Характер движения барабана насоса Холла

При удержании судна на курсе руль совершает две кладки: прямую ( выводится из диаметральной плоскости ) и обратную – ( возвращается в неё ).

Каждой кладке соответствует возвратно-поступательное движение барабана насоса Холла, но в разные стороны. Например, если при прямой кладке руля барабан перемещался в пределах правой половины насоса, то при обратной – в пределах левой половины.

Как следует из принципа действия насоса Холла, это приводит к реверсу руля.

Работа авторулевого в автоматическом режиме

При автоматическом управлении схема АТР работает так же, как при следящем, за

исключением:

1. ротор сельсина-трансформатора курса СТк ( ПУ, М2 ) в режиме «Автоматическое

правление » разворачивается при помощи сельсина-приёмника курса СПк ( ПУ, М7 ), а при следящем управлении – при помощи штурвала;

2. в режиме «Автоматическое управление» электрическая схема дополняется диф-

ференцирующим и интегрирующим устройствами.

Рассмотрим работу авторулевого в режиме «Автомат» без дифференцирующего и

интегрирующего устройств ( оба устройства рассматриваются ниже по отдельности ).

Описание работы можно разделить на 2 части.

Часть 1.

При уходе судна с курса, например, вправо на угол α, ротор сельсина-трансформа-

тора курса СТк ( ПУ, М2 ) повернётся на такой же угол, на его выходной обмотке появится напряжение

U₁ = к₁ α.

В первый момент времени после ухода с курса это напряжение является единствен-

ным в цепи суммирования сигналов, т.е. напряжение управления

U_у = U₁.

Оно поступает на вход усилителя мощности У1-М, усиливается в нём, и с выхода усилителя через контакт ВК1-9 подаётся на обмотку управления серводвигателя руля Др ( ИМ, М1 ).

Серводвигатель Др начинает выводить барабан насоса Холла из нулевого положе-

ния, например, вправо, и одновременно поворачивать ротор сельсина-трансформатора на-

соса СТн ( ИМ, М2 ), на выходной обмотке которого появляется напряжение

U₄ = к₄ s.

Фаза напряжения U₄ противоположна по фазе напряжению U₁, поэтому напряже-

ние управления становится равным

U_у = U₁ – U₄.

По мере движения барабана напряжение U₄ увеличивается, а напряжение управле-

ния, таким образом, уменьшается:

↓U_у = U₁ – U₄↑.

Поэтому скорость движения барабана, максимальная в первый момент ухода судна

с курса, постепенно уменьшается.

При наступлении равенства этих напряжений напряжение управления

U_у = U₁ – U₄ = 0,

поэтому серводвигатель Др ( ИМ, М1 ) остановится.

В результате барабан насоса Холла остановится, успев сместиться на расстояние s,

пропорциональное углу рыскания судна α.

Этот процесс смещения барабана насоса и его остановки длится малое время. Поскольку барабан насоса смещён, перо руля начинает выходить из диаметральной

плоскости.

При этом поворачивается ротор сельсина-трансформатора руля СТр ( РД, М2 ), на

выходной обмотке которого появляется напряжение

U₅ = к₅ β.

Это напряжение находится в противофазе с напряжением U₁ = к₁α. сельсина-транс

форматора курса СТк ( ПУ, М2 ), поэтому напряжение управления

U_у = U₁ – U₄ – U₅

изменит фазу на 180º, что приведёт к реверсу серводвигателя руля.

При реверсе серводвигатель начинает возвращать барабан насоса, а также ротор

сельсина-трансформатора насоса СТн ( ИМ, М2 ) в нулевые положения.

При этом напряжение U₅ сельсина-трансформатора руля продолжает возрастать

( т.к. барабан насоса пока не успел вернуться в нулевое положение, и кладка руля продол-

жается ), а напряжение U₄ постепенно уменьшается ( т.к. ротор сельсина-трансформатора насоса СТн возвращается в нулевое положение).

Уравнение управления для этого отрезка времени можно записать так:

U_у = U₁ – U₄↓ – U₅ ↑.

В момент времени, когда барабан насоса Холла, а значит, ротор сельсина-трансфор

матора насоса СТн вернутся в нулевые положения, напряжение СТн

U₄ = к₄ s = 0 ( т.к. s = 0),

а напряжение U₅ компенсирует напряжение U_1.

В результате напряжение управления

U_у = U₁ – 0 - U₅ = 0,

серводвигатель повторно останавливается.

При этом барабан совершил возвратно-поступательное движение ( вправо-влево ) и остановлен в нулевом положении, а перо руля повернулось на угол β, равный ( или про-

порциональный ) углу рыскания α ( в зависимости от значения коэффициента обратной связи КОС – см. ниже )..

На этом первая часть переходного процесса заканчивается.

Таким образом, в этой первой части барабан насоса Холла совершил возвратно-по-

ступательное движение в правой половине насоса, что привело к выводу руля из диамет-

рали и его остановке.

Рассмотренная часть объяснения полностью повторяет работу рулевого электропри

вода при следящем управлении ( см. также описание работы РЭП судов серии «А.Пуш-

кин», рис. 280 ).

Часть 2.

Под действием положенного на борт угла судно начнёт возвращаться на курс.

При этом ротор сельсина-трансформатора курса СТк ( ПУ, М2 ) станет возвращать-

ся в исходное ( нулевое ) положение, значит, напряжение этого сельсина U₁ станет умень-

шаться и окажется меньше, чем напряжение сельсина-трансформатора руля U₅.

Поэтому вновь появится напряжение управления

U_у = ↓U₁ – U₅,

имея фазу большего напряжения, т.е. напряжения U₅.

В результате серводвигатель Др ( ИМ, М2 ) реверсирует и станет перемещать бара-

бан насоса из нулевого положения влево, из-за чего перо руля реверсирует и станет возвра

щаться в диаметральную плоскость.

При этом роторы СТк и СТр возвращаются в нулевые положения, поэтому оба на-

пряжения, U₁ и U₅, одновременно уменьшаются.

В хорошо отрегулированном авторулевом в момент возвращения судна на курс

( U₁ = 0 ) перо руля успевает вернуться в диаметраль ( U₅ = 0 ), а серводвигатель останав-

ливается, вернув перед этим барабан насоса в нулевое положение.

Таким образом, во второй части барабан насоса Холла совершил возвратно-посту-

пательное движение в левой половине насоса, что привело к возврату руля в диаметраль и его остановке.

На самом деле судно не выйдет на линию курса, а пересечёт её. Это вызовет анало-

гичный описанному процесс, только фазы всех напряжений в уравнении управления изме-

нятся на 180º ( кроме напряжения на выходе сельсина-трансформатора интегратора СТи,

М10, Пу )..

Теперь рассмотрим поочередно работу дифференцирующего и интегрирующего

устройств.