CN203937853U - 船舶随动操舵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船舶随动操舵系统，包括操舵机构、驱动舵轴转动的驱动装置、电源，操舵机构依次接有数据处理装置、显示器，数据处理装置接所述的驱动装置，驱动装置接舵轴，舵轴接舵角反馈装置，舵角反馈装置接数据处理装置，电源接显示器、数据处理装置、舵角反馈装置；本实用新型的船舶随动操舵系统整体结构简化，运行时实现了数字化，精准可靠，操作者即时了解撑握船舶航行过程中的舵叶转角状况，为航向的控制提供了精准的信息。

Description

船舶随动操舵系统

技术领域

本实用新型涉及一种操舵系统，特别是一种船舶随动操舵系统。

背景技术

在船舶航行过程中，航向控制是最基本的，航向控制主要是靠操舵控制来实现的，操舵的目的是控制舵的旋转角度，从而控制船的航行方向。要想准确控制船舶的航行方向，操作者必须了解舵所处位置，即舵叶中轴线与船舶纵轴线之间的角度。在船舶上舵叶的旋转是由舵机完成的，舵机在船舶尾部的舵机舱内，舵在水下。因此在驾驶室内的操舵人员，要获知舵的旋转角度必须通过舵角反馈部件来实现，目前船舶上均配有随动舵，舵角反馈部件是随动舵系统必备的重要部件之一，其作用是船舵角度信息的采集，用于舵角指示和操舵角度的控制。现有的自整角机由于本身的电机性能的限制，很难达到令人满意的效果，主要问题出在舵角准确性、装置的操控性和功能、防腐防潮、故障率、外观以及制造成本等方面。

目前在船舶中使用的传统的操舵装置，操舵者在转动操舵手柄(舵轮)，完成所下达的舵角指令前，手始终不能离开操舵手柄，并需要密切关注着舵角指示器的舵机执行状态，因为如果手离开手柄，意味着停止下达舵角指令，舵就会停止转动。也就是说舵叶何时到达所发出的指令的舵角，或者说所发出的指令到底是多大的舵角，操舵者无法提前知道。所以操舵者始终得根据舵角指示器指针的运行状况来调整舵角指令即转动操舵手柄。现有的操舵机构操舵精度低下，操作麻烦，对操作者来说并不直观。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种舵角反馈准确、且反馈装置及操舵机构结构简单、操作容易、操作者可非常直观的掌握相关信息、转舵精度高的船舶随动操舵系统，克服现有技术的不足。

本实用新型的船舶随动操舵系统，包括操舵机构、驱动舵轴转动的驱动装置、电源，操舵机构依次接有数据处理装置、显示器，数据处理装置接所述的驱动装置，驱动装置接舵轴，舵轴接舵角反馈装置，舵角反馈装置接数据处理装置，电源接显示器、数据处理装置、舵角反馈装置。

所述的操舵机构包括操舵手轮，与操舵手轮相接有轮轴，轮轴通过轴承支撑在壳体内，壳体固定连接在驾控台上；在驾控台内侧固定有后盖，在后盖内侧设有第一光电编码器，第一光电编码器的输入轴通过联轴器与所述的轮轴的端头相接，在后盖上设有电缆密封头，与光电码器相接的电缆通过电缆密封头伸至后盖外侧；在轮轴与壳体之间设有阻尼件。

所述的舵角反馈装置包括外壳，外壳上方设有上盖，上盖上设有盖孔，外壳一侧穿过有电源线和信号电缆；第二光电编码器置于外壳内，第二光电编码器安装有编码器轴，编码器轴上下贯通第二光电编码器，编码器轴的上端伸出盖孔，第二光电编码器与电源线、信号电缆相接；电路板与电源线、信号电缆相接，电路板上安装有用于采集舵的旋转角度信号的光电管；光控板安装于编码器轴的下端，光控板与编码器轴同步旋转，光控板上设有透光缝隙；摇杆位于外壳的外部，摇杆的一端与编码器轴相接，摇杆的另一端通过一连杆与舵轴连接，摇杆与舵轴同步旋转；舵角刻度盘嵌在上盖内，摇杆上设有与舵角刻度盘配合使用的指针。

所述的壳体内侧镶嵌有固定块，固定块一侧内孔与壳体内孔和所述的轮轴之间设有第一轴承，在固定块另一侧内孔与轮轴之间设有第二轴承；所述的阻尼件包括固定连接在轮轴上且位于第一轴承和第二轴承之间的阻尼盘，该阻尼盘位于固定块的内孔里，在固定块上径向加工有孔，该孔内设有钢珠和弹簧，钢珠在弹簧的作用下被顶靠在阻尼盘外圆表面；所述的第一光电编码器通过连接架和螺栓固定在固定块内侧面上；所述的后盖通过内衬法兰和螺栓固定在壳体上并中间固定夹持有驾控台和后盖的底边部分。

所述的第二光电编码器每转动1°可产生6至8个脉冲；所述的编码器轴的下端安装有光控板固定座，所述光控板安装在所述光控板固定座内；所述外壳与所述上盖的连接处设置有上盖密封圈；所述盖孔内设置有O型密封圈；所述O型密封圈的个数为两个；所述外壳一侧设有用于密封电源线、信号电缆的密封固定头。

本实用新型的船舶随动操舵系统中的操舵机构，安装时，本机构中的第一光电编码器与数据处理装置相接，数据处理装置接显示器和驱动舵轴转动的驱动装置，舵轴接舵角反馈装置，舵角反馈装置接数据处理装置，使用时，操舵者通过转动操舵手轮可通过轮轴驱动第一光电编码器的输入轴转动，即操舵指令采用数字脉冲信号采集与发送，发送的舵角信号使舵角旋转的角度的大小与操舵手轮旋转的角度比例恒定。发出的指令信号经数据处理装置处理，可以在液晶触摸显示屏上直接即时显示。系统可以根据指令信号，自动执行转舵指令，并在执行完毕后自动停止，使操舵者对指令舵角心中有数，不必等待转舵的执行过程，提高了工作效率。本操舵机构具有结构简单、操作容易、操作者可非常直观的掌握相关信息、转舵精度高的优点。本实用新型的船舶随动操舵系统中的舵角反馈装置，安装时该装置中的第二光电编码器与数据处理装置相接，使用时舵轴转动后，通过连杆带动摇杆使第二光电编码器运转，采集信息后由数据处理装置处理再经显示器显示，结构简单、动作可靠，即时显示转舵情况。

综上本实用新型的船舶随动操舵系统整体结构简化，实现了数字化，精准可靠。数据处理装置会根据操舵的转向自动加减脉冲数量，实际舵机运行的表现是：当转舵指令为30°后又向后变为20°，假如舵机运行还没达到20°则舵机会运行到20°后就停止运行。假如舵机运行已经超过20°，那么舵机会根据操舵手轮的指令向回运行到20°停止。也就是说舵机会执行最后的指令，并停止在最后指令所指定的舵角处。这些指令在液晶显示触摸控制装置中表现为：当前舵角的指针始终追着舵角指令指针走，直至两针重合。在执行机构处所见到的是：舵机最后总是停在操舵机构最后所发出的指令的舵角处。

操作方式：左（或右）旋转操舵手轮，第一光电编码器轴同步旋转并向数据处理装置发送脉冲信号。该脉冲信号经过数据处理装置的逻辑控制电路处理，产生一控制信号，控制舵机（驱动装置）工作。第一光电编码器每转一周可以产生1500～2000个脉冲，逻辑控制电路可以任意设定一定数量的脉冲来控制舵机运转从而使舵叶旋转。例如可以设定舵轮旋转1.5周由正舵达到满舵，即舵叶由0°旋转到35°，如果第一光电编码器每周的脉冲数量为1750个，则舵叶旋转35°需要2625个脉冲，因此每度的脉冲数量为75个，则可以在数据处理程序中设定旋转75个脉冲舵叶旋转1°。因此只要操舵装置发送了一定数量的脉冲，那么舵叶就会按照每75个脉冲旋转1°的指令执行，直到完成全部脉冲指令为止。因此，操舵机构发出一个指令后，系统自动完成该项指令，并在显示器中即时显示出来，操舵者即使不看显示器，也会根据自己转动舵轮的角度大约估算出指令舵角，也不用等待这个过程，可以将手离开操舵手轮去进行另外一项操作。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型具体实旋方式的框图；

图3是本实用新型具体实施方式中操舵机构的结构示意图；

图4是图3所示的左视示局部示意图；

图5是本实用新型具体实施方式中舵角反馈装置的结构示意图；

图6是图5所示的俯视示意图。

具体实施方式

如图1、2所示：40为操舵机构，41为驱动舵轴43转动的驱动装置41，38为电源。操舵机构40依次接有数据处理装置37、显示器39，数据处理装置37接驱动装置41，驱动装置接舵轴43，舵轴43接舵角反馈装置42，舵角反馈装置接数据处理装置37，电源38接显示器39、数据处理装置37、舵角反馈装置42。

如图3、4所示：操舵机构40包括操舵手轮21，操舵手轮21的中心孔处通过键连接方式安装有轮轴22。轮轴22与壳体23之间设有第二密封圈34。

轮轴22通过轴承支撑在壳体23内，壳体23固定连接在驾控台35上。

在驾控台35内侧固定有后盖27，后盖27通过内衬法兰24和螺栓固定在壳体1上并中间固定夹持驾控台35和后盖27的底边部分。

在后盖27内侧设有第一光电编码器26，第一光电编码器26的输入轴通过联轴器与轮轴22的端头相接。在后盖27上设有电缆密封头25，与光电码器26相接的电缆通过电缆密封头25伸至后盖27外侧。第一光电编码器26通过连接架和螺栓固定在固定块29内侧面上。在壳体23和后盖27底边部分之间设有第一密封圈30。

壳体23内侧镶嵌有固定块29，固定块29一侧内孔与壳体1内孔和轮轴22之间设有第一轴承33，在固定块29另一侧内孔与轮轴22之间设有第二轴承28。

在轮轴22与壳体23之间设有阻尼件，阻尼件包括固定焊接在轮轴22上且位于第一轴承33和第二轴承28之间的圆盘状阻尼盘，该阻尼盘位于固定块29的内孔里，在固定块29上径向加工有孔，该孔内设有钢珠32和弹簧31，钢珠32在弹簧31的作用下被顶靠在阻尼盘外圆表面，转动轮轴22时可通过钢珠32压向阻尼盘产生一定的阻尼作用。

操舵者通过转动操舵手轮21可通过轮轴22驱动第一光电编码器26的输入轴转动，即操舵指令采用数字脉冲信号采集与发送，发送的舵角信号使舵角旋转的角度的大小与操舵手轮旋转的角度比例恒定。发出的指令信号经数据处理装置处理，可以在液晶触摸显示屏上直接即时显示。系统可以根据指令信号，自动执行转舵指令，并在执行完毕后自动停止，使操舵者对指令舵角心中有数，不必等待转舵的执行过程，提高了工作效率。本操舵机构具有结构简单、操作容易、操作者可非常直观的掌握相关信息、转舵精度高的优点。

上述的操舵机构40中的壳体23、驾控台35、操舵手轮21、后盖27均选用不锈钢材料制作，不但强度高而且耐腐蚀。

如图5、6所示：舵角反馈装置42包括外壳1，外壳1上方设有上盖2，上盖2上设有盖孔3，外壳1一侧穿过有电源线19和信号电缆7，外壳1的其他部分密封。

第二光电编码器4置于外壳1内，第二光电编码器4安装有编码器轴5，编码器轴5上下贯通第二光电编码器4，编码器轴5的上端伸出盖孔3，第二光电编码器4与电源线19、信号电缆7相连。

电路板6与电源线19、信号电缆7相连，电路板6上安装有用于采集舵的旋转角度信号的光电管14。

光控板12安装于编码器轴5的下端，光控板12与编码器轴5同步旋转，光控板12上设有透光缝隙13。

摇杆8位于外壳1的外部，摇杆8的一端与编码器轴5相连，摇杆8的另一端通过一连杆9与舵轴连接，摇杆8与舵轴同步旋转。

舵角刻度盘10嵌在上盖2内，摇杆8上设有与舵角刻度盘10配合使用的指针11。第二光电编码器4每转动1°可产生6至8个脉冲。

编码器轴5的下端安装有光控板固定座15，光控板12安装在光控板固定座15内。外壳1与上盖2的连接处设置有上盖密封圈16。盖孔3内设置有o型密封圈17，o型密封圈17的个数为两个。外壳1一侧设有用于密封电源线19、信号电缆7的密封固定头18。外壳1为不锈钢外壳。 

该舵角反馈装置的工作原理是：本舵角反馈装置采用光电编码技术提供脉冲信号，达到显示舵角和控制舵角的目的，使本装置具备了无触点运行、脉冲信号稳定的特点。同时由于编码器4旋转一周有2000～3000个脉冲，即舵角每变化1°有5.6～8.3个脉冲，因此舵角显示的精度非常高。

本舵角反馈装置还安装有舵角校正装置，由带有透光缝隙13的光控板12和固定在电路板6上的光电管14组成。舵角校正装置提供正舵转换信号、舵角显示误差清零信号、舵机限位信号。正舵转换信号为舵机提供了开机后首先将舵转为正舵的信号；舵角清零信号能使每次当舵转为正舵时，舵角显示归零（0°），减少了由于长期运行而产生的累计误差；限位信号限制了舵到了左右满舵为最大角度，避免了由于误操作或者设备故障造成将舵旋转了过大的角度而损坏舵机或其他更大的损失。

本舵角反馈装置采用全不锈钢材质的外壳，相对于工程塑料材质提高了强度，相对于其它金属材质提高了耐腐性。在外壳与上盖连接部位采用硅胶制成的上盖密封圈进行密封，同样在编码器轴与上盖孔之间加两道硅胶做的盖孔密封圈，在电源和信号电缆外壳用电缆固定头进行固定连接，通过这种密封和固定方式能保证本装置在海上潮湿和腐蚀性强的恶劣环境长期运行，降低了故障率，减少了维护成本，提高了装置的可靠性。

本实用新型的船舶随动操舵系统整体结构简化，实现了数字化，精准可靠。

Claims (3)

1.一种船舶随动操舵系统，包括操舵机构（40）、驱动舵轴转动的驱动装置（41）、电源（38），其特征在于：操舵机构（40）依次接有数据处理装置（37）、显示器（39），数据处理装置（37）接所述的驱动装置（41），驱动装置接舵轴（43），舵轴（43）接舵角反馈装置（42），舵角反馈装置接数据处理装置（37），电源（38）接显示器（39）、数据处理装置（37）、舵角反馈装置（42）；

所述的操舵机构（40）包括操舵手轮（21），与操舵手轮（21）相接有轮轴（22），轮轴（22）通过轴承支撑在壳体（23）内，壳体（23）固定连接在驾控台（35）上；在驾控台（35）内侧固定有后盖（27），在后盖（27）内设侧设有第一光电编码器（26），第一光电编码器（26）的输入轴通过联轴器与所述的轮轴（22）的端头相接，在后盖（27）上设有电缆密封头（25），与光电码器（26）相接的电缆通过电缆密封头（25）伸至后盖（27）外侧；在轮轴（22）与壳体（23）之间设有阻尼件；

所述的舵角反馈装置（42）包括外壳（1），外壳（1）上方设有上盖（2），上盖（2）上设有盖孔（3），外壳（1）一侧穿过有电源线（19）和信号电缆（7）；第二光电编码（4）器置于外壳（1）内，第二光电编码器（4）安装有编码器轴（5），编码器轴（5）上下贯通第二光电编码器（4），编码器轴（5）的上端伸出盖孔（3），第二光电编码器（4）与电源线（19）、信号电缆（7）相接；电路板（6）与电源线（19）、信号电缆（7）相接，电路板（6）上安装有用于采集舵的旋转角度信号的光电管（14）；光控板（12）安装于编码器轴（5）的下端，光控板（12）与编码器轴（5）同步旋转，光控板（12）上设有透光缝隙（13）；摇杆（8）位于外壳（1）的外部，摇杆（8）的一端与编码器轴（5）相接，摇杆（8）的另一端通过一连杆（9）与舵轴（43）连接，摇杆（8）与舵轴（43）同步旋转；舵角刻度盘（10）嵌在上盖（2）内，摇杆（8）上设有与舵角刻度盘（10）配合使用的指针（11）。

2.根据权利要求1所述的船舶随动操舵系统，其特征在于：所述的壳体（23）内侧镶嵌有固定块（29），固定块（29）一侧内孔与壳体（1）内孔和所述的轮轴（22）之间设有第一轴承（33），在固定块（29）另一侧内孔与轮轴（22）之间设有第二轴承（28）；所述的阻尼件包括固定连接在轮轴（22）上且位于第一轴承（33）和第二轴承（28）之间的阻尼盘，该阻尼盘位于固定块（29）的内孔里，在固定块（29）上径向加工有孔，该孔内设有钢珠（32）和弹簧（31），钢珠（32）在弹簧（31）的作用下被顶靠在阻尼盘外圆表面；所述的第一光电编码器（26）通过连接架和螺栓固定在固定块（29）内侧面上；所述的后盖（27）通过内衬法兰（24）和螺栓固定在壳体（23）上并中间固定夹持有驾控台（35）和后盖（27）的底边部分。

3.根据权利要求1或2所述的船舶随动操舵系统，其特征在于：所述的第二光电编码器（4）每转动1°可产生6至8个脉冲；所述的编码器轴（5）的下端安装有光控板固定座（15），所述光控板（12）安装在所述光控板固定座（15）内；所述外壳（1）与所述上盖（2）的连接处设置有上盖密封圈（16）；所述盖孔（3）内设置有O型密封圈（17）；所述O型密封圈（17）的个数为两个；所述外壳（1）一侧设有用于密封电源线（19）、信号电缆（7）的密封固定头（18）。