自动舵教学演示台设计

撰文/李春征



自动舵教学演示台设计

撰文/李春征

根据某航海院校的定制要求，设计应用于自动舵教学的演示台。自动舵教学演示台主要由自动舵系统、船用液压舵机模拟装置、船舶航向模拟装置、安装固定台、笔记本电脑和船舶航行模拟软件等组成。自动舵教学演示台已交付某航海院校，应用于教学实践，收到了非常好的教学效果。自动舵；演示台；船舶；舵机

系统是改变和保持船舶在水中运动方向的控制系统，对船舶航行的操纵性、经济性和安全性起着至关重要的作用。该系统主要由自动舵、舵机和舵三部分组成，其中核心控制设备是自动舵。因此，自动舵教学已经成为航海院校的一门重要课程。航海院校的师生在教学实践中，都希望有一套能够演示船舶操纵系统工作过程的教学设备。在教学中，能够在讲课的同时实际操作自动舵，并能够演示自动舵操舵过程中船用液压舵机的工作情况和船舶的操舵效果。因此，根据某航海院校关于自动舵教学的要求，设计了自动舵教学演示台。

自动舵教学演示台的总体设计

自动舵教学演示台主要由自动舵系统、船用液压舵机模拟装置、船舶航向模拟装置、安装固定台、笔记本电脑和船舶航行模拟软件等组成。自动舵系统包括1台主仪器、2台启动箱、1台报警箱和1台反馈发送器，用于进行自动舵的实操教学。船用液压舵机模拟装置根据船用液压舵机的工作状态进行设计，用于演示自动舵系统发出打舵命令后，船用液压舵机的工作状态。船舶航向模拟装置用于模拟船舶当前航向，为自动舵系统提供船舶的实时航向数据。笔记本电脑用于运行船舶航行模拟软件。船舶航行模拟软件用于模拟自动舵的操舵效果和演示船舶的航向变化。安装固定台用于安装固定自动舵系统、船用液压舵机模拟装置、船舶航向模拟装置和笔记本电脑。

自动舵教学演示台的关键技术解决方案

自动舵教学演示台的关键技术是如何演示船用液压舵机在自动舵控制和改变船舶航向过程中的工作状态，也就是如何设计船用液压舵机模拟装置。

设计船用液压舵机模拟装置的关键是使自动舵的反馈发送器与舵角指示杆实现实时同步运动。利用平行四边形机构就很好地解决了这一问题。根据我国《钢质海船入级与建造规范》对船用液压舵机的实际工作范围的要求是自一舷35°转至另一舷的35°。因此，在船用液压舵机模拟装置上设有限位开关，使船用液压舵机模拟装置的舵角指示杆的摆动范围是-35° ～35°。因此，在应用平行四边形机构设计船用液压舵机模拟装置时，不会出现四个铰链中心处于同一直线上的情况，不会出现运动不确定的状态，在设计过程中不用考虑运动不确定状态的问题。

船用液压舵机模拟装置的设计图见图1。由于船用液压舵机模拟装置是整个自动舵教学演示台机械设计部分的关键技术，其设计的成功与否，直接影响着自动舵教学演示台的设计。因此，在初步设计完船用液压舵机模拟装置后，进行了船用液压舵机模拟装置的样机试制。经试验，船用液压舵机模拟装置的样机能够演示船用液压舵机在自动舵控制和改变船舶航向过程中的工作状态。船用液压舵机模拟装置的样机见图2。

图1　船用液压舵机模拟装置

图2　船用液压舵机模拟装置样机

自动舵教学演示台的应用

自动舵教学演示台应用于自动舵在航海院校的教学演示。自动舵教学演示台不仅能够满足航海院校的定制要求，进行自动舵的教学演示。同时，自动舵教学演示台还具有造价低、占地面积少、维护简单和易于移动等优点，适用于航海院校在教室进行日常教学演示。自动舵教学演示台已经在某航海院校应用于教学实践，取得了非常好的教学效果，受到了师生的广泛好评。

参考：

［1］余建星.船舶与海洋工程设备［M］.天津：天津大学出版社，2011.

［2］何法明.船舶操舵仪仿真系统设计与实现［D］.大连：大连海事大学，2009.

［3］李精明.船舶舵机硬件在环仿真系统［J］.青岛远洋船员学院学报：2011，32（2）：40-42.

［4］潘新祥.船舶辅机［M］.连：大连海事大学出版社，2012.

［5］张显库.船舶控制系统［M］.大连：大连海事大学出版社，2010.

作者简介：

李春征（1980.11-），男，籍贯：北京市顺义，学历：本科，研究方向：精密仪器机械部分的设计，职称：工程师。