[其他]舵柱惯性冲舵的机械游隙式校正装置

说明书

舵柱惯性冲舵的机械游隙式校正装置，是属于随动操舵系统中的校正元件。在狭水道使用随动操舵时，由于舵柱惯性冲舵使系统中变值超调量加大而产生振荡。故在反馈回路中，加设抵消该超调量的非线性非周期性的机械游隙式校正装置。该装置是由一个铰链与一个柱塞式结构的联合体，和一对滞后弹簧所组成。它能使随动操舵系统满足狭水道的操纵要求－－在转舵速度５°～７°／ｓｅｃ，精度１°时，系统工作稳定可靠。

本发明属于随动操舵系统中的一个校正元件。

更确切地说，是加设在快速转舵的随动操舵系统反馈回路中，为抵消舵柱惯性冲舵而获得系统稳性的校正装置。

为此，曾在反馈回路中试用过阻容积分网络。但因积分网络可提供的校正量太小，不能用作抵消舵柱惯性冲舵的校正装置。

西德安休斯自动操舵仪是恒值调节系统，其反馈回路中加有机械空回。该机械空回在船舶左右偏航时，利于航向稳定。但在随动操舵系统中，其船舶航向是随机的;故若需要连续二次动舵是同向的，则第二次动舵前，上述机械空回就不复存在了。所以该方案也不能用。

查“德温特专利文献目录（WPIG），B63H25（Q）”，得知西德82年DE3020-89802号专利：《灵敏的舵柱惯性力矩转换器》（Active incrtial rudder torque converter）文献中的转换器实际是一个汽车抱闸。依据模拟实验台上加设的伺服马达（0.8KW）抱闸推论：

由于舵柱粗大，故舵柱抱闸结构很庞杂，造价昂贵;加之其制动力矩要求足够大;且“冲舵”仅是在每次动舵终止的“瞬间”出现，故抱闸起制动作用的时间就要与动舵终止的“瞬间”“配合默契”。显然，达到上述要求是有困难的。

尤其是狭水道航行的船舶，不仅转舵速度快（5°～7°/sec）系统精度要求高（1°），而且随动操舵系统工作一定要稳定可靠（不许有二次偏舵）。加之狭水航道多为小型船舶，其反馈信息只能直接取自舵柱，此时的舵柱冲舵量值不仅加大而且变化加剧！故采用舵柱抱闸，虽可以制止一定量的冲舵值出现，却难以恰到好处的在某一“瞬间”，产生足够大的制动力矩，完全消除上述冲舵量值。即其工作可靠性较差。

美国80年US4178-86952号专利：《组合式可拆卸的舵柱把定与控制装置》（Combined removable tiller extension holding and controlling device），文献中所述装置允许舵柱在受到各种干扰时，随意偏离给定航向。而装置中的弹簧却能以使舵柱趋于航向把定。但该装置是直接装在舵柱与船舷之间的拉杆上，不是加设在随动系统反馈回路中，故只能有助于舵柱航向把定，不能抵消随动操舵系统中舵柱惯性冲舵。

统览以上现有技术皆有不足之处。

本发明按狭水道小型船舶对随动操舵性能的要求，在反馈回路中加设了一个机械游隙式校正装置。

本发明的目的之一，是考虑到舵柱抱闸工作可靠性差且结构庞杂。拟定先允许舵柱冲舵出现，后用校正装置来抵消，使之不在系统框图中下一元件中再现。即等效于抵消了舵柱冲舵。

本发明的目的之二，是考虑到随动操舵系统中的舵柱惯性冲舵量值因船而异，且其舵柱运动也是随机的。故需要设计出一个非线性非周期性、可抵消随动系统变值超调量的、每次动舵前都存在着校正量的校正装置。

本发明抵消舵柱惯性冲舵的具体方案，如图1所示：当舵柱1有冲舵角△β出现时，在反馈连杆2上就有系统超调位移△x产生。只要能将△x抵消，使其不再向系统中下一个元件-反馈发送器的连杆4传递，则与连杆4结合为一体的扇形齿轮，就不能带动反馈发送器的轴端正齿轮5转动。即反馈发送器不反馈△β的反馈信息，也就是等效于抵消了冲舵角△β。

本发明的可行性，是考虑舵柱冲舵角△β不是任意加大的，在液压舵机系统中，由于加设了各种特殊性能的液压阀件来保证舵柱的定位性能，故冲舵角一般在1°～3°之间;即使动力马达惯性大，或因舵机系统机械磨损加大，阀件密封性变差，油中渗有气体等多种原因一般也在1°～5°之间，故校正装置的校正范围不是无限的、任意加大的。