УСТРОЙСТВО ЗАДАНИЯ НАЗНАЧЕННЫХ ХОДОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ГЛАВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ И ВИНТАМИ РЕГУЛИРУЕМОГО ШАГА СУДНА

Полезная модель относится к области судовой автоматики в частности к системам контроля и управления техническими средствами, предназначенными для обеспечения связи между командным и исполнительными постами морских судов с целью обеспечения управления и контроля главными двигателями и винтами регулируемого шага.
Известен машинный телеграф «ДЖЕТ» производителя ООО «Нептун-электро», служащий для передачи из ходовой рубки в машинное отделение команд управления одним или двумя главными двигателями и получения ответов об исполнении этих команд (http://sudoelektrik.com/production/jet.php).
«ДЖЕТ» - это резервное средство связи для установленных на судне систем дистанционного автоматизированного управления главными двигателями. Машинный телеграф «ДЖЕТ» состоит из двух основных блоков - командного и исполнительного. Командный блок устанавливается в ходовой рубке, а исполнительный в машинном отделении. Телеграф может передать 10 основных команд по управлению главным двигателем судна, катера или яхты. В качестве линии связи между командным и исполнительным блоками машинного телеграфа применяется цифровая линия связи типа “токовая петля”, а для передачи информации используются две жилы стандартного попарно-скрученного судового кабеля.
Известна также система машинных телеграфов и тахометров гребных валов производителя ЗАО “Морские навигационные системы”, предназначенная для обеспечения связи между командным и исполнительным постами морских судов с целью управления и контроля главными двигателями (http://www.mns.spb.ru/pdf/AC_MTT.pdf).
Система машинных телеграфов и тахометров гребных валов содержит приборы основного и аварийного машинного телеграфа, а также приборы тахометра гребных валов, установленных в командном и исполнительном постах судовой системы, подключенных через преобразователь напряжения к судовой системе питания и связанных между собой независимыми линиями связи в виде резервированной CAN шины содержащей основной и резервный каналы, с обеспечением возможности передачи данных между приборами командного и исполнительного постов одновременно по обоим каналам. Дополнительно система содержит соединенные с командными и исполнительными постами по линиям связи контрольные посты, содержащие приборы-ответчики основного и аварийного телеграфа, а также показывающие приборы тахометров гребных валов.
К числу недостатков вышеуказанных систем управления относится необходимость использования в составе системы самостоятельных подсистем, не связанных друг с другом, что требует разветвленной коммуникационной сети с большим количеством кабельных соединений, дублирования данных, повышенного энергопотребления и в конечном итоге приводит к снижению информативности системы в целом.
Известна система машинных телеграфов и тахометров гребных валов, содержащая машинный телеграф, состоящий из подключенных через преобразователь напряжения к судовой системе питания и связанных между собой по каналам связи задающего прибора и прибора-ответчика, установленных соответственно в командном и исполнительном постах судовой системы, при этом машинный телеграф содержит приборы основного и аварийного машинных телеграфов, а система дополнительно содержит приборы тахометра гребных валов блоков командного и исполнительного постов, соединенные независимыми линиями связи в виде резервированной CAN шины, содержащей основной и резервный каналы, с обеспечением возможности передачи данных между приборами командного и исполнительного постов одновременно по обоим каналам (патент РФ №131695, МПК B63H 21/21, B63H 21/22, публикация 2013 г.).
Известное техническое решение может выполнять функции основного и аварийного машинного телеграфа только для одного режима работы пропульсивной установки, а также не может работать в режиме задания назначенной скорости судна.
Техническая задача, решаемая заявленной полезной моделью, заключается в повышении информативности, надежности и удобства в эксплуатации на судах систем связи между командным и исполнительным постами морских судов для обеспечения управления и контроля двигателями и винтами регулируемого шага, а также обеспечение возможности выбора режима работы системы судна при движении в группе судов.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении эффективности контроля вышеуказанных объектов управления и расширении функциональных возможностей системы управления и контроля главными двигателями и винтами регулируемого шага, повышении отказоустойчивости и надежности функционирования.
Сущность предложенной полезной модели заключается в следующем.
Устройство задания назначенных ходов (УЗНХ) системы управления и контроля главными двигателями и винтами регулируемого шага судна характеризуется тем, что оно включает в себя панель задания назначенной скорости хода и панели управления основного и аварийного машинных телеграфов правого и левого бортов, расположенные в командном посту судовой системы, а также блоки индикации, расположенные в исполнительных постах судовой системы, при этом устройство задания назначенных ходов подключено к судовой системе электропитания через главный и аварийный распределительный щиты, а указанные панели и блоки индикации связаны между собой каналами связи.
Панель задания назначенной скорости хода содержит кнопки выбора режима работы пропульсивной установки судна, при этом режим работы пропульсивной установки определяется заданными таблицам зависимости оборотов двигателей и разворота лопастей винтов регулируемого шага от положения рукоятки машинного телеграфа.
Устройство осуществляет следующие режимы работы пропульсивной установки судна:
- режим «комбинаторная характеристика»;
- режим постоянного шага;
- режим постоянных оборотов;
- режим экономичного хода,
определяемые заданными таблицами зависимости оборотов двигателей и разворота лопастей винтов регулируемого шага от положения рукоятки машинного телеграфа.
Панели основного и аварийного машинного телеграфа командного поста содержат до 13 кнопок управления выбором режима работы главных двигателей для правого и левого бортов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, представляющих варианты выполнения устройства задания назначенных ходов (далее УЗНХ).
На фиг. 1 показана структурная схема аварийного машинного телеграфа (далее АМТ) с УЗНХ; на фиг. 2 - структурная схема основного машинного телеграфа (далее МТ) с УЗНХ; на фиг. 3 - структурная схема АМТ; на фиг. 4 - структурная схема системы УЗНХ, состоящая из двух независимых друг от друга частей оборудования; на фиг. 5 - лицевая часть панели УЗНХ-2-К; на фиг. 6 - лицевые части панелей УЗНХ-2-АМТ левого и правого бортов (далее ЛБ и ПрБ); на фиг. 7 - блок УЗНХ-2-П, на фиг. 8 - лицевая часть панели блока УЗНХ-2-П.
Конструктивно УЗНХ состоит из трех панелей, встраиваемых в пультовые секции интегрированной мостиковой системы, и двух блоков, монтируемых на переборку в машинных отделениях левого и правого борта.
Как следует из представленной на фиг. 1 структурной схемы, устройство задания назначенных ходов (УЗНХ) состоит из панелей 1, 2 аварийного машинного телеграфа соответственно правого и левого борта (УЗНХ-2-АМТ ПрБ, УЗНХ-2-АМТ ЛБ) и панели 3 задания назначенных ходов (УЗНХ-2-К), установленных в ходовой рубке 4, и блоков индикации 5 и 6 (УЗНХ-2-П), расположенных соответственно в машинных отделениях 7, 8 левого и правого борта.
Панели УЗНХ-2-АМТ ПрБ, УЗНХ-2-АМТ ЛБ предназначены для задания команд управления на местные посты управления, расположенные в машинных отделениях левого и правого борта.
Панель УЗНХ-2-К предназначена для задания скорости назначенного хода, выбора режимов работы пропульсивной установки и режима работы системы УЗНХ. Система УЗНХ может работать в режиме аварийного машинного телеграфа и устройства задания назначенных ходов.
Блок УЗНХ-2-П предназначен для индикации заданных команд из ходовой рубки и сигнализации на командный пост об исполнении заданных команд.
Панели сделаны из алюминиевого сплава и имеют пленочное исполнение.
На фиг. 2 представлен вариант структурной схемы, когда вместо аварийного машинного телеграфа используется основной машинный телеграф, при этом устройство задания назначенных ходов (УЗНХ) состоит из панелей 9, 10 машинного телеграфа соответственно правого и левого борта (УЗНХ-2-МТ ПрБ, УЗНХ-2-МТ ЛБ) и панели 3 задания назначенных ходов (УЗНХ-2-К), установленных в ходовой рубке 4, и блоков индикации 5 и 6 (УЗНХ-2-П), расположенных соответственно в машинных отделениях 7, 8 левого и правого борта.
На фиг. 3 представлена структурная схема аварийного машинного телеграфа. Для аварийного машинного телеграфа используются панели 1 и 2 (УЗНХ-2-АМТ).
Структурная схема основного машинного телеграфа аналогична структуре аварийного машинного телеграфа. Для основного м ашинного телеграфа используются панели УЗНХ-2-МТ (не показано).
На фиг.4 представлена структурная схема УЗНХ, состоящая из двух независимых друг от друга частей оборудования. В состав первой части оборудования входят панели 9, 10 основного машинного телеграфа, соответственно, правого и левого борта (УЗНХ-2-МТ ПрБ, УЗНХ-2-МТ ЛБ), панель 3 задания назначенных ходов (УЗНХ-2-К) и блоки индикации 5, 6 (УЗНХ-2-П). В состав второй части оборудования входят панели 1, 2 аварийного машинного телеграфа, соответственно, правого и левого борта (УЗНХ-2-АМТ ПрБ, УЗНХ-2-АМТ ЛБ), соединенные со своими блоками индикации 5 и 6 (УЗНХ-2-П).
На панели 3 (УЗНХ-2-К) предусмотрены кнопки выбора режима работы пропульсивной установки (фиг. 5), предназначенные для выбора таблицы зависимости оборотов двигателей и разворота лопастей винтов регулируемого шага от машинного телеграфа. Текущий выбранный режим работы пропульсивной установки индицируется подсвеченным индикатором.
Предусмотрено четыре следующих режима работы пропульсивной установки:
КОМБ - работа пропульсивного комплекса в режиме «Комбинаторная характеристика»;
ПОСТ ШАГ- работа пропульсивного комплекса в режиме постоянного шага;
ПОСТ ОБОР - работа пропульсивного комплекса в режиме постоянных оборотов;
ЭКНМ - работа пропульсивного комплекса в режиме экономичного хода.
Каждый режим работы пропульсивной установки, определяется своими таблицами зависимости оборотов двигателей и разворота лопастей винтов регулируемого шага от положения рукоятки машинного телеграфа.
Загрузка таблиц осуществляется с помощью специального программного обеспечения, которое может быть установлено в интегрированную мостиковую систему, либо же на персональный компьютер (ноутбук). Операция по загрузке рабочих таблиц в память контроллеров, находящихся в панелях УЗНХ-2-К, УЗНХ-2-АМТ и УЗНХ-2-МТ, может выполняться непосредственно экипажем судна, что позволяет сохранить конфиденциальность этих данных.
Для контроля выполнения команд исполнительными постами, на командных панелях предусмотрена индикация работы каждого исполнительного поста. После отправки команды с командных панелей, индикаторы исполнительных постов на командных панелях начинают мигать до тех пор, пока от исполнительного поста не будет получено подтверждение об отработке команды, после этого индикатор соответствующего исполнительного поста переходит в ровное свечение.
Для размещения УЗНХ предусмотрено от двух до четырех исполнительных постов, которые могут быть расположены в машинных отделениях правого и левого борта, помещениях гидроагрегатов и других.
Для работы каждого исполнительного поста предусмотрен блок УЗНХ-2-П (фиг. 7), включающий панель 11, кнопки 12, световую колонку 13, звуковую колонку 14.
На индикаторах назначенной и заданной скорости хода корабля (фиг. 5) отображаются значения назначенного и заданного хода корабля.
Величина заданной скорости хода определяется положением рукоятки машинного телеграфа.
Для ввода (с шагом в 1 узел) значения назначенного хода используются кнопки в виде стрелочек “вверх” и “вниз”. Подтверждение заданного значения происходит с помощью кнопки “ВВОД”.
Устройство может работать в одном из двух режимов работы: в режиме устройства задания назначенной скорости хода (УЗНХ) и в режиме работы телеграфа (АМТ или МТ). Для индикации одного из двух режимов работы и его выбора (УЗНХ и АМТ) на панели УЗНХ-2-К предусмотрены соответствующие индикаторы и кнопки режимов работы. На панели УЗНХ-2-АМТ (МТ) предусмотрены только индикаторы режимов работы.
УЗНХ может работать как устройство задания назначенной скорости хода судна, когда панель УЗНХ-2-К подключена к дублированной CAN - сети основного или аварийного машинного телеграфа.
Для выбора режима работы «УЗНХ» необходимо нажать на панели УЗНХ-2-К кнопку «УЗНХ», после переключения панели в данный режим работы загорится индикатор «УЗНХ». Для выбора режима работы «АМТ» или «МТ» необходимо нажать на панели УЗНХ-2-К кнопку «АМТ», после переключения панели в данный режим работы загорится индикатор «АМТ» или «МТ».
При работе в режиме УЗНХ в условиях волнения, когда таблица команд машинного телеграфа может отличаться от утвержденной таблицы, предусмотрена возможность корректировки копий основной утвержденной таблицы средствами ИМС и сохранение их в память УЗНХ-2-К с учетом поправок на сильное и слабое волнение. Вызов таблицы команд машинного телеграфа с учетом поправок на волнение осуществляется с помощью кнопок “СИЛН” и “СЛАБ”. Возврат к основной утвержденной таблице осуществляется повторным нажатием кнопки выбора таблиц машинного телеграфа с учетом поправки на волнение.
При возникновении неисправности в работе блоков, панелей, линий связи (сигнал АПС), на командных панелях начинает мигать индикатор «НЕИСПР». Подтверждение сигнала АПС осуществляется однократным нажатием кнопки «КВИТ/ТЕСТ», после этого индикатор неисправности переходит в постоянное свечение. При отсутствии или пропадании сигналов АПС свечение индикатора пропадает.
На панелях УЗНХ-2-АМТ и УЗНХ-2-МТ находятся кнопки машинного телеграфа (фиг. 6). Каждая кнопка соответствует определенному положению рукоятки машинного телеграфа. При этом используется до 13 команд управления главными двигателями:
СПХВ - самый полный ход вперед
ПХВ - полный ход вперед
СХВ - средний ход вперед
МХВ - малый ход вперед
СМХВ - самый малый ход вперед
ТОВСЬ В - приготовиться вперед
СТОП - остановка
ТОВСЬ Н - приготовиться назад
СМХН - самый малый ход назад
МХН - малый ход назад
СХН - средний ход назад
ПХН - полный ход назад
СПХН - самый полный ход назад.
При работе основного или аварийного машинного телеграфа без панели УЗНХ-2-К используется только одна таблица зависимости оборотов двигателей и углов разворота лопастей винтов регулируемого шага от положения машинного телеграфа, соответствующая комбинаторному режиму работы пропульсивной установки. Данная таблица хранится в памяти панелей УЗНК-2-АМТ (МТ).
В системе УЗНХ предусмотрена дублированная сеть питания 1 5 постоянного тока 24 В и сеть связи 16 с использованием интерфейса CAN (фиг. 1 - фиг. 4).
На каждой панели и блоке предусмотрены основное и резервное питание 24 В. Индикаторы, сигнализирующие о наличии основного и резервного питания - “ОСНОВН” и “РЕЗЕРВ”. Также на панелях УЗНХ-2-К, УЗНХ-2-АМТ и УЗНХ-2-МТ предусмотрены кнопки для регулировки яркости, которые предназначены для изменения уровня яркости индикаторов, расположенных на лицевых частях панелей.
Направление разворота лопастей на задний ход на панели УЗНХ-2-К индицируется знаком минус, а на блоках УЗНХ-2-П стрелкой с надписью «НАЗАД».
На блоке УЗНХ-2-П предусмотрены кнопки:
- для тестирования исправности индикаторов, расположенных на
блоке;
- для отключения звука на время выполнения одной заданной команды с командного поста;
- для подтверждения выполнения команды.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет осуществлять следующие функции:
- работу в режиме задания назначенной скорости хода судна в режиме работы пропульсивной установки «комбинаторная характеристика»;
- работу в режиме основного или аварийного машинного телеграфа для четырех режимов работы пропульсивной установки;
- возможность выбора таблиц команд машинного телеграфа с учетом поправок на волнение;
- контроль и индикация наличия питания и обрыва линий связи;
- передача управления между командными постами;
- индикация исполнения заданных команд с местных постов на командных панелях;
- отображение на исполнительных постах заданных оборотов двигателей и угла разворота лопастей винтов регулируемого шага.
Предложенное устройство является вспомогательным и может работать в режиме машинного телеграфа, аварийного машинного телеграфа и в режиме устройства задания скорости назначенного хода. Во всех режимах работы устройства команды подаются с командных панелей на исполнительные посты. Для работы устройства предусмотрено от одного до двух командно-задающих постов, которые располагаются в ходовой рубке и на центральном посту управления, и два или более исполнительных поста (в машинных отделениях, помещениях гидроагрегатов и т.д.). Количество исполнительных блоков в составе УЗНХ определяется количеством местных постов управления главными двигателями и винтами регулируемого шага (от двух до четырех).
Основными преимуществами предложенного технического решения является:
- устройство задания назначенных ходов включает в свой состав, помимо основного и аварийного машинного телеграфа, устройство задания назначенной скорости хода судна, позволяющего осуществлять движение в группе судов с одной заданной скоростью;
- работа машинных телеграфов может осуществляться для нескольких режимов работы пропульсивной установки: «комбинаторная характеристика», постоянный шаг, постоянные обороты, экономичный ход;
- панели основного и аварийного машинного телеграфа командного поста снабжены тринадцатью командами задания режима для правого и левого бортов;
- в исполнительных блоках отображаются заданные обороты и угол разворота лопасти винта регулируемого винта с учетом режима работы пропульсивной установки;
- в режиме работы задания назначенной скорости, скорость хода определяется своими таблицами зависимости скорости хода от оборотов двигателей и разворота лопастей винтов регулируемого шага в режиме «комбинаторная характеристика».