Hệ thống lái của hãng Raytheon Anschutz là hệ thống lái có các chức năng lái riêng biệt: lái đơn giản, lái sự cố, lái lặp, lái tự động thực hiện tại bàn điều khiển trên buồng lái và dưới buồng máy lái. Nhiều loại cơ cấu truyền động đều đảm bảo kết hợp có hiệu lực với tất cả các loại máy lái.
Hệ thống có 4 chế độ lái:
+ Non-follow-up steering (NFU) : Lái đơn giản.
+ Hand steering (FU): Lái lặp.
+ Auto steering: Lái tự động
+ Auto override steering: Lái sự cố, chế độ lái này chỉ sử dụng trong trường hợp thật cần thiết, khi hệ thống đang làm việc trong chế độ tự động mà cần thay đổi hướng đi một cách đột ngột hoặc khi các chế độ lái khác gặp sự cố. Ở chế độ lái này, nó có thể cướp lái ngay khi các chế độ lái khác đang hoạt động.
2.1.3 Hệ thống máy lái Rolls – Royce.
Hệ thống máy lái Rolls – Royce là hệ thống máy lái điện thuỷ lực. Hệ thống được trang bị 2 động cơ thuỷ lực. Việc điều khiển động cơ thuỷ lực được thực hiện bởi hai hệ thống
thuỷ lực. Hai hệ thống thuỷ lực này có thể hoạt động cùng một lúc hoặc hoạt độc lập nhau, trong điều kiện bình thường chỉ có một hệ thống làm việc và hệ thống kia để dự trữ. Chỉ trong một số điều kiện đặc biệt thì cả hai hệ thống mới cùng làm việc. Khi hai hệ thống cùng hoạt động một lúc thì tốc độ quay bánh lái sẽ tăng gấp đôi để thực hiện việc chuyển hướng bánh lái nhanh hơn.
Một số đặc điểm của hệ thống máy lái Roll-Royce:
- Máy lái loại điện thuỷ lực có cánh kiểu xoay và hai hệ thống điện thuỷ lực độc lập.
- Máy lái sẽ gồm hai khối nguồn chính (một khối sử dụng cho vận hành, một khối còn lại cho dự phịng).
- Máy lái sẽ có khả năng di chuyển bánh lái.
- Từ 350 phải tới 300 trái trong vòng 28 giây ở tại tốc độ và mớn nước tối đa của tàu. Từ 150 phải sang 150 trái trong vòng 60 giây ở tại một nửa tốc độ tối đa của tàu với một khối nguồn chính hoạt động.
- Cánh bánh lái sẽ hoạt động trong dải từ 650 hoặc 350 trái - phải với một khối nguồn chính hoạt động và có khả năng chuyển đổi hoạt động sang bộ nguồn khác.
- Vận hành sự cố sẽ hoạt động trong dải 150 phải - trái, với một khối nguồn chính hoạt động (nguồn được cấp từ máy phát sự cố tự động cấp trong vòng 45 giây trong trường hợp mất nguồn chính).
- Bộ chặn bánh lái được lắp trong bộ dẫn động máy lái.
- Máy lái được điều khiển từ buồng lái bởi hệ thống theo dõi bằng tay với hai đường độc lập và tự động bằng máy lái tự động và từ khoang máy lái bằng chế độ điều khiển sự cố bằng tay.
- Bộ chỉ báo góc bánh lái sẽ là loại cơ học được lắp trên bộ dẫn động của máy lái và là loại điện từ
2.1.4 Hệ thống thủy lực a.Tổng quan a.Tổng quan
Hệ thống sử dụng bơm thuỷ lực là bơm có lưu lượng khơng đổi, các bơm thuỷ lực này được lai bởi các động cơ điện, việc điều khiển các động cơ điện được thực hiện một cách độc lập và được cấp từ hai nguồn điện khác nhau: một nguồn cấp từ bảng điện chính và một nguồn cấp từ nguốn sự cố để đảm bảo cho việc điều khiển tàu không bị gián đoạn.
Việc điều khiển động cơ thuỷ lực được thực hiện thông qua việc điều khiển các van điều khiển, các van điều khiển này là các van điên từ có nút ấn phụ trợ. Khi có tín hiệu tác động lên các van điều khiển, dầu thuỷ lực sẽ được bơm từ két qua hệ thống đường ống dẫn dầu tới các khoang của động cơ thuỷ lực tác động lên cánh gạt của động cơ thuỷ lưc, qua đó làm quay bánh lái.
Hệ thống có thể được điều khiển ở hai vị trí là buồng lái và buồng máy lái. Việc điều khiển ở buồng lái thông qua hệ thống lái của hãng Raytheon Anschutz, đưa tín hiệu điều khiển tới tác động lên các van điều khiển. Còn việc điều khiển tại buồng máy lái là ta tác động trực tiếp lên nút ấn phụ trợ của các van thuỷ lực này.
b.Các thông số của hệ thống thủy lực
Các thông số kĩ thuật của hệ thống:
- Động cơ thuỷ lực:
+ Loại : RV 1350-3
+ Đường kính trụ lái : 450 mm
+ Góc lái lớn nhất : 2 x 46.5°
+ Áp lực lớn nhất : 73,2 BAR
+ Van xả an toàn ở : 91,8 BAR
+ Lực xoắn làm việc : 1500 kNm
+ Thời gian bẻ lái (350 - 0 - 300)
Với 1 bơm chay : Max. 28 giây
- Bơm thuỷ lực:
+ Loại : PPSMI 2"
+ Máy bơm trục vít loại : L3MF52 - 104
+ Tốc độ quay : 3500 R.P.M.
+ Dung lượng ở tốc độ 3500 R.P.M : 431 l/phút
+ Van xả an toàn ở : 73.2 Bar
+ Nhiệt độ lớn nhất của hệ thống : 70 degr.C.
+ Van điện từ : Vickers 24 V DC
- Động cơ điện lai bơm:
+ Loại : ABB M2AA - 200MLC-2
+ Công suất : 43 KW
+ Điện áp : 3 x 440 V AC
+ Dòng điện : In= 68A, Is=442 A
+ Tần số : 60 Hz
+ Tốc độ quay : 3500 R.P.M.
- Dung lượng dầu:
+ Bộ phận truyền động bánh lái: 270 lít
+ Dung lượng bơm thủy lực : 1900 lít
+ Ống dẫn : 50 lít
2.2NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG 2.2.1.Hệ thống điều khiển động cơ lai bơm thủy lực
Hệ thống máy lái trên tàu VICTORY LEADER sử dụng hai bơm thuỷ lực, hai bơm này được lai bởi động cơ dị bộ roto lồng sóc, các động cơ này được điều khiển một cách độc lập và được cấp từ hai nguồn khác nhau. Động cơ số 1 được cấp nguồn từ bảng điện chính và sử
dụng phương pháp khởi động trực tiếp, còn động cơ số 2 được cấp nguồn từ bảng điện sự cố và khởi động theo phương pháp đổi nối sao - tam giác.
a. Mạch khởi động động cơ lai bơm số 1.
- Giới thiệu các phần tử trong hệ thống
A: Đồng hồ ampe kế
F1: Bộ kiểm soát mất pha.
F2: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải.
F11 ÷ F63: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch.
H1: Đèn báo động cơ đang hoạt động.
H2: Đèn báo điện trở sấy đang hoạt động.
H3: Đèn báo nguồn.
K1: Contactor chính.
K10 ÷ K12: Các role trung gian.
S1: Cầu dao khống chế mạch điều khiển và mạch động lực
S2: Các công tắc chọn chế độ điều khiển, có 3 vị trí REMOTE – STOP -LOCAL.
T1: Biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển.
T2: Biến dòng.
U1: Bộ điều khiển van điện từ.
V1: Bộ biến đổi điện áp (AC – DC).
M: Động cơ điện 3~ lai bơm thuỷ lực.
- Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển
Ta đóng cầu dao S1 cấp nguồn cho mạch điều khiển làm cho đèn H3 sáng báo nguồn đã được cấp và sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ hoạt động.
Nguồn được cấp làm cho role trung gian K10 có điện. K10 có điện đóng tiếp điểm K10(13-14) đưa tín hiệu báo hệ thống đã được cấp nguồn.
Chế độ điều khiển tại chỗ:
Ta bật cơng tắc lựa chọn S2 sang vị trí LOCAL làm cho rơle trung gian K11 có điện.
Tiếp điểm của K11(13-14) đóng vào làm cho contactor K1 có điện, K1 có điện đóng các tiếp điểm của nó ở mạch động lực vào cấp điện cho động cơ lai bơm số1 hoạt động.
Tiếp điểm của K11(53-54, 83-84) đóng vào đưa tín hiệu báo động cơ đang hoạt động tới buồng lái và buồng điều khiển trung tâm (ECC).
Tiếp điểm của K11(61-62, 71-72) mở ra khống chế không cho phép điện trở sấy hoạt động.
Tiếp điểm của K11(33-34) đóng vào cấp nguồn cho đèn H1 sáng báo động cơ lai bơm đang hoạt động, và cấp nguồn cho bộ đếm thời gian H hoạt động đếm thời gian hoạt động của động cơ.
Tiếp điểm K11(43-44) đóng vào cấp nguồn cho mạch điều khiển van phía sau.
Khối U1 có điện làm đóng tiếp điểm U1(5-6) vào đưa mạch kiểm tra nguồn điều khiển vào hoạt động.
Nếu từ PANEL điều khiển ta lựa chọn góc bẻ lái cao hay lái thấp thì làm cho role trung gian K12 có điện. Hệ thống lái Rolls – Royce được thiết kế để có thể bẻ lái ở hai tốc độ cao và thấp, tuy nhiên trên tàu 4900 car chỉ sử dụng chế độ bẻ lái cao.
Role K12 có điện, tiếp điểm của K12(11-12, 21-22) đóng vào đưa tín hiệu bẻ lái bên phải hoặc bên trái cao tới điều khiển van điện từ.
Tiếp điểm của K12(31-34, 41-44) đóng vào đưa tín hiệu tới hệ thống chỉ báo góc lái cao.
Khi động cơ lai bơm đang hoạt động, ta muốn dừng thì ta bật cơng tắc S2 sang vị trí stop làm cho role K11 mất điện.
Tiếp điểm của K11(13-14) mở ra làm cho contactor K1 mất điện, K1 mất điện mở các tiếp điểm của nó ở mạch động lực ra, ngừng cấp điện cho động cơ lai bơm số1, động cơ ngừng hoạt động.
Tiếp điểm của K11(53-54, 83-84) mở ra cắt tín hiệu báo động cơ đang hoạt động ở buồng lái và buồng điều khiển.
Tiếp điểm của K11(43-44) mở ra làm mất nguồn cho mạch điều khiển van phía sau.
Tiếp điểm của K11(33-34) mở ra làm cho đèn H1 tắt, và cắt nguồn cho bộ đếm thời gian H.
Chế độ điều khiển từ xa:
Ta bật công tắc lựa chọn S2 sang vị trí REMOTE, động cơ được điều khiển từ bộ điều khiển từ xa, tín hiệu điều khiển được gửi tới chân 5- 6 của mạch đièu khiển, cấp điện cho role K11, lúc này hệ thống hoạt động giống như ở chế độ điều khiển tại chỗ.
- Hoạt động của mạch sấy
Khi động cơ đang ngừng hoạt động thì lúc này K11 mất điện các tiếp điểm của K11(61- 62, 71-72) đóng vào, nguồn qua biến áp T3 được cấp cho thiết bị sấy hoạt động, đèn H2 cũng được cấp điện sáng báo thiết bị sấy đang hoạt động. Khi động cơ hoạt động K11 có điện tiếp điểm K11(61 – 62, 71 – 72) của nó mở ra, ngắt nguồn tới mạch sấy.
- Các chế độ bảo vệ và báo động cho động cơ lai bơm
Để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển người ta dùng các cầu chì FU10 ÷ FU61.
Báo động mất pha: Khi động cơ lai bơm thuỷ lực bị mất pha thì làm cho khối F1 hoạt động làm đóng tiếp điểm của F1(15-18) vào đưa tín hiệu đi báo động động cơ lai bơm bị mất pha.
Báo động quá tải: Khi động cơ bị quá tải thì role nhiệt F2 sẽ hoạt động, Tiếp điểm của F2(95-96) mở ra đưa tín hiệu đi báo động động cơ bị quá tải, khi động cơ bị quá tải hệ thống chỉ báo động mà không thực hiện bảo vệ ngắt động cơ.
Báo động mất nguồn chính: Khi mất nguồn điều khiển thì làm cho role trung gian K10 mất điện. Tiếp điểm của K10(13-14) đóng vào đưa tín hiệu báo động mất nguồn chính.
Báo động mất nguồn điều khiển : Khi mất nguồn điều khiển K11 mất điện, tiếp điểm K11(21-22) đóng lại, đồng thời tiếp điểm K11(43-44) mở ra khối U1 mất điện, tiếp điển U1(5-6) mở ra, đưa tín hiệu báo động mất nguồn điều khiển.
b. Mạch khởi động động cơ lai bơm số 2.
- Giới thiệu các phần tử trong hệ thống
F1: Bộ kiểm soát mất pha.
F2: Role nhiệt bảo vệ quá tải.
F10-F63: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch.
H1: Đèn báo động cơ đang hoạt động.
H2: Đèn báo điện trở sấy đang hoạt động.
H3: Đèn báo nguồn.
K1: Contactor chính có gắn thêm tiếp điểm thời gian.
K2-K3: Các contactor.
K10-K12: Các role trung gian.
S1: Cầu dao khống chế mạch điều khiển và mạch động lực
S2: Công tắc chọn chế độ điều khiển, có 3 vị trí REMOTE – STOP -LOCAL.
T1: Biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển.
T2: Biến dòng.
T3: Biến áp cấp nguồn cho điện trở sấy.
U1: Bộ điều khiển van điện từ.
U2: Bộ khử nhiễu.
U3: Bộ đếm thời gian hoạt động của động cơ.
V1: Bộ biến đổi điện áp.
- Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển
Ta đóng cầu dao S1 cấp nguồn cho mạch điều khiển làm cho đèn H3 sáng báo nguồn đã được cấp cho mạch điều khiển và sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ hoạt động.
Nguồn được cấp làm cho role trung gian K10 có điện. K10 có điện làm cho tiếp điểm K10(13-14) đưa tín hiệu báo hệ thống đã được cấp nguồn.
Chế độ điều khiển tại chỗ:
Tiếp điểm của K11(13-14) đóng vào làm cho contactor K3 có điện, K3 có điện đóng các tiếp điểm của nó ở mạch động lực vào. Tiếp điểm của K3(61-62) mở ra khống chế K2 không thể có điện. Tiếp điểm K3(53-54) đóng vào làm cho contactor K1 có điện. K1 đóng tiếp điểm tự ni của nó lại, các tiếp điểm của K1 ở mạch động lực đóng vào cấp điện cho động cơ lai bơm số 2 khởi động ở chế độ cuộn dây đấu sao.
Sau thời gian trễ của K1 thì tiếp điểm của K1(55-56) mở ra làm cho K3 mất điện. Tiếp điểm của K3(61-62) đóng vào sẵn sàng cấp nguồn cho contactor K2. Tiếp điểm của K3 ở mạch động lực mở ra.
Tiếp điểm của K1(67-68) đóng vào làm cho contactơ K2 có điện. Tiếp điểm của K2(61- 62) mở ra khống chế contactor K3 khơng thể có điện được. Tiếp điểm của K2 ở mạch động lực đóng vào cấp nguồn cho động cơ thực hiện chuyển sang hoạt động ở chế độ cuộn dây đấu tam giác.
Tiếp điểm của K11(53-54, 83-84) đóng vào đưa tín hiệu báo động cơ số 2 đang hoạt động tới buồng lái và buồng điều khiển trung tâm (ECC).
Tiếp điểm của K11(61-62, 71-72) mở ra khống chế không cho phép điện trở sấy hoạt động.
Tiếp điểm của K11(33-34) đóng vào cấp nguồn cho đèn H1 sáng báo động cơ lai bơm số 2 đang hoạt động, và cấp nguồn cho bộ đếm thời gian H hoạt động, đếm thời gian hoạt động của động cơ lai bơm.
Tiếp điểm của K11(43-44) đóng vào cấp nguồn cho mạch điều khiển van phía sau.
Khối U1 có điện làm đóng tiếp điểm U1(5-6) vào đưa mạch kiểm tra nguồn điều khiển vào hoạt động.
Nếu từ PANEL điều khiển ta lựa chọn góc bẻ lái cao thì làm cho role trung gian K12 có điện.
Tiếp điểm của K12(11-12, 21-22) đóng vào đưa tín hiệu điều khiển góc bẻ lái bên phải hoặc bên trái cao tới van điện từ.
Tiếp điểm của K12(31-34, 41-44) đóng vào đưa tín hiệu tới hệ thống chỉ báo góc lái cao.
Khi động cơ lai bơm đang hoạt động, ta muốn dừng thì ta bật cơng tắc S2 sang vị trí stop làm cho role K11 mất điện.
Tiếp điểm của K11(13-14) mở ra làm cho các contactơ K1, K2, K3 mất điện, K1, K2, K3 mất điện mở các tiếp điểm của nó ở mạch động lực ra, ngừng cấp điện cho động cơ lai bơm số 2, động cơ ngừng hoạt động.
Tiếp điểm của K11(53-54, 83-84) mở ra cắt tín hiệu báo động cơ đang hoạt động ở buồng lái và buồng điều khiển.
Tiếp điểm của K11(61-62, 71-72) đóng vào cho phép điện trở sấy sẵn sàng hoạt động.
Tiếp điểm của K11(43-44) mở ra làm mất nguồn cho mạch điều khiển van phía sau.
Tiếp điểm của K11(33-34) mở ra làm cho đèn H1 tắt, và cắt nguồn cho bộ đếm thời gian H.
Chế độ điều khiển từ xa:
Ta bật cơng tắc lựa chọn S2 sang vị trí REMOTE, động cơ được điều khiển từ bộ điều khiển từ xa, tín hiệu điều khiển được gửi tới chân 5- 6 của mạch đièu khiển, cấp điện cho role K11, lúc này hệ thống hoạt động giống như ở chế độ điều khiển tại chỗ.
Hoạt động của mạch sấy và các chế độ báo động và bảo vệ của động cơ thực hiện số 2 hoạt động giống như của bơm số 1.
2.2.2. hệ thống thủy lực và máy lái thủy lực A. Giới thiệu phần tử của hệ thống.