（大連遼南船廠，遼寧大連 116041）

0 引言

主動力裝置是船舶最主要的裝置。隨著社會的發(fā)展、經(jīng)濟水平的提高、科學(xué)技術(shù)的不斷進步，船舶機艙自動化程度也變得越來越高，船舶主動力遙控系統(tǒng)已經(jīng)成為一個必不可少的部分。主動力遙控系統(tǒng)是指從船舶的駕駛室或集控室對主動力進行遠距離操作，以控制船舶航速和航向的一種控制方式。

工廠建造的某型船（以下簡稱本船）雖不入級，但為取證，擬按★CSM入級符號進行設(shè)計。★CSM符號表示船舶的推進機械和重要輔助機械由CCS進行產(chǎn)品檢驗，而且船舶輪機和電氣設(shè)備由CCS審圖并在建造中檢驗，需符合CCS規(guī)范的規(guī)定[1]。

本船自動控制附加標志為 BRC，即主推進裝置由駕駛室遙控，機器處所連續(xù)有人值班[1]。

1 主動力系統(tǒng)組成

本船是一艘具有良好拖帶能力與操作性能的全回轉(zhuǎn)拖船，其主動力系統(tǒng)由雙主機雙舵槳裝置組成，如圖1所示。主機為柴油機；舵槳為Z型全回轉(zhuǎn)舵槳，由一臺柴油機通過萬向節(jié)和中間軸驅(qū)動。

2 遙控系統(tǒng)控制方式

主機遙控系統(tǒng)根據(jù)采用設(shè)備及實現(xiàn)手段的不同，可分為氣動式、電動式、電氣式、電液式和微機控制式等幾種控制方式[2]。

圖1 主動力系統(tǒng)組成圖

1）氣動式主機遙控系統(tǒng)主要由氣動遙控裝置和氣動驅(qū)動機構(gòu)組成，并配有少量電動元件（如電磁閥和測速電路等）。其主要優(yōu)點是驅(qū)動功率大、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、便于掌握和管理。但是這種控制方式存在壓力傳遞滯后的現(xiàn)象，因此控制距離受到限制，而且對氣源要求高，氣動元部件容易出現(xiàn)漏氣、臟堵及磨損現(xiàn)象。

2）電動式主機遙控系統(tǒng)的遙控裝置和驅(qū)動機構(gòu)均由電動元部件構(gòu)成。其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、遙控距離不受限制、控制性能好，能較靈活地實現(xiàn)各種功能。但其執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動功率小，對管理人員技術(shù)要求高。

3）電氣式主機遙控系統(tǒng)的遙控裝置主要由電動元器件構(gòu)成，而驅(qū)動機構(gòu)由氣動元件構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了電動式和氣動式兩種遙控系統(tǒng)的優(yōu)點，是較完善的遙控系統(tǒng)。

4）電液式主機遙控系統(tǒng)主要由電動遙控裝置與液壓執(zhí)行機構(gòu)組成。其優(yōu)點是驅(qū)動功率大、可控性好、便于遠距離控制等。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需設(shè)置液壓油回收系統(tǒng)，并且容易出現(xiàn)漏油和漏氣的現(xiàn)象。

本船采用電氣式主機遙控系統(tǒng)和電液式舵槳遙控系統(tǒng)。

3 主動力遙控系統(tǒng)構(gòu)成及優(yōu)點

本船主動力遙控系統(tǒng)主要包括主機和舵槳的遙控系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)。

3.1 主機遙控系統(tǒng)

主機遙控系統(tǒng)設(shè)備組成滿足規(guī)范要求[3]，系統(tǒng)框圖如圖2所示。

通常情況下，主機遙控系統(tǒng)需配置在駕駛室或集控室（若設(shè)有時）。由于本船船長僅為28 m，故沒有設(shè)置集控室。在駕駛室通過主機遙控裝置對主機進行調(diào)速和緊急停車等控制。

圖2 主機遙控系統(tǒng)圖

主機遙控系統(tǒng)設(shè)有必要的測量儀表和檢測報警信號裝置。報警系統(tǒng)可在有關(guān)控制室對被監(jiān)控的機電設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)本身的故障發(fā)出報警信號；能對同時發(fā)生的所有故障發(fā)出報警信號；所有報警能同時發(fā)出視覺和聲響信號；報警系統(tǒng)供電連續(xù)，如正常電源發(fā)生故障，能自動轉(zhuǎn)換至備用電源，并發(fā)出報警，滿足規(guī)范要求[3]。

3.2 舵槳遙控系統(tǒng)

舵槳遙控系統(tǒng)設(shè)備組成如圖3所示。

圖3 舵槳遙控系統(tǒng)圖

通常情況下，操舵裝置由主操舵裝置和輔助操舵裝置組成。主操舵裝置設(shè)有 2臺相同的動力設(shè)備，若能在船舶最大航海吃水和以最大營運航速前進時將舵自一舷35°轉(zhuǎn)至另一舷35°，并可在相同條件下，在不超過28 s內(nèi)將舵自一舷35°轉(zhuǎn)至另一舷30°，則可不設(shè)置輔助操舵設(shè)備。

本船僅在駕駛室設(shè)置 2個主操控裝置，其配備Aquapilot控制系統(tǒng)。舵槳通過駕駛室Aquapilot控制系統(tǒng)來遙控旋轉(zhuǎn)方位，以實現(xiàn) 360°全回轉(zhuǎn)。每一臺舵槳的Aquapilot系統(tǒng)都是一個帶時間積分反饋、對立、隨動的控制系統(tǒng)，這意味著每個舵槳都有一個獨立的控制系統(tǒng)，一個舵槳系統(tǒng)發(fā)生故障不會影響另一個控制系統(tǒng)。

舵槳遙控系統(tǒng)控制功能比較全面，其主要部件及功能如下所示。

控制手柄的主要功能為：1）控制回轉(zhuǎn)角度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速；2）控制0～30°滑差；3）控制離合器合排。

推力方向指示器的主要功能為：1）快速、準確讀取并指示推進方向；2）指示螺旋槳轉(zhuǎn)速、推力。

舵槳滑差離合器控制面板的功能是：1）保護離合器合排；2）保護和指示離合器合排；3）指示離合器合排、脫排、滑差狀態(tài)和功能故障。

備用控制面板的功能是給系統(tǒng)提供應(yīng)急的非隨動控制，其上有左、右轉(zhuǎn)的按鈕用來控制回轉(zhuǎn)角度，另一個旋鈕控制主機轉(zhuǎn)速。

3.3 主動力監(jiān)測系統(tǒng)

主動力監(jiān)測系統(tǒng)主要包括主機和舵槳監(jiān)測系統(tǒng)。本船機器處所有人值班，故配置1個機艙監(jiān)測報警板。主機、舵槳和全船其他監(jiān)測報警點均顯示在此監(jiān)測報警板上。

3.3.1 主機監(jiān)測

在機艙報警板上可顯示相應(yīng)主機系統(tǒng)報警點，在駕控臺主機顯示板上設(shè)有延伸報警板。根據(jù)規(guī)范及廠家標準，主機監(jiān)測系統(tǒng)報警點為：1）滑油低壓、高溫、過濾器處壓力低；2）燃油泄漏；3）淡水壓力低、溫度高；4）海水壓力低；5）主機自動停車項目，即當滑油壓力低至0.15 MPa，或主機超速118%～120%時，主機自動停車。

3.3.2 舵槳監(jiān)測

在機艙報警板上安裝有操舵系統(tǒng)主報警顯示器，在駕控臺舵槳主控制臺上設(shè)有延伸舵槳報警單元。根據(jù)規(guī)范及廠家標準，操舵監(jiān)測系統(tǒng)報警點如下。

控制系統(tǒng)報警點：1）控制箱故障；2）系統(tǒng)電源故障。

潤滑系統(tǒng)報警點：1）潤滑油液位低、溫度高；2）離合器控制油壓力低。

回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)報警點：1）工作油壓力低；2）液壓油油位低、溫度高；3）過濾器堵塞。

重力油柜報警點：1）重力油柜油位低；2）氣源壓力低或高。

3.3.3 其他監(jiān)測

機艙監(jiān)測報警板接收全船必須的設(shè)備綜合報警信號和相關(guān)液位報警信號，比如有關(guān)發(fā)電機、鍋爐、空壓機、污水處理單元、海底閥箱防腐、CO2泄漏、機艙報警燈柱等的綜合報警，以及有關(guān)燃油艙、淡水艙和污油水艙等的液位報警。

4 設(shè)計總結(jié)

通過系泊試驗和航行試驗，對以下幾個方面進行驗證。1）在駕駛室駕控臺使用遙控裝置對主機的調(diào)速和緊急停車做3次效用試驗，遙控操縱動作準確可靠；2）在駕駛室駕控臺檢查主機緊急停車的顯示裝置功能，主機緊急停車顯示裝置的顯示正確；3）對主機滑油、冷卻水的聲光報警裝置和超速保護器進行模擬試驗，遙控站報警動作準確可靠；4）對主機自動停車做3次效用模擬試驗，自動停車動作準確可靠；5）進行主機駕駛室駕控臺遙控與機旁就地控制的控制權(quán)轉(zhuǎn)換試驗，檢查兩者之間的聯(lián)鎖功能，優(yōu)先次序滿足規(guī)范要求，即機旁優(yōu)先，防止了機械損傷；6）進行主機控制站指示裝置指示功能試驗，同一時刻只在一個控制站控制。滿足規(guī)范要求；7）進行主機控制系統(tǒng)發(fā)生故障，遙控站報警及就地控制試驗，遙控站報警動作準確可靠，可以在就地進行控制；8）檢查舵槳裝置的報警系統(tǒng)功能，對各報警點進行模擬效用試驗，報警動作準確可靠；9）在駕駛室駕控臺通過遙控裝置，檢查舵槳在主機各種轉(zhuǎn)速情況下的轉(zhuǎn)舵功能：（1）對單個舵槳裝置進行操縱效用試驗，左右舵槳分別進行順時針、逆時針操縱效用試驗，各進行三個循環(huán)，遙控操縱動作準確可靠；（2）對雙舵槳裝置進行操縱效用試驗，對左、右舵槳同時做順時針、逆時針的操縱效用試驗，各進行三個循環(huán)，遙控操縱動作準確可靠；（3）在0°、±90°和180°時，檢查舵角指示器與操縱手柄角度的誤差，誤差滿足廠家標準范圍。

此外，船舶主動力遙控系統(tǒng)功能還可進一步完善?？筛鶕?jù)不同船東的要求，增加必要的智能遙控設(shè)備，船舶的主動力遙控系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)船上遙控，還能實現(xiàn)岸基遙控，最終達到船舶無人駕駛的狀態(tài)。無人駕駛船舶應(yīng)該是未來船舶的發(fā)展目標和方向，因為人類終歸要將自己從航海中無處不在的危險和繁重的勞動中解脫出來[4]。

5 結(jié)論

1）主動力遙控系統(tǒng)不僅能夠改善船員的工作環(huán)境、減輕船員的勞動強度、提高效率，而且能夠提高船舶在運行時的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。因此，船舶主動力遙控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)是十分有必要的。

2）主動力遙控裝置可實現(xiàn)集成化自動化操作，其操縱簡單，設(shè)有必要的聯(lián)鎖，可防止機械損傷，能收集主動力各監(jiān)測點報警信號。這種裝置正逐步受到人們的重視，極具推廣價值。

[1] 中國船級社. 鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范[S]. 2012.

[2] 中國船舶工業(yè)總公司. 船舶設(shè)計實用手冊 電氣分冊[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1997.

[3] 中華人民共和國海事局. 船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則—國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則[S].2011.

[4] 中國船級社. 智能船舶規(guī)范[S]. 2015.