船舶操舵儀模擬器：提高航海教學(xué)的關(guān)鍵工具
2024-06-23 06:42
一、船舶操舵儀模擬器簡(jiǎn)介
船舶操舵儀模擬器是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的仿真設(shè)備，可以模擬船舶在各種復(fù)雜環(huán)境下的操舵行為。通過該模擬器，船員可以在實(shí)際操作前進(jìn)行虛擬訓(xùn)練，熟悉各種情況下的操舵技巧，從而降低實(shí)際操作中的風(fēng)險(xiǎn)。此外，船舶操舵儀模擬器還可以為船舶提供實(shí)時(shí)的氣象、海流等信息，幫助船員更好地應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況。
二、船舶操舵儀模擬器的優(yōu)勢(shì)
1. 提高培訓(xùn)效果
船舶操舵儀模擬器可以在短時(shí)間內(nèi)為船員提供大量真實(shí)的操舵練習(xí)，使他們能夠在短時(shí)間內(nèi)掌握各種復(fù)雜環(huán)境下的操舵技巧。相較于傳統(tǒng)的實(shí)船訓(xùn)練，模擬器訓(xùn)練更加安全、經(jīng)濟(jì)，能夠有效降低培訓(xùn)成本。
2. 降低實(shí)際操作風(fēng)險(xiǎn)
通過船舶操舵儀模擬器的虛擬訓(xùn)練，船員可以在實(shí)際操作前熟悉各種情況下的操舵技巧，從而降低實(shí)際操作中的風(fēng)險(xiǎn)。此外，模擬器還可以為船員提供實(shí)時(shí)的氣象、海流等信息，幫助他們更好地應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況。
3. 提高船舶運(yùn)行效率
船舶操舵儀模擬器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶的運(yùn)行狀態(tài)，為船員提供準(zhǔn)確的操舵建議。通過優(yōu)化船舶的操舵策略，可以提高船舶的運(yùn)行效率，降低能源消耗，從而為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。
4. 方便遠(yuǎn)程指導(dǎo)與監(jiān)控
船舶操舵儀模擬器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控和監(jiān)控，使得船長(zhǎng)和教練在遠(yuǎn)離船舶的地方也能對(duì)船員進(jìn)行有效的指導(dǎo)和監(jiān)控。這對(duì)于那些需要長(zhǎng)時(shí)間在海上工作的特殊船舶(如破冰船、科學(xué)考察船等)具有重要意義。
三、船舶操舵儀模擬器的應(yīng)用前景
1. 隨著全球貿(mào)易的不斷發(fā)展，海上運(yùn)輸需求將繼續(xù)增長(zhǎng)。船舶操舵儀模擬器將在保障船舶安全航行、提高運(yùn)輸效率方面發(fā)揮越來越重要的作用。
2. 隨著科技的不斷進(jìn)步，船舶操舵儀模擬器的技術(shù)也將不斷完善。未來，模擬器將更加智能化，能夠根據(jù)船員的實(shí)際操作情況進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，進(jìn)一步提高培訓(xùn)效果和實(shí)際操作安全性。
3. 隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高，綠色航運(yùn)將成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。船舶操舵儀模擬器可以通過優(yōu)化船舶的操舵策略，降低能耗，減少碳排放，有助于實(shí)現(xiàn)綠色航運(yùn)的目標(biāo)。
總之，船舶操舵儀模擬器作為一種關(guān)鍵的輔助工具，將在保障船舶安全航行、提高運(yùn)輸效率、實(shí)現(xiàn)綠色航運(yùn)等方面發(fā)揮越來越重要的作用。隨著科技的發(fā)展和全球貿(mào)易的不斷增長(zhǎng)，船舶操舵儀模擬器的應(yīng)用前景將更加廣闊。
DBCBK-24 船舶操舵儀模擬器
自動(dòng)操舵儀 （操舵儀、操舵儀模擬器）
自動(dòng)操舵儀 （操舵儀、操舵儀模擬器）
1、舵角比調(diào)節(jié)
舵角比指偏舵角β與船舶偏航角φ大小成比例(Kp)。Kp過小，不能產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)船力矩，回轉(zhuǎn)性能不好；Kp過大，使船回轉(zhuǎn)過頭，穩(wěn)定性變壞，降低航速。根據(jù)船舶大小、船型、裝載情況及航速來選擇舵角比例系數(shù)Kp。
2、積分舵，即壓舵
偏舵角β與偏航角的積分∫φdt(誤差隨時(shí)間的積累)成比例(KI)的積分作用，即壓舵角。壓舵作用在于消除船舶因船型不對(duì)稱、裝載不對(duì)稱、螺旋漿不對(duì)稱或船舶受單側(cè)風(fēng)浪流的影響產(chǎn)生持續(xù)的單側(cè)橫向力干擾，偏航角在不靈敏區(qū)(死區(qū))所引起的橫向移動(dòng)距離(不靈敏區(qū)是在△φ較小時(shí)，自動(dòng)舵不起調(diào)節(jié)作用），使船舶形成向某一側(cè)的小偏航。積分作用產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的固定偏舵角，對(duì)船舶形成一個(gè)固定的轉(zhuǎn)船力矩，用以平衡單側(cè)橫向干擾力。
如果由于某種原因引起船舶的瞬時(shí)偏航，后來立即消失，因?yàn)樽饔脮r(shí)間短，不影響整個(gè)航向，所以對(duì)其平均航向沒有偏移，無需發(fā)出校正動(dòng)舵信號(hào)。有時(shí)在船舶給定的航向兩側(cè)均勻搖擺，經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間后，其平均航向仍在正航向上，也無需使舵動(dòng)作。僅當(dāng)船舶在偏航死區(qū)內(nèi)左右搖擺不均勻，平均航向偏離正航向一側(cè)，且又持續(xù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，則偏航積分作用發(fā)出信號(hào)，予以校正。自動(dòng)舵雖能糾偏使船舶返回正航向，但對(duì)船舶的橫向漂移卻無能為力，需利用GPS定位系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)航線控制。
3、糾偏舵、當(dāng)舵
偏舵角β與偏航角φ變化速度大小成比例(KD)的微分作用，即穩(wěn)舵角、反舵角。微分作用具有“超前”的校正控制效果，可提高系統(tǒng)的靈敏度。比例系數(shù)Kp與微分系數(shù)KD選擇不當(dāng)，將影響航行質(zhì)量。
當(dāng)載荷增加而船速減慢時(shí)，相對(duì)于Kp將KD的值調(diào)得過小(即大比例小微分)，則比例舵的效果就比微分舵的效果大，船舶以正航向?yàn)橹行模笥覔u擺，逐漸衰減，最后停止在正航向上。
反之，相對(duì)于Kp將KD調(diào)得過大(即小比例大微分)，則微分舵效果更明顯，航向不發(fā)生搖擺，航跡呈現(xiàn)過阻尼現(xiàn)象，船舶長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)到正航向。
4、靈敏度調(diào)節(jié)(天氣調(diào)節(jié))
人為設(shè)定系統(tǒng)的死區(qū)，以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈敏度。自動(dòng)操舵模式下調(diào)節(jié)航向靈敏度，減少舵頻繁擺動(dòng)次數(shù)，防止過載及過度磨損。
5、模擬條件選擇
同樣的舵機(jī)模型下，大船、重載、淺水的情況下舵效相對(duì)較弱，要獲得同樣的轉(zhuǎn)向特性，需要適當(dāng)?shù)卦黾愚D(zhuǎn)舵角度以彌補(bǔ)舵效的差異，此時(shí)需要適當(dāng)?shù)卦黾覲參數(shù)的設(shè)定，通常在大船、重載、淺水的模式下，P設(shè)定為3-5，而在小船、輕載、深水的模式下，設(shè)定為1-3。而積分I與微分D的設(shè)定與船舶模型關(guān)系不大，與海況關(guān)系密切， 惡劣海況模式下，航向變動(dòng)劇烈，方向隨機(jī)，為了減少舵頻繁擺動(dòng)次數(shù)，防止過載及過度磨損，靈敏度設(shè)置為3-7比較合適，
二.操舵儀使用：
1.電源要求：220VAC.50Hz。
2.啟動(dòng)前準(zhǔn)備：電源 ON ，羅經(jīng)電源 ON 。
3.選擇操舵模式。
4.選擇舵機(jī)油泵、啟動(dòng)。
5.應(yīng)急(MANU)舵：
隨動(dòng)舵失效或舵機(jī)控制系統(tǒng)故障等情況下選擇應(yīng)急舵。
手板舵動(dòng)，復(fù)零舵停；左舵左扳，回舵右扳；右舵右扳，回舵左扳。
6.隨動(dòng)(Follow-UP)舵：
按舵角偏差原則進(jìn)行調(diào)節(jié)的操舵自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，被調(diào)對(duì)象是舵，被調(diào)量為舵角，具有舵葉角度與操舵手輪位置自動(dòng)同步的特點(diǎn)。船舶進(jìn)出港、過狹窄航道、過運(yùn)河或緊急等情況下選擇隨動(dòng)舵。
船舶左偏航操右舵，舵輪操右舵x°，舵葉右偏，并自動(dòng)停在右舵x°上。為了減少形航跡的振幅，船舶在返回正航向過程中，必須回舵。
7.自動(dòng)舵(Auto pilot)：
按船舶偏航角、偏航角變化速度及偏航角誤差積累等大小和方向自動(dòng)調(diào)舵。海上定速、大洋航行情況下選擇自動(dòng)舵模式。輸入設(shè)定航向注意事項(xiàng)：偏航超過±5°時(shí)報(bào)警。