Тренажер по управлению судовой электростанцией и гребной электрической установкой

Тренажер по управлению судовой электростанцией и гребной электрической установкой

Реферат

 

Изобретение относится к обучающим устройствам, может быть использовано для приобретения навыков по управлению судовой электростанцией и гребной электрической установкой. Цель изобретения - повышение эффективности обучения за счет обеспечения возможности оптимального управления учебным винтом на основе информации о влиянии инерции судна на характеристики гребного винта. Тренажер содержит имитатор судовой электростанции с генераторными агрегатами, один из которых подключен к потребителю, а другой - к имитатору гребного синхронного электродвигателя. Генераторными агрегатами управляет блок управления. На одном валу с имитатором гребного синхронного электродвигателя установлены имитатор гребного винта и тахогенератор. Блок управления имитатором гребного электродвигателя подает возбуждение на электродвигатель после его разгона в асинхронном режиме на пониженной частоте и повышенном напряжении от генераторного агрегата. Блок управления имитатором гребного винта осуществляет изменение шага винта после ввода в синхронизм имитатора гребного синхронного электродвигателя, его разгона до номинальной частоты вращения и синхронизации генераторных агрегатов между собой. С пульта инструктора вводятся команды, имитирующие неисправности или неправильные действия. Повышение эффективности обучения достигнуто введением в тренажер имитатора судна с указателем скорости хода судна, что позволяет обучающемуся оптимально управлять имитатором гребного винта при имитации разгона судна. 2 ил.

Изобретение относится к обучающим устройствам, может быть использовано для приобретения навыков по управлению судовой электростанцией и гребной электрической установкой.

Известный тренажер по управлению судовой электростанцией и гребной электрической установкой содержит имитатор судовой электростанции, имитатор гребного электродвигателя, имитатор гребного винта, тахогенератор, блоки управления генераторными агрегатами, имитаторами гребного электродвигателя и гребного винта, а также пульт инструктора.

Недостатком известного тренажера является отсутствие в его составе имитатора судна с указателем скорости хода судна (лагом), в связи с чем обучающийся не получает информацию о влиянии инерции судна на характеристики гребного винта и не имеет возможности осуществлять оптимальное управление гребным винтом.

Целью изобретения является повышение эффективности обучения на тренажере за счет введения в его состав имитатора судна с указателем скорости его хода (лагом).

Цель достигается тем, что тренажер по управлению судовой электростанцией и гребной электрической установкой, содержащий имитатор судовой электростанции, состоящий из генераторных агрегатов и блока управления, выходы которого связаны с соответствующими входами генераторных агрегатов, а вход - с первым выходом пульта инструктора, второй выход которого связан с вторым входом второго генераторного агрегата, выход которого соединен с входом коммутирующего устройства, управляющий вход которого связан с выходом первого генераторного агрегата и с входом потребителя, а другие выходы генераторных агрегатов присоединены к первым и вторым входам пульта инструктора, а также имитатор гребного электродвигателя, имитатор гребного винта, тахогенератор и блоки управления имитатором гребного синхронного электродвигателя и имитатором гребного винта, причем первый выход блока управления имитатором гребного синхронного электродвигателя соединен с третьим входом пульта инструктора, второй - с третьим входом второго генераторного агрегата, третий - с третьим входом имитатора гребного синхронного электродвигателя, четвертый - с входом тахогенератора, второй вход и выход которого связаны соответственно с пятым выходом и шестым входом пульта инструктора, пятый вход которого через блок управления гребным винтом соединен с имитатором гребного винта, другой вход которого подключен к четвертому выходу пульта инструктора, а его третий выход соединен с вторым входом имитатора гребного синхронного электродвигателя, при этом четвертый вход пульта инструктора связан с выходом имитатора гребного синхронного электродвигателя, первый вход которого подключен к выходу коммутирующего устройства, согласно изобретению снабжен имитатором судна и указателем его скорости хода (лагом), причем вход имитатора судна соединен с дополнительным выходом имитатора гребного винта, выход имитатора судна связан с дополнительным входом имитатора гребного винта, а вход указателя скорости хода судна (лага) соединен с выходом имитатора судна.

Заявляемый тренажер отличается от основного изобретения по а. с. СССР N 960903 тем, что он снабжен имитатором судна и указателем скорости хода судна (лагом) и таким образом соответствует критерию "новизна". В заявляемом решении имитатор судна воздействует на величину загрузки имитатора гребного винта так, что по мере имитации разгона судна загрузка имитатора гребного винта постепенно уменьшается. Это дает основание обучающемуся увеличивать загрузку винта воздействием на блок управления имитатором гребного винта с целью увеличения скорости хода судна с одновременным контролем этой скорости по указателю скорости хода. Наличие нового качества в процессе управления имитатором гребного винта обеспечивает ему соответствие критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения заключается в следующем. После разгона имитатора гребного электродвигателя от генераторного агрегата до частоты синхронизации имитатор гребного электродвигателя получает возбуждение и втягивается в синхронизм. Затем частота генераторного агрегата доводится до номинальной и генератор с работающим на холостом ходу имитатором гребного электродвигателя подключается параллельно другому генератору, питающему остальные потребители. В процессе разгона имитатора гребного электродвигателя, ввода его в синхронизм и синхронизации генераторных агрегатов между собой имитатор гребного винта находится на нулевом упоре. Воздействием на блок управления имитатором гребного винта имитатор винта переводится с режима нулевого упора на рабочий режим переднего или заднего хода. Одновременно с появлением нагрузки на имитаторе гребного винта получает управляющий сигнал имитатор судна, представляющий собой инерционное звено. Сигнал с выхода имитатора судна подается на дополнительный вход имитатора гребного винта со знаком, противоположным знаку сигнала, подаваемого блоком управления имитатором гребного винта на основной вход. Таким образом, в процессе имитации разгона судна загрузка имитатора гребного винта постепенно уменьшается, что дает основание обучающемуся воздействовать снова на блок управления имитатором гребного винта с целью увеличения скорости хода судна. Процесс имитации разгона судна контролируется обучающимся по указателю скорости хода (лагу), а загрузка имитатора гребного винта - по амперметру имитатора гребного электродвигателя.

На фиг. 1 изображена блок-схема тренажера; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема тренажера с имитатором судна и измерителем его скорости.

Тренажер содержит блок 1 управления имитатором судовой электростанции, электрически связанный с генераторным агрегатом 2 и потребителем 3. Кроме того, блок 1 управления имитатором судовой электростанции связан с генераторным агрегатом 4, который через имитатор 5 гребного электродвигателя связан с имитатором 6 гребного винта, на валу которого установлен тахогенератор 7. Последний подключен к блоку 8 управления имитатором гребного электродвигателя. Имитатор 6 гребного винта связан по одному каналу через блок 9 управления имитатором гребного винта с пультом инструктора 10, а по второму каналу имеется прямая связь с тем же пультом, причем пульт 10 инструктора соединен с тахогенератором 7 по двум каналам, с имитатором 5 гребного электродвигателя по двум каналам, с блоком 8 управления имитатором гребного электродвигателя, генераторными агрегатами 2 и 4, блоком 1 управления имитатором судовой электростанции - по одному каналу. Кроме того, имеется связь между генераторным агрегатом 4 и блоком 8 управления имитатором гребного электродвигателя, а также между каналом электроснабжения потребителя 3 и каналом электроснабжения имитатора 5 гребного электродвигателя. Дополнительный выход имитатора 6 гребного винта соединен с входом имитатора 11 судна, один из выходов которого связан с дополнительным входом имитатора 6 гребного винта, а другой выход - с указателем 12 скорости хода судна.

Блок 1 управления имитатором судовой электростанции, в состав которого входят дистанционно управляемые автотрансформаторы 13 и выпрямители 14, три реактора 15 и трехполюсный выключатель 16, выключатели 17 и резисторы 18 регуляторов возбуждения генераторов - регулируемых резисторов 19, контактора 20 и кнопки "Стоп" 21, электрически соединен несколькими приводными электродвигателями 22 с синхронными генераторами 23, автоматическими выключателями генераторов 24, сборными шинами 25, разделенными секционными автоматическими выключателями 26 на участки, с которых через автоматические выключатели 27 получают питание общесудовые потребители 3. В состав имитатора электростанции входит также приводной электродвигатель 28 с синхронным генератором 29, реле 30 минимального тока и автоматический выключатель 31 параллельной работы, через которые указанный синхронный генератор может быть подключен на сборные шины. Этот же генератор 29 через реле 32 минимального тока и автоматический выключатель 33 может быть подключен к синхронному электродвигателю 34, являющемуся имитатором гребного синхронного электродвигателя 5, на валу которого установлен нагрузочный генератор 35, образующий вместе с нагрузочным резистором 36, электромашинным усилителем 37 и его приводным электродвигателем 38 имитатор гребного винта регулируемого шага. Изменение шага винта 6 в тренажере имитируется изменением возбуждения нагрузочного генератора 35, на обмотку 39 возбуждения которого включен электромашинный усилитель 37, управляемый изменением тока в основной обмотке 40 управления за счет перемещения движка реостата 41, который приводится электродвигателем 42, управляемым с помощью кнопок 43 управления. Реостат с электродвигателем 42 и кнопками 43 управления, а также концевой выключатель 44 нулевого упора, контакты которого разомкнуты в среднем положении движка реостата 41, что в реальной установке соответствует шагу винта 6, при котором его упор равен нулю, входят в состав имитатора гидравлической системы управления гребным винтом регулируемого шага 9.

Управление возбуждением имитатора 5 гребного синхронного электродвигателя осуществляется с помощью блока 8 управления имитатором гребного синхронного электродвигателя, в состав которого входят регулятор 45 возбуждения синхронного электродвигателя 34, выключатель 46 возбуждения того же электродвигателя, устройство форсировки возбуждения синхронного генератора 29, состоящее из резистора 47 и выключателя 48 форсировки возбуждения генератора, а также выключатель 49 гашения поля синхронного электродвигателя 34. В состав пульта 10 инструктора входят: устройство гашения поля синхронного генератора 29, состоящее из выключателя 50 гашения поля генератора и резистора 51; устройство возбуждения того же генератора, состоящее из выключателя 52 возбуждения генератора и реле 53 возбуждения генератора; устройство гашения поля синхронного электродвигателя, состоящее из резистора 54, соединенного с контактами выключателя 49 гашения поля синхронного электродвигателя 34, входящего в блок 8 управления имитатором гребного синхронного электродвигателя; устройство синхронизации генератора 29 со сборными шинами 25, состоящее из трех реакторов 55, реле 56 синхронизации и включающей кнопки 57, а также реле 58 подачи питания на имитатор гидравлической системы управления 9 гребным винтом регулируемого шага после синхронизации генератора 29 с шинами 25 имитатора судовой электростанции, срабатывающее при протекании тока по катушке минимального токового реле 30 в цепи генератор - шины, реле 59 подачи питания на приводной электродвигатель электромашинного усилителя имитатора гребного винта регулируемого шага и реле 60 подачи питания на реостат имитатора гидравлической системы управления гребным винтом; кнопка инструктора 61 для имитации изменения шага винта 6, установленная в цепи реле 58 подачи питания на имитатор гидравлической системы управления гребным винтом 9 регулируемого шага; устройство, сигнализирующее о неправильных действиях обучающегося, в состав которого входит сигнальное реле 62 "Неправильные действия", предназначенное для включения своими замыкающими контактами цепи, защищенной предохранителями 63, в которой установлены сигнальный звонок 64 и сигнальная лампа 65, входящие в устройство. Кроме того, в устройство входят также кнопка 66 и реле 67 снятия звукового сигнала.

Катушка сигнального реле "Неправильные действия" 62 соединена с параллельно соединенными замыкающими контактами аппаратов, также входящих в пульт инструктора: реле 68 максимального напряжения, предназначенного для сигнализации о работе имитатора гребного синхронного электродвигателя в асинхронном режиме при частоте, большей частоты синхронизации, катушка которого связана через параллельно соединенные размыкающие контакты выключателя 46 возбуждения синхронного электродвигателя и замыкающие контакты выключателя 48 форсировки возбуждения генератора с якорем тахогенератора 69, установленного на валу имитатора гребного синхронного электродвигателя 5; реле 70 контроля нулевого упора, предназначенного для сигнализации, а также катушки реле 71 возбуждения синхронного электродвигателя в случае, если движок реостата 41 находится в положении, отличном от среднего (имитация упора гребного винта, отличного от нулевого), при этом катушка реле 70 связана с последовательно соединенными разомкнутыми в среднем положении движка реостата 41 контактами концевого выключателя 44 нулевого упора, механически связанного с движком, а также с замыкающими контактами выключателя 46 возбуждения синхронного электродвигателя и размыкающими контактами реле 58 питания имитатора гидравлической системы управления гребным винтом 9 регулируемого шага; реле 72, предназначенного для сигнализации о выключении автоматического выключателя 33 при возбужденном синхронном генераторе 2 (неправильный порядок отключения имитатора гребного синхронного электродвигателя 5), катушка которого связана с последовательно соединенными замыкающими контактами выключателя 52 возбуждения генератора и размыкающими контактами выключателя гашения поля генератора 50 и реле 32 минимального тока; реле 73, предназначенного для сигнализации о выключении возбуждения синхронного генератора 29 без предварительного включения гашения поля генератора (катушка реле 73 связана с последовательно соединенными размыкающими контактами выключателя 52 возбуждения генератора, выключателя 50 гашения поля генератора и замыкающими контактами реле 53 возбуждения генератора); реле 74, предназначенного для сигнализации об опасности пробоя разомкнутой обмотки возбуждения имитатора гребного синхронного электродвигателя 5, катушка которого включена последовательно с замыкающими контактами кнопки 75 пуска приводного электродвигателя 28 синхронного генератора 29, а также с размыкающими контактами выключателя 49 гашения поля синхронного электродвигателя 34 и реле 71 возбуждения синхронного электродвигателя 34; вторая пара замыкающих контактов кнопки 75 соединена с катушкой контактора 20.

Параллельно перечисленным замыкающим контактом включена также цепь последовательно соединенных замыкающих контактов кнопки 76, служащей для контроля частоты синхронизации и размыкающих контактов реле 77 напряжения, включенного на зажимы тахогенератора 69 (при установке на зажимах синхронного генератора 29 частотомера с диапазоном измерения 4: 1 наличие этой цепи необязательно). В состав пульта инструктора блока входит также реле 78, назначением которого является исключение работы имитатора гребного синхронного двигателя в асинхронном режиме при частоте, превышающей частоту синхронизации; катушка реле связана с замыкающими контактами реле 68, пара замыкающих контактов соединена параллельно с замыкающими контактами выключателя 52 возбуждения генератора в цепи катушки реле 53 возбуждения генератора.

Имитатор судна представляет собой инерционное звено, реализованное на интегрирующем операционном усилителе 79, вход которого соединен с нагрузочным резистором 36, входящим вместе с нагрузочным генератором 35, электромашинным усилителем 37 и его приводным электродвигателем 38 в имитатор 6 гребного винта регулируемого шага. Выход операционного усилителя 79 связан с дополнительной обмоткой управления 80 электромашинного усилителя 37. Обмотка 80 включена встречно с основной обмоткой 40 управления. К выходу операционного усилителя 79 подключен также вольтметр 81, выполняющий в тренажере функцию указателя 12 скорости хода судна (лага).

Дополнительные разрядные сопротивления 82, установленные параллельно обмоткам возбуждения генератора 29, и электродвигателя 34 предохраняют от пробоя обмотки возбуждения при неправильных действиях обучающегося. В состав тренажера входят также контрольно-измерительные приборы (не показаны) - амперметры, вольтметры, ваттметры и тахометр.

Работа на тренажере осуществляется следующим образом. После подачи напряжения на тренажер, запуска приводных двигателей 22, генераторов 23, доведения с помощью блока 1 их частоты до номинальной, их синхронизации и подключения к ним потребителей 3 запускается приводной электродвигатель 28 синхронного генератора 29 и его частота доводится до частоты пуска, меньшей чем номинальная. Обмотки возбуждения генератора 29 и имитатора 34 гребного электродвигателя шунтируются резисторами 51 и 54 соответственно. Автоматический выключатель 33 замыкается, соединяя статоры генератора 29 и имитатора 34 гребного электродвигателя. В соответствии с описанием к основному изобретению генератору 29 подается форсированное возбуждение, имитатор 34 гребного электродвигателя разгоняется в асинхронном режиме до подсинхронной скорости, после чего в его обмотку возбуждения подается питание и он втягивается в синхронизм, а форсировка возбуждения с генератора 29 снимается. Затем частота генератора 29 доводится до номинальной, генератор синхронизируется с остальными генераторами 23 и имитатор 34 гребного электродвигателя получает питание от всех участвующих в работе генераторов вместе с другими потребителями 3.

В процессе выполнения указанных операций имитатор 6 гребного винта находится на нулевом упоре, что предполагает установку движка реостата 41 в цепи основной обмотки 40 управления электромашинного усилителя 37 в среднее положение. После того, как одной из кнопок 43 управления обучающийся включит электродвигатель 42, и движок реостата 41 переместится, в основной обмотке 40 управления появится ток, электромашинный усилитель 37 подаст ток в обмотку 39 возбуждения нагрузочного генератора 35, генератор возбудится и по нагрузочному резистору 36 начнет протекать ток, загружающий вал имитатора 34 гребного электродвигателя. В реальных условиях этот процесс соответствует выходу гребного винта на швартовую характеристику, когда судно еще неподвижно, а вращающий момент и нагрузка на гребном валу достаточно велики.

Вследствие протекания тока по нагрузочному резистору 36 на входе операционного усилителя 79 появляется напряжение, в результате чего на выходе операционного усилителя с постоянной времени, равной постоянной времени судна, начинает нарастать напряжение, а по дополнительной обмотке управления 80 электромашинного усилителя 37 протекать ток. В связи с тем, что дополнительная обмотка 80 включена встречно с основной 40, напряжение нагрузочного генератора 35 уменьшается, что вызывает уменьшение тока в нагрузочном резисторе 36. В реальных условиях это означает, что при начавшемся движении судна гребной винт переходит на более легкую характеристику и можно увеличивать скорость хода воздействием на механизм изменения шага винта.

Обучающийся, наблюдая по указателю 81 скорости хода судна за его движением, одновременно контролирует нагрузку имитатора 34 гребного электродвигателя и при ее уменьшении вновь воздействует на блок 9 управления имитатором гребного винта с целью увеличения скорости хода судна. Когда показания указателя 81 стабилизируются и нагрузка имитатора гребного электродвигателя станет постоянной, это будет означать, что скорость судна достигла установившегося значения.

В процессе выполнения операций на тренажере обучающийся может допустить ряд неправильных действий, которые сопровождаются либо отключением тренажера, либо срабатыванием сигнализации о неправильных действиях. Работа этих узлов происходит в соответствии с описанием к основному авт. св. СССР N 960903.

Применение в составе тренажера имитатора судна с указателем скорости хода судна позволяет повысить эффективность обучения на тренажере. Эксплуатация тренажера позволяет снизить сумму ущерба за счет снижения аварийности в результате повышения квалификации судовых электромехаников. (56) Авторское свидетельство СССР N 960903, кл. G 09 B 9/00, 1980.

Формула изобретения

ТРЕНАЖЕР ПО УПРАВЛЕНИЮ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЕЙ И ГРЕБНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ, содержащий имитатор судовой электростанции, состоящий из двух генераторных агрегатов и блока управления, выходы которого связаны с соответствующими входами генераторных агрегатов, а вход - с первым выходом пульта инструктора, второй выход которого связан с вторым входом второго генераторного агрегата, выход которого соединен с входом коммутирующего устройства, управляющий вход которого связан с выходом первого генераторного агрегата и входом потребителя, а другие выходы генераторных агрегатов соединены с первым и вторым входами пульта инструктора, установленные на одном валу последовательно соединенные имитатор гребного синхронного электродвигателя, имитатор гребного винта и тахогенератор, а также блоки управления имитатором гребного синхронного электродвигателя и имитатором гребного винта, причем первый выход блока управления имитатором гребного синхронного электродвигателя соединен с третьим входом пульта инструктора, второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с третьим входом второго генераторного агрегата, первым входом имитатора гребного синхронного электродвигателя, второй и третий входы которого соединены с выходом коммутирующего устройства, третьим выходом пульта инструктора, и вторым входом тахогенератора, третий вход и выход которого соединены соответственно с четвертым выходом и четвертым входом пульта инструктора, пятый выход которого соединен с вторым входом имитатора гребного винта, третий вход которого соединен с первым выходом блока управления имитатором гребного винта, второй выход которого соединен с пятым входом пульта инструктора, шестой вход которого соединен с вторым выходом имитатора гребного синхронного электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обучения путем обеспечения возможности оптимального управления гребным винтом на основе информации о влиянии инерции судна на характеристики гребного винта, в него введены последовательно соединенные имитатор судна, вход которого соединен с вторым выходом имитатора гребного винта, и указатель скорости хода судна, причем второй выход имитатора судна соединен с четвертым входом имитатора гребного винта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2