船舶航行的智能预测控制研究论文

浅谈船舶舵机的安全检查 摘 要：由于船舶舵机对于船舶航行安全的重要性，所以对船舶舵机的安全检查是船舶安检人员的经常性工作，本文希望通过对船舶舵机技术规范的介绍以及船舶舵机容易出现的故障分析和对船舶舵机进行安全检查的重点的论述，使安检人员在进行舵机安检工作时能够有所启迪。关键词：舵 舵机 安全检查一、前言船舶能够在水中按照驾驶者的意图航行，使船舶改变航向或维持指定航向，是依靠改变安装在船舶尾部的船舵的位置来实现的。正如鱼儿能够在水中游动自由，是靠摆动它的尾巴一样。可以说船舵就是起着鱼尾的功用。舵对于船舶航行的重要性是不言而谕的，当船舶航行时船舵发生故障，对船舶安全的影响是巨大的。二、舵机的基本组成船舵主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成。船舵能够接受驾驶者的命令并按照命令改变船舵的位置是依靠舵机带动舵叶来实现的，而舵机是整个舵系统中比较容易出现故障的部位，也是船舶安全检查人员进行船舶安检时着重注意检查的地方。船舶舵机按驱动动力分为蒸汽舵机、电动舵机与电动液压舵机(简称液压舵机)。液压舵机具有重量轻、尺寸小、灵敏度高，工作平稳安全可靠，能缓冲风浪对舵叶的冲击，运转噪音低、振动小，而且可实现无级变速，功率的范围广。所以现代化的大中型船舶上，广泛采用液压舵机。故本文以液压舵机作为分析对象。液压舵机一般采用电动机带动油泵，因而又称电动液压舵机。液压舵机用油液作为传递能量的介质，利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。舵机通过油泵把机械能转化为油液的压力能，然后通过转舵机构把压力能又转化为机械能，来实现舵的左、右转向。液压舵机由三大部分组成：推舵机构、液压系统与操舵控制系统。推舵机构的作用是将液压能转换成机械能，推动舵叶偏转。液压系统的作用是向舵机提供足够的液压能．并设置所需的保护与控制装置。操舵控制系统的作用有二：一是传递舵令，二是控制操舵精度。按照钢质海船入级与建造规范对舵机的基本要求，其中主要内容有：1．每艘船舶均应设置1个主操舵装置和1个辅助操舵装置。主操舵装置和辅助操舵装置的布置，应满足当它们中的1个失效时应不致使另1个也失灵。2．具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵，使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间不超过28s。3．能在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵，使舵自一舷的15°转至另一舷的l 5°且需时间不超过60s。4．驾驶室与舵机室之间，应设有通信设施。5．操舵装置应设有有效的舵角限位器。以动力转舵的操舵装置，应装设限位开关或类似设备，使舵在到达舵角限位器前停住。装设的限位开关或类似设备应该与转舵机构本身同步，而不应与舵机的控制相同步。6．舵装置应有保持舵位不动的制动装置。7．当主操舵装置要求动力操作时，应设有1个固定贮油箱，其容量至少足以使1个动力转舵系统包括循环油箱进行再充液。贮油箱应以管路固定连接，使液压系统能在舵机室内便于充液，并应设有液位计。8．应设置两个独立的控制系统，见每个系统均应能在驾驶室控制。但这并不要求设双套操舵手轮或手柄。若控制系统是由液压遥控传动装置组成时，除10000总吨及以上的油船、化学品船、液化气体运输船外，不必设置第2个独立控制系统。9．驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图的适当操作说明。此说明应表明操舵装置控制系统和动力转舵系统的转换程序。10．由1台或几台动力设备组成的每一电动或电动液压操舵装置至少应由主配电板设2路独立馈电线直接供电。但其中的1路可以由应急配电板供电。三、舵机容易出现的故障对于舵机日常比较容易出现故障的情况，主要分为两大部分。一是属于硬件类的故障，二是属于软件类的故障。舵机的硬件类的故障是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍，使得舵机不能正常工作发挥效用。常见的主要有：1．通信系统的故障。驾驶员发出的舵令信号不能输出至舵机，舵机接收不到舵令。驾驶台与舵机间无法通话等。2．电力系统的故障。动力电路、配电板等电力输出故障，使电动机无法正常运转。两路电力线路只有一路可以使用.3．液压系统的故障。液压系统密封性能出现问题，有油路泄漏或有旁通现象、主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题。使液压系统不能正常运行。软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在的问题。通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。四、对舵机安检的重点针对舵机容易出现的故障点，船舶安检人员就可以有针对性地开展检查工作。检查应急舵的有效性。按照现代船舶建造规范的要求，船舶应当具有两套以上操舵装置。一套主推舵装置，一套为辅助(应急)推舵装置。这是为了保证在主推舵装置出现故障时，应急舵仍然可以继续保持舵的有效性，保证船舶的正常航行和安全。对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操，观察应急舵是否能够使用，运转是否正常。检查舵的运转情况。在检查舵的运转情况时，一般应有两名船舶安检员相互配合进行。一名安检员在驾驶台发出舵令，另一名安检员在舵机间观察舵机对于舵令的反映。舵机在转舵运行过程中应运转平稳，无杂音无间歇性现象。从一侧满舵运行到另一侧满舵时，应反映灵敏，能够达到28S的时间要求。检查舵角指示的准确性。在舵机上都安装有舵角指示器，舵角指示器是为了正确显示舵叶转动的准确位置，其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。当舵角指示器显示不准时，就会影响到驾驶员的对船舶的操纵，使驾驶员的判断产生误差，有可能使船舶发生触碰事故。在检查舵角指示的准确性时，是由两名船舶安检员相互配合进行的。一名安检员在驾驶台观察驾驶台上的检查舵角指示器显示的读数，另一名安检员在舵机间观察舵机上舵角指示器显示的读数。二者应读数相同。检查舵角限位器的有效性。舵角限位器是起到了对液压油缸的保护作用。当舵角转动到最大角度时，油缸的活塞继续压缩液油，而舵叶已不再继续偏转，致使油缸内的压力不断增加，容易导致油缸破裂。而舵角限位器的存在就使得当舵角转动到最大角度时触动限位开关，限位开关断开电动机的动力起到了保护油缸的作用。所以安检员在检查检查舵角限位器时，应让船舶驾驶员分别打满左、右舵，观察当舵角转动到最大角度时舵角限位器是否发生作用。否则应当要求船方进行修复。检查舵的液压系统的密封性能。舵叶的转动是依靠油缸内液体传递的电动机动力来实现的。所以舵机的液压系统要保证不漏油，不漏气和不积气，才能达到传递液压力的目的。液压系统的密封性能对舵机的正常工作有着非常重要的作用。安检员在检查舵机时，应当注意观察舵机表面和舵机间的地面是否干净整洁、是否存在油污，还应当注意检查油缸表面是否存在修补过的痕迹。在检查液压系统的密封性时，应让船方开动舵机，注意观察舵机液压杆与液压油缸滑动处、液压油缸的其他接缝处是否有液压油渗出的现象。以便正确判断液压系统的密封性能。同时在检查舵机时应注意检查一下液压油的品质。液压油是液压舵机正常工作的媒质，是液压舵机保持良好性能的保证。国际海上人命安全公约（SOLAS）对此有规定：液压操纵的操舵设备应设有能针对该液压系统的形式和设计保持液体清洁的装置。国内的船检规范也有类似的条款规定。可见舵机液压油品质是否良好对于舵机的正常运行确实很重要。液压油的品质受到以下因素的影响，一是液压油在运转过程中，机器磨损下来的金属屑和水分混入到油中，对液压油造成了污染。二是液压油与空气接触会发生氧化反映，油品会渐渐下降，达不到机器性能的要求。这时应当更换液压油。但是由于液压油的价格比较昂贵，因此沿海船舶特别是个体船舶很少有更换液压油的。另外在舵机间的液压油补充油柜中液压油应保持一定的油量储备，这也是在检查过程中应当注意的。在对舵机的检查过程中其他需要注意的，在舵机间应张贴有应急舵的使用操作说明，并通过与机舱工人的交谈，以了解他们是否熟悉应急舵的操作使用。通过以上的检查基本上可以完成对舵机的安检工作，对该船的舵机系统有了比较全面的了解。希望本文能够为船舶安全检查人员有所帮助。参考文献[1]《钢质海船入级与建造规范 轮机》．1996.5．[2] 王福根．《船舶轴舵系装置》．2003.3．[3] 陈利军．《船舶辅机》．2002.9

[1]夏永明;孔凡花;王洋;索志民;杨鹏举;船用智能同步检测、指示、控制仪表[J].上海海事大学学报,2010,(04):40-44. 摘要：为适应船舶自动化电站向总线—智能控制方向发展的需要,针对非数字船用同步仪表的缺陷,采用嵌入式微控制器对仪表进行智能控制,并根据船舶机舱工作环境对微控制器进行电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)设计,实现总线—嵌入控制的现场总线接口设计,使同步仪表成为总线—智能同步检测、指示、控制仪表,上位机和其他智能仪表通过CAN接口连成总线网.试验表明,基于现场总线的智能仪表系统抗干扰性强、性能可靠,与传统仪表相比,在测量速度、精确度、自动化程度以及性价比等方面都有很大提高. [2]陈立军;黄学武;郑华耀;SMSC船用智能仪表的研究[J].自动化与仪表,2007,(04):21-24. 摘要：计算机和微电子技术的发展为仪器仪表提供了良好的发展前景,船用仪器仪表正朝着数字化、智能化和网络化的方向更新。该文研究了一种适合于船舶管理和维护的智能数字式显示仪表,阐述了该智能数显仪表硬件设计、软件开发以及主要特点。仪表样品成功地在江苏海事职业技术学院新研制的综合轮机模拟器中得到推广运用。 [3]李振宇;郑为民;吴涛;船用蓄电池智能检测仪的设计[J].集美大学学报(自然科学版)网络版(预印本),2010,(02):48-52. 摘要：为了提高船用蓄电池参数的测量速度和精度,保障测量人员的身体健康,设计了基于单片机的蓄电池智能检测仪.系统采用凌阳SPCE061A单片机作为数据处理核心,包括蓄电池温度、电压和电流采集及处理模块,键盘、显示以及语音报警模块.介绍了船用蓄电池的测量原理,系统的设计原理以及软、硬件设计.实现了船用蓄电池参数的快速测量和显示、电池电量不足时的语音报警功能. [4]李振宇;郑为民;吴涛;船用蓄电池智能检测仪的设计[J].集美大学学报(自然科学版),2010,(02):128-132. 摘要：为了提高船用蓄电池参数的测量速度和精度,保障测量人员的身体健康,设计了基于单片机的蓄电池智能检测仪.系统采用凌阳SPCE061A单片机作为数据处理核心,包括蓄电池温度、电压和电流采集及处理模块,键盘、显示以及语音报警模块.介绍了船用蓄电池的测量原理,系统的设计原理以及软、硬件设计.实现了船用蓄电池参数的快速测量和显示,电池电量不足时的语音报警功能. [5]李永波;关海龙;胡旭东;基于Small RTOS51的船用智能巡检仪的设计[J].浙江理工大学学报,2008,(02):174-178. 摘要：讨论了基于嵌入式实时操作系统Small RTOS51的船用智能巡检仪的设计过程。对系统软、硬件设计和嵌入式实时操作系统Small RTOS51的移植作了较详细论述。船用智能巡检仪可巡回检测16路4~20 mA信号,具有液晶显示、报警和485通讯等功能,可集中远程监测被测舱的温度、液位、压力等参数,符合船舶自动化的发展趋势,具有实用性强,可靠性高等特点。 [6].船用智能仪表的非编码键盘:,CN201327580[P].2009-10-14摘要:本实用新型公开了船用智能仪表的非编码键盘,该键盘主要有霍尔器件组 成,所述霍尔器件按磁性原理组成键盘,将接收到的键信号经处理后传输至智 能仪表的MCU进行进一步处理。本实用新型克服由通常按键或薄膜开关组成 的现场控制仪表键盘的缺点,其具有以下优点：使用方便、密封性好、实用性 广、工作可靠,这对于要求密封的智能仪表非常有用。