo tàu thủy 3. Các chế độ hoạt động của hệ thống tdd neo, các giai đoạn của quá trình thu neo . 4. Phương pháp để tính toán lựa chọn động cơ thực hiện trong hệ thống neo5. Yêu cầu chung đối với hệ thống TDD neo và các hệ thống neo phổ biến hiện nay .6. Truyền động điện neo với động cơ dị bộ roto lồng sóc 3 tốc độ .7. Truyền động điện neo với động cơ dị bộ roto dây quấn .

ĐỀ THI THAM KHẢO

74

X K4

XKH1

+(R3R5)CM P

K2y

+K9

_

X mạch KBX mạch KH1

+K3

Bn Tp1

TM +r1r2

_

X

(R1R2)

KH2 K3y

Đề số 01: 1.Phân tích các lực tác dụng lên bánh lái và khái niệm về mô men cản , mômen quay tàu ( 5 điểm ) 2.Hệ thống lái hokushin ( chế độ lái lặp , lái đơn giản ). ( 4 điểm )

( 1 Điểm dành cho trình bày và sáng tạo )Đề số 02: 1. Chức năng , yêu cầu đối với hệ thống lái tàu thủy ( 5 điểm ). 2. Truyền động điện neo với động cơ dị bộ ba pha rotor lồng sóc ba tốc độ ( 4 điểm )

( 1 Điểm dành cho trình bày và sáng tạo )Đề số 03: 1. Các phương pháp tạo mạch lặp trong hệ thống lái tàu thủy . ( 5 điểm ) 2. Yêu cầu chung đối với hệ thống truyền động điện neo và các hệ thống phổ biến hiện nay( 4 điểm ) .

( 1 Điểm dành cho trình bày và sáng tạo )Đề số 04: 1. Hệ thống lái tự động ARKASS - AA1. ( 5 điểm ) 2. Chức năng ,sơ đồ cấu trúc hệ thống neo( 4 điểm )

( 1 Điểm dành cho trình bày và sáng tạo ) Đề số 05: 1. Yêu cầu và phân loại hệ thống T Đ Đ neo( 5 điểm ) 2. Hệ thống lái gylot (mạch lái lặp và lái đơn giản )

( 1 Điểm dành cho trình bày và sáng tạo )Đề số 06: 1. Sơ đồ ĐK thủy lực hệ thống lái gylot ( 5 điểm )

2. Phân tích các giai đoạn của quá trình thu neo , giản đồ phụ tải ( 4 điểm ) ( 1 Điểm dành cho trình bày và sáng tạo )

Đề số 07: 1. Điều khiển lái lặp : Định nghĩa , hàm ĐK , sơ đồ khối ( 5 điểm ) 2. TDD neo với động cơ dị bộ rotor dây quấn ( 4 điểm.

( 1 Điểm dành cho trình bày và sáng tạo ) Đề số 08:

1. Các nội dung cơ bản của chế độ lái tự động , sơ đồ khối , hàm ĐK( 5 điểm ) 2. Chọn động cơ cho hệ thống neo . ( 4 điểm )

( 1 Điểm dành cho trình bày và sáng tạo )

75