Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng hệ thống lái điện thuỷ lực có điều khiển bằng kỹ thuật số với giá rẻ

BỘ GIAO DỤC VA DAO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------------------ NGUYỄN VIỆT HÙNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN-THUỶ LỰC CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG KỸ THUẬT SỐ VỚI GIÁ RẺ LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Người hướng dẫn: PGS.TS. Ngô Sỹ Lộc Viện: Cơ khí động lực HÀ NỘI - 2007 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô giáo và các cán bộ Khoa cơ khí -Viện cơ khí động lực, Bộ môn Kỹ thuật Thuỷ khí và tàu Thuỷ, Bộ môn Hàng không và Máy tự động thuỷ khí đã trực tiếp giảng dạy cho khoá chúng tôi. Tôi đặc biệt cảm ơn PGS.TS. Ngô Sỹ Lộc đã tận tình hướng dẫn trong thời gian làm luận án. Đồng thời tôi cũng xin cảm ơn thư viện Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện giúp tôi được tham khảo các tài liệu cần thiết để có cơ sở hoàn thành luận án. Cảm ơn các đồng nghiệp cùng khoá và gia đình đã động viên, chia sẻ khó khăn và giúp đỡ tôi hoàn thành khoá học này. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp này là công trình của riêng tôi. Các số liệu và kết quả tính toán là hoàn toàn mới và trung thực. Tác giả Nguyễn Việt Hùng DANH MỤC CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ STT Ký hiệu Đại lượng Đơn vị 01  Góc quay bánh lái rad 02 M Mômen lái Tm 03 p Áp suất 04 D Đường kính mm 05 R Bán kính séctơ mm 06 t Thời gian 07 N Công suất động cơ điện KW 08 n Số vòng quay làm việc Vòng/phút 09 Q Lưu lượng 10  Hệ số diện tích bánh lái - 11 K Hệ số phụ thuộc cấp tàu - 12 A Diện tích bánh lái 13  Hệ số kéo dài 14 ReH 15 C Hằng số - 16  Hệ số lấy cho trục lái sau chân vịt - 17 v Vận tốc của tàu 18 r Khoảng cách Giới hạn chảy của vật liệu trục Kg/cm2 S lít/phút M2 Mpa Km/h m 19 F Tổng diện tích các bu lông nối cm2 20 Ts Lùc ®Èy ch©n vÞt Kg 21 F Tiết diện cm2 22 L Khoảng cách hai tâm xylanh mm 23 m Hiệu suất cơ khí 24 H Hành trình píttông 25 Pc Sức cản của đường ống 26 V Dung tích lít 27  Hệ số nhớt động của chất lỏng Cst 28  Khối lượng riêng Kg/m3 29  Trọng lượng riêng của chất lỏng N/m3 30 g Gia tốc trọng trường m/s2 31  Hiệu suất của máy bơm 32 q Lưu lượng riêng cm3/vòng 33 Udm Điện áp làm việc VDC 34  Vận tốc góc rad/s 35 i Tín hiệu điều khiển 36 δ Góc lệch cánh lái hướng % mm Kg/cm2 % rad DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Tên hình vẽ Trang 01 Hình 1.1- Cấu tạo cơ bản của hệ thống lái 11 02 Hình 1.2- Sơ đồ phân loại các hệ thống thiết bị lái 13 03 Hình 1.3- Sơ đồ phân loại truyền động lái 17 04 Hình 1.4- Sơ đồ hệ thống thuỷ lực đơn giản 22 05 Hình 1.5- Sơ đồ hệ thống thuỷ lực của máy lái KE-W40 25 06 Hình 1.6- Sơ đồ hệ thống thuỷ lực máy lái W130 28 07 Hình 2.1- Sơ đồ hệ thống thuỷ lực chọn thiết kế 32 08 Hình 2.2- kích thước của cánh lái 35 09 Hình 2.3- Hình vẽ máy lái 40 10 Hình 2.4- Sơ đồ tính lực tác dụng lên xylanh 40 11 Hình 2.5 - Sơ đồ tính lực tác dụng lên xylanh 59 12 Hình 2.6- Hình vẽ tính toán thùng dầu 65 13 Hình 2.7- Hình dáng bể dầu và cụm nguồn 67 14 Hình 3.1-Sơ đồ khối phương pháp điều khiển bằng tay 70 15 Hình 3.2- Sơ đồ khối phương pháp điều khiển bán tự động 71 16 Hình 3.3- Sơ đồ nguyên lý điều khiển và lái tàu (tự động) sử 71 dụng Xenxin 17 Hình 3.4 - Sơ đồ hệ thống lõi máy lái tàu thuỷ 74 18 Hình 3.5- Sơ đồ khối điều khiển cánh lái hướng 74 19 Hình 3.6- Đặc tính hàm truyền khi J thay đổi 80 20 Hình 3.7: Đồ thị mô tả sự ảnh hưởng của J đến các tiêu chuẩn 81 đánh giá chất lượng hệ thống 21 Hình 3.8. Đặc tính hàm truyền khi lc thay đổi 83 22 Hình 3.9: Đồ thị mô tả sự ảnh hưởng của lc đến các tiêu 84 chuẩn đánh giá chất lượng hệ thống 23 Hình 3.10: Đặc tính hàm truyền khi kph thay đổi 86 24 Hình 3.11: Đồ thị mô tả sự ảnh hưởng của kph đến các tiêu 87 chuẩn đánh giá chất lượng hệ thống 25 Hình 3.12. Đặc tính hàm truyền khi δ thay đổi 89 26 Hình 3.13: Đồ thị mô tả sự ảnh hưởng của δ đến các tiêu 90 chuẩn đánh giá chất lượng hệ thống 27 Hình 3.14: Đặc tính hàm truyền khi p thay đổi 92 28 Hình 3.15: Đồ thị mô tả sự ảnh hưởng của p đến các tiêu 93 chuẩn đánh giá chất lượng hệ thống DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 01 Bảng 2.1- Thông số của dầu thuỷ lực sử dụng trong hệ thống 45 02 Bảng 2.2- Thông số kỹ thuật bơm bánh răng chọn trong hệ thống 50 03 Bảng 2.3– Thông số kỹ thuật bơm tay chọn trong hệ thống 51 04 Bảng 2.4- Thông số kỹ thuật của van an toàn chọn trong hệ thống 52 05 Bảng 2.5 - Thông số kỹ thuật của van phân phối ¾ 06 Bảng 2.6- Thông số kỹ thuật của van hãm tải chọn trong hệ thống 07 Bảng 2.7- Thông số kỹ thuật của van chống quá tải trong hệ thống 08 Bảng 2.8- Thông số kỹ thuật của xylanh thuỷ lực trong hệ thống 09 Bảng 2.9-Thông số kỹ thuật của động cơ điện chọn trong hệ thống 53 54 54 55 56 10 Bảng 2.10 - Thông số kỹ thuật của lọc hồi chọn trong hệ thống 57 11 Bảng 3.1 - Kết quả thu được khi J thay đổi 79 12 Bảng 3.2 - Kết quả thu được khi lc thay đổi 82 13 Bảng 3.3 - Kết quả thu được khi kph thay đổi 85 14 Bảng 3.4 - Kết quả thu được khi δ thay đổi 88 15 Bảng 3.5 - Kết quả thu được khi p thay đổi 91 LỜI MỞ ĐẦU Tàu thuỷ là một trong những phương tiện giao thông được dùng rộng rãi và có lịch sử lâu đời nhất. Tàu thuỷ có khả năng chở hàng hoá, hành khách (tàu du lịch) với khối lượng lớn và độ tin cậy cao. So với các hình thức vận tải đường dài khác như: ô tô, máy bay thì tàu thuỷ có ưu điểm nổi bật đó là khả năng vận chuyển với độ tin cậy cao và với giá thành thấp hơn. vận tải đường thủy chia làm 2 loại: vận tải đường biển và vận tải đường sông. vận tải đường biển dùng tàu lớn cú đặc tính lái, tính quay trở và kết cấu của tàu hiện đại và hoạt động trong vùng nước sâu, có gió to sóng lớn. trong khi đó vận tải đường sông dùng các loại tàu nhỏ từ vài chục tấn đến vài nghìn tấn. các tàu chạy trong vùng nước nông có địa hình đáy sông và bờ sông luôn thay đổi. nước ta nằm ở vùng đông nam Á có khí hậu nhiệt đới giú mựa, mưa nhiều. diện tích tuy nhỏ nhưng có tổng số đường sông dài 17.702 km đứng thứ 7 trên thế giới. trong đó có 5.149 km đường sông có độ sâu nhỏ nhất là 1,8m. như vậy có thể dùng tàu với sức chở tới 1000 tấn để vận tải hành khách và hàng hóa. các tàu sông của ta trước kia chủ yếu là tàu gỗ và một số ít là tàu vỏ bê tông lưới thép, có sức chở dưới 1000 tấn. hiện nay đội tàu sông đã và đang được hiện đại hóa: các tàu được đóng bằng thép và các hệ thống lái được cơ khí hóa và tự động hóa để tăng đặc tính lái của tàu và làm giảm cường độ lao động của con người. việc nghiên cứu các hệ thống lái áp dụng hiệu quả cho tàu đường sông đã trở nên cấp bách vì cỏc chủ tàu này thường là cá nhân hoặc hợp tác xã có số vốn đầu tư hạn chế. tìm kiếm giải pháp tính toán thiết kế các hệ thống lái điện-thủy lực có giá thành thấp nhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu về đặc tính quay, trở và lái của tàu là mục tiêu nghiên cứu của luận án này. với tính toán thiết kế này, mômen lái 1,5 tm được chọn làm thông số chính. trong trường hợp cụ thể, phụ thuộc vào tải trọng tàu có thể mở rộng từ 0,5 tm đến 10 tm áp dụng cho tàu sông từ vài chục đến 1 3 nghìn tấn. Việc tăng mô men lái được thực hiện dễ dàng bởi mô men tăng tỷ lệ với áp suất làm việc của hệ thống. Vì các hệ thống lái điện - thuỷ lực hiện đại sử dụng van xéc vô điện - thuỷ có giá thành rất cao mà trong nước lại chưa chế tạo được 2 nên trong luận án này tôi sử dụng loại van phân phối thông thường rẻ tiền (thường giá thành bằng 6÷10% giá thành van xéc vô điện thuỷ) và phản hồi ngược được thực hiện nhờ gắn cứng vỏ của van trượt với píttông của xylanh lái . Để đánh giá tính thực thi của đề xuất này, trong phần cuối, tôi đã xây dựng mô hình hệ thống lái đề xuất và đánh giá đặc tính động lực học của hệ thống thông qua đặc tính quá độ. Việc đề xuất van điều khiển dạng con trượt thông dụng, tín hiệu điều khiển là tín hiệu liên tục hoặc gián đoạn mở ra khả năng áp dụng kỹ thuật số để điều khiển. Như vậy có thể kết nối với máy tính cá nhân để thực hiện việc lái tự động theo chương trình cho trước đã cài đặt vào máy tính. Đồng thời khi có nhu cầu, có thể sử dụng tín hiệu từ các vệ tinh địa tĩnh để điều khiển cả mạng lưới vận tải đường thuỷ Quốc gia. Đây cũng là một hướng đi hiện đại được nhiều nước trên thế giới quan tâm. Nội dung luận án gồm các phần chính sau: Chương I: Giới thiệu chung về hệ thống lái tàu Thuỷ. Chương II: Tính toán thiết kế máy lái 1,5 Tm. Chương III: Nghiên cứu đặc tính động lực học của hệ thống lái tàu Thủy. CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THUỶ 1.1. Nguyên lý và cấu tạo. Để có thể điều khiển một con tàu chuyển động(chạy) được như mong muốn cần phải có một hệ thống các trang thiết bị chuyên dùng được gọi chung là hệ thống thiết bị lái. Để làm được điều đó thì yêu cầu của các hệ thống lái phải đáp ứng điều kiện sau: + Đảm bảo cho tàu có đặc tính ăn lái tốt, điều này có nghĩa là khi có tín hiệu điều khiển thì hệ thống thiết bị lái phải đảm bảo chuyển hướng con tàu như mong muốn. Về tính ăn lái của con tàu có thể hiểu đó là khả năng chuyển động của con tàu theo ý muốn của người lái. Điều đó có nghĩa là tàu phải có khả năng ổn định hướng đi cũng như thực hiện các xoay trở khi cần thiết. Do đó, tính ăn lái sẽ gồm hai lĩnh vực quan hệ mật thiết và đối lập nhau đó là tính ổn định hướng và tính xoay trở. Một con tàu có tính ổn định hướng tốt thì tính xoay trở sẽ kém và ngược lại. Vì vậy khi thiết kế cần biết dung hoà các mâu thuẫn đó, phải nhấn mạnh những đặc tính nào cần thiết hơn cho từng loại tàu. Tính ăn lái phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hình dáng con tàu, số lượng chân vịt…Trong đó việc tính toán thiết kế xác định kích thước của, số lượng chân vịt cũng như mômen lái, tốc độ lái là vấn đề quan trọng nhất. + Hệ thống thiết bị lái ph¶i đảm bảo tù ổn định. Ở đây tính tù ổn định của quá trình lái được đặc trưng bởi khả năng chạy tàu và chuyển hướng (khi tàu đang chạy) tin cậy và không có dao động. 2 + Hệ thống thiết bị lái phải đảm bảo cho người lái thao tác thuận tiện, linh hoạt tin cậy và chính xác trong mọi tình huống. + Hệ thống thiết bị lái phải được trang bị đầy đủ các thiết bị đo báo, kiểm tra cảnh giới, an toàn và khiếm thiết, có thể nâng cấp lắp đặt thêm các hệ thống định vị và dẫn đường hiện đại nhất để đảm bảo tàu đi đúng hướng của hải trình. Ta hãy xem sơ đồ dưới đây để thấy được cấu tạo cơ bản của một hệ thống thiết bị lái: 1-Cánh bánh lái; 2-Ổ đỡ cánh bánh lái; 3-Ổ bi dưới; 4-Trục bánh lái; 5Ổ bi trên của trục bánh lái; 6-Thiết bị lái ; 7-Hệ dẫn động lái; 8-Hệ dẫn động điều khiển ; 9-Cabin(đài) điều khiển. Hình 1.1 - Cấu tạo cơ bản của hệ thống lái 3 Các thành phần cấu tạo cơ bản của hệ thống thiết bị lái tàu, bao gồm: + Bánh lái-có kết cấu phẳng, khi quay chìm trong nước trong quá trình tàu chạy sẽ hình thành phản lực cần thiết để điều khiển tàu; + Trục bánh lái - được dùng để quay bánh lái; + Hệ dẫn động bánh lái: hệ thống truyền chuyển động từ phần tử điều khiển đến phần tử lái. + Phần tử lái: cơ cấu tạo ra mômen để dịch chuyển bánh lái; + Phẩn tử điều khiển: phần tử tạo ra tín hiệu điều khiển. Trong thành phần hệ thống thiết bị lái còn có: Hệ dẫn động dự phòng và hệ dẫn động sự cố; Cơ cấu giới hạn góc quay của bánh lái; Các phần tử và cơ cấu phụ khác được sử dụng để đảm bảo cho hệ thống làm việc tin cậy và hiệu quả cao… Các thiết bị điều khiển tàu thường được phân thành hai nhóm chính, được đưa dưới hình 1.2. ThiÕt bÞ®iÒu khiÓn tµu Thô ®éng Chñ ®éng ThiÕt bÞ l¸ i phun Hình 1.2- Sơ đồ phân loại các hệ thống thiết bị lái DÞch chuyÓn cét ch©n vÞ B¸ nh l¸ i chñ ®éng Lo¹ i ®u êng hÇm § ¹ o luu quay C¬ cÊu ®/c luång nuí c phôt Cét quay ch©n vÞt C¬ cÊu ®/c kiÓu c¸ nh ThiÕt bÞh· m B¸ nh l¸ i B¸ nh l¸ i dÞch chuyÓn 4 1.2. Các yêu cầu cơ bản đối với máy lái tàu thuỷ: Khi tính toán thiết kế máy lái, người thiết kế phải nắm rõ được những quy định, yêu cầu đặt ra cho máy lái. Trong các quy phạm của đăng kiểm và công ước quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển cã SOLAS (Safety of Life At Sea), đặc biệt là đối vối hệ thống điều khiển tàu (hệ thống lái) nhằm nâng cao tính an toàn cho con người cũng như hàng hoá trên biển. Theo Đăng kiểm Việt Nam, công ước quốc tế SOLAS và quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam là những cơ sở pháp lý cơ bản để người thiết kế, chế tạo và sử dụng, khi triển khai việc tính toán thiết kế, chế tạo và sử dụng các máy lái điện thuỷ lực xác định rõ những vấn đề kỹ thuật công nghệ, làm việc và an toàn … Về số lượng thiết bị lái, theo 20, quy định như sau: - Mỗi tàu phải được trang bị một máy lái chính và một máy lái phụ. Máy lái chính và máy lái phụ phải bố trí sao cho sự hư hỏng của một trong các máy đó không làm tê liệt hoạt động của máy lái kia. - Thiết bị lái chính có khả năng điều khiển hoạt động của bánh lái thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật khi các máy lái này làm việc. Cũng theo 20 các thiết bị lái chính và trục lái thì phải đảm bảo: - Có khả năng quay lái từ 350 mạn này sang 350 mạn kia khi tàu toàn tải và đang chạy tiến với vận tốc khai thác tối đa với thời gian không quá 28s - Trụ lái ở vùng séctơ phải có đường kính lớn hơn 120mm không kể phần kích thước gia cường. - Được thiết kế sao cho không bị hỏng khi tàu chạy lùi với vận tốc tối đa. 5 Các thiết bị lái phụ phải đảm bảo: - Có đủ độ bền và khả năng điều khiển được tàu với vận tốc đảm bảo tính năng hàng hải của tàu và có khả năng hoạt động nhanh chóng khi máy lái chính gặp sự cố. - Có khả năng dịch chuyển bánh lái từ 150 mạn này sang 150 mạn kia trong vòng không quá 60s khi tàu toàn tải và đang chạy tiến với vận tốc bằng nửa vận tốc khai thác lớn nhất hoặc bằng 7 hải lý/h (lấy giá trị lớn hơn). - Lực quay vô lăng lái do người điều khiển không quá 160N (16kg). Trong trường hợp bị mất nguồn bất kỳ trong các bộ động lực lái phải có tín hiệu bằng âm thanh và ánh sáng trên buồng lái. Các đường ống, két dầu theo 20 phải đảm bảo: - Hệ thống ống thuỷ lực phải được bố trí sao cho có thể sẵn sàng chuyển đổi được giữa các máy lái với nhau. - Có hệ thống xả khí ra khỏi hệ thống truyền động. - Áp lực thiết kế của ống phải chịu áp suất của chất lỏng ít nhất = 1,25 lần áp suất làm việc lớn nhất. - Mỗi két chứa chất lỏng thuỷ lực phải có thiết bị báo động mức thấp của chất lỏng để chỉ báo sớm nhất sự rò rỉ chất lỏng. Tín hiệu này phải bằng âm thanh hoặc bằng ánh sáng tới buồng lái. Đề phòng xảy ra trường hợp khác thuỷ lực do một hư hỏng nào đó theo20 cũng quy định: - Hệ thống điều khiển thiết bị lái cho máy lái phụ ở buồng lái và buồng đặt máy lái. 6 - Hệ thống điều khiển thiết bị lái cho máy lái phụ ở buồng lái phải độc lập với hệ thống điều khiển máy lái chính. - Ở khoang máy lái có thể ngắt hệ thống điều khiển từ cabin lái. - Phải có khả năng đưa hệ thống điều khiển hoạt động được từ mọi vị trí trên buồng lái . - Nếu mất nguồn điện cho hệ thống điều khiển, phải có tín hiệu bằng âm thanh và ánh sáng trên buồng lái. - Mạch điều khiển phải có thiết bị bảo vệ ngắt mạch. - Có khả năng chuyển đổi nhanh chóng từ lái tự động sang lái trực tiếp. Đối với các hệ thống liên lạc và chỉ báo góc lái, quy định: - Có phương tiện liên lạc giữa buồng máy lái và buồng lái. - Vị trí của bánh lái tính bằng độ phải được chỉ báo trên buồng lái. Bộ chỉ báo góc lái phải độc lập với hệ thống điều khiển máy lái để nhận được một vị trí bánh lái trong buồng máy lái. Thiết bị lái phải đặt trong một khoang kín nhưng cho phép tiếp cận dễ dàng, ngăn cách với buồng máy chính và được trang bị các phương tiện thích hợp, đảm bảo có thể tiếp cận với máy lái, hệ điều khiển nhanh chóng, an toàn. Các máy lái khác (trừ palăng lái) phải có khả năng tự hãm được; có bộ phận giới hạn góc quay lái bằng cơ khí về mỗi mạn cho phép, theo quy định là: ( max  10 )    ( max  1,50 ) 0 Trong đó: 0 7  max 0 : là góc quay lớn nhất của bánh lái theo sự điều khiển của hệ thống truyền động; 0 : Góc quay bánh lái sang một bên mạn. Góc  (góc bẻ lái) là góc mà từ đó cơ cấu hạn chế phải dừng chuyển động quay bánh lái phải ở góc  max  35,50 . Đối vơi máy lái tay thì  max  350 . Các máy lái có động cơ chỉ được quay lái đến góc  max  35,50 , bánh lái ngừng quay trước khi chạm vào bộ giới hạn cơ khí. 1.3. Phân loại các hệ thống máy lái tàu thuỷ thường gặp Trong hệ thống lái bất kỳ thì bộ phận tạo ra mômen và truyền tới trục bánh lái là máy lái. Nó có ảnh hưởng quan trọng tới khả năng cũng như sự ổn định trong quá trình làm việc của toàn bộ hệ thống lái. Đây là thiết bị chính và quan trọng nhất và cả hệ thống điều khiển của nó. Các hệ truyền động lái có thể phân loại theo sơ đồ 1.3 HÖ truyÒn ®éng H? truy?n d?ng lái C¬ khÝ D©y Trôc c¸p Trôc vÝt B¸nh r¨ng qu¹t §iÖn c¬ §iÖn-Thuû lôc B¸nh r¨ng qu¹t Víi Víi Víi B¸nh m«t¬ r¨ng+ xylanhpÝtt«ng longzo thuû pÝtt«ng l¾c lùc longzo Hình 1.3 - Sơ đồ phân loại truyền động lái 8 Sau đây ta sẽ đi tìm hiểu vài nét về các loại máy lái kể trên: Máy lái dây: Đây là loại máy lái dùng dây xích (cáp) để truyền động bằng tay. Thông qua vô lăng cỡ lớn được đặt trên đài lái. Loại này dùng cho các tàu cỡ nhỏ có mômen lái tới 0,4Tm. Nhược điểm của máy lái dây là có trọng lượng lớn, khi làm việc có tiêng ồn, thường bị kÑt ở vị trí chuyển hướng của các đầu nối, các chốt thường hay phải thay thế nhiều. Hơn nữa do không có thiết bị hãm nên toàn bộ mômen thuỷ động từ bánh lái tác động ngược lại về tay người lái (khi có sóng gió), nhiều khi gây nguy hiểm, hơn nữa do cáp có sự co dãn trong quá trình làm việc nên độ quay lái không chính xác. Nhưng lại có ưu điểm là đơn giản giá thành thấp . Máy lái trục: Đây là loại máy lái truyền lực lái từ vô lăng tới bánh lái thông qua hệ thống trục các đăng nối tiếp nhau thông qua các khớp chữ thập. Máy lái trục làm việc êm, tin cậy hơn máy lái dây thông thường, máy lái trục dùng cho các tàu nhỏ, có mômen lái không quá 0,5Tm và đường kính trục lái chữ thập nghiêng với nhau một góc 900. Nhược điểm của hệ thống lái này là do độ nghiêng của các khớp các đăng lớn nên hay bị kẹt, các đầu nối của trục dễ bị gẫy, dễ hỏng khớp và lực điều khiển lớn; hơn nữa cũng như máy lái dây do không có thiết bị hãm nên toàn bộ mômen thuỷ động từ bánh lái sẽ tác động ngược trở lại khi có sóng gió, nhiều khi gây nguy hiểm cho người điều khiển. Tuy nhiên ở loại máy lái này có ưu điểm hơn máy láy dây là do không bị dãn dài (như cáp) trong quá trình làm việc cho nên đạt được độ quay lái chính xác từ vị trí điều khiển. Loại máy này dẫn được thay thế bằng máy lái điện thuỷ lực. Máy lái trục vít-đai ốc: Là loại máy lái dùng lực từ vòng quay tay kiểu truyền động này có hiệu suất thấp nên chỉ còn áp dụng cho các máy lái phụ 9 của tàu nhỏ. Ưu điểm của loại máy lái này là kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và hạn chế được sự tác động ngược của mômen. Hiện nay loại máy lái này hầu như kh«ng còn được sử dụng nữa. Máy lái điện: Loại máy lái này có bộ phận chủ yếu là động cơ điện, thông qua hộp giảm tốc để phát động lực lái. Ưu điểm của loại máy lái này là: làm việc êm, người điều khiển chỉ cần ấn nút cho động cơ chạy do vậy lực tác dụng lên tay điều khiển là rất nhỏ, không có sự tác động ngược từ mômen thuỷ động của bánh lái lên tay người điều khiển, truyền động được đi xa bằng các đường dây. Tuy nhiên nhược điểm của loại máy lái này: do lực lái có nguồn dẫn động từ động cơ, trong quá trình làm việc thay đổi góc lái làm cho động cơ phải khởi động liên tục có khi phải đổi chiều quay liên tục với mômen khởi động lớn do vậy gây nên dễ hỏng động cơ hoặc giảm tuổi thọ của động cơ, hơn nữa nó cũng ảnh hưởng tới lưới điện của tàu vì tiêu tốn công suất lớn cho máy lái. Máy lái thuỷ lực: Máy lái thuỷ lực là các hệ dẫn động và điều khiển trục lái của tàu bằng các hệ thống truyền động thuỷ lực. Các máy lái thuỷ lực có một số ưu điểm chính sau: - Tạo được m«men lái lớn. - Khả năng điều chỉnh vận tốc rộng và dễ dàng. - Làm việc tin cậy, êm và chính xác. - Kích thước nhỏ gọn. - Lực tác động cần thiết để lái nhỏ, không có sự tác động ngược lại của m«men thuỷ động từ bánh lái do có cơ cấu hãm. - Dễ dàng kết nối với hệ thống điều khiển tự động 10 Tuy nhiên máy lái thuỷ lực có một số nhược điểm cần lưu ý như sau: - Công nghệ chế tạo, sửa chữa bảo dưỡng có những yêu cầu cao và rất nghiêm ngặt; - Chất lỏng sử dụng là dầu dưới áp suất cao nên rất dễ mất an toàn; - Giá thành thiết bị cao. Ở trên là một số nét có bản của một số hệ thống lái thường gặp cũng như những ưu khuyết điểm và ứng dụng của nó. Hệ thống lái tàu thuỷ điện - thuỷ lực. Ở phần trên ta đã biết được những ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng của máy lái thuỷ lực. Phần này ta sẽ tìm hiểu thêm về máy lái thuỷ lực. Máy lái thuỷ lực được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp đóng tàu ngày nay khi công nghệ ngày càng phát triển. Nó được ứng dụng đặc biệt cho các tàu trọng tải lớn, di chuyển dài ngày trên biển do có độ tin cậy và mômen lái lớn (có thể tới 40Tm). Máy lái thuỷ lực được phân loại theo nhiều kiểu hệ truyền động thuỷ lực được sử dụng. Với loại hệ truyền động dùng xylanh thuỷ lực có thể sử dụng 1, 2 hoặc 4 xylanh thuỷ lực bắt vào bệ máy, kết hợp với bộ lái ( séctơ lái) được lắp với trục bánh lái để điều khiển bánh lái, máy lái dùng xylanh thuỷ lực được chia ra thành hai nhóm: với các xylanh cố định và với các xylanh lắc được khi làm việc: + Hệ xylanh thuỷ lực cố định: là hệ dùng 2 hoặc 4 xylanh thuỷ lực một chiều lắp cố định vào bệ máy trong đó hướng của các pÝtt«ng không đổi. Nhược điểm của hệ xylanh này là kích thước lớn, khó điều khiển chính xác khi lắp đặt máy lái, do xylanh phải chịu lực uốn lớn, khả năng làm kín của xylanh đòi hỏi độ bền và độ chính xác rất cao. Hơn nữa khi lắp đạt máy lái