Opublikowano: 28.111.1969 57 052 KI. 42 k, 7/05 MKP G 01 '%* UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Wojciech Kruszewski Wlasciciel patentu: Zaklady Urzadzen Okretowych „Hydroster", Gdansk (Polska) Programowany symulator obciazen, zwlaszcza próbnych obciazen maszyn sterowych Przedmiotem wynalazku jest programowany sy¬ mulator obciazen, zwlaszcza próbnych obciazen maszyn sterowych w zakresie wychylenia steru ± 38°, sluzacy do przeprowadzenia pelnej próby maszyny sterowej po jej zmontowaniu w wy¬ twórni.Dotychczas próby maszyn sterowych odbywaja sre w trzech etapach, w pierwszym przeprowadza sie próby biegu luzem w wytwórni, w drugim pró¬ by na uwiezi po zamontowaniu maszyny sterowej na statku. Próba na uwiezi, która przeprowadza sie na statku przycumowanym do nabrzeza polega na kilkakrotnym przelozeniu steru z burty na bur¬ te. Ostatni i najwazniejszy etap prób stanowi pró¬ ba zainstalowanej na statku maszyny w czasie rejsu próbnego.Taki sposób przeprowadzania prób klopotliwy i dlugotrwaly, nie pozwala na szybkie oraz do¬ kladne sprawdzenie pracy maszyny od razu po zmontowaniu u wytwórcy. Przy tym, usterki i nie¬ prawidlowosci w pracy maszyny sterowej niejed¬ nokrotnie daja sie stwierdzic dopiero w czasie rej¬ su próbnego, co opóznia termin przekazania statku.. do eksploatacji i zmusza zwykle do demontazu..( elementów maszyny sterowej.Wskazane niedogodnosci zostaja,, usuniete przez zastosowanie programowego symulatora, obciazen wedlug" wynalazku, którego celem jest stworzenie takich warunków podczas próby maszyny stero¬ wej na stanowisku próbnym w wytwórni, jakie 20 panuja podczas pracy maszyny na statku, poru¬ szajacym sie na morzu przy pelnym obciazeniu i pelnej predkosci, w szczególnosci zas wytwarza¬ nie zmiennego momentu obciazajacego maszyne sterowa w miare wzrostu kata wychylenia pletwy sterowej z polozenia zerowego na lewa lub pra¬ wa burte.Przy ruchu statku do przodu, podczas przekla¬ dania steru z polozenia zerowego w skrajne, na lewa lub prawa burte, maszyna sterowa jest ob¬ ciazona przez sily, dzialajace na pletwe sterowa momentem umownie przyjetym za dodatni. To znaczy, ze kierunek obrotu steru jest przeciwny do kierunku dzialania momentu obrotowego, po¬ chodzacego od steru. W czasie powrotu steru z po¬ lozenia skrajnego do polozenia zerowego kierunek obrotu pletwy sterowej jest zgodny z kierunkiem dzialania momentu pochodzacego od steru, a ma¬ szyna sterowa poprzez rumpel hamuje ten po¬ wrót. Takie obciazenie maszyny sterowej okresla sie umownie momentem ujemnym. Wartosci i krzy¬ wa przebiegu momentów oraz punkty zmiany znaku z dodatniego na ujemny i odwrotnie sa za¬ lezne od konstrukcji pletwy sterowej, konstrukcji statku i rodzaju wykonywanego manewru. Od tych samych czynników zalezy równiez stosunek wartosci momentu ujemnego dó dodatniego.W rozwiazaniu symulatora uwzgledniono rów¬ niez to, ze wartosc momentu rozwijanego przez maszyne sterowa jest zmienna i ze moment ten 57 05257 052 3 przy stalym cisnieniu rosnie do okreslonej war¬ tosci, w miare wzrostu kata wychylenia steru.Obciazenie maszyny sterowej momentem maksy¬ malnym w jej zerowym polozeniu spowoduje w czasie próby nadmierny wzrost cisnienia w jej ukladzie hydraulicznym i otwarcie zaworów bez¬ pieczenstwa, maszyna nie zostanie wiec w tym przypadku uruchomiona, nie rozwinie bowiem po¬ trzebnej wartosci momentu. Obciazenie maszyny stalym momentem, odpowiadajacym wartosci mo- *ne|itu, który maszyna rozwija w polozeniu zero¬ wym powoduje jej nieobciazenie w polozeniu skrajnym, w którym rOzwija ona moment wiek¬ szy, odwrotnie proporcjonalny do cos2 a, gdzie a— kat wychylenia rumpla maszyny sterowej.Programowy symulator obciazen wedlug wyna¬ lazku posiada korpus, do którego mocowane sa ramy wymienne, na których spoczywa badana maszyna sterowa. Rumpel maszyny sterowej osa¬ dzony jest na pionowym wale glównym w sposób uniemozliwiajacy zmiane ich wzajemnego poloze¬ nia. Wal glówny jest ulozyskowany w korpusie.W korpus sa wmontowane silowniki hydrauliczne, których tloczyska sa polaczone przegubowo z ob¬ rotnica, osadzona na pionowym wale glównym po¬ dobnie jak rumpel maszyny sterowej. Obrót walu glównego przenosi sie w ten sposób na silowni¬ ki — lub odwrotnie, ruch silowników powoduje poprzez obrotnice obrót walu.Do korpusu przymocowany jest zespól progra¬ mujacy napedzany przez wal glówny, poprzez przekladnie mechaniczna, elektryczna lub hydrau¬ liczna. Tym sposobem zmiany kata wychylenia obrotnicy i walu glównego sa przekazywane do zespolu programujacego i nastepuje regulacja cisnienia w ukladzie hydraulicznym, co decyduje o wartosci wytwarzanego przez symulator mo¬ mentu.Zmiane programu zespolu programujacego uzy¬ skuje sie przez okreslone ustawienie krzywek ka¬ towych oraz wymiane krzywki programujacej cisnienie. Krzywki jako podstawowe elementy w zespole programujacym steruja blokami zaworo¬ wymi, poprzez czujniki mechaniczne lub elek¬ tryczne, regulujac odpowiednio do wymagan pró¬ by, czasy otwarcia zaworów oraz wielkosc i kie¬ runek przeplywu czynnika.Przy wytwarzaniu przez symulator momentów ujemnych jest on zasilany za pomoca pompy ole¬ jowej, napedzanej przez .silnik elektryczny.Zainstalowany w symulatorze uklad chlodzacy, odprowadzajacy nadmiar ciepla wytworzonego w czasie jego pracy, .utrzymuje stala temperature oleju w ukladzie hydraulicznym symulatora. Urza¬ dzenie to sterowane jest aparatura elektryczna, otrzymujaca impulsy mechaniczne lub elektryczne od krzywek zespolu programujacego.Programowany symulator obciazen w przykla¬ dowym* wykonaniu, jest uwidoczniony schema¬ tycznie na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia korpus z umieszczana na wymiennej ramie ma¬ szyna stejówa, z walem glównym, przekladnia i zespolem programujacym w widoku bocznym, $$,'"5 — korpus z silownikami i obrotnica, w wi- d%u z góry, fig. 3 — sprzeglo rozlaczne walu 4 glównego, w widoku bocznym, fig. 4 — zespól programujacy, przekladnie i sprzeglo rozlaczne walu glównego, w widoku bocznym, fig. 5 —uklad hydrauliczny symulatora, a fig. 6 — uklad elek- 5 tryczny sterowania krzywek.Do korpusu 1 zamocowane sa wymienne ramy 2, na których spoczywa badana maszyna sterowa 3.Rumpel maszyny sterowej, nie uwidoczniony na rysunku jest osadzony na pionowym, glównym wa- io le 4, w sposób uniemozliwiajacy zmiane ich wza¬ jemnego polozenia. Lozyska 5 walu 4 sa wmonto¬ wane w korpus 1. Wal 4 i lozyska 5 moga byc wymieniane, odpowiednio do rodzaju i wielkosci badanej maszyny sterowej. Wal 4 jest sprzezony 15 za pomoca przekladni 6 z zespolem programuja¬ cym 7, któremu przekazuje zmiany kata wychy¬ lenia rumpla.Na glównym pionowym wale 4 urzadzenia osa¬ dzona jest obrotnica 8, w taki sam sposób, jak 20 rumpel. Obrotnica 8 jest napedzana przez silowni¬ ki hydrauliczne 9 o ruchu roboczym posuwisto- -zwrotnym. Tloczyska silowników 9 sa umocowa¬ ne przegubowo do obrotnicy 8, cylindry zas, rów¬ niez przegubowo, do korpusu 1. Miedzy przeklad- 25 nia 6, a pionowym glównym walem 4 wmontowa¬ ne jest rozlaczne sprzeglo 10, co umozliwia wyje¬ cie walu 4 z lozysk 5 bez demontazu przekladni 6. Sprzeglo 10, (fig. 3) posiada wciecie na dolnym koncu walu 4, w które wchodzi analogicznego 30 ksztaltu wystep tarczy 11, stanowiacy zakonczenie pionowego walka 13 osadzonego w lozysku 14 i dociskanego do walu 4 sprezyna 12. Przy monta¬ zu glównego walu 4 ciezar jego wywoluje nacisk na tarcze 11 i ugiecie sprezyny 12, az do cRwili 35 wejscia wystepu tarczy 11 w wyciecie walu 4.Obrót glównego walu 4 spowodowany dzialaniem maszyny sterowej przenoszony jest przez sprzeglo 10 i przekladnie 6 na walek 15 zespolu programu¬ jacego 7, osadzony w lozyskach 16. Na walku 15 40 osadzona jest krzywka 17 programujaca cisnienie w ukladzie hydraulicznym symulatora za pomoca sprezystego popychacza 22, sterujacego zaworem dlawicowym 23, oraz krzywka 19, sterujaca wy¬ lacznikami elektrycznymi 21 i 55, ponadto sprzeglo 45 cierne 18, sterujace wylacznikami 20 i 56.Zasada dzialania programowanego symulatora obciazen polega na tym, ze obrót w lewo rumpla maszyny sterowej 3, nie uwidocznionego na ry¬ sunku, spowodowany dzialaniem maszyny stero- _ wej, wywoluje z kolei obrót glównego pionowego • walu 4 i obrotnicy 8 oraz przesuwanie sie zwia¬ zanych z nia tloczyskami tloków w znanych silow¬ nikach hydraulicznych 9.W przypadku obciazenia maszyny sterowej 3 55 momentem dodatnim, olej jest wytlaczany z gór¬ nego prawego silownika 9 przewodem 28, z dol¬ nego zas przewodem 29 i przeplywa przez prze¬ wód 30 do przewodów 31 i 32, do zaworu zwrot¬ nego 33 i dalej, przez zawór dlawiacy 23. Wielkosc szczeliny tego zaworu, a zatem i cisnienie panu¬ jace w przewodzie 25 i przewodach z nim pola¬ czonych reguluje krzywka programujaca 17 za po¬ moca popychacza 22. Z zaworu 23 olej przeplywa przewodem 24 do chlodnicy, skad przewodem 52 65 splywa do zbiornika 37.57 052 6 W tym samym czasie olej jest wytlaczany z le¬ wej pary silowników 9 przewodami 34 i 35 rów¬ niez do przewodów 30, 31, 32 i 25 skad przez za¬ wór dlawiacy 23, przewód 24 i chlodnice 36 sply¬ wa do zbiornika 37.Podczas omawianych ruchów silowników 9 olej Jest jednoczesnie zasysany przez te silowniki ze zbiornika 37 przewodami 38 i 39 i dalej poprzez ^zawór zwrotny 40 i przewód 41 przewodami 42 i 45 do lewej pary silowników, oraz przewodami 43 i 44 do prawej pary silowników 9. Zawór zwrotny 46 blokuje wówczas przeplyw oleju z prze¬ wodu 30 do przewodu 39, a zawór zwrotny 47 — przeplyw oleju z przewodu 25 do 48.Przy wychyleniu rumpla maszyny sterowej w prawo, przeplyw oleju w programowym symula¬ torze jest lustrzanym odbiciem wyzej opisanego.Podczas omawianej pracy urzadzenia pompa hydrauliczna 26 napedzana silnikiem elektrycznym 27 zasysa olej ze zbiornika 37 poprzez przewód 38 i tloczy przewodem 49 do trójpolozeniowego roz¬ dzielacza 50 i dalej przewodem 51 przez chlodnice 36 i przewód 52 z powrotem do zbiornika 37.Obciazenie maszyny sterowej momentem ujem¬ nym nastepuje po przesterowanki trójpolozeniowe¬ go rozdzielacza 50 w jedno z jego skrajnych po¬ lozen, do czego sluza elektromagnesy 53 i 54.Wówczas olej, tloczony przez pompe 26 z przewo¬ du 41 przeplywa równiez do przewodu 48 i dalej przez zawór przelewowy 47 i przewód 25 do za¬ woru dlawiacego 23, który ogranicza cisnienie pa¬ nujace w omawianym ukladzie hydraulicznym, jednoczesnie olej pod tym' samym cisnieniem zo¬ staje tloczony przewodem 41 i dalej przewodem 43 i 44 oraz 42 i 45 do silowników 9.W tym czasie zawór zwrotny 40 uniemozliwia przeplyw oleju tloczonego z przewodu 48 do prze-* wodów 39, 38 i zbiornika 37, a zawór przelewowy 33 -¦— przeplyw oleju z przewodu 25 do 32. W tym samym okresie na skutek ruchu tloków olej z si¬ lowników 9 jest wytlaczany przewodami 34 i 35, 28, 29, 30 i 31 poprzez trójpolozeniowy rozdzie¬ lacz 50 i chlodnice 36 do przewodu 52 i splywa do zbiornika 37.W tym przypadku wspóldzialanie miedzy ma¬ szyna sterowa a symulatorem zostaje odwrócone.Programowany symulator bedzie wykonywal ob¬ rót pod wplywem cisnienia oleju, podawanego przez pompe 26, natomiast maszyna sterowa be¬ dzie przez symulator napedzana i bedzie wytwa¬ rzala moment oporu. W przypadku przesterowa- nia trójpolozeniowego rozdzielacza 50 przez elek¬ tromagnesy 53 i 54 w lewo skrajne polozenie, przeplyw oleju z pompy 26 do silowników 9 oraz rL tych silowników do zbiornika 37 bedzie odwró¬ ceniem poprzednio opisanego obiegu.Elektromagnesy 53 i 54 sa sterowane wylaczni¬ kami elektrycznymi 55, 56 oraz 20 i 21. Zwarcie parami obu wylaczników 55 i 56 krzywka 19 po¬ przez, sprzeglo 18 powoduje przesterowanie roz¬ dzielacza 50 w polozenie skrajne. PL