Đây cũng là một hệ thống lái của Nhật Bản, hệ thống này cũng đảm bảo thực hiện được đầy đủ 4 chức năng của một hệ thống lái.
Lái đơn giản Lái lặp Lái lặp từ xa Lái tự động
Đây cũng là hệ thống lái điện thuỷ lực, hệ thống cũng bao gồm 2 máy lái hoạt động độc lập nhau. Mỗi máy lái đều có các trạm điều khiển tại chỗ, từ xa.
3.1. Sơ đồ cấu trúc cơ bản của hệ thống lái tự động
3.1.1 Giới thiệu phần tử.
Hệ thống bao gồm:
Các phần tử trên buồng lái (Wheel House):
Control Stand: Trụ lái.
- AUTO STEERING UNIT: Khối lái tự động. - HAND STEERING: Tay lái lặp.
- NON FOLLOW UP STEERING: Tay lái đơn giản. - CPU: Khối xử lý trung tâm.
- Helm Transmitter: Bộ phát tín hiệu góc bẻ lái của chế độ lái lặp.
- Mode Switch: Công tắc chuyển chế độ lái: lái lặp (H) - lái tự động (A).
- System Switch: Công tắc chuyển từ chế độ lái đơn giản (NFU) sang chế độ lái lặp (FU).
- Auto Terminal Board: Trạm chứa các phần tử thực hiện chế độ lái tự động.
- Manual Terminal Board: Trạm chứa các phần tử thực hiện chế độ lái bằng tay. Trong trạm có các phần tử chính sau:
+ Nguồn cấp (power supply).
+ Bộ chuyển đổi tín hiệu điện áp sang dịng điện V/ I.
Các phần tử ở buồng máy lái (Steering Gear Room):
- Control & Power Box: Hộp chứa nguồn cấp và các phần tử thực hiện (khâu thực hiện trung gian), gồm có:
- Servo Control Board: Panel thiết bị điều khiển phụ trợ. - Relay: Rơle khống chế.
- Tr.: Biến áp cấp nguồn cho hệ thống lấy nguồn từ mạng điện tàu. - NFB (Non Fuse Breaker): Aptomat chính.
- Hydraulic Pump: Bơm thuỷ lực lai máy lái. - Solenoid Valve: Van điện từ.
- Steering Gear: Máy lái.
- Transmitter: Bộ phát tín hiệu phản hồi góc bẻ lái.
3.1.2.Nguyên lý hoạt động của sơ đồ khối(sơ đồ 05)
a.Chế độ lái đơn giản: NON – FOLLOW UP STEERING
- Chế độ này chỉ được sử dụng khi các chế độ lái lặp và lái tự động khơng hoạt động được nữa. Nó rất ít khi sử dụng nhưng khi sử dụng lại địi hỏi phải có độ tin cậy cao.
- Bật công tắc SYSTEM SWITCH lên vị trí bên trên hoặc vị trí bên dưới. Ta có thể dùng máy lái số 1 hoặc máy lái số 2, nếu ta dùng cơng tắc No.1 SWITCH thì máy lái số 1 sẽ được đưa vào sử dụng, cịn nếu dùng cơng tắc No.2 SWITCH thì máy lái số 2 sẽ được đưa vào sử dụng.
- Giả sử trường hợp dùng máy lái số 1, khi động cơ lai máy lái No.1 STARTER RUN SIGNAL đã được khởi động thơng qua khối RELAY đóng tiếp của nó lại. Sẵn sàng cho việc điều khiển van điện từ SOLENOID VALVE.
- Giả sử ta muốn điều khiển quay bánh lái sang trái 50, ta bật công tắc NON- FOLLOW UP sang trái đồng thời tay ta phải luôn luôn giữ tay điều khiển ở vị trí bên trái. Điện sẽ được cấp vào vị trí bên trái của van điện từ ( SOLENOID VALVE ), dầu thuỷ lực sẽ được bơm từ két dầu thuỷ lực No.1 HYDRAULIC qua van điện từ vào xilanh lực điều khiển bánh lái quay sang trái tàu sẽ quay sang trái. Do ở chế độ này khơng có tín hiệu phản hồi nên tín hiệu điều khiển sẽ khơng thể triệt tiêu. Người điều khiển sẽ phải thông qua thiết bị chỉ báo góc lái để biết vị trí của bánh lái, khi thấy bánh lái đã quay sang trái 50 người điều
khiển sẽ phải đưa tay điều khiển NON- FOLLOW UP về vị trí 0. Tín hiệu điều khiển khơng cịn nữa nhưng bánh lái vẫn nằm ở vị trí 50 trái, tàu sẽ luôn quay sang trái. Để tàu đi thẳng thì ta phải điều khiển bánh lái nằm ở vị trí chính giữa ( vị trí 0 ). Để bánh lái từ vị trí 50 trái về vị trí 0 thì ta phải bẻ tay điều khiển NON - FOLLOW UP sang bên phải. Khi đó điện sẽ được cấp vào vị trí bên phải của van điện từ, dầu từ két dầu thuỷ lực số 1 qua bơm dầu qua van điện từ vào xilanh lực ( nằm trong khối STEERING GEAR ). Điều khiển bánh lái quay về vị trí 0, thơng qua thiết bị chỉ báo góc lái người điều khiển ngừng tác động sang vị trí bên phải( khi thấy bánh lái đã ở vị trí 0). Ngừng cấp điện vào van điện từ ở vị trí bên phải Bánh lái sẽ nằm ở vị trí chính giữa ( vị trí 0 ) và tàu sẽ đi thẳng.
- Trường hợp muốn lái tàu sang phải thì ta phải điều khiển quay bánh lái sang phải. Ta phải đưa tay điều khiển sang vị trí bên phải, q trình sẽ diễn ra tương tự như muốn lái tàu sang trái.
- Việc sử dụng lái đơn giản ở máy lái số 2 cũng diễn ra tương tự như đối máy lái số 1. Chỉ có điều lúc này ta phải sử dụng công tắc No.2 SWITCH thay cho công tắc No.1
SWITCH.
b. Chế độ lái lặp: HAND STEERING
Chế độ này thường được sử dụng khi tàu điều động, hoặc khi đi trong các luồng lạch, kênh chật hẹp. Hoặc khi hành trình trên biển nhưng có sóng gió lớn hơn cấp 6.
- Ở chế độ này tín hiệu phản hồi góc bẻ lái đã được đưa vào. Chế độ này cũng có thể điểu khiển độc lập ở cả 2 máy lái số 1 và số 2. Tại một vị trí điều khiển No.1 HELM TRANSMITTER hoặc No.2 HELM TRANSMITTER ta đều có thể điều khiển máy lái số 1 hoặc máy lái số 2. Giả sử ta muốn sử dụng máy lái số 2 và muốn điều khiển tại vị trí No.1 HELM TRANSMITTER.
- Bật tất cả các công tắc cấp nguồn cho hệ thống, và các cơng tắc về đúng vị trí : Bật cơng tắc MODE SWITCH xuống vị trí H ( vị trí điều khiển ở chế độ lái lặp ), bật cơng tắc SYSTEM SWITCH lên vị trí bên trên. Khởi động động cơ lái bơm thuỷ lực của máy lái số 2. Khi đó thơng qua khối RELAY tiếp điểm của nó đóng lại, sẵn sàng cho việc cấp điện vào van điện từ.
- Giả sử tàu đang đi thẳng, bánh lái đang ở vị trí mặt phẳng đối xứng của tàu ( vị trí 0 ). Ta muốn lái tàu sang phải 20, ta quay tay điều khiển HAND STEERING ở vị trí No.1 HELM TRANSMITTER sang vị trí 20 phải. Tín hiệu sẽ được đưa đến khối V/I và được đưa đến khối SERVO CONTROL AMPLIFIER của hộp điều khiển và cấp nguồn máy 2( No.2 CONTROL & POWER BOX ). Do tiếp điểm FU đã được đóng lại từ trước, lên điện sẽ cấp vào vị trí bên phải của van điện từ ( SOLENOID VALVE ) dầu thuỷ lực sẽ được bơm từ két dầu thuỷ lực số 2 ( No.2 HYDRAULIC ) qua bơm thuỷ lực qua van điện từ vào xylanh lực của khối STEERING GEAR Làm bánh lái quay sang bên phải, khi bánh lái quay sang phải thông qua các phần tử phản hồi sẽ có tín hiệu phản hồi góc bẻ lái qua khối No.2 μ TRANSMITTER (RUDDER FEED BACK SIGNAL) đưa vào khối SERVO CONTROL AMPLIFIER làm giảm giá trị điều khiển. Nhưng vẫn có tín hiệu đưa vào khối SERVO
CONTROL AMPLIFIER điện vẫn được cấp vào vị trí bên phải của van điện từ. Bánh lái vẫn tiếp tục quay sang phải. Khi bánh lái đã quay được đúng 20 phải, thì tín hiệu phản hồi sẽ triệt tiêu hết tín hiệu điều khiển. Điện sẽ khơng được cấp vào van điện từ, bánh lái sẽ dừng lại ở vị trí 20 phải. Nếu tác động của ngoại lực bên ngồi rất nhỏ thì tàu ln có xu hướng quay sang phải. Để tàu đi thẳng ta phải điều khiển để bánh lái nằm ở vị trí đối xứng ( vị trí 0 ). Muốn vậy ta phải đưa tay điều khiển về vị trí 0, tín hiệu từ khối No.1 HELM TRANSMITTER qua khối V/I vào khối SERVO CONTROL AMPLIFIER điện sẽ được cấp vào của van điện từ SOLENOID VALVE. Dầu thuỷ lực sẽ được đưa vào xylanh lực theo chiều ngược lại để quay bánh lái về vị trí 0. Sẽ có tín hiệu phản hồi góc bẻ lái để triệt tiêu tín hiệu điều khiển. Khi bánh lái quay về đúng vị trí 0 thì tín hiệu điều khiển cũng bằng
0. Điện sẽ khơng cịn cấp vào van điện từ nữa, dầu thuỷ lực cũng sẽ không được đưa vào xylanh lực. Bánh lái sẽ nằm ở vị trí 0, tàu sẽ đi thẳng.
c. Chế độ lái tự động: AUTO STEERING.
Chế độ này thường được dùng khi tàu hành trình trên biển, nhưng sóng gió phải nhở hơn cấp 6.
- Ở chế độ này ngồi tín hiệu phản hồi góc bẻ lái giống như ở chế độ lái lặp cịn có thêm cả tín hiệu phản hồi hướng đi của con tàu thông qua la bàn.
- Bật tất cả các công tắc cấp nguồn và các công tắc chọn chế độ lái về đúng vị trí. Bật cơng tắc SYSTEM SWITCH lên trên hoặc xuống dưới, bật công tắc MODE SWITCH sang vị trí bên trên ( vị trí Auto ). Giả sử muốn dùng máy lái số 2 thì ta phải bật cơng tắc SYSTEM SWITCH xuống vị trí bên dưới.
- Giả sử ta muốn đặt cho tàu đi theo một hướng đi nhất định, ví dụ 250 phải , thì đầu tiên ta phải dùng chế độ lái lặp để đưa tàu về đúng hướng đi 250 phải. Sau đó ta mới chuyển sang chế độ lái tự động và chỉnh cho góc đ = 250 phải. Giả sử do một lý do nào đó có thể do sóng gió, hải lưu mà tàu bị lệch khỏi hướng đi đã đặt 1 góc về bên phải. Lúc này tín hiệu từ la bàn thơng qua khối AUTO STEERING UNIT đưa tín hiệu đến khối CPU khối V/I
(của khối No.2 MANUAL TERMINAL BOARD ) Đưa đến khối SERVO CONTROL
AMPLIFIER ( của No.2 CONTROL & POWER BOX ) và sẽ cấp điện vào van điện từ tráiSOLENOID VALVE của máy lái số 2. Dầu thuỷ lực sẽ được đưa vào xylanh lực
làm bánh lái quay sang trái. Tàu dần dần dịch về hướng đi đã đặt, thơng qua tín hiệu phản hồi góc bẻ lái từ khối No.2 μ TRANSMITTER và tín hiệu phản hồi từ la bàn nằm trong khối AUTO STEERING tín hiệu điều khiển sẽ giảm dần ≈ 0. Khi tín hiệu điều khiển giảm về 0 cũng là lúc bánh lái cũng nằm ở vị trí 0 ( vị trí đối xứng ). Nhưng do có qn tính tàu lại bị lệch về bên trái một ít. Thơng qua la bàn đo được hướng đi của tàu ≠ đ giá trị ≠ 0. Nhưng lúc này lại mang dấu ngược lại lúc đầu điện lại được cấp vào bên phải van
điện từ dầu thuỷ lực lại được đưa vào xy lanh lực để điều khiển bánh lái quay sang phải. Tàu quay trở về hướng đi đã đặt, sau một vài lần điều khiển như vậy thì tàu sẽ đi đúng hướng đi đã đặt và bánh lái nằm ở vị trí đối xứng ( vị trí 0 ). Tàu sẽ duy trì được hướng đi đặt trước với sai số cho phép.
3.2.Sơ đồ khởi động động cơ lai bơm thủy lực.(sơ đồ 05.1)
Hệ thống có 2 động cơ điện hoạt động độc lập với với nhau, hai động cơ giống hệt nhau và có chung 1 nguyên lý điều khiển.
3.2.1 Giới thiệu phần tử của hệ thống
Đây là động cơ dị bộ 3 pha roto lồng sóc, động cơ làm việc ở chế độ dài hạn. Nó ln ln hoạt động trong các chế độ mà phải sử dụng đến hệ thống lái.
Giới thiệu phần tử của hệ thống : 89 : áp tô mát; 51 : rơle nhiệt; 47x : cảm biến mất pha; A : đồng hồ ampe; WL : đèn báo nguồn;
GL : đèn báo động cơ đang chạy; 88 : cơng tắc tơ chính;
88X : rơle trung gian báo máy chạy và khống chế không cho máy N01 chạy; W/H : điều khiển từ xa;
FS : cảm biến áp lực dầu thấp; SPACE HEATER : điện trở sấy dầu; 3C : nút khởi động ;
3- 0 : nút dừng;
3-0X , 4T , 4C , 27X , 47Y , 33LX : rơ le trung gian; 33LT : rơle thời gian ;
3.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Bật áp tô mát 89, đèn WL sáng báo đã có nguồn. Trước khi cho động cơ hoạt động thì phải sấy động cơ bằng cách bật cơng tắc 43SH sang vị trí ON. Khi ta ấn nút khởi động 3C 4C có điện đóng tiếp điểm 4C ( 13- 14 ) lại cấp điện cho cuộn hút của cơngtắctơ 88 làm đóng các tiếp điểm của nó lại. Tiếp điểm ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho động cơ, đồng thời tiếp điểm 88 (13-14 ) cũng đóng lại 88X cũng có điện đóng tiếp điểm 88X ( 13- 14 ) đèn GL sáng báo động cơ đã hoạt động. Tiếp điểm 88 (31-32 ) mở ra dừng sấy động cơ. Tiếp điểm 88X (A1-A2 ) mở ra 88X1 được cấp nguồn làm mở tiếp điểm 88X1 (15-16) 4C mất nguồn sẵn sàng cho mạch dừng.
Muốn dừng động cơ ta chỉ việc ấn nút 3-0 3- 0X có điện 4T mất điện do có liên hệ cơ khí nên tiếp điểm của 4C ( 13-14 ) sẽ mở ra CTT 88 mất nguồn làm mở tiếp điểm
của nó ở mạch động lực làm động cơ dừng lại, đồng thời làm mở tiếp điểm phụ ở mạch điều khiển 88( 13- 14 ) 88X mất nguồn làm mở tiếp điểm 88X ( 13-14 ) làm đèn GL tắt
báo động cơ đã dừng.Tiếp điểm 88(31-32 ) đóng lại mạch sấy động cơ có thể hoạt động.Tiếp điểm 88X( A1-A2 ) cũng mở ra rơle 88X1 cũng bị mất nguồn 88X1( 15 -16 ) đóng trở lại sẵn sàng cho việc khởi động tiếp theo.
3.2.3 Các báo động của máy lái
-Báo động quá tải : Nhờ rơ le nhiệt 51 khi bị q tải thì tiếp điểm của nó ở mạch điều
động đến ECC , W/H ,.
-Báo động mất nguồn : Nhờ rơle 27X khi mà nguồn bị mất thì rơle 27X mất điện tiếp
điểm của nó cũng bị mở ra đưa tín hiệu báo động đến ECC, W/H.
-Báo động mất pha : Nhờ bộ cảm biến SET -3A và 47X, rơle 47 Y. Nếu bị mất pha thì
các tiếp điểm của 47Y sẽ mở ra đưa tín hiệu báo động đến ECC và W/ H .
-Báo động mức dầu thấp : Khi mà áp lực dầu thấp thật sự thì thông qua tiếp điểm cảm
biến ( F1- F2 ) làm cho rơ le 33LX mất nguồn tiếp điểm của nó mở ra báo động đến ECC và W/ H .
3.3. Sơ đồ thủy lực hệ thống lái.(sơ đồ 05.2)
Hệ thống điều khiển thuỷ lực bao gồm có hai mạch điều khiển thuỷ lực giống hệt nhau.Một hệ thống chính và một hệ thống để dự trữ .
3.3.1. Giới thiệu các phần tử của hệ thống.
(1) : Két dầu (2) : Bơm.
(3) : Động cơ lai bơm. (4) : Van điện từ. (5) : Van tràn.
(6) : Đồng hồ đo áp lực dầu trong xylanh. (7) : Pistông
(8) : Trụ lái (9) : Xylanh
(10) : Van đảo chiều tác động bằng tay. (11) : Phin lọc.
(12) : Bơm tay.
3.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống.
Chọn hệ thống bơm số 1 hoặc số 2 hoạt động hoặc cả 2 hệ thống tùy thuộc vào chế độ của tàu.
- Cấp điện khởi động động cơ lai bơm thủy lực. Động cơ này sẽ hoạt động trong suốt hành trình của tàu.
- Khi chưa có tín hiệu điều khiển thì dầu được bơm qua bơm và hồi về két chứa. - Khi có tín hiệu điều điều khiển. Giả sử cần bẻ bánh lái sang trái, ta tác động vào làm cuộn van trái sol.a đảo trạng thái → Khi đó dầu thủy lực sẽ tuần hoàn qua van và đi vào xilanh tới tác động vào piston và tác động tiếp vao trụ lái theo chiều làm cho bánh lái quay sang trái. Quá trình điều khiển bánh lái quay phải tương tự chỉ khác lúc này cuộn van phải sẽ
có điện.
-Trong q trình hệ thống lái làm việc, 1 phần dầu thủy lực sẽ đưa vào van giảm áp số 5. Nếu vì 1 lý do nào đó, áp lực dầu thủy lực tăng quá giá trị đặt trước cho phép. Các van giảm áp sẽ mở cho 1 phần dầu thủy lực thông qua van này để về két. Nhờ tác động của các van này, hệ thống thủy lực thốt khỏi tình trạng q tải.
- Khi các bơm điện khơng cịn khả năng hoạt động, muốn quay bánh lái ta phải dùng bơm tay.
Trước hết khoá các van A,B,C,D mở van E, F. Muốn quay bánh lái sang trái ta gạt tay điều khiển trên van tay về phía PORT. van sẽ được giữ ngun vị trí. Sau đó tiến hành bơm.