微机控制的单手柄操纵双舵桨装置

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1、，7一2OOO年第1期(总113期)船舶设计技术交流17惭籽概韶钕纠微机控制的单手柄操纵双舵桨装置／蔡良慈李国平一傅荣清尉迟伟君)一、概述单手柄操纵双舵桨(即z型推进器)装置，能使装有舵桨的船舶操作方便、航行安全，因此受到国内外用船部门和设计、制造单位的重视。单手柄操纵双舵桨装置是多种技术的集成，它包含了机械，液压，传感器，微电子等技术，当然也离不开船舶技术。这正体现了当代技术发展的特点：各门学科、各种技术互相渗透，互相依赖，互相促进。在为2x122kW舵桨装置研制单手柄操纵装置(RPCs一1)时，技术上有所创新，较成功地解决了几项困扰人的问

2、题：1．舵桨在大角度回转对希望转得快，在常规航行时小角度操舵则希望转得慢一点。为满足此要求，我们在定量泵l液压系统中设置快慢速回路，实现了双速回转，并且在大角度回转时实现了“快转馒停”功能。2．以自整角机作为舵桨控制系统的传感器使用时，大多数型号都要求交流电源，这对于只有直流电源的小型船舶和应急直流供电时的使用带来不便。为解决这一问题，我们采用了高精度、长寿命、耐振动的新型电位器作为角度位置传感器3．微机控制系统在船上应用时面临的问题之一，是各种各样的干扰：我们以电压一频率(v『F)转换技术解决了最难处理的干扰问题一数据传送时的干扰问题4．确

3、定舵桨转角位置的关系式是三角函数方程组，在单片微机中以汇编语言编制程序解此方程是很繁复的(比用高级语言解算要复杂得多)，运算时所花的时间也较多。我们运用V／F转换的有利条件，以十分简捷的形式处理数据运算问题，解决了运算速度、运算精度和编程难度等问题我们研制的RPCS—l型装置是一套借助于操纵台上的单手柄操纵器控制双舵桨的方向和回转速度的遥控装置，它由液压系统、单手柄操纵器、检测箱和微机控制器等组成为了最大限度地保证舵桨回转控制系统安全可靠地工作，微机控制器由两套功能完全一样的微机组成(馓机ME1及微机MC2)，双微机之间可以方便的相互转换两套

4、微机各自连接有自己的传感器(包括发信传感器和反馈传感器)，组成独立系统。操纵台上的单手柄操纵器，将手柄的指令转换为控制左右舵桨的电信号，输入散机控制系统．再通过计算和判断，得到左右舵桨应该转到的位置；同时，检测箱传来舵桨当时实际位置的电信号，当这两种位置不一致时，微机输出电信号使液压系统中的三位四通电磁换向阀动作，向液压马达供油，从而驱动舵桨回转．直至两路位置信号达成一致，也就是舵桨转到了指定的位置：l8船舶设计技术交流2000年第1期(总113期)RPCS一1型装置的单毛柄操纵是按照操纵规律图来控制双舵桨的，图l是“双舵桨的单手柄控制规律图

5、”在操纵台前面板上有控制左、右舵桨回转的手动开关，当单手柄随动控制失灵时，可转换成手动开关控制。此时用这两个开关分别操纵左右舵桨的回转角度c图l双舵桨的单手柄控制规律图2000年第1期(总113期)船舶设计技术交流19当船舶须绕定点回转、横移，或靠离码头时，需要使用主机遥控系统来调节左右主机的转速，与舵桨的控制系统相互配合，以取得更好的效果。二、主要技术数据：1、舵桨回转控制系统技术指标．(1j不灵敏区在0．5。至2。之间可调(2j舵桨回转误差不大于1。。2、液压系统：(1)系统工作压力：10MPa；溢流阀开启压力：11MPa．(2)液压马达

6、：最高工作压力：15MPa；排量：400mllr。(3)液压油泵：主机驱动泵：轴向柱塞泵(手动变量)，每台舵桨一十最高工作压力：21MPa；排量：40mltr；额定转速：1400rlmin、电机驱动备用泵：齿轮泵／每台舵桨一个最高工作压力：14MPa；排量：14ml／r；转速：1440rtmin；3．舵浆回转参数：㈩1最大回转力矩：10kN—m；(2)蜗杆付传动比：63：1；(3回转速度：a、主机驱动泵工作时：小角度操纵时：3(P／7．5see；大角度操纵时：回转速度不小于18(P110see；b．电动备用油泵工作时：回转速度不小于18(P1

7、28see；4、电源：控制系统电源：Dc24V；备用油泵电动机电源：AC380V三相。三、微机控制系统：舵桨回转控制系统的核心是微机控制系统。微机控制系统包括发送控制信号的传感器和发送反馈信号的传感器，微机控制器，多路转换器，以及舵桨转角指示装置。微机控制系统的控制对象是液压系统的三位四通电磁闻(控制舵桨的转动方向和转动一停止)，以及二位三通电磁闻(控制舵桨的快慢速转动)：微机MC1和微机blC2与电磁阀之间的连接就是通过多路转换器实现的微机的多路转换器安装在驾驶室的操纵台内。为了抗干扰，在系统中设置了“看门狗”，在位置信号传输过程中采用了w

8、F转换．输入输出电路中采用了光隔技术，信号传输采用同轴电缆，微机控制器采用全钢机壳：1单手柄操纵器：为了实现一只手柄操纵左右两台舵桨．设置了一套单手柄操纵器，它包括