Коммутатор управления колебаниями баллера активного судового руля движителя в заданном секторе

Коммутатор управления вращательными колебаниями баллера активного судового руля движителя в заданном секторе который обеспечивает создание максимальной тяговой силы путем подключения силовых двигателей к червяку привода баллера через электромагнитные муфты, трения, магнитного притяжения очередность включения которых обеспечивают сельсин датчик ось которого соединена с осью баллера и сельсин приемник установленный в ходовой рубке на оси которого закреплена стрелка обтюратор при колебании перекрывающая световые потоки оптопар установленных по дуге окружности через десять градусов в первом и четвертом квадрантах сигналы которых на границах выбранного сектора принципиальной схемой выполненной на ПП приборах в интегральном исполнении из ИМС серии 155 (К155ЛА 3; К155ЛЛ1; К155ТВ1) преобразуются в сигнал управления электромагнитными муфтами качания баллера в секторе при котором степень и форма изгиба пера развивают максимальную тяговую силу.

Известен активный судовой руль движитель патент России RU 2347713 C2. с принудительно изменяемой геометрией формы изгиба пластин пера в виде дуги сегмента окружности при колебании баллера в секторе 180 градусов, форма изгиба которой плавно волнообразно изменяется на зеркальную, с помощью двух асинхронно поочередно вращающихся в противоположных направлениях электрических двигателей, чем создается тяговая сила в воднбой среде на подобии хвоста рыбы - прототип.

К недостаткам привода прототипа следует отнести большие коммутационные пусковые токи при включении электродвигателей, их инерционность (в достижении табельной мощности при заданном количестве оборотов в минуту), тем большая, чем больше их мощность, невозможность осуществлять колебания баллера в секторе, в котором дискретно заданная степень формы изгиба пера руля при колебании его создавала бы максимальное отталкивающее усилие.

Цель полезной модели: обеспечение колебания баллера активного судового руля движителя в секторе определяемом степенью и формой изгиба пера руля при колебаниях которого развивается максимальная тяговая сила, исключение коммутационных пусковых токов и инерционности электрических двигателей его привода..

Поставленная цель достигается тем, что валы двигателей передают вращательное движение и вращающий момент на червяк привода посредством электромагнитных муфт (Эм) трения - магнитного притяжения, при этом в рабочем состоянии приводные двигатели постоянно вращаются в разные стороны, развивая табельную мощность, а электромагнитные муфты управляются дистанционно, обеспечивая колебательные круговые движения баллера в секторе, определяемом степенью и формой изгиба пера, с помощью коммутатора выполненного на ИМС, который поочередно управляет электронными ключами в цепях которых включены электромагнитные муфты (Эм) в секторе, границы (радиусы) которого обеспечиваются сельсином датчиком (СД) вал которого жестко соединен с осью баллера сигнал датчика передается по линиям связи дистанционно (на чертеже не показано) на сельсин приемник (СП) установленный в ходовой рубке на корпусе которого закреплен диск с градусной шкалой и стрелкой - обтюратором на его оси, которая при колебательном движении, перекрывает ИК-луч оптопар (светодиод-фотодиод) установленных по дуге окружности через десять градусов справа (в первом квадранте) и слева от оси ординаты (У) - в четвертом квадранте, всего восемнадцать оптопар, (попарно образующих девять секторов). Электрические сигналы с границ каждого сектора поступают на девятипозиционный галетный переключатель коммутатора представляющего собой электронное устройство, собранное по структурной и функциональной схеме (см. фмг.1) на ПП приборах в интегральном исполнении в виде набора ИМС 155 серии с логикой 2И-НЕ типа К155ЛАЗ и с логикой 2-ИЛИ типа К155ЛЛ 1, которые обеспечивают выработку общего сигнала управления на границах выбранного сектора и выходного командного универсального триггера типа К155ТВ1 вырабатывающего сигналы управления электромагнитными муфтами (Эм) которые поочередно подключают моторы к червяку. привода в моменты перекрытия обтюратором светового потока оптопар на радиусах выбранного сектора галетным переключателем

Устройство коммутатора.

Коммутатор управления колебаниями баллера активного судового руля движителя в секторе определяемом формой и степенью изгиба пера (см. Фиг.1) состоит из сельсина датчика (СД) ось которого соединена с вертикальной осью баллера дистанционно соединенного линиями связи (на функциональной схеме не показано) с сельсином приемником (СП) установленным в ходовой рубке судна на корпусе которого закреплен диск-1., по дуге окружности которого закреплено восемнадцать оптопар-2., (светодиод-фотодиод) попарно слева в четвертом квадранте и справа в первом квадранте от оси «У«, через десять градусов, стрелки обтюратора - 3 закрепленной на оси (СП) которой перекрывается световой поток оптопар инверторов с логикой 2И-HE(DD1-DD5 типа К155ЛАЗ) вырабатывающих сигнал управления на границе (радиусах) выбранного сектора и трансляторов с логикой 2-ИЛИ (DD6-DD8 типа К155ЛЛ1) выходы которых подключены к девятипозиционному галетному переключателю - 4, которым выбирается сектор качания баллера, с границ которого инвертированный сигнал передается на счетный вход универсального триггера (DD-9 типа К155ТВ1) прямой и инверсный выходы которого соединены с транзисторными ключами в цепях которых включены электромагнитные муфты (Эм). (S/90033 z 7.220/250 Voc) обеспечивающие поочередное их включение (отключение) на границах выбранного сектора.

Коммутатор включает так же унифицированный трансформатор ТПП247., мостовые схемы выпрямления для питания обмоток электромагнитных муфт (Эм) и интегральный стабилизатор К142 ЕН 5В. для питания ИМС DD1-DD9.

Работа коммутатора.

При подаче переменного напряжения 220 вольт на коммутатор, выключатель SA1 замкнут, силовые моторы M1 и М2 вращаются в разные стороны развивая табельную мощность, на все элементы ИМС подаются табельные напряжения, универсальный триггер DD-9 самопроизвольно устанавливается в одно из двух устойчивых состояний на пример: на выводе 8 - низкий потенциал /0/ то на инверсном выходе 6 - высокий потенциал /1/ и наоборот, (принудительно устанавливать его в одно из двух возможных устойчивых состояний не целесообразно) при этом; с выхода - 6 - DD-9 высокий потенциал (не менее 2,4 В) подается на оптрон U2 который открывает транзистор VT1 и электромуфта (Эм) подключает двигатель M1 к червяку привода баллера, ось сельсина датчика (СД) и сельсина приемника (СП) на оси которого закреплена стрелка обтюратор вращаются по часовой стрелке (предположим что очень медленно) при этом все восемнадцать пар диодов ИК диапазона АЛ115А включены и на входы всех элементов 2И-НЕ подается высокий уровень напряжения /1/ (на фиг 1 клеммы 1,2.DD1-DD3.1 и 4.5.DD3.2-DD5.2) с выхода 3 DD3.1 и с выхода 6 DD3.2 низкий уровень напряжения /0/ поступающий на вход элемента 2ИЛИ 1,2.DD6.1 аналогично с выхода 3 DD1.1 и 6 DD5.2 на вход 1,2 DD8/1. а с выходов элементов 2ИЛИ через галетный переключатель SB1 сигнал низкого уровня /0/ поступает на входы 9,10 DD5.3 с выхода 8 которого высокий уровень напряжения поступает на счетный вход (С) триггера DD9 который конструктивно от высокого уровня напряжения на входе (С) не изменяет своего состояния образовавшегося после включения (SA1) питания так как управляется спадом импульса с высокого уровня в низкий следовательно мотор М1 подключен к червяку привода и обтюратор продолжает вращаться по часовой стрелке и перекрывает световой поток VD 2, оптопары установленной на отметке 90 градусов при этом; на входе инвертора DD5.2 клеммы 4.,5. «ноль» на выходе клемма 6 - «единица «которая поступает на вход 2 элемента DD.8.1, повторяется на его выходе 3 и через переключатель «сектор «в положении 180 градусов поступает на инвертор DD5.3, клеммы 9.,10 с выхода которого клемма 8 низкий уровень поступит (ноль) на вход (С) (спад импульса) триггера DD.9 который изменит свое состояние так что на выходе - 8 высокий уровень, а на выходе 6 - низкий который выключает электромагнитную муфту двигателя М1 при этом аналогичный транзисторный ключ включает электромагнитную муфту двигателя М2 и так как он вращается в обратную сторону, то обтюратор будет перемещаться против часовой стрелки и когда перекроет световой поток оптопары установленной на позиции 270 градусов произойдет отключение муфты двигателя М.2 и подключение двигателя М1 при этом стрелка обтюратор начнет вращаться по часовой стрелке колебания баллера происходят в полном секторе 180 градусов, а если переключатель SB1 «сектор» перевести в положение 1 в тот момент, когда стрелка обтюратор пройдет оптопару установленную на отметке 350 градусов, колебания баллера будут происходить в секторе 20 градусов между элементами DD3.1-DD3.2 и аналогично в других секторах.

Примечание 1. Галетный переключатель «сектор» в практической схеме заменяется зависимыми кнопочными переключателями типа П2К впаянными в монтажную плату что позволит нагляднее и эффективнее коммутировать границы секторов колебания баллера.

Коммутатор управления вращательными колебаниями баллера активного судового руля движителя в заданном секторе, включающий две электромагнитные муфты трения или магнитного притяжения, передающие вращательное движения и вращающий момент с валов приводных силовых двигателей постоянно вращающихся в разные стороны на червяк привода баллера, сельсин - датчик, ось которого жестко соединена с осью баллера, сельсин приемник с диском, установленный в ходовой рубке, на оси которого закреплена стрелка - обтюратор, оптопары (светодиод - фотодиод), установленные на диске по дуге окружности - одна в первом квадранте на позиции десять градусов, а вторая - в четвертом квадранте на позиции триста пятьдесят градусов и далее попарно - через десять градусов до диаметра диска, выходы которых подключены к ПП инверторам в интегральном исполнении (логическим элементам 2И-НЕ), и при перекрытии их светового потока стрелкой обтюратором на их выходе формируется сигнал (уровень напряжения), который предается логическими элементами 2ИЛИ и через галетный переключатель «сектор» и инвертор поступает на управляющий (счетный) вход универсального триггера, выходные сигналы которого поочередно открывают (закрывают) транзисторные ключи с электромагнитными муфтами, соединяющими валы силовых электродвигателей с осью червяка привода баллера, при каждом изменении выходных сигналов триггера, которые происходят в моменты перекрытия стрелкой обтюратором светового потока оптопар выбранного сектора качания баллера.