CN200941250Y - 教学用模拟加载舵机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一模拟加载舵机装置，用于在教室里学习舵机的操作。本装置含有两组液压组件，每组液压组件含有一个柱塞和两个油缸，两柱塞同与套接舵杆的舵柄相连，其中一个液压组件的两油缸与液压油泵组形成回路；另一液压组件两油缸之间的油路上装有电磁换向阀，该阀一侧接口并联以下三组阀：互相串联的单向阀F5和电磁溢流阀F3；互相串联的单向阀F7和F8；互相串联的单向阀F6和电磁溢流阀F4；其中，单向阀F5与F8同向，与F6、F7反向；电磁溢流阀F3和F4与一个加载电路相连。通过二电磁溢流阀加载于液压油路对油路产生阻尼作用，模拟海水对舵叶的作用力，从而可在教室内学习舵机的操作，了解并体会正常舵机的负载特性等教学内容。

Description

教学用模拟加载舵机装置

技术领域

本实用新型涉及教学用模拟加载舵机装置，是一种可在教室里模拟海上航行工作状态的教学用舵机装置。

背景技术

舵机是用于控制船舶航向的装置，一般安装在船的尾部。它有一个由液压机构控制的伸入水中的舵叶，舵叶通过舵柄与液压系统相连，舵叶可在液压驱动下旋转，改变航向。通常，船舶以直线方向航行时，舵叶与船的纵轴方向是一致的，即舵角为0，此时螺旋浆打出的水流对舵叶左右两侧的撞击力平衡，因此船舶在螺旋浆推进下向前直线航行。当需要改变航向时，可启动液压系统，使舵叶旋转一定角度(即舵角)，螺旋浆打出的水流对舵叶左右的撞击力不平衡，使船体受到改变航向的力矩，船体开始转向，转向的速度与舵角的大小有关，舵角越大，转向越快。当船舶转至所需方向后，通过液压系统使舵叶回转至与船的纵轴方向一致，则船舶继续以新的方向直线航行。

舵机操纵技术是船员培训的必备课程，而在教室内，即使用实物舵机教学，由于不存在水流对舵叶的撞击，学员难以理解舵机对航向控制的作用原理和操作过程，无法直观地体会正常舵机的负载特性和对船舶航向改变的功能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种教学用模拟加载舵机装置，它可在教室里模拟海上航行工作状态，使学员能在教室里对液压舵机的结构、原理、使用方法等教学内容有直观的真实的体会，便于教学，加快学员理解过程。

本模拟加载舵机装置含有两组液压组件I和II，每组液压组件含有一个柱塞和两个油缸，两柱塞同与套接舵杆的舵柄相连，其中液压组件I的两油缸与液压油泵组形成回路；液压组件II的两油缸之间的油路上装有电磁换向阀F2，该电磁换向阀F2的一侧的两接口分别与液压组件II的两油缸连接，另一侧的两接口并联以下三组阀：第一组是互相串联的单向阀F5和电磁溢流阀F3；第二组是互相串联的单向阀F7和F8；第三组是互相串联的单向阀F6和电磁溢流阀F4；其中，单向阀F5与F8同向，与F6、F7反向；电磁溢流阀F3和F4与一个加载电路相连。

所说的加载电路包含电位器和放大器，电位器的正负二个输出端分别与放大器的输入端20c、20a相接，电位器的中间抽头与放大器的12a端相接，放大器的输出30a、24a接电磁溢流阀F3，输出端22a、28a接电磁溢流阀F4；电位器可变触点通过连杆与舵杆相连。

本装置还可设有电磁换向阀F1，该阀的一侧的两接口分别与液压组件1的两油缸连接，另一侧的两接口同与电磁换向阀F2及液压组件II的两油缸连接。

电磁换向阀F2只在通电情况下导通，在断电情况下关闭；而电磁换向阀F1在断电情况下导通，通电情况下关闭。

用本装置进行舵机教学时，向电磁铁通电，使导通。当启动液压泵使舵柄向左或向右转动时，电位器的触点被带动发生位移，磁溢流阀F3或F4被选择通电导通，同时通过F3或F4加载于液压油，产生一定的阻尼作用；舵柄转角的越大，该阻尼力也越大，从而模拟船舶在转向过程中舵叶所受的水流作用力。因此，学员可在教室内通过本模拟加载舵机装置学习舵机的操作，有利于了解并体会正常舵机的负载特性，液压舵机的结构、原理、使用方法等教学内容。

附图说明

图1是舵叶轴线与船舶的螺旋桨一致时的受力分析图。

图2舵叶旋转一定角度后的的受力分析图。

图3是教学用模拟加载舵机装置结构示意图。

图4是放大电路原理图。

图中，1-螺旋桨，2-舵杆，3-舵叶，4-舵柄，4-1、4-2-舵柄卡口，5、6-活塞，A、B、C、D-油缸，F1、F2-电磁换向阀，F3、F4-电磁溢流阀，F5、F6、F7、F8-单向阀，W1-电位器，Y-放大器，8-电位器触点。

具体实施方式

图1表示，流线型舵叶3与螺旋桨1的轴线一致(即舵叶3与船体轴向一致)，舵角为零度，图中箭头表示螺旋桨打出的水流方向，可见，水流方向与舵叶轴线方向一致，舵叶左右两侧受力平衡，此时船舶按E的直线航行状态不变。

图2表示，当船舶需要改变航向时，在舵机操纵下，使舵杆2带动舵叶3旋转一个α角，此时水流冲力F对产生垂直于舵叶轴线的分力f，舵叶左右两侧受力不平衡，使船体受到改变航向的力矩而按E’向左转向，直至船体转至预定方向时，通过舵机操纵，将舵叶回转至与船体轴向一致，船舶即以新的航向继续直线航行。

图3是本教学用模拟加载舵机装置的结构示意图。图中，舵柄4与舵叶的舵杆2套接相连成一体，舵柄4通过左右两个卡口4-1、4-2与活塞5和活塞6连接，当活塞5被液压油推动时，带动舵柄4旋转并使活塞6联动；液压组件I与泵组G组成液压油回路，同时也过电磁换向阀F1自成回路；组液压组件II通过电磁换向阀路F1或F2自成回路。当电磁铁不通电时，F1导通，F2断开，C、D缸通过阀F1与泵组G形成液压油回路，此时相当于舵舶直线航行时的正常操舵，舵机处于空载状态。当电磁铁都通电时，F2导通，F1断开，C、D缸与泵组G的液压油断开，模拟舵机处于加载工作状态。当泵组G的液压油由A缸进，B缸出，推动活塞5向B缸运动，舵柄4被带动顺时针旋转(即通过舵杆带动舵叶旋转)，同时活塞6被带动向D缸方向运动，由于此时F2导通(阀的F2虚线即为阀内通路)，D缸的油可从F2通过比例电磁溢流阀F4和单向阀F6，再由F2到达C缸；此时控制比例电磁溢流阀F4的电流就可控制加载压力，而比例电磁溢流阀F4的电流大小与舵角有关，舵角越大(即舵柄4的转角越大)，电位器触点的位移越大，则比例电磁溢流阀的电流越大，加载压力也越大，从而模拟了使船舶转向的舵机的操作过程。

图4是加载控制电路原理图。如图4所示，放大器Y采用型号为VT3000的集成电路，当电位器W1给放大器输入电压在±10V范围内变化时，放大器输出±200～±800mA的电流给比例电磁溢流阀的线圈，即+200～800mA给F4，-200～800mA给F3，比例电磁溢流阀的对应加载压力在0～10mPa之间，该加载压力随舵角而线性变化，达到了模拟舵机的工作状态的目的。

Claims (3)

1.教学用模拟加载舵机装置，含有两组液压组件(I)和(II)，每组液压组件含有一个柱塞和两个油缸，两柱塞同与套接舵杆的舵柄相连，其中液压组件(I)的两油缸与液压油泵组(G)形成回路；其特征是液压组件(II)的两油缸之间的油路上装有电磁换向阀(F2)，该电磁换向阀(F2)的一侧的两接口分别与液压组件(II)的两油缸连接，另一侧的两接口并联以下三组阀：第一组是互相串联的单向阀(F5)和电磁溢流阀(F3)；第二组是互相串联的单向阀(F7)和(F8)；第三组是互相串联的单向阀F6和电磁溢流阀(F4)；其中，单向阀(F5)与(F8)同向，与(F6)、(F7)反向；电磁溢流阀(F3)和(F4)与一个加载电路相连。

2.根据权利要求1所述的教学用模拟加载舵机装置，其特征是所说的加载电路包含电位器(W1)和放大器(Y)，电位器W1的正负二个输出端分别与放大器(Y)的输入端(20c)、(20a)相接，电位器(W1)的中间抽头与放大器(Y)的(12a)端相接，放大器(Y)的输出端(30a)、(24a)接电磁溢流阀(F3)，输出端(22a)、(28a)接电磁溢流阀(F4)；电位器(W1)的可变触点通过连杆与舵杆相连。

3.根据权利要求1或2所述的教学用模拟加载舵机装置，其特征是设有电磁换向阀(F1)，该阀的一侧的两接口分别与液压组件(I)的两油缸连接，另一侧的两接口同与电磁换向阀(F2)及液压组件(II)的两油缸连接。

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