Hệ thống lái tàu thủy

Bánh lái là một vật thể dạng cánh tấm phẳng hoặc dạng có prôfin thoát nước nhúng chìm trong nước, còn đạo lưu xoay là một vật thể hình trụ tròn xoay có dạng prôfin thoát nước theo chiều dọc trục của nó, bao quanh chân vịt ở phía sau thân tàu hoặc ở mũi tàu.

Chức năng, những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống lái

Hệ thống lái đóng vai trò hết sức quan trọng trên tàu thuỷ, nó phải đảm bảo được các chức năng sau:

- Ổn định hướng đi cho tàu.

- Thay đổi hướng đi giúp tàu hành trình trên biển và điều động ra vào cảng được an toàn.

Nhằm đảm bảo an toàn cho tàu và toàn bộ thuyền viên, hệ thống lái phải được thiết kế sao cho thoả mãn các yêu cầu chung sau:

- Phải có khả năng làm việc an toàn, không bị hư hỏng trong mọi điều kiện thời tiết.

- Phải có mô men quay cần thiết để thắng mô men cản tối đa trên trụ lái.

- Phải đảm bảo tốc độ bẻ lái theo quy định.

- Phải có thiết bị theo dõi, kiểm tra sự hoạt động của hệ thống.

- Việc điều khiển, bảo quản, bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng, thuận tiện.

- Kích thước trọng lượng nhỏ, giá thành đầu tư và chi phí khai thác thấp.

Ngoài ra, hệ thống lái cũng phải đảm bảo được những yêu cầu sau của Đăng kiểm Việt Nam như:

+ Truyền động điện cho lái phải đảm bảo:

- Thời gian bẻ lái từ mạn này sang mạn kia ở chế độ toàn tải với mớn nước quy định là không quá 28 giây.

- Có khả năng bẻ lái liên tục từ mạn này sang mạn kia ở chế độ toàn tải với mớn nước quy định trong thời gian không quá 30 phút.

- Công tác lâu dài khi tàu chạy theo một hướng với 350 lần / 1 giờ.

- Mô men quay của động cơ có thể thay đổi trong giới hạn từ (0 - 200)% M_đm.

- Động cơ điện có thể dừng trong vòng 1 phút.

- Công suất truyền động lái phải đảm bảo có thể quay lái từ mạn này tới mạn kia khi tàu chạy với tốc độ trung bình.

 + Nguồn điện cung cấp cho lái phải lấy từ bảng phân phối điện chính theo 2 đường đi cách xa nhau ở mức tối đa. Trên những tàu có trạm phát sự cố thì một trong hai đường cáp nên đi qua trạm phát sự cố, nếu công suất của trạm này có đủ.

 + Trong buồng lái cần có đèn tín hiệu chỉ rõ máy lái đang hoạt động. Nếu ở bảng điện chính có trực ban suốt ngày đêm thì đèn tín hiệu cần đặt ở bảng điện chính.

 + Mỗi hệ thống lái, ngoài hệ thống lặp cần có ngắt cuối để bánh lái không quay qua góc lớn nhất cho phép. Hệ thống cần đảm bảo có khả năng khởi động động cơ theo chiều ngược lại sau khi bánh lái dừng lại ở một mạn nào đó bởi công tắc ngắt cuối.

Các chế độ hoạt động của hệ thống lái:

1. Chế độ lái đơn giản:

Chức năng của hệ thống lái đơn giản là thay đổi hướng tàu. Khi thực hiện bẻ lái, phải quan sát đồng hồ chỉ chị góc quay bánh lái, khi góc chỉ thị trên đồng hồ gần bằng góc bánh lái muốn quay thì ta bỏ nút ấn điều khiển ra.

Hệ thống lái đơn giản sử dụng nguyên tắc ON/OFF. Thiết bị điều khiển là hai nút ấn hoặc tay điều khiển (có cơ cấu tự trả về vị trí 0), đóng ngắt hai tiếp điểm tương ứng điều khiển bánh lái quay theo hai chiều trái-phải. Như vậy, khi điều khiển ở chế độ lái đơn giản, chúng ta phải quan sát đồng hồ chỉ thị góc quay bánh lái. Khi góc quay bánh lái đạt giá trị yêu cầu thì chúng ta ngừng điều khiển (bỏ nút ấn ra).

2. Hệ thống lái lặp hay lái tay:

Chức năng của hệ thống lái lặp là thay đổi hướng tàu. Chế độ lái lặp có ưu điểm hơn chế độ lái đơn giản là: khi thực hiện bẻ lái, ta không cần theo dõi đổng hồ chỉ thị góc bánh lái (vì góc quay bánh lái sẽ bằng góc quay vô-lăng)

Đối tượng của hệ thống lái chính là bánh lái. Đối tượng được điều khiển là: góc bẻ lái. Hệ thống hoạt đông theo độ lệch góc bẻ lái, có phần tử đo góc bẻ lái thực. Phần tử đo góc bẻ lái được gắn với trụ lái qua bộ truyền động cơ khí. Tín hiệu này được khuếch đại và biến đổi sao cho phù hợp để điều khiển máy lái bẻ lái.

3. Chế độ lái từ xa

Chế độ lái Remote bản chất là chế độ lái đơn giản (đôi khi là lái lặp) , nhưng vị trí lái cơ động, có thể đặt nhiều nơi trên tàu.

4. Chế độ tái tự động

Chức năng của hệ thống lái tự động là giữ hướng tàu theo một hướng đặt trước, hay dẫn tàu theo một hành trình đặt sẵn…

Đối tượng của hệ thống Lái tự động thông thường là: hướng đi của con tàu.

5. Chế độ lái sự cố

Dùng khi tàu xảy ra sự cố hoặc toàn bộ hệ thống điều khiển bị sự cố (hư hỏng ..) không họat động được. Nếu động cơ lai bơm máy lái cũng không họat động được thì dùng bơm tay, điều khiển bánh lái quay bằng cách ấn nút hay tay gạt (tác động lên ty van điều khiển thủy lực) làm cho bánh lái quay. Thông qua hệ thống thông tin liên lạc nội bộ (thường là hệ thống thông tin liên lạc sự cố), điều khiển bánh lái theo chiều và góc mong muốn (quan sát góc bánh trực tiếp trên kim chỉ thị cơ khí gắn trên trục bánh lái).

N.Đắc