Система управления судовым движителем

Авторы патента:

B63H5/00 - Размещение движителей, воздействующих непосредственно на воду

B63H21/22 - дистанционное управление силовыми установками, например со штурманского мостика; размещение командных аппаратов (командные аппараты как таковые G08B 9/00)

B63H21/21 - средства управления для двигателя и трансмиссии, специально предназначенные для использования на морских судах

Владельцы патента RU 2647335:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Система управления судовым движителем содержит задающее устройство, блок сравнения, два усилителя, два электромагнита золотника, золотник, устройство ввода скорости изменения управляемого параметра, устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости, исполнительный механизм, судовой движитель, датчик обратной связи, соединенные определенным образом. Обеспечивается повышение КПД судового движителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в системах управления судовыми движителями различного класса: водометными, винтами регулируемого шага, подруливающими устройствами и др.

Известна система управления судовым движителем, содержащая задающее устройство, к выходу которого подключен один из входов блока сравнения, своим выходом соединенного с входами основных усилителей с большим коэффициентом усиления и большей чувствительностью и входами дополнительных усилителей с коэффициентами усиления, меньшими, чем у основных, к которым подключены электромагниты золотника постоянного расхода рабочей жидкости и электромагниты дополнительного золотника с большим или равным, чем у основного золотника, проходным сечением и расходом. Золотники соединены своими выходами с исполнительным механизмом движителя, своим выходом соединенного с входом датчика обратной связи, который своим входом соединен со вторым входом блока сравнения (см. авторское свидетельство СССР №1634569, МКИ В63Н 3/10, 25/30, 21/22, 1989 г.). Недостатком такой системы управления является невозможность плавного регулирования скорости изменения заданного угла поворота движителя, что приводит к тому, что при определенных углах поворота движителя приводной двигатель перегружается, а это ведет к необходимости изменения угла поворота на противоположный до полного снятия перегрузки приводного двигателя. Все это приводит к задержкам в управлении судном.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система управления судовым движителем, содержащая задающее устройство, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, подключенного к входу по крайней мере одного усилителя, выход которого соединен с электроприводом золотника, сообщенного с входом исполнительного механизма движителя, датчик обратной связи, соединенный с другим входом блока сравнения, и соединенное с выходом блока сравнения устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости, направляемой в исполнительный механизм движителя (см. патент РФ №2458818, МКИ В63Н 3/10, 21/22, 2012 г.). Недостатком данного технического решения является повышенные энергозатраты на осуществление управления судовым движителем и недостаточный КПД судового движителя. Дело в том, что в процессе стационарного движения судна, когда нет необходимости управлять движителем (например, изменять шаг лопастей гребного винта), приводной двигатель в устройстве изменения скорости подачи рабочей жидкости работает на полной нагрузке, потребляя повышенные энергоресурсы.

Целью данного изобретения является повышение КПД судового движителя и снижение энергозатрат.

Данная цель достигается тем, что в известной системе управления судовым движителем, содержащей задающее устройство, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, подключенного к входу по крайней мере одного усилителя, выход которого соединен с электроприводом золотника, сообщенного с входом исполнительного механизма движителя, датчик обратной связи, соединенный с другим входом блока сравнения, и соединенное с выходом блока сравнения устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости, направляемой в исполнительный механизм движителя, в нем устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости выполнено в виде асинхронного электродвигателя, соединенного с частотным преобразователем и гидравлическим насосом и дополнительно соединено с движителем судна, а в качестве гидравлического насоса использован аксиально-поршневой насос.

Выполнение устройства изменения скорости подачи рабочей жидкости в виде асинхронного электродвигателя, соединенного с частотным преобразователем и гидравлическим насосом, позволяет устранить влияние реактивной мощности на электросеть и уменьшить величину полной мощности. Как правило, более 90% времени работы движителя осуществляется при 10% нагрузке насосного агрегата. При этом приводной электродвигатель системы управления все время работает на номинальной частоте. Введение частотного преобразователя в совокупности с асинхронным электродвигателем позволяет ему при 10% нагрузке на валу этого двигателя работать при частоте в 3 раза меньше номинальной и в соответствии с законом регулирования U/f при 3-кратном уменьшении напряжения, что обеспечивает 3-кратное повышение коэффициента мощности и уменьшение величины полной мощности. Наличие насосного агрегата в системе управления можно использовать и для смазывания судового движителя, так как в качестве рабочей жидкости в большинстве случаев используется масло, применяемое для смазки движителя. В этом случае вводится связь между устройством изменения скорости подачи рабочей жидкости с судовым движителем. Применение в этом устройстве аксиально-поршневого гидронасоса обеспечивает повышенную точность регулирования подачи рабочей жидкости и КПД за счет значительно более точной зависимости подачи насосом рабочей жидкости от скорости вращения вала асинхронного электродвигателя с частотным преобразователем у многопоршневых насосов, каким является аксиально-поршневой насос, по сравнению с насосами других типов.

На фигуре показана блок-схема предлагаемой системы регулирования судового движителя со следующими обозначениями:

1 - задающее устройство;

2 - блок сравнения;

3, 4 - усилители;

5 - устройство ввода скорости изменения управляемого параметра;

6 - золотник;

7, 8 - электромагниты;

9 - устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости;

10 - исполнительный механизм;

11 - судовой движитель.

Система управления судовым движителем содержит задающее устройство 1, к выходу которого подключен один из входов блока сравнения 2. Своим выходом соединенный с входами усилителей 3, 4, к выходам которых соответственно подключены электромагниты 7, 8 золотника 6, выход которого соединен с исполнительным механизмом 10. Выход блока сравнения 2 соединен также с входом устройства изменения скорости подачи рабочей жидкости 9, своим выходом соединенный с исполнительным механизмом 10, выход которого соединен с движителем 11. Выход движителя 11 соединен с входом датчика обратной связи 12, который своим выходом соединен со вторым входом блока сравнения 2, третий вход которого соединен с выходом устройства ввода скорости изменения управляемого параметра 5. Устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости 9, выполненное в виде асинхронного электродвигателя, соединенного с частотным преобразователем и аксиально-поршневым гидравлическим насосом, связано с движителем 11.

Система управления судовым движителем работает следующим образом. При отклонении задающего устройства 1 на определенный угол блок сравнения 2 формирует сигнал соответственно вперед или назад, который поступает на вход усилителя 3 и 7 (вперед) или 4 и 8 (назад), и сигнал на устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости 9 к частотному преобразователю, который изменяет обороты асинхронного электродвигателя гидронасоса. Рабочая жидкость подается в исполнительный механизм 10, подача которой в движитель 11 обеспечивается включением золотника 6 электромагнитами 7 (вперед) или 8 (назад). Тем самым обеспечивается управление движителем. При отсутствии необходимости управления судовым движителем нагрузка на гидравлический насос, входящий в устройство 9, снижается и не превышает 10% от номинальной нагрузки при управлении движителем. В этом случае с блока сравнения 2 на устройство 9 поступает сигнал и частотный преобразователь снижает частоту, поступающую на асинхронный электродвигатель, который в этом случае снижает свою мощность и потребление электроэнергии из сети. Устройство 9 дополнительно соединено с судовым движителем 11, обеспечивая не только управление судовым движителем, но и его смазку. Это также повышает КПД судового движителя, так как исключает введение в конструкцию этого движителя дополнительного насоса для его смазки.

1. Система управления судовым движителем, содержащая задающее устройство, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, подключенного к входу по крайней мере одного усилителя, выход которого соединен с электроприводом золотника, сообщенного с входом исполнительного механизма движителя, датчик обратной связи, соединенный с другим входом блока сравнения, и соединенное с выходом блока сравнения устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости, направляемой в исполнительный механизм движителя, отличающаяся тем, что устройство изменения скорости подачи рабочей жидкости выполнено в виде асинхронного электродвигателя, соединенного с частотным преобразователем и гидравлическим насосом, и дополнительно соединено с движителем судна.

2. Система управления судовым движителем по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве гидравлического насоса использован аксиально-поршневой насос.

Изобретение относится к системе и к способу монтажа установки гребного агрегата на корпус судна. Гребной агрегат содержит верхнюю часть гребного агрегата, прикрепляемую к корпусу судна, и нижнюю часть гребного агрегата, где оперт с возможностью вращения вал гребного винта, а верхняя часть гребного агрегата имеет фланцы для плотного крепления фланцев к корпусу, и при этом в днище корпуса имеется проем, где должен быть установлен гребной агрегат.

Средство активного управления судном // 2646720

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в средствах для активного управления суднами. Средство активного управления судном включает в себя корпус проточного канала с размещенным в нем гребным винтом и защитную решетку, которая закреплена на входе в корпус проточного канала.

Способ работы безвихревого гребного винта и устройство движителя для жидких сред на его основе // 2614444

Изобретение относится к области судостроения, а именно к малошумящим движителям для надводного и подводного транспорта. Для работы винтового движителя лопасти устанавливают с нулевым углом атаки для совершения колебательных движений в виде реверсивных угловых перемещений относительно оси вращения, при этом лопасти имеют симметричную форму относительно плоскости, проходящей через ось вращения и оси лопастей.

V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств (варианты) // 2613472

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано на плавсредствах, как на надводных судах, так и на подводных судах. V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств в варианте надводного судна содержит в кормовой части на транцевой плите расположенные под углом шнеки, управляемые мотор-редукторами скорости и направления вращения шнеков.

Судно переднеприводное с поперечным реданом // 2611666

Изобретение относится к области судостроения, в частности к скоростным судам. Предложено судно переднеприводное с поперечным реданом, которое выполнено с движителем, находящимся за форштевнем, днищевая часть которого образует поперечный развитой редан.

Быстроходное судно // 2610754

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкции высокомореходных быстроходных судов. Предложено быстроходное судно, содержащее корпус, в килеватом днище которого выполнена выемка для образования искусственной газовой каверны, а также средства подачи в нее газа под избыточным давлением.

Судно туннельно-скегового типа // 2606429

Изобретение относится к области судостроения, касается конструирования судов туннельно-скегового типа и может быть использовано при постройке десантных судов. Предложено судно туннельно-скегового типа, содержащее корпус, имеющий днище с продольным туннелем, выполненным с верхним подковообразным сводом с образующими, параллельными диаметральной плоскости судна, в носовой и кормовой оконечностях установлены подвижные ограждения, в корпусе установлен нагнетатель воздуха высокого давления, в плоскости конструктивной ватерлинии смонтированы бортовые роторно-винтовые движители, имеющие стационарную оболочку, закрывающую верхнюю часть движителя, и оболочку, подвижную вокруг оси движителя, закрывающую нижнюю часть движителя при движении судна в режиме крейсерской скорости.

Движительная установка судна // 2598697

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкции движительной установки судна. Движительная установка судна включает в себя корпус, рулевой привод, приводной двигатель, валопровод, гребной винт, гребной вал и дейдвудное устройство.

Водное судно с улучшенными характеристиками для передвижения во льдах // 2573186

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водному судну, имеющему улучшенные характеристики для передвижения во льдах, в частности к ледоколу, судну снабжения, грузовому судну или соответствующему судну, имеющему корпус (1), содержащий в кормовой части установку, обеспечивающую продвижение и управление по курсу и содержащую по меньшей мере один выступ (8, 9), выполненный наподобие скега, в котором расположено по меньшей мере одно лопастное устройство (10, 11).

Силовая установка // 2551050

Изобретение относится к судостроению, а именно к силовым установкам. Силовая установка включает в себя кожух, вал, гребной винт, кольцевой корпус и электродвигатель обращенного типа.

Система управления механической установкой судна // 2566506

Система управления механической установкой судна содержит две автономные линии управления двигателями правого и левого бортов соответственно. Автономная линия управления содержит задающий орган управления, блок управления, логические элементы ИЛИ, И и НЕ, три усилителя, основной и вспомогательный электрогидравлические преобразователи каналов «больше» и «меньше» соответственно, исполнительный механизм с рычагом управления, концевой выключатель холостого хода, электромагнит аварийной остановки двигателя, датчик обратной связи, соединенные определенным образом.

Способ управления судовой единой электроэнергетической системой // 2520822

Для управления судовой единой электроэнергетической системой (ЕЭЭС) осуществляют обработку информации о состоянии и параметрах ЕЭЭС, гребного электропривода и других потребителей, параметрах управления движения судна и условий его плавания и производят расчеты прогнозируемого изменения нагрузки.

Система управления движителем // 2458818

Изобретение относится к судостроению, в частности к системам управления движителями, в том числе винтом регулируемого шага, подруливающим устройством, водометным движителям с реверсивно-рулевым устройством, состоящим из рулей и барабанов, а также крыльчатым движителям.

Способ и система управления многодвигательной силовой установкой транспортного средства // 2369522

Изобретение относится к области автоматизации силовых установок транспортных средств, в частности к многодвигательным силовым установкам, установленным, например, на судах.

Устройство управления судовой энергетической дизельной установкой // 2343088

Изобретение относится к судостроению, в частности к системам дистанционного автоматизированного управления судовыми энергетическими установками (СЭУ). .

Пульт одноканатного дистанционного управления лодочным мотором // 2272744

Изобретение относится к судостроению, а именно к системам дистанционного управления судовыми двигателями. .

Дистанционный привод управления судовым двигателем // 2238880

Изобретение относится к судостроению, в частности к дистанционным приводам и системам управления судовыми двигателями, преимущественно судовыми газотурбинными двигателями.

Устройство контроля работоспособности пропульсивного комплекса судна // 2112696

Изобретение относится к судостроению, в частности, к системам автоматического контроля и диагностирования технического состояния пропульсивного комплекса судна, включающего в себя двигатель, редуктор, муфту, линию вала, гребной винт.

Система управления судовым двигателем // 2081786

Устройство управления реверсом многодвигательной газотурбинной судовой установки с реверсивным редуктором // 1830015

Способ управления торможением и реверсом гребных электродвигателей судна // 2630024

Изобретение относится к электроэнергетическим системам судов. Способ управления торможением и реверсом гребных электродвигателей заключается в поочередном рекуперативном торможении двигателей судна.