自動舵教學演示臺設計

撰文/李春征

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自動舵教學演示臺設計

撰文/李春征

根據某航海院校的定制要求，設計應用于自動舵教學的演示臺。自動舵教學演示臺主要由自動舵系統、船用液壓舵機模擬裝置、船舶航向模擬裝置、安裝固定臺、筆記本電腦和船舶航行模擬軟件等組成。自動舵教學演示臺已交付某航海院校，應用于教學實踐，收到了非常好的教學效果。自動舵；演示臺；船舶；舵機

系統是改變和保持船舶在水中運動方向的控制系統，對船舶航行的操縱性、經濟性和安全性起著至關重要的作用。該系統主要由自動舵、舵機和舵三部分組成，其中核心控制設備是自動舵。因此，自動舵教學已經成為航海院校的一門重要課程。航海院校的師生在教學實踐中，都希望有一套能夠演示船舶操縱系統工作過程的教學設備。在教學中，能夠在講課的同時實際操作自動舵，并能夠演示自動舵操舵過程中船用液壓舵機的工作情況和船舶的操舵效果。因此，根據某航海院校關于自動舵教學的要求，設計了自動舵教學演示臺。

自動舵教學演示臺的總體設計

自動舵教學演示臺主要由自動舵系統、船用液壓舵機模擬裝置、船舶航向模擬裝置、安裝固定臺、筆記本電腦和船舶航行模擬軟件等組成。自動舵系統包括1臺主儀器、2臺啟動箱、1臺報警箱和1臺反饋發送器，用于進行自動舵的實操教學。船用液壓舵機模擬裝置根據船用液壓舵機的工作狀態進行設計，用于演示自動舵系統發出打舵命令后，船用液壓舵機的工作狀態。船舶航向模擬裝置用于模擬船舶當前航向，為自動舵系統提供船舶的實時航向數據。筆記本電腦用于運行船舶航行模擬軟件。船舶航行模擬軟件用于模擬自動舵的操舵效果和演示船舶的航向變化。安裝固定臺用于安裝固定自動舵系統、船用液壓舵機模擬裝置、船舶航向模擬裝置和筆記本電腦。

自動舵教學演示臺的關鍵技術解決方案

自動舵教學演示臺的關鍵技術是如何演示船用液壓舵機在自動舵控制和改變船舶航向過程中的工作狀態，也就是如何設計船用液壓舵機模擬裝置。

設計船用液壓舵機模擬裝置的關鍵是使自動舵的反饋發送器與舵角指示桿實現實時同步運動。利用平行四邊形機構就很好地解決了這一問題。根據我國《鋼質海船入級與建造規范》對船用液壓舵機的實際工作范圍的要求是自一舷35°轉至另一舷的35°。因此，在船用液壓舵機模擬裝置上設有限位開關，使船用液壓舵機模擬裝置的舵角指示桿的擺動范圍是-35° ～35°。因此，在應用平行四邊形機構設計船用液壓舵機模擬裝置時，不會出現四個鉸鏈中心處于同一直線上的情況，不會出現運動不確定的狀態，在設計過程中不用考慮運動不確定狀態的問題。

船用液壓舵機模擬裝置的設計圖見圖1。由于船用液壓舵機模擬裝置是整個自動舵教學演示臺機械設計部分的關鍵技術，其設計的成功與否，直接影響著自動舵教學演示臺的設計。因此，在初步設計完船用液壓舵機模擬裝置后，進行了船用液壓舵機模擬裝置的樣機試制。經試驗，船用液壓舵機模擬裝置的樣機能夠演示船用液壓舵機在自動舵控制和改變船舶航向過程中的工作狀態。船用液壓舵機模擬裝置的樣機見圖2。

圖1　船用液壓舵機模擬裝置

圖2　船用液壓舵機模擬裝置樣機

自動舵教學演示臺的應用

自動舵教學演示臺應用于自動舵在航海院校的教學演示。自動舵教學演示臺不僅能夠滿足航海院校的定制要求，進行自動舵的教學演示。同時，自動舵教學演示臺還具有造價低、占地面積少、維護簡單和易于移動等優點，適用于航海院校在教室進行日常教學演示。自動舵教學演示臺已經在某航海院校應用于教學實踐，取得了非常好的教學效果，受到了師生的廣泛好評。

參考：

［1］余建星.船舶與海洋工程設備［M］.天津：天津大學出版社，2011.

［2］何法明.船舶操舵儀仿真系統設計與實現［D］.大連：大連海事大學，2009.

［3］李精明.船舶舵機硬件在環仿真系統［J］.青島遠洋船員學院學報：2011，32（2）：40-42.

［4］潘新祥.船舶輔機［M］.連：大連海事大學出版社，2012.

［5］張顯庫.船舶控制系統［M］.大連：大連海事大學出版社，2010.

作者簡介：

李春征（1980.11-），男，籍貫：北京市順義，學歷：本科，研究方向：精密儀器機械部分的設計，職稱：工程師。