Файл: Нечаев П.А. Электронавигационные приборы учебник.pdf

Д ы х а т е л ь н ы й к л а п а н — специальное устройство, с по­ мощью которого можно уменьшить рабочее отверстие гидравличес­ кого трубопровода и тем самым предотвратить действие на сильфон резких изменений давлений, которые возникают на качке и вол­ нении.

Дыхательный клапан имеет рабочее отверстие диаметром 0,5 мм. Т р у б о п р о в о д ы , по которым передается давление от прием­

ких дюритовых шлангов к трубопроводам из красной меди.

Рис. 155. Сильфонный аппарат (продольный разрез):

272

Сильфонный аппарат, или приемник давления, является чувстви­ тельным элементом лага.

Как было указано выше, он представляет собой механический диф­ ференциальный манометр.

Название «сильфонный аппарат» приемник давления получил пото­ му, что имеющаяся в нем диафрагма выполняется в виде цельнодавле­ ных металлических мехов, которые называются сильфоном. Суммарное и статическое давления, поступающие в сильфонный аппарат, преобра­ зуются в нем в динамическое давление, действующее на механизм цент­ рального прибора.

Разрез сильфонного аппарата лага МГЛ-25 дан на рис. 155. Внутри бронзового корпуса 1 находятся три сильфона. Большой, малый верх­ ний и малый нижний сильфоны соединены основанием 11 (мембраной) большого сильфона. В центре мембраны запрессован конический упор 12, на который опирается шток 7, поджимаемый пружиной к упору 4 штока. Сверху сильфонный аппарат закрывается крышкой 6 с помощью болтов. Большой сильфон, малый верхний сильфон и часть крышки об­ разуют верхнюю герметичную полость, которая называется статиче­ ской полостью. Большой сильфон, малый нижний сильфон и корпус сильфонного аппарата образуют нижнюю герметичную полость, назы­ ваемую полостью полного или суммарного давления (эту полость иног­ да называют динамической).

Верхняя статическая полость с помощью штуцера 8 соединяется с трубопроводом статического давления. Нижняя полость соединяет­ ся через штуцер 10 с трубопроводом полного или суммарного дав­ ления.

Действие сильфонного аппарата заключается в следующем. Когда судно приобретает скорость, в нижней полости создается полное дав­ ление, а в верхней — статическое. На основание большого сильфона (мембрану) будет действовать результирующее давление, равное раз­ ности полного и статического давлений, т. е. равное динамическому дав­ лению. Под действием этого давления основание большого сильфона, а следовательно, и шток пойдут вверх. При этом будет приведен в дей­ ствие механизм центрального прибора. Таким образом, большой силь­ фон имеет своим назначением воспринимать динамическое давление и передавать его через шток в центральный прибор лага. Верхний малый сильфон обеспечивает крепление штока к основанию большого силь­ фона в воздухе, что позволяет обеспечить герметичность верхней полостибез использования сальника. Нижний малый сильфон компенсиру­ ет действие верхнего малого сильфона.

Для удаления воздуха из полостей сильфонного аппарата при за­ полнении его водой служат два крана 9. Для слива воды из верхней и нижней полостей сильфонного аппарата имеются пробки 14 и 13.

Центральный прибор лага

Центральный прибор лага имеет своим назначением преобразовать механическое усилие, передаваемое ему через шток сильфонного ап­ парата, в показания скорости судна и пройденного расстояния.

273

13 начнут приподниматься. Шток, приподнимаясь, будет действовать на пяту 11 рычага 10 с силой

F = Рд Q,

где Q — площадь большого сильфона, воспринимающая это давление.

Рис. 157. Кинематическая схема центрального при­ бора:

Л-каретк а счетчика; 27 -ш кала скорости; 2 8 - электро-' двшатель «Скорость»; 29 — сельсин-датчик скорости^

275

Усилие, передаваемое через шток на рычаг, создает относительно оси вращения рычага момент силы

М = Fr = P^Qr,

где г — плечо пяты рычага 10.

Таким образом, гидродинамическое давление, воспринимаемое чувствительным элементом лага, преобразуется в нем в механическое усилие, действующее через шток 13 на рычаг 10 компенсационной си­ стемы. Это усилие оказывает на рычаг вращающий момент, под дей­ ствием которого рычаг поворачивается вокруг своей оси 14 против ча­ совой стрелки. При этом скользящий контакт 16, прикрепленный к

Скорость

У

Рис. 158. Кинематические схемы узлов:

а — компенсационной системы; б — пройденного расстояния

рычагу 10, смещается влево из среднего положения и включает электро­ двигатель 28 «Скорость», называемый также электродвигателем ско­ рости. Электродвигатель 28 через систему механических передач развер­ нет коноид 5 (пространственный кулачок). При увеличении скорости судна коноид будет поворачиваться по часовой стрелке, при этом его радиус будет увеличиваться. На рабочую поверхность коноида упи­ рается сферический щуп 2, скрепленный с кареткой 6. Вращение коно­ ида отклонит щуп и каретку вправо вокруг оси 15 каретки. С кареткой 6 скреплен верхний конец компенсационной пружины 9. Поворот ка­ ретки поворачивает пружину вокруг точки ее крепления на рычаге

276

10 и изменяет направление действия силы натяжения пружины Р, Появится плечо

а = /sinoc,

где / — длина рычага 10\ а —- угол отклонения пружины от нулевого положения.

Вследствие этого появится момент силы натяжения компенсацион­ ной пружины 9 относительно оси 14 вращения рычага 10. Момент пружины будет равен

М г = Plsma.

Этот момент стремится развернуть рычаг по часовой стрелке, т. е. противодействует внешнему моменту, создаваемому штоком сильфон­ ного аппарата. Поворот коноида, а следовательно, и пружины будет продолжаться до тех пор, пока не станут равными по величине моменты М и М 1. Равенство указанных моментов и является условием компен­

скорости будет происходить аналогично. Для компенсации большего момента, передаваемого через шток на рычаг, следует увеличить момент силы натяжения компенсационной пружины. Для этого коноид и шкала скорости должны развернуться электродвигателем 28 на больший угол, при котором и наступит компенсация.

При уменьшении скорости судна момент, создаваемый штоком силь­ фонного аппарата, станет меньше момента компенсационной пружи­ ны 9. Условие компенсации, т. е. равенство моментов М и М г, нарушит­ ся, и под действием пружины 9 рычаг 10 отклонится вправо. При этом скользящий контакт 16 отойдет от нейтрального положения вправо и включит электродвигатель 28, который начнет разворачивать в обрат­ ном направлении коноид и шкалы скорости. Это, в свою очередь, начнет уменьшать момент компенсационной пружины. Когда момент, созда­ ваемый этой пружиной, станет равен моменту, создаваемому гидроди­ намическим давлением, рычаг возвратится в нейтральное положение, а скользящий контакт вновь остановит электродвигатель «Скорость». На шкале скорости при этом будет отмечаться новое, меньшее, значе­ ние скорости.

Таким образом, каждому значению гидродинамического давления соответствует определенный угол разворота каретки и компенсацион­ ной пружины.

Профиль коноида рассчитывается так, что его радиус изменяется пропорционально квадрату угла его поворота. Благодаря этому шка­ ла скорости получается линейной.

277

От коноида 5 вращение также передается на сельсин-датчик ско­ рости 29, дистанционно передающий показания скорости на репи­ теры.

Узел пройденного расстояния служит для ведения непрерывного счета пути, пройденного судном, автоматически умножая мгновенное значение скорости на время.

Узел пройденного расстояния (см. рис. 157 и 158, б) состоит из электродвигателя 23 «Время», называемого также электродвигателем времени, фрикционного конуса 19, каретки 26 с роликом 24, десятично­ го счетчика 20 и датчика пройденного расстояния 22.

Электродвигатель «Время» 23 получает питание при включении лага и вращается с постоянной скоростью. Через механическую переда­ чу этот двигатель вращает фрикционный конус 19, на который опирает­ ся фрикционный ролик 24, укрепленный в каретке 26. Каретка, имея внутреннюю резьбу, навинчена на ходовой винт 25, который, в свою очередь, связан передачей с электродвигателем «Скорость» 28. При вращении электродвигателя «Скорость» каретка получит возвратнопоступательное движение вдоль оси ходового винта. При сборке дан­ ного механизма каретка устанавливается таким образом, чтобы фрик­ ционный ролик 24 находился на вершине фрикционного конуса 19. В этом случае ролик не будет вращаться даже в случае вращения фрик­ ционного конуса. Когда судно получает движение и электродвигатель «Скорость» начинает работать, каретка 26 начинает перемещаться по ходовому винту 25. При этом ролик фрикционного механизма будет перемещаться по образующей конуса от вершины к основанию. Чем больше будет скорость судна, тем дальше от вершины конуса переме­ стится ролик.

В точке касания ролика и конуса их линейные скорости будут оди­ наковы. Известно также, что линейная скорость вращающейся точки прямо пропорциональна угловой скорости ее вращения и удалению дан­ ной точки от оси ее вращения. Следовательно, для точки касания будет справедливо равенство

юкЯ = юрС

гдесо,, ‘— угловая скорость конуса, об/мин; ©о 1— угловая скорость ролика, об/мин;

R ■— радиус конуса в месте касания его с роликом, мм; г — радиус ролика, мм.

Из приведенного равенства следует, что угловая скорость ролика будет

а число оборотов п ролика за время t

278