Принцип действия электронного интегрирующего устройства

Интегрирующее устройство начинает действовать только если на судно начинают действовать внешние несимметричные силы ( ветер, волна и т.п. ). В этом случае судно рыскает относительно курса несимметрично, например, влево на 1º, вправо – на 3º.

На судах, не имеющих интегрирующего устройства, это приводит к постепенному изменению курса. Чтобы избежать ухода с курса, на таких судах вахтенный помощник периодически корректирует курс. Коррекция состоит в том, что каждый раз судну задаёт

ся курс, который на 1-3º отличается от необходимого.

Поясним это на примере. Пусть судно совершает переход из Румынии в Россию, причём генеральный курс судна ГК = 90º ( строго на восток ). Если на судно начинает дей

ствовать юго-восточный ветер ( т.е ветер в скулу правого борта ) , судно начнет откло-

няться от курса влево. Курс судна постепенно станет уменьшаться: 90, 89, 88º.

Чтобы компенсировать действие ветра, вахтенный помощник задаёт избыточный курс, в данном случае, 92-93º. Когда через определённое время судно, постепенно умень-

шая курс от 93…92 º, выйдет на курс 90º, вахтенный помощник повторно вносит поправ-

ку в курс, что крайне неудобно при несении вахты.

В авторулевом «АИСТ» интегрирующее устройство действует так.

При уходе судна с курса на выходе сельсина-трансформатора курса ВС3 появляется переменное напряжение

U₁ = к ₁ α.

Это напряжение поступает на вход ФЧВ, вследствие чего на выходе ФЧВ появляет-

ся выпрямленное напряжение определённой величины и полярности.

Величина этого напряжения пропорциональна углу рыскания α., а полярность зави-

сит от того, в какую сторону относительно курса рыскнуло судно. Иначе говоря, при ухо-

де судна с курса в другую сторону полярность напряжения на выходе ФЧВ изменяется на обратную.

Напряжение с выхода ФЧВ через потенциометр R3 поступает на вход модулятора М1 ИУ, преобразуется при помощи усилителя У и демодулятора ДМ.

С выхода ДМ преобразованное напряжение постоянного тока поступает в цепь об-

ратной связи, в которой находится конденсатор С3.

Конденсатор С3 имеет большую ёмкость, что обусловливает большое время заряда-разряда С3. Иначе говоря, конденсатор С3 медленно заряжается и медленно разряжается

( на судах в качестве конденсатора С3 используется батарея из конденсаторов С3, С4, С5, С6, С19 и С41 ).

При рыскании судна в пределах одного борта конденсатор С3 работает в режиме «Заряд- разряд», и напряжение на нём в момент возвращения судна на курс уменьшается до нуля.

При рыскании судна в пределах другого борта повторяется процесс «Заряд-раз-

ряд», но полярность на пластинах С3 – обратная.

Поэтому при симметричных рысканиях конденсатор С3 не накапливает заряд на пластинах. Значит, напряжение на выходе трансформатора TV2

U ₃ = к₃ α dt = 0.

При несимметричных рысканиях напряжения на выходе ФЧВ становится неодина-

ковыми при уходе судна от курса в разные стороны. В результате конденсатор С3 медлен-

но заряжается до напряжения, имеющего определённую величину и полярность.

Величина этого напряжения тем больше, чем больше разность углов рыскания суд-

на и чем дольше время несимметричного рыскания.

Полярность напряжения на конденсаторе С3 зависит от полярности большего из напряжений на выходе ФЧВ.

Значит, при несимметричных рысканиях судна на выходе трансформатора TV2 по-

является и медленно увеличивается напряжение U ₃ , которое поступает в цепь суммиро-

вания сигналов.

Время накопления сигнала ( напряжения U ₃ ) – несколько минут. Скорость накоп-

ления сигнала регулируют потенциометром R3, при перемещении его ползунка вверх ско-

рость увеличивается, и наоборот.

Это объясняется тем, что при перемещении ползунка R3вверх напряжение между ползунком и нижним выводом R3, которое подается на вход ЭИУ, увеличивается, поэтому быстрее при несимметричных рысканиях заряжается конденсатор C3.

При этом на вторичной обмотке трансформатора TV2 ( выходе ЭИУ ) быстрее по-

является выходное напряжение ЭИУ ( быстрее накапливается выходной сигнал ЭИУ ).

В результате кладки пера руля становятся несимметричными – на один борт ( на-

пример, правый ) перо руля поворачивается на больший угол, чем на другой.

Избыточный ( разностный ) момент на баллере ( пере руля ) Δ М_б = М_{б.право} - М_б.лево направлен встречно моменту внешних сил ( ветер, волна ) и равен ему.

Оба момента компенсируют друг друга, и судно начинает рыскать относительно курса симметрично, т.е. так, как если бы несимметричных внешних сил не было.

Важно отметить такую деталь: когда судно находится на курсе, т.е.напряжение на выходе ФЧВ равно нулю, сигнал интегрирующего устройства не исчезает. Объясним это.

В авторулевом типа АТР2-10 сохранение сигнала интегратора обеспечивалось тем, что после накопления сигнала интегратора ротор сельсина-трансформатора интегратора СТи ( М 10 ) останавливался и оставался неподвижным.

Поэтому на его выходе напряжение

U ₃ = к₃ α dt

оставалось неизменным по величине и фазе, вне зависимости от того, судно на курсе или нет.

В авторулевом «АИСТ» сохранение сигнала интегратора обеспечивается тем, что после накопления сигнала интегратора напряжение конденсатора С3 остаётся неизменным по величине и полярности.

Поэтому в момент времени, когда судно вернулось на курс и напряжение на выхо-

де ФЧВ отсутствует, конденсатор С3 начинает разряжаться через потенциометр R3 и вход

ную цепь модулятора М1 ЭИУ и тем самым обеспечивает сохранение на вторичной обмот

ке трансформатора TV2 напряжения U ₃ , т.е. сигнала ЭИУ.

Таким образом, при действии на судно несимметрчных внешних усилий ( ветер, волна ) напряжение на выходе ЭИУ существует постоянно, потому что:

1. в случае, если судно рыскает, т.е. не на курсе, наличие напряжения на выходе ЭИУ объясняется наличием напряжения на выходе ФЧВ;

2. в случае, если судно на курсе, т.е. напряжение на выходе ФЧВ отсутствует, нали-

чие напряжения на выходе ЭИУ объясняется разрядом конденсатора С3 через параллельно включенные потенциометр R3 и входную цепь модулятора М1 ЭИУ. Поскольку на входе модулятора М1 ЭИУ есть напряжение, значит, оно есть и на выходе ЭИУ.

Подведем итоги: сигнал на выходе интегратора в виде напряжения U₃ появляется только после того, как на судно начнут действовать несимметричные внешние усилия. После появления этого сигнала кладки пера руля в разные стороны станут несиммет

Ричными.

Важно отметить, что если судно сносится лагом, т.е. параллельно линии курса, ЭИУ не действует, т.к. внешние факторы, например, течение или ветер, действуют с оди-наковой силой как на носовую, так и на кормовую части судна. Поэтому при параллель-

ном сносе судно рыскает относительно курса симметрично и сигнал ЭИУ не накаплива-

ется.