Судовые электрические устройства связи, управления и сигнализации

Размещено на http://allbest.ru

Судовые электрические устройства связи, управления и сигнализации



1. Внутрисудовая связь

1.1 Основные сведения

Внутрисудовая связь предназначена для обмена информацией на расстоянии из различных помещений судна.

Передаваемой информацией могут быть различные сообщения, устные или письменные, сведения о состоянии и режимах работы каких-либо объектов, а также команды и распоряжения.

В зависимости от способа передачи информации различают внутрисудовую связь, осуществляемую с помощью: переговорных труб, различных механических устройств и электрических сигналов.

Передача информации с помощью электрических сигналов называется электрической связью.

Источником информации может быть человек или какой-либо автоматический аппарат. Передаваемая информация может быть с заранее обусловленным текстом или без такового.

Рис. 1. Структурная схема электрической связи

Структурная схема электрической связи представлена на рис. 1, где обозначено:

П - передатчик - устройство, служащее для получения информации и преобразования ее в электрический сигнал; ЛС - линия связи - среда, служащая для передачи сигналов; Пр - приемник -- устройство, предназначенное для приема . электрических сигналов, преобразования их и передачи по назначению.

На судах передача сигналов осуществляется по проводам. Основными видами электрической внутрисудовой связи являются машинные и рулевые телеграфы и указатели, тахометры и различные системы телефонной связи.

1.2 Судовая телефонная связь

Основные сведения

Управление судовыми механизмами, расположенными в различных помещениях, часто на значительных расстояниях, невозможно без надежной разветвленной системы внутрисудовой телефонной связи.

Основными требованиями, предъявляемыми к телефонной связи, являются: надежность работы в условиях вибрации и качки; обеспечение четкой передачи человеческой речи при шумах сплошного спектра до 110 дБ; отсутствие помех радиоприему.

Классификация систем телефонной связи

Системы телефонной связи классифицируются по следующим признакам:

1. по назначению;

2. по принципу действия;

3. по способу питания микрофонных цепей.

По назначению различают служебную и обиходную телефонную связь.

Системы служебной (оперативной, командной) телефонной связи предназначены для соединения командных постов, постов управления и отдельных помещений, между которыми необходима оперативная связь; управления экипажем в процессе выполнения служебных обязанностей и несения вахты.

Системы телефонной связи общего пользования предназначены для соединения служебных, бытовых и жилых помещений. Эти системы создают необходимые удобства экипажу и пассажирам во время пребывания на судне.

По принципу действия различают ручную и автоматическую судовую телефонную связь.

При использовании ручной телефонной связи выбор абонента, его вызов и связь с ним осуществляются вручную. Примером ручной телефонной связи являются системы парной связи и связи через командный коммутатор ( см. ниже ).

При использовании автоматической телефонной связи выбор абонента осуществляется вручную, в его вызов и связь с ним осуществляется автоматически. Для выбора абонента набирают его номер при помощи телефонных аппаратов с дисковым или клавишным номеронабирателем, а соединение с ним происходит автоматически.

По способу питания микрофонных цепей системы телефонном связи делятся на три вида:

1. системы с питанием микрофонных цепей всех телефонных аппаратов от одного центрального источника постоянного тока (батареи) телефонной станции, которые сокращенно называются системами ЦБ, т. е. системами с центральной батареей;

2. системы с питанием микрофонных цепей каждого телефонного аппарата от индивидуального местного источника постоянного тока (батареи), которые сокращенно называются системами МБ, т. е системами с местными батареями;

3. системы с микрофонами, не требующими посторонних источников питания, которые называются безбатарейными (БВ) системами.

Очевидно, что при прочих равных условиях наибольшей надежностью обладают безбатарейные системы телефонной связи, меньшей - системы ЦБ, системы МБ на судах практически не применяются.

1.3 Виды систем служебной телефонной связи

Системы служебной телефонной связи применяются, как правило, безбатарейные и с ручной коммутацией соединений. Эти системы просты по устройству и поэтому имеют повышенную надежность.

На судах применяют несколько систем СТС, но наибольшее распространение получили две из них:

1. система прямой (парной) телефонной связи;

2. система телефонной связи с командным коммутатором.

Рассмотрим эти системы.

1.4 Система прямой (парной) телефонной связи.

Система состоит из двух (одной пары) телефонных аппаратов ТА1 и ТА2 (рис. 2) и соединяющей их отдельной кабельной линии связи ЛС без каких-либо промежуточных коммутационных устройств.

Рис. 2. Система прямой (парной) телефонной связи: ВМ - микрофон; ВF - телефон; BS - звонок; SA - рычажный переключатель; G - индуктор ( генератор переменного тока ); ТА1, ТА2 - аппараты телефонные

Каждый безбатарейный телефонный аппарат имеет разговорные приборы - микрофон ВМ и телефон ВF, сигнально-вызывные приборы - для посылки вызова индуктор G и для приема вызова звонок ВS, а также коммутационный прибор - рычажный переключатель SA для отключения от линии звонка и подключения разговорных приборов.

Эта система обладает наибольшей оперативной готовностью и надежностью, обеспечивает быстрое и безошибочное соединение абонентов, четкую передачу приказаний или донесений и ведение переговоров. Для вызова достаточно повращать рукоятку индуктора и снять микротелефонную трубку для ответа и ведения разговора. При повешенной трубке телефонный аппарат всегда готов к приему вызова.

Системы прямой (парной) связи соединяют рулевую рубку с ЦПУ и с другими постами, как было отмечено выше.

1.5 Система телефонной связи с командным коммутатором

Система состоит из одного коммутатора КК (рис. 3 ), телефонных аппаратов ТА1, . . ., ТАN и кабельных линий связи ЛС1, . . ., ЛСN.

Рис. 3. Система телефонной связи с командным коммутатором:

КК - комутатор; ВМ - микрофон; ВF - телефон; BS - звонок; SA - рычажный переключатель; G - индуктор ( генератор переменного тока ); АК1, АК2, АКN - абонентские комплекты; КV1 - сигнальное реле-бленкер, ЛК1 - линейный ключ; ЛС1, ЛС2, ЛСN - линии связи; ТА1, ТАN - аппараты телефонные

В этой системе применяются такие же телефонные аппараты, как и в системе прямой связи, показанной на рис.2.

Коммутатор содержит общие приборы, аналогичные телефонному аппарату, и индивидуальные абонентские комплекты АК1,. . .,АКN, каждый из которых состоит из сигнального реле-бленкера КVи линейного ключа ЛК.

С помощью бленкера КV фиксируется поступивший с i-й линии связи ЛС вызов, и линия ЛС подключается к звонку BS коммутатора, если микротелефонная трубка на коммутаторе не снята.

При помощи линейного ключа ЛКк общим приборам коммутатора подключается i-я линия связи ЛС i для ответа и разговора или для посылки вызова и разговора.

Существенной особенностью системы связи с командным коммутатором является то, что она обеспечивает возможность установления только одного разговорного соединения и только между коммутатором и одним или несколькими телефонными аппаратами одновременно.

Оперативная готовность системы обеспечивается тем, что ни один телефонный аппарат этой системы не может быть занят разговорным соединением ни с кем, кроме как с коммутатором, а коммутатор всегда готов к приему вызова от любого телефонного аппарата системы независимо от его занятости разговорным соединением с другими телефонными аппаратами.

Если коммутатор не занят, то вызов поступает на соответствующий бленкер и звонок, а если коммутатор занят, то это фиксируется только бленкером, что достаточно при нахождении абонента у коммутатора при ведении разговора

Обычно на судне имеются две системы телефонной связи с командными коммутаторами.

Один командный коммутатор расположен в рулевой рубке. К нему подключены телефонные аппараты установленные на баке (носу) и корме, в румпельном, машинном и насосном отделениях, в помещениях гирокомпаса, аварийного дизель-генератора и углекислотной противопожарной установки в каюте капитана и в некоторых других помещениях.

Второй командный коммутатор обычно располагается в ЦПУ энергетической установки судна. К нему подключены телефонные аппараты, установленные в рулевой рубке, у местного поста управления главной энергетической установки, в изолированных отсеках машинного отделения, в помещении аварийного дизель-генератора, в каюте старшего механика и электромеханика, а также в некоторых других помещениях.

1.6 Системы автоматической телефонной связи

Автоматическая телефонная станция (АТС) состоит из автоматической коммутационной системы, источников питания и вспомогательных устройств. С помощью источников питания постоянного тока обеспечиваются все элементы АТС электроэнергией необходимого качества.

Вспомогательные устройства предназначены для контроля и переключения источников питания и элементов коммутационной системы в процессе эксплуатации АТС.

Основой АТС и самой сложной ее частью является коммутационная система, общая структурная схема которой показана на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема АТС: ТА1…ТАN - телефонные аппараты; АК1…АКN - абонентские комплекты; КУ - коммутационное устройство; ШК1…ШКN - шнуровые комплекты; КСЛ - комплект соединительных линий; СВУ - сигнально-вызывное устройство; ОУУ - общее устройство управления

связь телеграф сигнализация авральный

Каждый телефонный аппарат ТА и абонентская линия связи АЛ подключены в АТС к своему абонентскому комплекту АК, а через него - к своим контактам коммутационного устройства КУ.

Каждая соединительная линия связи СЛ с другими телефонными станциями подключена в АТС к своему комплекту соединительных линий КСЛ, а через него - к своим контактам коммутационного устройства.

Количество абонентских комплектов определяет максимальное число N абонентских линий, которые могут быть подключены к АТС, и называется емкостью АТС.

Количество комплектов соединительных линий определяет число линий связи, которыми АТС может быть связана с другими телефонными станциями.

Каждый абонентский комплект вместе с подключенными к нему линией и телефонным аппаратом имеет свой кодовый абонентский номер.

Число цифр в кодовых номерах - значность номеров определяется емкостью судовой АТС, а в городских АТС - суммарной емкостью всех АТС города.

При емкости АТС до десяти абонентов достаточно использовать однозначные номера 0 1, 2, ..., 9; при емкости от 10 до 100 абонентов номера должны быть двузначными от 00 до 99; при емкости от 100 до 1000 необходимы трехзначные номера от 000 до 999.

Все комплекты соединительных линий и подключенные к ним линии, соединяющие АТС с одной телефонной станцией, имеют, как правило, один кодовый номер, а его значность в судовых АТС на единицу меньше значности абонентских номеров.

С помощью коммутационного устройства АТС создаются временные соединения абонентских и соединительных линий с общими устройствами управления ОУУ и с шнуровыми комплектами ШК.

С помощью каждого шнурового комплекта обеспечивается соединение между любыми двумя подключенными к коммутационному устройству линиями связи и создается один разговорный тракт.

Число шнуровых комплектов зависит от емкости АТС. Чем больше емкость АТС, тем равномернее распределяется во времени количество одновременных разговоров.

Поэтому в судовых АТС обычно количество шнуровых комплектов составляет:

3 - при емкости станции 10; 4 - при емкости 20; 5 - при емкости 40; 8 - при емкости 80.

Совокупность шнурового комплекта, коммутационных и управляющих приборов АТС, занятых при установлении одного телефонного соединения (тракта) между любыми двумя абонентами, называют шнуровой парой, или сокращенно шнуром.

Сигнально-вызывное устройство СВУ генерирует переменные напряжения 60 - 90 В при 25 Гц и 4 - 8 В при 425 - 450 Гц и производит их условную периодизацию для посылки сигналов от АТС к телефонным аппаратам.

Автоматическое управление соединениями обеспечивается с помощью абонентских комплектов, общих управляющих устройств и шнуровых комплектов по кодированным командам абонентов, поступающим на АТС по линии связи от телефонного аппарата при снятии микротелефонной трубки и при наборе номера.

В исходном состоянии «ожидания» ко всем абонентским линиям через элементы их абонентских комплектов подключен источник питания АТС, но постоянный ток по ним не протекает, так как в телефонных аппаратах последовательно со звонком включен конденсатор.

Абонент вызывает АТС снятием микротелефонной трубки, когда в телефонном аппарате коммутируется цепь постоянного тока, а по линии и элементам абонентского комплекта начинает протекать постоянный ток. При протекании постоянного тока в линии происходит срабатывание абонентского комплекта, с помощью которого замыкается цепь соответствующего входа общих управляющих устройств и передается им таким образом информация о поступлении вызова от абонента.

В общих управляющих устройствах выявляется незанятый свободный шнуровой комплект и обеспечивается соединение его входа через коммутационное устройство с абонентским комплектом и линией вызывающего абонента.

Когда занятые абонентом элементы АТС придут в состояние готовности к набору номера, тогда от сигнально-вызывного устройства через шнуровой комплект в линию вызывающего абонента посылается сигнал ответа АТС «Готово» -- непрерывный сигнал частотой 425 - 450 Гц.

По сигналу ответа АТС набирают кодовый номер вызываемого абонента; с помощью управляющих устройств, входящих в шнуровой комплект или в общие управляющие устройства, воспринимается информация, через коммутационное устройство соединяется выход шнурового комплекта с абонентским комплектом вызываемого абонента и производится проба его занятости.

Если вызываемый абонент занят другим соединением, что определяется по состоянию элементов его абонентского комплекта, то вызывающему абоненту от сигнально-вызывного устройства через шнуровой комплект посылается сигнал «Занято» - частый прерывистый сигнал частотой 425 - 450 Гц.

Если же вызываемый абонент свободен, то через шнуровой комплект и коммутационное устройство к линии вызываемого абонента подключается источник переменного тока напряжением 60 - 90 В частотой 25 Гц от сигнально-вызывного устройства и источик питания АТС.

Поскольку трубка с телефонного аппарата вызываемого абонента не снята, то по линии и соответствующим элементам шнурового комплекта протекает только переменный ток - идет вызов от АТС абоненту. Одновременно вызывающему абоненту подается сигнал контроля посылки вызова.

При снятии вызываемым абонентом трубки в его телефонном аппарате отключается звонок и замыкается цепь постоянного тока -- по цепи посылки вызова шнурового комплекта начинает протекать постоянный ток.

Протекание постоянного тока по цепи вызова АТС воспринимает как ответ абонента. При этом от линий отключается сигнально-вызывное устройство и подключаются элементы шнурового комплекта, с помощью которых обеспечивается создание и удержание через коммутационное устройство разговорного соединения между линиями вызывающего и вызываемого абонентов.

После окончания разговора, когда один из абонентов кладет микротелефонную трубку, в его телефонном аппарате размыкается цепь постоянного тока между проводами линии, что воспринимается шнуровым комплектом как сигнал об окончании разговора - «Отбой». При этом второму абоненту от АТС посылается сигнал «Занято», предлагающий положить трубку. После отбоя все занятые приборы АТС возвращаются в исходное состояние «ожидания».

Показанная на рис. 4 структурная схема и описанный общий порядок установления соединений характерны для всех судовых АТС. Все АТС в общем случае выполняют следующие операции:

1. принимают вызовы от абонентов;

2. производят пробу занятости шнуровых комплектов и соединительных путей в

коммутационном устройстве;

3. подключают свободные шнуровые комплекты к линиям вызывающих абонентов;

4. посылают абонентам ответ АТС о готовности к установлению соединений;

5. принимают кодовые команды - набор номера от абонентов на установление необходимых соединений;

6. производят пробу занятости соединительных путей и линий связи вызываемых абонентов, посылают сигналы занятости или вызова и контроля прохождения вызова абонентам;

7. принимают сигналы ответа вызываемых абонентов, устанавливают и удерживают разговорное соединение между абонентами;

8. принимают команды отбоя от абонентов и возвращают приборы АТС в исходное состояние «ожидания».

В судовых АТС используются разные коммутационные и управляющие приборы, источники питания и генераторы сигналов, разные способы управления и установления соединений.

На современных судах широко применяются электронные цифровые АТС. Они отличаются повышенной надежностью и обеспечивают высокое качество приема-передачи речи.



2. Системы синхронной связи

2.1 Основные сведения

При управлении судном необходимо передавать команды в машинное отделение об изменении частоты и направления вращения главных двигателей, знать о положении пера руля и т.п. Для этих целей используют машинные и котельные телеграфы, а также рулевые указатели.

Судовые телеграфы и рулевые указатели работают по принципу систем синхронной связи.

Системой синхронной связи называется такая электромагнитная система, которая обеспечивает одновременное согласованное перемещение или повороты на заданный угол нескольких механически не соединенных между собой валов механизмов или осей приборов.

В индукционных системах синхронной связи датчиком и приемником служат специальные электрические машины переменного тока, называемые сельсинами.

Эти системы по сравнению с другими обладают рядом преимуществ, которые обусловили их широкое применение, на судах. Их достоинствами являются:

1. высокая точность передачи угла поворота (0,75--2,5°);

2. простая и одинаковая конструкция датчика и приемника;

3. самосинхронизация;

4. возможность получения любого количества фиксированных положений;

5. надежность и безопасность в работе и др.

2.2 Устройство и принцип действия сельсинов

Индукционные системы синхронной передачи названы так потому, что в качестве датчиков и приемников они используют индукционные микромашины переменного тока - сельсины.

Сельсины имеют однофазную обмотку возбуждения, питаемую однофазным переменным током, и вторичную синхронизирующую трехфазную обмотку.

В зависимости от расположения этих обмоток различают сельсины контактные и бесконтактные.

Контактные сельсины в свою очередь могут быть двух видов:

1. с однофазной обмоткой на статоре и трехфазной обмоткой на роторе;

2. с однофазной обмоткой на роторе и трехфазной обмоткой на статоре.

У бесконтактных сельсинов обе обмотки расположены на статоре.

У контактных сельсинов первого вида на статоре имеются два явно выраженных полюса (как у машин постоянного тока ), на которых размещена обмотка возбуждения. Эта обмотка получает питание от сети переменного тока напряжением 36, 45, 110, 115 и 127 В частотой 50, 400 и 500 Гц ( в зависимости от типа сельсина )

Ротор выполнен с неявно выраженными полюсами. В пазы ротора укладывается трехфазная обмотка, соединяемая обычно по схеме «звезда». На роторе расположены три контактных кольца со щетками на них, предназначенные для электрической связи с другими сельсинами.

Контактные сельсины второго вида имеют обращенную конструкцию, т.е. в пазах сердечника статора уложена трехфазная обмотка, а на роторе с явно выраженными полюсами расположена однофазная обмотка.

Эти сельсины имеют ряд технических и эксплуатационных преимуществ по сравнению с сельсинами первого вида, а именно:

1. меньшее число контактных колец ( два вместо трех );

2. синхронизирующий момент в 1,5 раза больше, чем у сельсинов первого вида.

У бесконтактных сельсинов отсутствуют контактные кольца и щетки, так как у них и однофазная первичная, и трехфазная вторичная обмотки расположены на неподвижном статоре, а ротор представляет собой специальную конструкцию в виде двух постоянных магнитв, разделенных немагнитным материалом.

На рис. 5 показаны магнитные системы различных сельсинов.

Рис. 5. Магнитные системы контактных сельсинов с первичной однофазной обмоткой на статоре (а), на роторе (б) и бесконтактных сельсинов (в), (г)

1- статор; 2 - полюсы; 3 - ротор; 4 - пазы; 5 - пазы в роторе для короткозамкнутой обмотки; 6 -- внешний неподвижный магнитопровод; 7 - немагнитный ротор; 8 - вторичная трехфазовая распределительная обмотка: P1, P2 - постоянные магниты; д, д- воздушные зазоры; Ф -- поток возбуждения



2.3 Принцип действия сисемы синхронной связи

Принцип действия индукционной синхронной передачи рассмотрим на простейшем примере, когда к датчику подключен один приемник (рис. 6 ).

Рис. 6. Схема индукционной системы синхронной связи

Обмотки возбуждения сельсинов - датчика ОВи приемника ОВ - подключены к общему источнику однофазного переменного тока постоянной частоты. Протекающий по этим обмоткам переменный ток возбуждения вызывает одинаковые во времени (синфазные) изменения магнитных потоков Фвозбуждения обоих сельсинов.

В исходном ( согласованном ) положении роторов трехфазные обмотки сельсинов имеют одинаковое пространственное положение относительно обмоток возбуждения. Поэтому в одноименных фазах трехфазных обмоток сельсинов будут индуктироваться одинаковые по величине и совпадающие по фазе э. д. с.

Е= Есosб; Е= Есos ( б - 120? ); Е= Есos ( б - 240? ),

где б - угол поворота ротора от исходного положения, в котором ось обмотки возбуждения статора и ось первой фазной обмотки ротора совпадали.

В соединительных проводах, связывающих между собой попарно одноименные фазые обмотки, э.д.с. этих обмоток находятся в противофазе ( направлены встречно ). Например, в нижнем проводе направлены встречно фазные э.д.с. датчика Еи приемника Е, которые компенсируют друг друга, поэтому ток в нижнем проводе не протекает. По той же причине не протекают токи в остальных двух проводах.

При повороте ротора сельсина - датчика его фазные э.д.с. изменятся, т.е. равновесие между одноименными э.д.с. обоих сельсинов нарушится. В результате в проводах потекут т.н. уравнительные токи. При этом взаимодействие токов ротора с магнитными потоками статоров вызовет появление электромагнитных моментов.

У сельсина - датчика этот момент направлен против внешней силы, повернувшей ротор, т.е. стремится вернуть ротор в исходное положение. Однако этот ротор не может вернуться в исходное положение, т.к. он повернут, например, баллером руля

В то же время такой момент у сельсина - приемника имеет противоположное направление и поворачивает ротор этого сельсина в ту сторону, в которую был повернут ротор сельсина - датчика. На оси этого ротора закреплена легкая стрелка, которая поворачивается, указывая угол поворота ротора сельсина - датчика ( в нашем примере - угол поворота пера руля ).

2.4 Машинные телеграфы

Машинным телеграфом называется устройство, предназначенное для дистанционной передачи команд из рулевой рубки в машинное отделение об изменении режима работы судовой силовой установки и передачи ответов об исполнении команд.

Конструктивно машинный телеграф состоит из следующих основных приборов:

передатчика-приемника, устанавливаемого в рулевой рубке и на крыльях мостика; приемника-передатчика, расположенного в ЦПУ или МО; аппаратуры сигнализации.

Внешний вид передатчика-приемника показан на рис. 7.

Рис. 7. Передатчик-приемник машинного телеграфа ( в рулевой рубке, на крыльях мостика )

Внутри передатчика-приемника расположены датчик команд и приемник отработки заданной команды с общей шкалой, на которой нанесены команды, соответствующие режимам работы главного двигателя.

На исполнительном посту ( ЦПУ или МО ) устанавливается приемник-передатчик, совмещающий приемник команд и датчик ответа о принятом приказе. На шкале прибора написаны такие же команды, что и на приборе командного поста.

Приемник-передатчик отличается от передатчика-приемника тем, что в нем отсутствует освещение шкалы ( в машинном отделении светло ) и имеется система, которая автоматически включает звуковые и световые сигналы для привлечения внимания команды и отключает приборы сигнализации после передачи правильного ответа.

Основными элементами судовых телеграфов переменного тока являются индукциионные приборы синхронной связи - сельсины. В качестве сельсинов-датчиков используются контактные сельсины с однофазной обмоткой на роторе, в качестве приемников - бесконтактные сельсины.

В телеграфах нашли применение двойные (сдвоенные) сельсины - один датчик, другой приемник.

На рис.8. показана элементная схема машинного телеграфа.

Рис.8. Элементная схема машинного телеграфа

Посты управления ПУ1 - ПУЗ устанавливаются в рулевой рубке и на крыльях ходового мостика. Центральным является пост ПУ1 в рубке, где размещен датчик Д1 (передатчик приказаний) синхронной связи, поворот которого можно осуществлять посредством механической передачи с любого из трех постов управления. Датчик Д1 соединен линией связи с приемником синхронной связи П1 (приемник приказаний ), расположенный в машинном отделении.

При подаче команды поворотом датчика Д1 стрелка приемника П1 устанавливается в положение, соответствующее той или иной команде.

В этом случае включается сигнальное устройство СУ, в которое входят ревун Р, сигнальная лампа Н и трещотки Тщ. Рукоятка датчика Д2 (передатчик ответа) ставится обслуживающим персоналом в машинном отделении в положение, повторяющее положение стрелки приемника П1, что свидетельствует о приеме команды к исполнению.

Датчик Д2 соединен линией связи с приемниками П2 (приемник ответа) постов управления ПУ1 - ПУЗ. Поворот датчика Д2 вызывает перемещение стрелок приемников П2 и установку их в положение, соответствующее поданной команде (стрелки совмещаются с рукоятками постов управления ПУ1 - ПУЗ).

При совмещенном положении рукоятки датчика Д2 и стрелки приемника П1 сигнальное устройство СУ выключает звуковую и световую сигнализацию ( ревун Р, лампу Л и трещотки Тщ).

2.5 Котельный и рулевой телеграфы

Котельный телеграф устанавливается для связи вахтенного поста машинного отделения с постом котельного отделения по передаче приказаний об изменении режима работы котлов.

Приборы котельного телеграфа крепятся к переборкам и имеют некоторое конструктивное отличие от приборов машинного телеграфа, но принципиальная электрическая схема аналогична рассмотренной схеме машинного телеграфа.

Поэтому рассматривать схему котельного телеграфа нет необходимости.

Рулевой телеграф предназначен для передачи приказаний о перекладке руля из рулевой рубки в румпельное отделение при аварийном управлении рулем.

Принципиальная электрическая схема аналогична рассмотренной схеме машинного телеграфа. Поэтому рассматривать схему рулевого телеграфа нет необходимости.



2.6 Указатели положения пера руля

Указатели положения пера руля предназначаются для контроля о положении пера руля.

Конструктивно указатель положения пера руля состоит из следующих основных приборов: датчика, установленного в румпельном отделении, и приемника, расположенного в рулевой рубке (рис. 9 ).

Рис. 9. Датчик ( слева ) и приемник ( справа ) рулевого указателя

Датчик приводится в движение баллером руля.

Внутри датчика размещен сельсин-датчик, ротор которого связан с баллером руля.

Внутри приемника находится сельсин-приемник, на оси ротора которого закреплена стрелка, скользящая вдоль шкалы при повороте пера руля. Шкала приемника имеет деления 40? - 0 - 40? и надписи «Лево руля» и «Право руля». Цена деления шкалы - 1?.

Снаружи справа внизу корпуса приемника находится рукоятка регулятора яркости лампочки, подсвечивающей шкалу в темное время суток.

Правила Регистра устанавливают следующие погрешности передачи угла: если перо руля находится в диаметральной плоскости (диаметрали ),

допускаемая погрешность - не более ±1?,

при углах перекладки руля от 1? до 5? - не более ±1,5?,

при углах более 5? -не более ±2,5?.

Фактическое положение пера руля определяется положением стрелки, закрепленной на подвижной части рулевой машины. При повороте пера руля стрелка скользит вдоль шкалы с делениями.

Шкала нанесена на бронзовой полосе-линейке, закрепленной на неподвижной части корпуса рулевой машины.



3. Электрические сигнальные устройства и приборы

Электрические сигнальные устройства и приборы классифицируются следующим образом:

1. акустические приборы, которые, в зависимости от тональности звука, делятся на звонки, колокола громкого боя, ревуны и трещотки;

2. оптические приборы, включающие сигнальные лампы;

3. нумераторы;

4. прерыватели световой сигнализации;

5. замыкатели и извещатели ( например, пожарные извещатели ).

Акустические приборы

Рассмотрим устройство и принцип действия звонков.

Электрические звонки бывают двух типов:

1. работающие на «обрыв» цепи (типа ЗВОФ);

2. работающие на «короткое замыкание» (типа ЗВКФ).

Рис. 10. Схемы электрических звонков: а - на обрыв; б - на короткое замыкание

На рис. 10 представлены схемы включения звонков обоих типов.

При работе на обрыв (рис. 10, а) контакт прерывателя S разрывает цепь электро-магнита L звонка при притягивании якоря и опять замыкает его на возврате якоря в исходное положение. Для улучшения коммутации параллельно прерывателю включен конденсатор С.

В звонке, работающем на короткое замыкание (рис. 16.10, б), при притягивании якоря катушки электромагнита L шунтируются контактом прерывателя. Цепь питания при этом замыкается накоротко. Вследствие этого, звонки на короткое замыкание можно включать только последовательно с каким-либо резистором R или сигнальной лампой.

Ревуны и трещотки устроены так же, как и звонки.

В ревунах ревущий звук получается в результате частых ударов бойка о мембрану. Для усиления звука применяется рупор.

У трещотки частота ударов бойка о мембрану меньше, чем у ревуна. Это достигается насадкой медных гильз на сердечник электромагнитов.



4. Общесудовые системы сигнализации

Общесудовые системы сигнализации предназначены для различного рода оповещений вахтенного и обслуживающего персонала, членов экипажа, свободных от вахт, и пассажиров.

Различают следующие виды сигнализации:

1. обиходная;

2. служебная;

3. авральная;

4. специальная.

К последней относятся системы пожарной и трюмной сигнализации.

Обиходная сигнализация

Обиходная сигнализация служит для вызова обслуживающего персонала из буфета в салоны и каюты. Вызов посылается из салона или каюты звонковой кнопкой, имеющей замыкающие контакты. Сигнал поступает на специальный прибор - номерник, установленный в буфете.

Система обиходной сигнализации получает питание от судовой сети или от аккумуляторной батареи.

Номерник представляет собой прибор в виде ящика с рядом окошек на передней стенке. Число окошек соответствует числу кнопок вызова.

Рис. 11. Схема электромагнитного реле-бленкера

Внутри прибора против каждого окошка устанавливается специальное электромагнитное реле-бленкер ( рис. 11 ).

При нажатии кнопки вызова S1 но рабочей обмотке реле К 1.1 пойдет ток, якорь притянется и замкнет контакт К1 удерживающей обмотки К1.2. Последняя получит питание, и при отпускании кнопки S1 якорь останется притянутым к сердечнику.

Звонок Н звонит до тех пор, пока не будет отпущена кнопка S1. К якорю прикреплена алюминиевая полусфера, которая при его притяжении закроет окошко.

По номеру на полусфере определяют, откуда поступил вызов. Сигнал в окошке будет сохраняться до тех пор, пока дежурный не нажмет кнопку 52. При этом разрывается цепь питания удерживающей обмотки К1.2, и под действием пружины якорь возвращается

Служебная сигнализация

Служебная сигнализация служит для вызова вахтенных к трапу или переговорным трубкам ( телефонам ) для связи с вахтой в машинном отделении.

На командном посту для подачи сигнала устанавливают педальный замыкатель и для ответного сигнала - номерник.

На исполнительном посту находится звуковой сигнальный прибор с лампой сигнализации и для ответа о принятом сигнале - педальный выключатель. Тем самым обеспечивается не только подача сигнала вызова, но и получение подтверждения ( ответа ) о принятом сигнале.

Система служебной сигнализации получает питание от судовой сети напряжением 127…220 В переменного тока.

Авральная сигнализация

Суда, на которых объявление аврала голосом или иным средством не может быть слышно одновременно во всех местах, где могут находиться люди, должны оборудоваться электрической авральной сигнализацией, обеспечивающей хорошую слышимость сигналов во всех таких местах.

По Правилам Регистра, звуковые приборы должны устанавливаться в следующих местах:

.1. в машинных помещениях;

.2. в общественных помещениях, если их площадь превышает 150 м²;

.3. в коридорах жилых, служебных и общественных помещений;

.4. на открытых палубах;

.5. в производственных помещениях.

Система авральной сигнализации должна питаться от судовой сети, а также от шин аварийного распределительного щита.

Допускается питание авральной сигнализации от судовой сети и от отдельной аккумуляторной батареи при наличии устройств для автоматического переключения цепей авральной сигнализации на аккумуляторную батарею. В этом случае не требуется питания от аварийного и переходного источников электрической энергии. Емкость батареи должна соответствовать работе сигнализации в течение 15 мин

Система авральной сигнализации должна обеспечиваться непрерывным питанием независимо от того, находится батарея аккумуляторов в положении зарядки или разрядки.

Звуковые приборы авральной сигнализации должны располагаться таким образом, чтобы, сигнал был четко слышен при шуме в данном помещении. Звуковые приборы, установленные в помещениях с большой интенсивностью шумов, должны снабжаться световой сигнализацией. В машинно-котельных отделениях устанавливаются колокола громкого боя с дополнительной световой сигнализацией.

Тональность приборов авральной сигнализации должна отличаться от тональности приборов других видов сигнализации.

Звуковые сигналы (за исключением колокола) должны иметь частоту сигнала от 200 до 2500 Гц. Могут быть предусмотрены средства регулирования частоты звуковых сигналов в указанных пределах.

Авральная сигнализация должна приводиться в действие при помощи двухполюсного замыкателя с самовозвратом из рулевой рубки и из помещения, предназначенного для несения вахтенной службы при стоянке в порту, если оно имеется.

Если авральный сигнал не слышен из рулевой рубки или из поста, с которого он подается, после замыкателя должна быть установлена сигнальная лампа, информирующая о приведении в действие авральной сигнализации. Замыкатели должны иметь надписи, указывающие их назначение.

Звуковые приборы, замыкатели и распределительные устройства системы авральной сигнализации должны иметь хорошо видимые отличительные обозначения.

Специальная сигнализация

Основными видами специальной электрической сигнализации являются пожарная и трюмная. Эти виды относятся к системе предупредительной сигнализации, обеспечивающей оповещение вахтенных помощников о возникновении пожара в местах установки датчиков или появления воды в трюмах.



5. Судовая пожарная сигнализация

5.1 Основные сведения

Пожарная электрическая сигнализация комплектуется коммутатором, устанавливаемым в рулевой рубке, и отдельными электрическими цепями с многочисленными датчиками-извещателями, устанавливаемыми в местах возможного возникновения пожара. Коммутатор пожарной сигнализации выполняется в форме коробки, укрепляемой на переборке. Схема коммутатора собирается из электрических реле и ламп сигнализации.

Электрические реле принимают сигналы от извещателей и включают лампы сигнализации, которые размещаются в отдельных ячейках лицевой панели, покрытой матовым стеклом, изображающей форму судна.

На судах с большим количеством грузовых и служебных помещений на лицевой панели коммутатора может изображаться силуэт судна с разбивкой по палубам и отдельным участкам с лампами сигнализации. На принятый сигнал от извещателя реагирует реле и включает лампу сигнализации соответственно месту сработавшего извещателя, например, трюму №3.

Для привлечения внимания включается звонок.

5.2 Датчики-извещатели пожара

По принципу действия датчики-извещатели пожара делятся на два вида:

1. приборы ручного действия ( кнопочные выключатели );

2. автоматические приборы.

В свою очередь, автоматические приборы делятся на три вида:

Автоматические тепловые пожарные извещатели делятся на такие виды:

1. биметаллические контактные извещатели (аналог-электрический утюг );

2. ртутные термометры с электрическими контактами;

3. дымовые;

4. извещатели пламени.

Ручные пожарные извещатели устанавливаются в местах, где предполагается постоянное нахождение членов экипажа или пассажиров (палубы, проходы, коридоры, камбузы).

Автоматические пожарные извещатели устанавливаются в местах, где не предполагается постоянное нахождение членов экипажа или пассажиров ( например, в помещениях фонарной с запасами керосина для заправки фонарей «Не могу управляться», малярной с запасами красок и моющих средств, грузовых трюмах и многих других служебных помещениях ).

Более подробная информация о местах установки ручных и автоматических пожарных извещателей содержится в Правилах Регистра ( см. ниже ).

5.3 Биметаллические пожарные извещатели

В биметаллических пожарных извещателях чувствительным к теплу элементом является биметаллическая пластина ( рис. 12 ).

Рис. 12. Биметаллическая пластинка

Биметаллическая пластина состоит из двух слоев металлов с разными коэффициентами линейного расширения б и б. Слои металла соединяются либо сваркой, либо прокаткой в горячем состоянии. При нагревании пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. Изгиб пластины используется для воздействия на контакты реле.

При производстве биметаллических пластин применяют материалы с низким коэффициентом линейного расширения, например, железониеклевый сплав инвар, и с высоким коэффициентом - хромоникелевые, молибденоникелевые и немагнитные стали.

Разновидностью автоматических биметаллических извещателей являются максимально-дифференциальные ( рис. 13 )..

Рис. 13. Максимально-дифференциальный пожарный извещатель

Чувствительный механизм извещателя находится в пластмассовом корпусе 2. Два биметаллических чувствительных элемента 3 и 4 неподвижными концами прикреплены к стойкам, а подвижными - к осям контактных шайб. Элемент 3 расположен в закрытой камере 7, а элемент 4 - в открытой камере 6.

При медленном нарастании температуры оба элемента, одинаково нагреваясь, поворачивают контактные шайбы 9 и 10 с одинаковой угловой скоростью. Поэтому электрические контакты остаются замкнутыми. При достижении заданной температуры движение контактной шайбы 9 закрытого элемента ограничивается упором 1, вследствие чего контакты размыкаются, и происходит срабатывание извещателя при максимально допусимой температуре.

При резком скачкообразном повышении температуры окружающей среды открытый элемент 4 быстрее воспринимает ее, а следовательно, угловая скорость контактной шайбы 10 выше, чем шайбы 9. Происходит выключение контакта, т. е. извещатель срабатывает как дифференциальный.

Чувствительный элемент 4 защищен от механических повреждений перфорированным пластмассовым чехлом 5. Два сальниковых ввода 8 служат для подключения проводов.

5.4 Ртутные термометры с электрическими контактами

Такие термометры состоят из стеклянной колбы, частично заполненной ртутью.

В стенку колбы впаивается платиновый электрод, который служит выводом. Второй вывод, размещенный в верхней части колбы, выполнен подвижным. Его можно перемещать вручную при помощи магнита.

Рабочий объем колбы заполняется ртутью.

При повышении температуры ртуть нагревается и расширяется, т.е. увеличивается в объеме. Уровень ртути в колбе повышается, и при некоторой температуре ртуть соединяет оба вывода между собой.

Для регулирования температуры срабатывания изменяют расстояние между электродами путем перемещения подвижного вывода при помощи магнита: чем больше это расстояние, тем при большей температуре замкнутся контакты.

5.5 Дымовые ( ионизационные) извещатели

Дымовые (ионизационные) извещатели изготавливаются с радиоактивным препаратом - америцием, выполненным в форме колец, размещенных в двух ионизационных камерах.

Одна камера (сравнительная) изолируется от окружающей среды, через вторую (измерительную ) проходит воздух. Камеры центральными электродами - анодами соединяются между собой.

При впуске дымовых газов в камеру повышается электрическое сопротивление, что приводит к изменению равновесия напряжений, приложенных к этим камерам. Как только разность этих напряжений достигнет напряжения зажигания лампы с холодным катодом, она откроется и в сигнальной линии возникнет ток, поступающий на коммутатор.

5.6 Извещатель пламени

Извещатель пламени является полупроводниковым прибором, реагирующим на световое излучение, исходящее от очага пожара. Основными элементами извещателя являются фотоэлемент с линзой, пропускающей только инфракрасное излучение, транзисторный усилитель и лампа с холодным катодом.

Под действием инфракрасного излучения очага пожара на фотоэлементе появляется ЭДС, которая усиливается и открывает лампу. Сигнал пожарной тревоги подается на коммутатор в рулевую рубку. После принятия сигнала тревоги вахтенный помощник принимает меры к ликвидации очага пожара, объявляя по судну пожарную тревогу.

5.7 Схема пожарной сигнализации

В схеме пожарной сигнализации (рис. 14 ) используются датчики-извещатели, контакты которых замкнуты при нормальной температуре.



Рис. 14. Схема пожарной сигнализации

При пожаре сигнал тревоги поступает в ходовую рубку на щите пожарной сигнализации, в котором смонтированы электромагнитное реле, конденсатор, лампа, сигнализирующая о пожаре, и два выключателя. Рядом с щитом установлен звонок.

Питание схемы пожарной сигнализации обеспечивается от стартерной аккумуляторной батареи дизель-генераторов напряжением 24 В через групповой щит.

При подаче напряжения на выводы соединительного щита схема автоматической пожарной сигнализации готова к действию.

На щите пожарной сигнализации (ЩПС) выключатели SI, S2 должны быть постоянно включены (рис. 16.13 ). Так как контакты пожарных извещателей при нормальной температуре замкнуты, ток проходит через катушку реле Л7, однополюсный выключатель S1 и контакты всех извещателей, соединенных последовательно. Реле Л7 срабатывает и размыкает свои контакты в цепях сигнальной лампы HI и звонка Н2. Схема находится под напряжением и постоянно готова к действию

При повышении температуры воздуха в машинном отделении до 70 °С один или несколько извещателей, находящихся наиболее близко от очага повышенной температуры, срабатывают.

Размыкается цепь питания катушки реле K1 на ЩПС. Реле обесточивается и замыкает свои контакты в цепях питания сигнальной лампы и звонка. Лампа включается, а звонок звонит.

Подача сигнала «Пожар» продолжается до тех пор, пока температура воздуха в машинном отделении не станет ниже 70 °С и извещатель снова не замкнет свои контакты в цепи катушки реле К1.

Для снятия звукового сигнала на ЩПС установлен выключатель S2.

Наличие в схеме питания и исправность реле, звонка и лампы проверяют размыканием выключателя S1 цепи катушки реле. При выключении катушки реле К1 его контакты замыкаются и подается сигнал «Пожар», как и в случае автоматического срабатывания пожарных извещателей.

Конденсатор С предназначен для защиты от ложных срабатываний извещателя в условиях повышенной вибрации корпуса судна. При размыкании контактов извещателей реле кратковременно остается включенным из-за тока разряда конденсатора.

Конденсаторы подобного назначения обычно встроены в извещатели.



6. Трюмная сигнализация

Трюмная сигнализация предназначена для оповещения о недопустимом повышении уровня воды под сланями. В качестве сигнализаторов используются мембранные датчики-сигнализаторы, которые устанавливаются в непосредственной близости от днища трюма.

Давление столба воды, поступившей в трюм, вызывает деформацию мембраны, которая через толкатель передает движение на замыкающие контакты электрической цепи сигнализации. В рулевой рубке на коммутаторе трюмной сигнализации появляется световой сигнал. Принимаются меры по откачке воды.



7. Тахометры

7.1 Основные сведения

Тахометр - устройство для измерения скорости вращения вала. В состав тахометра входят датчик и приемник скорости, а также линия электропередачи, соединяющая датчик и приемник.

В зависимости от принципа действия, различают два вида тахометров:

1. механические;

2. электрические.

Электрические тахометры предназначены для измерения частоты вращения гребных валов, главных двигателей, турбонагнетателей, дизель-генераторов, вспомогательных механизмов и др.

В состав установки тахометров независимо от принципа работы входят датчик, указатели частоты вращения и проводная линия связи.

В качестве датчиков скорости используют генераторы постоянного или переменного тока, напряжение которых пропорционально скорости вала.

В качестве приемников скорости используют вольтметры постоянного или переменного тока, шкала которых градуируется непосредственно в единицах измерения скорости вала ( чаще всего, в об / мин ).

В качестве линий связи используют 2- или 3-проводные кабели ( на постоянном токе - 2-проводные, на переменном - 3-проводные, в зависимости от типа тахометра ).

На судах применяют следующие типы тахометров:

1. тахометры вольтметрового типа;

2. индукционные тахометры;

3. компенсационные тахометры.

На судах чаще других применяются тахометры вольтметрового типа и индукционные тахометры.



7.2 Тахометры вольтметрового типа

Тахометр вольтметрового типа - это генератор постоянного тока специального исполнения небольшой мощности.

Как известно из курса электротехники, э.д.с. генератора постоянного тока ( В )

Е = сnФ,

где с - конструктивный коэффициент ( постоянная величина );

n - частота вращения якоря генератора, об / мин;

Ф - магнитный поток полюсов генератора, Вб.

В тахометрах данного типа магнитный поток создается полюсами, выполненными в виде постоянных магнитов ( т.е. на полюсах нет обмотки возбуждения ). Поэтому этот поток есть величина постоянная.

Значит, с учетом того, что конструктивный коэффициент «с» и магнитный поток Ф - величины постоянные, э.д.с прямо пропорциональна частоте вращения якоря

Е = сnФ ? n.

Поэтому шкалу измерителя скорости - вольтметра можно отградуировать непосредственно в единицах измерения скорости - в об / мин ( или радианах в секунду ).

Прямо пропорциональная зависимость между скоростью и э.д.с. позволяет получить равномерную шкалу на вольтметре, что облегчает снятие отсчета скорости.



Рис.15. Схема включения тахометра ( а ); схема магнитного шунта ( б )

Схема включения тахометра вольтметрового показана на рис. 15, а.

Гребной вал через механическую передачу 2 (зубчатые колеса и цепную передачу) передает вращение якорю генератора 3. Последний связан проводами 4 с указателями 5, представляющим собой вольтметры магнитоэлектрической системы.

К одному датчику скорости - генератору подключают несколько тахометров, расположенных в разных местах - в машинном отделении, на мостике и др. Длина проводов линии электропередачи между генератором и тахометрами получается разной, поэтому показания вольтметров могут отличаться.

Для регулировки показаний в корпус каждого тахометра встраивается корректор - регулировочный резистор, ось которого выведена наружу прибора и имеет гнездо - шлиц. Для регулировки вставляют отвертку в шлиц и поворачивают ось резистора в нужном направлении, до получения правильного отсчета. Для получения истинного значения скорости вала используют механические тахометры.

Кроме такой индивидуальной регулировки, отдельной для каждого тахометра, возможна общая регулировка показаний всех тахометров одновременно.

Для этой цели служит магнитный шунт, встроенный в корпус генератора (рис. 15, б ).

Этот шунт из ферромагнитного материала располагается рядом с полюсами постоянных магнитов. Магнитный поток, пронизывающий якорь генератора

Ф = Ф- Ф

Ф- магнитный поток постоянных магнитов;

Ф- магнитный поток, проходящий через шунт.

Расстояние между полюсами и шунтом можно изменять при помощи регулировочного винта. При удалении шунта от полюсов воздушный зазор между шунтом и полюсами увеличивается, поэтому часть магнитного потока полюсов, отбираемая шунтом, уменьшается. Поэтому увеличивается магнитный поток, проходящий через якорь генератора, а значит, и э.д.с. генератора.

Обычно такую регулировку применяют для компенсации старения постоянных магнитов, которое приводит к постепенному уменьшению магнитного потока полюсов.

Отечественной промышленностью изготовляются датчики (генераторы) вольтметровых тахометров типа МЭТ 8/30 ( М - морской, Э - электрический, Т - тахометр, 8 - максимальное число тахометров, которые можно подключить к генератору, 30 - номинальное напряжение генератора при 1500 об/мин, В ).

Указатели тахометров типов М-150, М-160, М-170, М-180, М-185 и М-186 имеют поворот стрелки на 240°. Указатели некоторых типов имеют светящуюся стрелку и шкалу,

Указатели других типов имеют внутреннее электрическое освещение и светящуюся шкалу.

Основная погрешность при измерении в пределах от 10 до 100% номинального значения частоты вращения вала не превышает ±1% от номинального значения шкалы.

К положительным качествам вольтметровых тахометров относятся: быстрота измерения, равномерность градуировки шкалы указателя, простота и надежность действия, возможность подключения к датчику большого числа указателей (до восьми приборов) и небольшая погрешность измерений.

Недостаток этой системы: изменение постоянства магнитного потока полюсов генераторов вследствие ударных сотрясений, вибрации и температурных колебаний, а также наличие коллектора, за которым требуется значительный уход.

7.3 Индукционные тахометры

Для измерения частоты вращения быстровращающихся валов применяются малогабаритные трехфазные индукционные тахометры типа ТЭ (ТЭ-204, ТЭ-205, ТЭ-206 и ТЭ-207).

Рис. 16. 3-фазный индукционный тахометр:

1 - 3-фазный синхронный генератор; 2 - 3-фазный синхронный двигатель; 3 - вращающийся постоянный магнит; 4 - алюминиевый диск; 5 - противодействующая пружина