Обеспечение технической эксплуатации судовой автоматики

High

Alarm

Скорость двигателя(тахометр)

High

Alarm+ stop engine

10. Описать систему кренования и успокоения качки судна «Интеринг»

Специализированные суда с горизонтальным способом погрузки оборудуют устройствами, позволяющими автоматически выравнивать крен, образующийся при асимметричной загрузке судна, и успокаивать его качку в штормовых условиях плавания. В качестве примера такого устройства рассмотрим работу универсальной системы «Интеринг».

Принцип действия системы основан на создании восстанавливающего момента силы М_вост (рис. 6), действующего на корпус судна в про-тивоположномнаправлении кренящему моменту М_кр и вызванного действием веса груза при погрузке либо волнением моря. Восстанавливающий момент М_вост создают перераспределением масс воды в бортовых вертикальных танках, соединенных между собой трубопроводом в нижней части. Чем больше разность уровней ?Н в бортовых танках и число

Рис. 6 Диаграммы качки судна

их групп, тем больше значение М_вост. На судне устанавливают обычно несколько групп (А, В, С) танков различной вместимости.

Система «Интеринг» (рис. 6) электропневматическая, а работать может в режимах успокоения качки (управление и контроль ведется с пульта управления ПУ1 ходового мостика) или кренования (управление и контроль ведется с пульта ПУ2 поста управления грузовыми операциями). Пульты управления электрически связаны с блоком автоматического управления БАУ. С пульта ПУ3, расположенного в ЦПУ рядом с БАУ, ведется управление и контроль системы в эксплуатационных и наладочных режимах работы.

В режиме кренования при выполнении портовых перегрузочных операций система в автоматическом режиме должна удерживать судно на «ровном киле». Предварительно выбирают нужную группу танков (А, В или С) и заполняют их до середины водой от балластной системы. Запорные клапаны 3 в этом режиме работы постоянно закрыты. Если из-за асимметричной загрузки судна образуется крен, то по команде сенсорных переключателей СО маятникового сигнализатора крена СК с гидравлическим успокоителем через БАУ подаются управляющие сигналы на электромагнитные золотники 8 и 12 и на включение электроприводного винтового компрессора 10. Из баллонов основного запаса сжатый воздух с давлением р_р стабилизатором 14 понижается до давления р_п - 9,8- 10⁵ Па и через золотник 8 поступает в соответствующие полости ИМ двустороннего действия, а противоположные полости сообщаются с атмосферой, вызывая открытие запорных клапанов 7. Посредством золотника 12 аналогично происходит диагонально-попарное переключение нагнетательных 11 и выпускных 9 клапанов. В результате через открывшиеся клапаны одного борта, на который образовался крен, компрессором 10 нагнетается сжатый воздух в бортовой танк, а воздушное пространство танка противоположного борта сообщается с атмосферой. Под действием разности давлений воздуха вода перетекает в танке по соединительной трубе с одного борта на другой и крен уменьшается. При нулевом крене (? = 0) по команде сенсорных переключателей СО клапаны 7 закрываются, а винтовой компрессор останавливается.

Позиционный контроль уровня воды в танках ведется от сигнализаторов 6 (только в танке А) и 5, от которых срабатывает сигнализация на пультах управления и включаются светофоры в трюмах. Светофоры светящимися стрелками указывают направление (правый или левый борт), куда следует перемещать поступающий груз.

Аварийное выключение системы с закрытием всех клапанов происходит с ростом угла крена до ц= 5° (по команде от сигнализаторов СП), при перегрузке электродвигателя винтового компрессора, понижении давления управляющего воздуха р_п< 7,8-10⁵ Па (по сигналу от реле давления 13) и исчезновении электропитания системы с последующим срабатыванием АПС.

При плавании в штормовых условиях система U-образных танков, наполовину заполненных водой и с пассивно управляемым воздушнымпространством над ней, является успокоителем качки, работающим по принципу «двойного маятника». В этом режиме работы клапаны 7 закрыты, винтовой компрессор 10 выключен, а управление осуществляется открытием и закрытием клапанов 3 заранее выбранной группы танков А и В по сигналам датчика качки ДК и сигнализаторов 5 предельного уровня.

Датчик ДК вырабатывает для БАУ информацию о размерах и скорости качки. Он состоит из двух согнутых по радиусу прозрачных трубок, к концам которых подсоединены дифференциальные датчики 1 и 2 перепада давлений. Средние полости прозрачных трубок заполнены жидкостью, а верхние - воздухом и через дроссели соединяются с атмосферой. Возникновение крена в динамике (при качке) приводит к перемещению жидкости внутри трубки (подобно поршню) и созданию с одной стороны датчиков 1 и 2 избыточного давления воздуха, а с другой - разрежения. Сила, вызванная разностью давлений, прогибает мембраны датчиков 1 и 2 и на их выходах появляются управляющие сигналы, идущие на вход БАУ. Сигналы исчезают при выравнивании давлений в полостях датчиков с атмосферным по мере перетекания воздуха, через дроссели и при изменении направления угла крена.

Дроссели настраивают таким образом, что датчик 1 вырабатывает управляющий сигнал только при довольно быстром нарастании угла ?крена, т. е. является датчиком скорости нарастания угла качки ц = d?/dt. Это позволяет производить упреждающее регулирующее воздействие и повышать качество стабилизации корпуса судна при бортовой качке.

Датчик 2 вырабатывает сигнал в динамике при крене судна на десятые доли градуса. Если судно приобретает определенный крен на длительное время из-за бортового ветра или асимметричного расположения груза, давления в полостях датчика 2 выравниваются через дроссели и сигнал крена исчезает. Дроссели настраивают таким образом, чтобы вызванный изменением крена перепад давлений в полостях ( ?р = 50 Па) исчезал через 3 - 4 мин.

Рис. 7 Принципиальная схема системы «Интеринг»

По сигналам ДК через БАУ производится управляющее воздействие на клапаны 3 по алгоритму, описываемому фазовыми циклами (см рис. 7). Волнение моря создает действующий на корпус судна кренящий момент М_кр, вызывающий бортовую качку. Это в свою очередь вызывает перетекание воды в бортовых танках через соединительную трубу и создание восстанавливающего момента М_вост из-за разности уровней ?Н воды в танках, направленного в сторону, противоположную действию момента М_кр. Такое взаимодействие моментов М_кр и М_воствызывает уменьшение бортовой качки судна. Эффективность успокоения качки судна зависит от соотношения периода Т_г полного перетекания воды в танках с борта на борт и периода Т_в качки от волнения моря. Размеры танков рассчитывают так, чтобы период Т_т был близок самому короткому значению периода Т_в, ожидаемому при работе судна.

При совпадении значений этих временных периодов (рис. 7) фаза максимальной разности уровней ?Н отстает от фазы максимального угла ф крена на четверть периода, что обеспечивает максимальный эффект успокоения качки вследствие саморегулирования между значениями и М_вост. При этом клапаны 3 (см. рис. 70) удерживаются системой управления в открытом состоянии.

С ростом Т в больше Т_т (рис. 7) увеличивается амплитуда качки, в результате чего возможны переполнение и перелив воды из бортовых танков в балластные, что приведет к снижению эффективности работы системы. Однако в работу вступает система автоматического регулирования, действие которой поясняется фазовыми диаграммами. В промежутке 1 и 2 под действием силы тяжести вода движется в танках с правого борта (ПБ) на левый (Л5), создавая нарастающий момент М_вост, под действием которого уменьшается угол ф крена судна. К моменту 2 уровень воды в танке Л Б достигает максимального значения и по команде сигнализатора 5 уровня (рис. 7) ЛБ через БАУ электромагнитный золотник 4 закрывает клапан 3 левого борта, исключив выброс воды из танка. В течение периода 2 - 4 (рис. 7) под действием максимальной разности уровней ?Н воды в танках удерживается наибольшее значение момента М_вос, который противодействует моменту М_кр. К моменту 4 судно накреняется на противоположный (правый) борт и по сигналу ДК через БАУ открывается клапан 3. Вода с максимальной скоростью устремляется в танк ПБ. К моменту 5 уровни воды в танках сравниваются (?Н= 0) и крен начинает уменьшаться. Когда уровень воды в танке правого борта достигает максимального значения (момент 6), по команде сигнализатора 5 уровня ПБ через БАУ золотник 4 закрывает клапан 3 правого борта. В течение периода 6 - 8 работа системы аналогично повторяется.

Фазы открытия клапанов 3 наступают тем быстрее, чем больше скорость изменения угла ф крена, что позволяет снизить амплитуду качки судна. Оптимальную динамическую настройку системы производят изменением проходных сечений дросселей датчика 1 [2, с. 125-129].

Список использованных источников

1. Журенко М.А. Технические средства автоматизации судовых энергетических установок: Учебник для вузов. М.: Транспорт, 1990. 319 с.

2. Онасенко В.С. Судовая автоматика: Учебник для мореходных училищ. 2-е изд. перераб.и доп. М.: Транспорт, 1998. 271 с.

3. Стенин В.А. Автоматика специальных систем: Конспект лекций. Часть 2. Северодвинск: РИО Севмашвтуза, 2004. 67 с.

4. Инструкция по эксплуатации двигателя Baudouin 6W126S. Артикул: DOC824-124-CQA_UK.

5. Шостак В.П. Проектирование пропульсивной установки судов с прямой передачей мощности на винт / В.П. Шостак, В.И. Герщаник, В.П. Кот. М.: Николаев, 2003. 500 с.

Размещено на Allbest.ru