论文部分内容阅读
摘 要：本文就JQF-6型减摇鳍原理结构和管理中常见的问题进行简要介绍。
关键词：JQF-6型减摇鳍；结构；管理
中图分类号：C93文献标识码： A
减摇鳍装置广泛安装在军舰、邮轮、救助、海事等船舶上，是船舶的高端设备。自2003年救捞体制改革后，救助系统建造了一系列8000ＫＷ的大型远洋救助拖轮，在这些新型救助船上都使用了中国船舶重工集团公司704研究所研制的JQF-6型可收放式减摇鳍装置，该装置改善了船员的工作和生活环境，改善了船舶设备、仪器的运行条件，深受船员的欢迎。目前航海类书籍对减摇鳍介绍较为简洁，本文以救助系统的减摇鳍为例，对其进行介绍。
1、减摇鳍装置技术简介
最早的减摇鳍是由日本的元良信太郞在1923年设计的。现代减摇鳍装置涉及学科知识和技术较多，是一种技术性复杂的装置。我国船舶所使用的减摇鳍，大部分都是由704研究所设计和制造。它的作用原理方框图如下图。
从图看出，成对安装在船舷的减摇鳍通过陀螺仪来感应船舶的横摇角，并将其转换为与之成正比的电信号，此信号经运算、综合和放大等处理后输出转鳍角的指令，执行机构根据输入转鳍信号自动控制鳍的攻角（鳍的弦线与水流方向的夹角）。对于已经装船使用的减摇鳍，鳍的参数是一定的，鳍产生的升力与鳍的攻角、速度的平方成正比。对于定船速的船舶，改变鳍攻角就改变了扶正力矩，扶正力矩和波浪力矩相叠加，从而起到减摇的效果。从中也可以看出，减摇鳍主要是对船的横摇起作用。
2、减摇鳍装置的结构
减摇鳍装置是机械、液压和电控等部分的各种不同结构件和设备的配套总成。现救助船舶的减摇鳍均为可收放式减摇鳍，它具有结构相对简单，操作方便，可靠性高等特点。
2.1、机械部分
包含鳍、执行机构以及鳍箱等。
鳍采用的是襟翼鳍，与舵叶类似，置于水线下，不工作时收回至鳍箱，平时无法看到，坞修时可手动放出检查。
执行机构安装在鳍箱上，主要由转鳍油缸、收放油缸、鳍角发送器等组成，它的功能是根据鳍角反馈信号，自动收放鳍和转鳍。鳍的转动和收放分别由对应的油缸完成，鳍角发送器包括鳍角反馈功能和鳍角指示功能，是闭环控制系统的重要组成部分。执行机构约占装置总重的80％，除了转鳍主功能外，还有一些重要的功能附在它上面。如海水密封功能，是为了防止海水进入执行机构内部的装置。安全保护装置，包括收放鳍过程保护、转鳍安全保护、收到位锁紧保护等，收放鳍过程保护是为了保证鳍在收放过程中不与鳍箱发生碰撞，转鳍安全保护是为了防止鳍在转动时超出设计的工作角，分别设置了电气限位和机械限位双重保护措施，收到位锁紧保护是当鳍处于“收进”或“放出”位置时，该保护装置能自动锁紧鳍使其始终保持“收进”或“放出”状态不改变，润滑功能是为了执行机构运动副保持足够润滑而设的装置。
2.2、液压系统
收放式液压系统有泵控和阀控两种控制方式。阀控控制采用恒压变量柱塞泵，增加了一个蓄能器，使用功耗较小。
JQF-6型采用的是泵控液压系统，如下图所示。图中(9)是轴向柱塞变量泵，
属主泵，(11)是双联叶片泵，属辅泵，(12)为应急泵，(17)为手摇泵，(14)为伺服阀。它是由不同功能的油路组成，分为转鳍、伺服、补油、收放、复零、锁紧六个油路，其中转鳍油路为主油路，其它五个为辅油路。
轴向柱塞变量(9)、电液液流阀(30)、电液换向阀(33)、四个单向阀和转鳍油缸组成了转鳍回路，它的功能是对伺服阀接收到的信号做出响应，根据负载要求，控制鳍的转角，所以转鳍回路又称为主油路。
伺服油路由双联叶片泵(11)中的伺服泵、伺服阀(14)、主泵(9)上的变量油缸组成，它的功能是按控制信号的控制规律、根据负载要求控制主泵的伺服油缸的位置，从而控制主泵斜盘角度进而控制主泵的出油方向和流量大小。
从双联叶片泵大流量泵出来的压力油经单向阀(15)到达供液电磁阀(28)处，当供液电磁阀(28)失电时，压力油经过滤器(20.2)向主油路不断补油，这条油路称为补油油路。当供液电磁阀(28)通电时，叶片泵(11)的压力油不再进入主油路，如果压力油进入复零电磁阀(31.1)和转鳍油缸时，就组成了复零油路，功能是必要时（如收、放鳍），将鳍推到零位。当压力油通過(31.2)、流量限制阀组进入收放缸时，则组成了收放油路。锁紧油路由双联叶片泵(11)、单向阀(15)、两位四通换向阀(27)（电磁铁通电开锁，断电上锁）组成。
2.3、电控部分
如果说液压系统是减摇鳍的“肌肉”，电控系统就是减摇鳍的“大脑和神经”，它能自动检测船舶的摇摆角，对它进入分析、处理，以一定的规律控制鳍角。电控系统中的陀螺仪主要是利用压电原理，将输入的船舶摇摆角转化为与之成正比的电压信号，此信号在经过放大后进入PID模块，在PID模块进行比例、积分、微分处理、放大和耦合，产生未经航速调节处理减摇的鳍角指令信号。此信号进入伺服放大模块，和汇集的其它信号如鳍角反馈信号、油泵反馈信号等相叠加，经过进一步放大处理后输送到伺服阀。
3、管理和使用
一般的要求减摇鳍说明书已经说得很详细了，下面只是一些比较需要强调的内容。
１、船舶在航行中会产生振动，因此定期检查减摇鳍（包括电控部分）的固定螺栓和螺钉是非常必要的。如某船减摇鳍只能在现场启动而不能在其它位置启动，经检查，就是PLC模块接线被振松所导致的。PLC模块主要是控制电机的启停，处理报警信号，减摇鳍启动出现问题，应优先检查PLC模块。
2、定期对减摇鳍的运动副注油脂润滑。减摇鳍装有专用的手动润滑泵，操作时，按操作指示牌，不同的球阀位置会润滑不同的部位，操作前，注意要拧开相应的放气闷塞，油脂才能打进去，手摇泵容易吸空，作业时需要一定耐心。减摇鳍油缸活塞杆等外露部分表面也应涂润滑脂保养。
3、减摇鳍长时间使用时，应定时检查油箱的油位、油压、油温和油液状态，设备的振动和噪声是否异于平常，液压部分日常应保持表面清洁，一旦发生渗漏油现象就会容易发现。
4救助船往往在高海况下出动，这时即使启动了减摇鳍，船舶也会大幅摇摆，导致减摇鳍频繁发出“超限”报警而自动停机，在电控系统的伺服放大模块上，对应输入信号大小的是“输入”电位器，逆时针调小一到二圈电位器，可有效减小输入信号，从而减小转鳍角度，防止超限。在伺服放大模块上有一个“外环”电位器，当发现减摇鳍在运转时，鳍在强烈抖动，可以逆时针调小该电位器信号，减小鳍的响应速度，提高它的稳定性。
参考文献：
【1】减摇鳍技术培训教材第四版上海衡拓船舶设备有限公司
【2】南海救115减摇鳍说明书
关键词：JQF-6型减摇鳍；结构；管理
中图分类号：C93文献标识码： A
减摇鳍装置广泛安装在军舰、邮轮、救助、海事等船舶上，是船舶的高端设备。自2003年救捞体制改革后，救助系统建造了一系列8000ＫＷ的大型远洋救助拖轮，在这些新型救助船上都使用了中国船舶重工集团公司704研究所研制的JQF-6型可收放式减摇鳍装置，该装置改善了船员的工作和生活环境，改善了船舶设备、仪器的运行条件，深受船员的欢迎。目前航海类书籍对减摇鳍介绍较为简洁，本文以救助系统的减摇鳍为例，对其进行介绍。
1、减摇鳍装置技术简介
最早的减摇鳍是由日本的元良信太郞在1923年设计的。现代减摇鳍装置涉及学科知识和技术较多，是一种技术性复杂的装置。我国船舶所使用的减摇鳍，大部分都是由704研究所设计和制造。它的作用原理方框图如下图。
从图看出，成对安装在船舷的减摇鳍通过陀螺仪来感应船舶的横摇角，并将其转换为与之成正比的电信号，此信号经运算、综合和放大等处理后输出转鳍角的指令，执行机构根据输入转鳍信号自动控制鳍的攻角（鳍的弦线与水流方向的夹角）。对于已经装船使用的减摇鳍，鳍的参数是一定的，鳍产生的升力与鳍的攻角、速度的平方成正比。对于定船速的船舶，改变鳍攻角就改变了扶正力矩，扶正力矩和波浪力矩相叠加，从而起到减摇的效果。从中也可以看出，减摇鳍主要是对船的横摇起作用。
2、减摇鳍装置的结构
减摇鳍装置是机械、液压和电控等部分的各种不同结构件和设备的配套总成。现救助船舶的减摇鳍均为可收放式减摇鳍，它具有结构相对简单，操作方便，可靠性高等特点。
2.1、机械部分
包含鳍、执行机构以及鳍箱等。
鳍采用的是襟翼鳍，与舵叶类似，置于水线下，不工作时收回至鳍箱，平时无法看到，坞修时可手动放出检查。
执行机构安装在鳍箱上，主要由转鳍油缸、收放油缸、鳍角发送器等组成，它的功能是根据鳍角反馈信号，自动收放鳍和转鳍。鳍的转动和收放分别由对应的油缸完成，鳍角发送器包括鳍角反馈功能和鳍角指示功能，是闭环控制系统的重要组成部分。执行机构约占装置总重的80％，除了转鳍主功能外，还有一些重要的功能附在它上面。如海水密封功能，是为了防止海水进入执行机构内部的装置。安全保护装置，包括收放鳍过程保护、转鳍安全保护、收到位锁紧保护等，收放鳍过程保护是为了保证鳍在收放过程中不与鳍箱发生碰撞，转鳍安全保护是为了防止鳍在转动时超出设计的工作角，分别设置了电气限位和机械限位双重保护措施，收到位锁紧保护是当鳍处于“收进”或“放出”位置时，该保护装置能自动锁紧鳍使其始终保持“收进”或“放出”状态不改变，润滑功能是为了执行机构运动副保持足够润滑而设的装置。
2.2、液压系统
收放式液压系统有泵控和阀控两种控制方式。阀控控制采用恒压变量柱塞泵，增加了一个蓄能器，使用功耗较小。
JQF-6型采用的是泵控液压系统，如下图所示。图中(9)是轴向柱塞变量泵，
属主泵，(11)是双联叶片泵，属辅泵，(12)为应急泵，(17)为手摇泵，(14)为伺服阀。它是由不同功能的油路组成，分为转鳍、伺服、补油、收放、复零、锁紧六个油路，其中转鳍油路为主油路，其它五个为辅油路。
轴向柱塞变量(9)、电液液流阀(30)、电液换向阀(33)、四个单向阀和转鳍油缸组成了转鳍回路，它的功能是对伺服阀接收到的信号做出响应，根据负载要求，控制鳍的转角，所以转鳍回路又称为主油路。
伺服油路由双联叶片泵(11)中的伺服泵、伺服阀(14)、主泵(9)上的变量油缸组成，它的功能是按控制信号的控制规律、根据负载要求控制主泵的伺服油缸的位置，从而控制主泵斜盘角度进而控制主泵的出油方向和流量大小。
从双联叶片泵大流量泵出来的压力油经单向阀(15)到达供液电磁阀(28)处，当供液电磁阀(28)失电时，压力油经过滤器(20.2)向主油路不断补油，这条油路称为补油油路。当供液电磁阀(28)通电时，叶片泵(11)的压力油不再进入主油路，如果压力油进入复零电磁阀(31.1)和转鳍油缸时，就组成了复零油路，功能是必要时（如收、放鳍），将鳍推到零位。当压力油通過(31.2)、流量限制阀组进入收放缸时，则组成了收放油路。锁紧油路由双联叶片泵(11)、单向阀(15)、两位四通换向阀(27)（电磁铁通电开锁，断电上锁）组成。
2.3、电控部分
如果说液压系统是减摇鳍的“肌肉”，电控系统就是减摇鳍的“大脑和神经”，它能自动检测船舶的摇摆角，对它进入分析、处理，以一定的规律控制鳍角。电控系统中的陀螺仪主要是利用压电原理，将输入的船舶摇摆角转化为与之成正比的电压信号，此信号在经过放大后进入PID模块，在PID模块进行比例、积分、微分处理、放大和耦合，产生未经航速调节处理减摇的鳍角指令信号。此信号进入伺服放大模块，和汇集的其它信号如鳍角反馈信号、油泵反馈信号等相叠加，经过进一步放大处理后输送到伺服阀。
3、管理和使用
一般的要求减摇鳍说明书已经说得很详细了，下面只是一些比较需要强调的内容。
１、船舶在航行中会产生振动，因此定期检查减摇鳍（包括电控部分）的固定螺栓和螺钉是非常必要的。如某船减摇鳍只能在现场启动而不能在其它位置启动，经检查，就是PLC模块接线被振松所导致的。PLC模块主要是控制电机的启停，处理报警信号，减摇鳍启动出现问题，应优先检查PLC模块。
2、定期对减摇鳍的运动副注油脂润滑。减摇鳍装有专用的手动润滑泵，操作时，按操作指示牌，不同的球阀位置会润滑不同的部位，操作前，注意要拧开相应的放气闷塞，油脂才能打进去，手摇泵容易吸空，作业时需要一定耐心。减摇鳍油缸活塞杆等外露部分表面也应涂润滑脂保养。
3、减摇鳍长时间使用时，应定时检查油箱的油位、油压、油温和油液状态，设备的振动和噪声是否异于平常，液压部分日常应保持表面清洁，一旦发生渗漏油现象就会容易发现。
4救助船往往在高海况下出动，这时即使启动了减摇鳍，船舶也会大幅摇摆，导致减摇鳍频繁发出“超限”报警而自动停机，在电控系统的伺服放大模块上，对应输入信号大小的是“输入”电位器，逆时针调小一到二圈电位器，可有效减小输入信号，从而减小转鳍角度，防止超限。在伺服放大模块上有一个“外环”电位器，当发现减摇鳍在运转时，鳍在强烈抖动，可以逆时针调小该电位器信号，减小鳍的响应速度，提高它的稳定性。
参考文献：
【1】减摇鳍技术培训教材第四版上海衡拓船舶设备有限公司
【2】南海救115减摇鳍说明书